learning

3. 解析

“Fixしない？衛星を減らしてみたら？“

---

L1-DGNSSとRTKLIBによるPPK解析

解析のフローチャート

解析（屋内作業）

1. Base/Rover受信機からUBXファイルをダウンロード
   • uBlox社の受信機を使用した場合
2. RTKCONVでUBXをRINEXファイルに変換
   • 電子基準点に合わせてRINEX ver.3.02を使用
3. RTKPOSTでRoverの座標を求める
   • 定位置を計測した場合の測位モードはStaticを使用
   • Baseの座標が未知の場合：Roverの座標は相対値
   • Baseの座標が既知の場合：Roverの座標は絶対値
4. Roverの座標を得る
   • 解析結果（.pos）のテキストファイルを参照
   • Fix解の場合：Ratio = 999.9となった最終行の座標
   • Float解の場合：Ratioが最も高い行の座標

事前準備（ダウンロードする）

1. RTKLIB（RTKCONVやRTKPOSTなどの解析ソフトウェア群。最新版はrtklib 2.4.2 p13）
2. GSIGEO2011（ジオイドモデル）
   • 最新版は「日本のジオイド2011」(Ver.2) , ただしRTKLIB 2.4.2では日本全域に対応していない（正常動作しない地域がある）

基本用語集

事前準備

RTKLIBのダウンロード

最新版のソースコード
https://github.com/tomojitakasu

• ソースコードを読むとマニュアルにない機能の意味がわかる（時もある）
• 現在はgithubで最新版の開発・公開が行われているもよう

最新版のバイナリ（開発者ではない人はこちら） https://github.com/tomojitakasu/RTKLIB_bin

• WindowsのGUIで使用するならバイナリ（exeファイル）を使用する
• binフォルダ全体をダウンロード

RTKLIBの動作確認

RTKLIBが動かない場合
講習会などでよくある現象

• Executeをクリックしても処理ができない、エラー終了する
  → 「管理者として実行」する

• 処理は開始されるが、ファイルが出力されない
  →ダウンロードするバージョンを変えてみる

• どうしても処理ができない（正しく動かない）
  →正常動作している人のバイナリファイルのコピーをもらう

GSIGEO2011のダウンロード

• 最新版「日本のジオイド2011」(Ver.2)
  RTKLIB 2.4.2は最新のジオイドモデルに対応していない（正常動作しない地域がある）

• 国土地理院「ジオイド高計算」
  RTKLIBでは楕円体高で計算し、このWebサイトでジオイドを求めてもよい

• 国土地理院「基盤地図情報ダウンロードサービス」

  • 使用するファイル：gsigeo2011_ver2.asc
  • RTKLIB 2.4.2は最新のジオイドモデルに対応していない（正常動作しない地域がある）

観測データのダウンロード

Base/Rover受信機から観測データをダウンロード

観測データ（UBXファイル）のダウンロード

• EMLID Reach RS / Reach RTKの例
• 受信機にWi-Fi接続し、観測データをダウンロード

RINEX変換

RTKCONVでUBXをRINEXファイルに変換

• 電子基準点に合わせてRINEX ver.3.02を使用
• RTKLIBの解析ではRINEX形式のデータを使用する
• Reach RS / Reach RTKではu-blox社のネイティブファイル（.ubx）形式で保存される
• RTKCONVは各社のネイティブファイルをRINEXに変換するツール
  • 一部のメーカーの観測データは変換できない（ファイル仕様が公開されていない）
• 変換元ファイル名にアスタリスク「 * 」を使用すると、連続しているが分割されて生成された複数ファイルを一つのRINEXファイルに変換可能 開始・終了の年月日時分秒を指定すると、その期間のRINEXファイルを出力することもできる（動作が軽くなる）

RTKCONV（RTKLIB/bin/rtkconv.exe）

PPK解析　～解析の基本手順をBaseの絶対座標を使用しない例で示す～

RTKPOSTでRoverの座標を求める

RTKPOST（RTKLIB/bin/rtkpost.exe）

• rtkpost.exe: 一般的にはこちらを使用
• rtkpost_mkl.exe: インテル® マス・カーネル・ライブラリーが利用可能な環境の場合

• 初めてRTKPOSTを使用する時のみ、以下の操作を最初に行う
  1. Options画面の”Positioning Mode”を”Static”に変更
  • Static: 定位置の地点を観測する場合
  • Kinematic: 移動体を観測する場合 2. “OK”をクリックしてOptions画面を閉じる

• Base/Roverの観測データ（RINEXファイル）を設定する
• Base/Roverの各ファイルを設定する欄に注意
• Options画面で”Static”に設定していない場合、Baseファイルを設定できない

Options “Setting1”の設定

Options “Setting2”の設定

Options “Output”の設定

Options “Positions”の設定

Options “Stats”, “Files”, “Misc”の設定

• すべてデフォルト
• 空欄にすべきところは空欄であることを確認する

1. Base/Roverの観測データ（RINEXファイル）を設定しましたか？
2. Optionsのすべてのタブの設定項目が適切であることを確認しましたか？
   • Optionsは以前の設定値を記憶しているため、解析のたびに確認が必要

【参考1】Roverの「標高」を出力する：RTKPOSTにGSIGEO2011を設定する

1. “Options”を開いて
2. “Files”タブの”Geoid Data File”にgsigeo2011_ver2.ascを指定（左図）
3. “Output”タブの”Datum / Height”で”Geodetic”を指定（右図）
4. 同タブの”Geoid Model”で“GSI2000 (1x1.5”）“を指定（右図）
   • RTKLIB 2.4.2は最新のジオイドモデルに対応していない（正常動作しない地域がある）

【参考2】電子基準点データの使用：RTKPOSTに座標とPCV補正ファイルを設定する

1. “Options”を開いて
2. “Files”タブの”Receiver Antenna PCV File”にGSI_PCV.pcv（または.TXT）を指定（左図）
   • 受信機のアンテナファイルは2行目に指定する。 1行目は衛星のアンテナファイルを指定する欄
3. “Positions”タブの”Base Station”に電子基準点の座標＋楕円体高を入力（右図）
4. 同タブのBase Stationの”Antenna Type”に「 * 」（自動選択）を入力（右図）

【参考3】Baseの絶対座標の使用：RTKPOSTにBase座標を設定する

1. “Options”を開いて
2. “Positions”タブの”Base Station”にBaseの絶対座標＋楕円体高を入力
   • dmsで入力する場合、度分秒の数値を半角スペースで区切る
3. 同タブのBase Stationの”Antenna Type”のチェックを外す
   • PPK解析では、Baseアンテナ位相中心の位置からRoverまでの基線ベクトルを求めるため、Baseのアンテナ高の入力は不要。入力すると「アンテナを設置した地面」の高さを意味する。そこじゃない。

成果出力

Roverの座標を出力する

• 解析結果（.pos）のテキストファイルを参照
• Fix解の場合：Ratio = 999.9となった最終行の座標
• Float解の場合：Ratioが最も高い行の座標

ノウハウ

【解説1】RTKPLOT

• GNSS観測データ（.obs）と解析結果（.pos）を図化するソフトウェア
• 観測データの図化：受信衛星の数と品質（高度、SNR、マルチパス）の評価
• 解析結果の図化：解の品質（Grd Trk, Position, AR）の評価

GNSS観測データ（.obs）の図化：BaseとRover両方の観測データについて評価する

• 受信衛星の数と品質（高度、SNR、マルチパス）の評価
• 左の例は全体的にSNRが低く（35dbHz以下）、Fix解は得られないかもしれない
• 右の例は受信状態が良いが、G20, J01のSNRが低く、解析から除外したほうが良いかもしれない

解析結果の図化（.pos）の図化

• 解の品質（Grd Trk, Position, AR）の評価
• 下の図は同じ解析結果を図化したもの。観測期間の全エポックでFix解が得られている
• 左はPosition図。E-W, N-S, U-D（XYZ）各軸の位置の変動を見る。いずれも±5 mm以内であり、良好
• 中はGrd Trk図。マスの目盛は1 mm。グレーの円はエラーサークルで、時間の経過とともに小さくなっている。南北8 mm、東西5 mmの範囲にすべての解が収まっている
• 右の図はRatio Factor for AR Validation図。Ratio Factorの最大値は1,000。解析期間中のほとんどのエポックで1,000を示し、変動も少ない。安定した測位解が得られている

• 解の品質（Grd Trk, Position, AR）の評価
• 下の図は同じ解析結果を図化したもの。観測期間の前半がFloat、後半がFix解となった
• 左はPosition図。Float解（オレンジ色）の水平方向は1 m、垂直方向は4 mの変動がみられる
• 中はGrd Trk図。マスの目盛は20 cm。エラーサークルは時間の経過とともに小さくなり、Float解は南北1.6 m、東西1 mの範囲に収まる。Fix解は中央左下の1点に収束している
• 右の図はRatio Factor for AR Validation図。Ratio Factorはゆっくりと上昇するが、最大値の1,000に達した後は安定している

【解説2】L1-DGNSS測量と解析のポイント

• 計画
  • 同じ測位衛星システム内で5つ以上の衛星を、良いSNRで受信が継続できること
  • 受信環境が最も良好で安定した場所にBaseを配置する。建物の屋上がベスト。車の屋根の上も可
  • Baseの周辺は立ち入り禁止。サイクルスリップや振動による精度劣化が生じる
  • 基線長を小さくする（Baseを観測領域の中央に置く）
  • 雨天や濃霧など、BaseとRoverの上空の大気状態が異なると誤差も増加する（二重差による誤差要因の相殺ができない）。基線長のZ方向の差が大きい場合も同様。長期観測ではそうした影響も考慮し、気象データを用いた対流圏遅延補正を行う必要がある（中島・他、2018）
• 測量
  • アンテナ高は2 m以上とする（人間や植生による電波遮蔽の低減）
  • Roverは過酷な自然環境の中でも丁寧に作業できる人が担当する 設置精度を最大限に高める（NG：石突の位置ズレ、ポールの傾き、計測中の揺れ）
  • 揺れは厳禁（地球は自転し、公転し、衛星も地球を周回する。計測中の僅かの揺れでも悪影響がある）
  • 高さのあるものから可能な限り離れて計測する（電波遮蔽軽減） アンテナを直接、地面に置いて計測しない（電波遮蔽の元凶）
• 解析
  • 低高度でもSNRが高い場合は解析に使用する
  • 植生の葉っぱは電波を通すが、SNRを低下させる
  • SNRが低い、SNRが低い状態で安定しない、サイクルスリップがある衛星は除外する
  • 観測期間の途中で登場する衛星は、除外したほうが良い場合もある（ARがリセットされる）
  • パラメータをいじって無理やりFixさせない（衛星の除外を除き全Roverを同じ条件で解析する）