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テクノロジー

国土地理院、重力測量が終了したと発表。衛星測位で高精度な標高が分かるように 45

ストーリー by nagazou
画期的かも 部門より
国土地理院は24日、誰でも簡単に正確な標高が分かる社会の実現を目指すために実施してきた航空重力測量が終了したと発表した。発表によると近代測量が実施されてから150年間は、東京湾平均海面を基準(0メートル)として全国の標高は決められてきた。しかし、このような水準測量は迅速性に欠けるとして、衛星測位で迅速かつ容易に標高を求めることができるよう、航空機を用いて総飛行距離13.9万キロメートルの重力値の測定したという。これまでの測定結果を用いて試作した標高基準は目標精度の3センチメートルを達成できたそうだ。今後はこのデータを元に全国の標高基準を構築、2024年度中に試験公開をおこなうとしている(国土地理院リリース重力・ジオイドウェブサイト)。
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  • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 16時12分 (#4468083)

    地殻変動で地下水が増えた減ったとかで地中の重量が変わったり、
    地軸がぶれたり、
    お月さんが地球から離れたり、

    年を経るごとに、重力が変動しそうだけど

    • 我が家のあたりでは直近2ヶ月で重力が2.5%程大きくなっています

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        それ、あなたの体重が増えただけだから(笑)
        #重力のせいにしたいのはわかるけど

        • by Anonymous Coward

          以前体重計買ったら,使用地域を設定する項目があってびっくりした。
          緯度で重力加速度違うのね。
          # 赤道に近いほど弱い。地球に振り回される速度が速いから。

          • by Anonymous Coward

            リンク先のサイトを見ると、北海道と沖縄で0.1%ほど違うみたいですね
            #体重だと100g違うか違わないかレベルか・・・・

    • by Anonymous Coward

      縦方向の精度が3cmだとしても、観測地点の精度はそこまでなく半径数mの移動平均のようなものだとすれば道路工事や車を移動したとかのレベルでは変動しなさそう。
      東日本大震災で日本列島が最大5m移動したみたいな話は実際に観測されてるから補正は可能なんだろう。
      それ以外のローカルな地盤沈下とかの変化は…どうなんだろう。

      • 縦方向の精度が3cmだとしても、観測地点の精度はそこまでなく半径数mの移動平均のようなものだとすれば道路工事や車を移動したとかのレベルでは変動しなさそう。

        飛行機で飛びながら測るのに「半径数mの移動平均」は無理でしょう。飛行経路の間隔は 10km だそうです。

        https://www.gsi.go.jp/common/000249767.pdf [gsi.go.jp]

        令和元年7月~令和5年5月の約4年間、日本全国を10km間隔、高度1,500~5,000mで飛行し測量しました。
        総飛行距離 13.9万km
        総測線数 598本
        総飛行時間 1316時間

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      • ジオイドなんて、生きてる内に目に見える変化(見えないけど)なんて無いからつまらない
        地磁気測量くらい暴れてくれなきゃ
        #日本近辺ではそうでもないけど

        親コメント
      • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 18時12分 (#4468172)

        標高は地震などで大きく変わってもジオイド高はほとんど変化しない。

        >東北地方太平洋沖地震に伴う標高の沈下量は1メートル程度なので、ジオイドの変化は、「数ミリメートル程度」と推定できます。
        https://atmsp.aisantec.com/atmspark/modules/info_m2/index.php?id=102 [aisantec.com]

        精度に対して変化が小さすぎるので、変化に追従するというよりは新しい技術で得られたより正確な値に更新って感じなのだろうか。

        今使用されてるのがGSIGEO2011(Ver2.1)で、その前が2000だから10年に1度ぐらいで大きく更新してるのかな。
        https://www.gsi.go.jp/buturisokuchi/grageo_geoidmodeling.html [gsi.go.jp]

        部分的な更新はしょっちゅうやってるみたいだけど。

        親コメント
        • by Anonymous Coward

          そんなもんなのか。
          考えてみれば地表から地球中心までの密度分布で変化するのはごく一部か。

    • by Anonymous Coward

      考えが浅すぎる。地球の半径は6300kmぐらいあって、地下水があるのはその表面だけでしかない。

      そもそも地殻は常に動いてる。水平方向で年1cmぐらいは移動している。日本列島も移動したり変形したりで、だから地震が頻繁に起きてる。

      つまり重力だけじゃなくて地形も常に変化している。一方で地図データはそんなに頻繁には更新できない。
      だから昔から水平方向の座標を自動補正する仕組みを用意していて、補正データを電波で飛ばす仕組みを用意している。
      身近な例だとカーナビが正確に動くのはこのおかげ。

      今後は、この仕組みを垂直方向にも拡張して、重力の変動、地図の垂直方向の変化も補正することになる。

    • by Anonymous Coward
      南アルプスは今でも毎年4mmくらいずつ隆起が続いているというから、そんな場所だと数年ごとに更新が必要そう。
  • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 16時21分 (#4468093)

    誰しも衛星測位/標高と重力に何の関係があるんだ?と思うのではないか?
    国土地理院には標高/ジオイドの定義とかの解説もしてほしかった

    • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 16時26分 (#4468098)

      リンク先に解説も載っているのに何を言っているのか・・・

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      標高はジオイド面からの垂線の長さ、ジオイドは重力に依存して形が変わる、で良い?

      • by Anonymous Coward

        ジオイドは月や温度や潮流を無視した、理論上の平均海水面で、
        海水面なら当然重力の影響を受けるのも当然と理解できると思う。

        • by Anonymous Coward

          横だが、では30cm程度の地上での潮汐は無視されるのね

          でも精度3cmとな…。微妙に釈然としないが、そういう量であると

          • by Anonymous Coward

            あくまで重力に基づく物だからね。
            温度、波、潮流、潮汐といった要素を全て無視してる。

            もし、月がなくなり、海が対流も波もまったく無くなったら一致するかもしれない。

    • by Anonymous Coward

      これは飛行機が1回飛ぶと3cm幅の細長い領域の標高が計測できるの?

      • by Anonymous Coward

        ジオイド高(というかジオイド高に対する高度)のより正確な形を測定した、ということだから
        高さ方向の精度は(プラマイ?)3cm程度ということであるんだろうけど、
        あなたの言う「幅」が鉛直方向ではなく、水平方向の「幅」であるなら その精度は3cmよりはずっと大きいだろうね

    • by Anonymous Coward

      確かにリンク先も読んだけど俺みたいな素人には、何で測位に重力が関係するのか全然分からんかったよ。
      最初は一般相対論が絡む話かと思ったけど、全然違うみたいね。

      • by ogino (1668) on 2023年05月30日 15時49分 (#4468661) 日記

        確かにリンク先も読んだけど俺みたいな素人には、何で測位に重力が関係するのか全然分からんかったよ。

        航空重力測量及び標高と重力の関係について [gsi.go.jp]が分かりやすかったです。一応、自分なりに整理してみました。

        標高が低い方に水は流れる、当たり前のようですが、もし2点で重力が違ったら、話はややこしくなります。

        日本の標高の基準(0m)は、東京湾平均海面を延長したものが使われます。つまり、地球中心からの距離ではなく、重力的に平坦な「ジオイド面」をゼロとした距離を標高としているわけで、人工衛星からの距離が測定できても 0m の「高さ」がわからないと、その差の「標高」が出せない、ということだと思います。

        地球中心からの距離が等しい A 地点と B 地点があって、B の地下には密度の高いものがあって重力が大きいとします。すると、水は A から B に流れるわけです。重力が強いところを「ジオイド面が高い」とすると、「ジオイド面からの高さ」=「標高」は B 地点の方が「低い」となります。すると、標高の高いところから、低いところに向かって水が流れることになり、平仄が合うわけです。

        もし逆に、地球中心からの距離を基準に「標高」を決めてしまうと、A, B は同じ「標高」なのに水は B 側に流れていくことになってしまいます。「標高」の低いところから高いところに向かって水が流れることすらあり得ます。これではいろいろと困ってしまいます。

        そこで飛行機に超精密なバネばかりを載せて飛ぶと、重力が大きければバネが伸び、小さければ縮むので、重力の大きさを測定でき、ジオイド面の高さを決めることができます。これと人工衛星から測った距離とを比較すれば、それぞれの地点の標高が算出できる、ということだと思います。

        # 間違い等あればツッコミをお願いします。

        親コメント
  • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 16時35分 (#4468102)

    掘れば何か出てくるかもしれない。
    や,埋め立て地だと?

  • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 17時30分 (#4468139)

    レーダー衛星で測量したデータを使えばいいだけでは?

    • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 17時36分 (#4468146)

      その場合、何を基準に測量するんですか?

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        ジオイドですね…。

        • by Anonymous Coward

          あれ…?

          • by Anonymous Coward on 2023年05月29日 22時01分 (#4468291)

            真面目な話、人工衛星の軌道は地球重力に沿う、つまりジオイド基準になるので、測地衛星での標高は本当にジオイド基準です。

            レーダー衛星で地表との距離を精密に測定できたとしても、衛星の軌道はジオイドに沿うので、結局のところジオイドの精密さが重要になるという話。
            人工衛星の軌道が真円だと楽なんだけどね。実際は違うから。

            親コメント
            • by Anonymous Coward

              適当な事いっちゃいかんよ。
              測位衛星が求めるのは楕円体高。
              そこからジオイド高を引いたものが標高になる。
              https://qzss.go.jp/overview/column/geoid_151225.html [qzss.go.jp]

              • by Anonymous Coward

                そっちの方が半可通な気もするが。
                測位衛星から距離計るだろ。回転楕円体はあくまで近似だから、ジオイド使って正確にするわけだろ?
                衛星の軌道は地球重力の偏りつまりジオイドの影響を受ける。回転楕円体そのものにはならないよね。

                レーダーで距離が測れてもジオイドが正確じゃなければ標高はちゃんと出ない。
                って話してるのだと思うが。

            • by Anonymous Coward

              衛星の軌道は重心基準であり、衛星の真下の地表のでこぼこが直接軌道に影響しない
              (というか、でこぼこが影響するのは真下だけに限らない、地球の全ての質量分布が衛星軌道に影響するんで、そこを仮想化したのが「重心」)

              そういうことは理解できなくても、
              ジオイドは(というか「地表の重力」は)、万有引力だけでなく地球の自転による遠心力も加味するものなので、
              自転の影響なんて受けない人工衛星の軌道がジオイド基準になる、
              というのは明らかに誤りであることがわかる。

              • by Anonymous Coward

                ジオイドに沿ってミリ単位で上下に激しく振動するわけじゃないとしても
                密度一様でもなんでもないんだから回転楕円体通りに飛ぶわけでもないんじゃね?
                そうするとジオイドの正確なモデル化は何かの役に立ちそうには思う

              • GPS衛星だと地上2万kmだそうですが、地球の密度偏移がよっぽどでないと軌道偏移にまで効く気がしないです (どう見積もるかですが)
                親コメント
              • by Anonymous Coward

                質量が分布する空間を、その外側から見た時に
                全ての質量がその一点に存在するものとして万有引力を計算できるような点が「重心」。

                地球は密度一様でもなんでもない回転楕円体でもないでこぼこな物体だけど、
                そのでこぼこさは「地球の重心はどこにあるのか」に影響するだけで、

                人工衛星はあくまで「地球の重心」に対して周回するのであり、
                人工衛星がでこぼこな軌道をとったりはしません。

                たとえもし地球が回転楕円体ではなく立方体だったとしても、人工衛星は楕円軌道になります。

              • by Anonymous Coward

                レーダー衛星だと遙かに低軌道(400~600kmぐらい?)なので、影響は強いんじゃないかな。
                衛星軌道のジオイドの影響を計算する式があるっての見たことあるよ。

                GPS衛星は中軌道に該当するので、影響は薄いでしょうね。
                それでも、例えばヒマラヤ山脈などは確実に影響してると思います。
                静止軌道でも重力の凸凹はあるからね…。ほっとくと軌道がドリフトするのはそのせいだと。

              • by Anonymous Coward

                ある程度距離が離れていれば重心に質量が集中していると近似しても問題ないが、
                距離が近い場合は違うんでないかな。
                で、人工衛星の場合も基本的には近似で問題ないが、きわめて厳密に見れば
                ブレがある(ありうる)んじゃないかねぇ
                #どのレベルなのかは知らんけど

              • by Anonymous Coward

                しかもそのブレは、位置の二階微分である力(加速度)だからねぇ

    • by Anonymous Coward

      レーダーで重力がわかるの?

    • by Anonymous Coward

      わかります。
      国土地理院のデータを収集するんですね。

  • 終了ってどういう意味だろう
    ・航空重力測量自体が終了した。今後は(違う手法で云々)・・・
    ・2018年度に開始した「航空重力測量」プロジェクトが終了した。今後は(計画的に同手法でデータを更新)・・・
    #後者だと思うがどうだろう

    また、
    「標高の測り方を一新していきます」ということは、従来手法を終了し、今後は新手法を用いるということだが、
    発表の中で「終了」と「一新」というキーワードが並でいるので、「終了」の方が採用しなくなった従来手法のようにおもえるのだが、
    今回の発表の「終了」は、重力測量のうち航空重力測量は、今回で終了する従来手法である、というような感覚にとらわれる。

    さて、
    「終了」は、初めての航空重力測量プロジェクトの完了であり、
    「一新」するのは、標高基準のデータであって、今回終了したプロジェクトの成果たるジオイドデータセットによって一新する
    という理解でよかったかな

    • by Anonymous Coward

      ジオイドの航空測量するならば航空地磁気測量も同時にしてほしかったな。

      今公開されているのは計算値だけで、実測と合わないこともあるので、ジオイドだけではもったいない。
      地磁気の全国的な実測データは古いものしかなく、2011/3/11以後は大きく変わっているはずですよ。

      民間航空機にお願いして地磁気センサー積んで実測データ取れれば面白いかもしれませんが。

  • by Anonymous Coward on 2023年05月30日 9時41分 (#4468442)
    ストーリーの文章が酷すぎる。 「令和元年から実施してきた航空重量測量が『完了した』ので、150年に渡って実施してきた水準測量が『終了』する事になった」と伝えるべきだろう。 ChatGPTに要約させなさい。
typodupeerror

皆さんもソースを読むときに、行と行の間を読むような気持ちで見てほしい -- あるハッカー

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