Research on dense observing network of precipitable water by using on-vehicle low-cost GNSS receiver systems

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K21847
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 今岡 啓治 山口大学, 情報基盤センター, 准教授 (50725869)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: GNSS / 水蒸気

Outline of Annual Research Achievements

豪雨の早期検知などの観点から，高頻度・高密度の水蒸気観測が必要とされている．車載型の低コスト全球測位衛星システム（GNSS）受信機により精度良く水蒸気を計測することができれば，高密度の動的水蒸気観測網を構築できる可能性がある．本研究では，低コストGNSS受信機を用いた水蒸気計測システムの精度評価を行うとともに，車載状態での位置・姿勢安定性や受信状態などの影響を評価することにより，将来の高頻度・高密度水蒸気観測システムの可能性を明らかにすることを目的としている．令和2年度は，低コストGNSS受信機を用いた水蒸気計測システムの構築，および固定点における計測実験を実施した．当初は1周波受信機の利用も検討したが，電離層補正に優れる2周波受信機の低コスト化の進展状況から2周波受信機に絞った．低コスト2周波GNSSモジュール・アンテナ，シングルボードコンピュータ，およびオープンソースのRTKLIBを用いてデータ取得システムを構成し，測量級受信機と共に大学建物屋上に設置して連続計測を開始した．天頂大気遅延量は，IGSが提供する速報暦を用いた精密単独測位により求めた．国土地理院の電子基準点データと高層気象観測による水蒸気量算出値の比較から，同手法が良好に機能することを別途確かめた．近傍の電子基準点データと比較すると，低コスト受信機のGPSデータから算出した天頂大気遅延量は測量級受信機のそれよりも大きなRMS誤差を示したが，水蒸気量に換算した場合の誤差の増加は許容範囲であり，十分に利用可能であることが確認できた．2周波計測が可能な衛星機数の違いを除去しても残る低コスト受信機データの誤差はアンテナ起因であると考えられる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高層気象観測との同時計測実験など未達事項はあるものの，低コスト受信機システムによる固定点での連続計測を開始し，良好な精度を確認しつつあることから，全体の研究達成度としてはおおむね順調に進展していると考えている．

Strategy for Future Research Activity

令和3年度は，固定点計測実験の継続とデータ評価，高層気象観測との同時計測実験，及び車載実験を実施する予定である．大学建物屋上における計測実験を継続し天頂大気遅延量の評価範囲を広げるとともに，誤差要因の特定を行う．必要な場合，測量級アンテナを基準とした位相特性の評価等も検討する．加えて，高層気象観測を行う気象台周辺における同時計測実験を実施し，水蒸気量の直接的な精度評価を行う．また，車載実験用のシステムを構成して電子基準点の周辺で計測実験を行い，移動体の位置・姿勢安定性と受信状態が天頂大気遅延量推定に与える影響についての検討を開始する予定である．

Causes of Carryover

高層気象観測との同時計測実験を次年度実施としたこと，及び2周波受信機に絞ったことから1周波受信機関連の支出がなくなったことが主な理由である．令和3年度に当該実験を行うとともに，当該実験と車載実験を並行して行うために2周波受信機関連の物品を追加調達することに充てる予定である．