GPSの仕組み

石賀登記測量事務所では、GPS測量を行っております。「GPS」と聞くと、カーナビや携帯電話に搭載されているイメージが強い方も多いのではないでしょうか。

こちらでは、なぜGPSが高精度の位置測定ができるのかを知っていただくために、GPSの仕組みについて紹介していきます。

米国によって開発されたGPS(Global Positioning System)は、衛星を使った測位システムの一つです。測位システムの一般名称はGNSS(Global Navigation Satellite Systems)で、全地球測位システムと訳されます。

GNSSは、地上から約2万kmの場所にある衛星からの電波をキャッチするだけでなく、電波に乗せられた時刻情報を受信し計算することで、地球上の経度・緯度・高さといった位置情報が分かるシステムです。

GPSの衛星測位システムは、以下の3つのブロックによって構成されています。

GPS衛星(スペース・セグメント)

観測目的で打ち上げられた人工衛星は、常に地球の周りを飛んでおり、GPS衛星もその中の一つです。地球を約12時間周期で一周しながら、時刻信号や軌道情報を電波に乗せて送信しています。

地上管制(コントロール・セグメント)

衛星の軌道を監視したり制御したりする地上システムが地上管制です。衛星から送られてくる時刻や軌道データが、許容範囲を超えないよう保守する役割があります。

GPS受信機(ユーザー・セグメント)

カーナビや携帯電話といった、ユーザーが用いている受信装置のことをGPS受信機といいます。GPS測量機器もその一つであり、衛星からの電波を受信することで正確な測定を行います。

GPSによる測位は、基本的に3つの衛星との距離と、信号を受信した時間の差により割り出します。しかし、電波は少なからず遅れが生じるため、4つめの衛星の正確な時刻を利用して誤差に修正を加えます。これにより、高精度な位置情報を得ることが可能となっています。当事務所ではGPS衛星・GLONASS衛星を合わせ10個前後の衛星を受信して観測しています。