【GNSSとは？】測位システムの基礎を解説〜 GPSと何が違う？仕組みや活用例も紹介！〜

土木・建設を始め自動車やインフラなど、現在、さまざまな業界で活用されている衛星測位技術。

衛星測位のひとつである「GPS」は、スマホやカーナビに搭載されていることから、身近な存在になっている。

しかし、「GPSについて説明できるか？」「GPSとGNSSの違いを伝えられるか？」と問われると、きちんと答えられる方は意外と少ないのではないだろうか。

本記事では、位置情報サービスの基礎を伝えながら、さまざまな測位方法も解説。読み終える頃には、GNSS測位技術の活用シーンを具体的にイメージしていただけるはずだ。

宇宙から地上を観察。各国が参入している衛星測位システム

「Global Navigation Satelite System」の頭文字からなる「GNSS」とは、衛星を利用した測位システムの総称を表す言葉だ。

ちなみに誰もが馴染みのある「GPS」は、GNSSの中のひとつで、米国製の衛星測位システムの名称で、そのほかにも、欧州連合の「Galileo」やロシアの「GLONASS」、中国の「BeiDou」、インドの「IRNSS」、そして日本の準天頂衛星（QZSS）などがある。

準天頂衛星（QZSS）とは、日本上空のみを飛ぶように設計されている「みちびき」と呼ばれる人工衛星で、GPSでは補いきれない測位精度を上げるため、2018年から運用が開始された。

この「みちびき」の登場により、メートル級の誤差が生じていたGPS利用時から大幅に測位精度が向上。さまざまな業界・分野のビジネスで技術利用が進んでいる。

GNSS衛星の測位方法はおもに2種類

GNSS衛星を利用する測位方法は、「単独測位」と「相対測位」の2グループに分けられる。

単独測位：4基以上の衛星と1台の受信機で位置を特定

相対測位：4基以上の衛星と2台以上の受信機を使用

単独測位を利用した身近なソリューションには、カーナビやスマホのGPS機能などがある。どちらもメートル級の誤差が生じても、それほど不便は感じないだろう。

しかし、建設やインフラの現場でこの誤差は一大事だ。精度が求められる場面には、相対測位を採用する。

相対測位では、基準局と観測点で同時に測位情報を取得し、2つの座標値から相対的に観測点の位置情報を求める。

相対測位には、代表的な2つの方法として、「D-GNSS測位」と「RTK-GNSS測位」がある。

D-GNSS測位：
基準局と観測点、2台の受信機がそれぞれ単独相違を行い、座標値の差を補正情報として参照し、位置情報を求める方法。

測位性能は、誤差1m程度と単独測位と比較して大幅に向上しているが、単独測位の性能向上や、基準局以外にも補正情報が入手できる環境が整備されたことから、近年D-GNSS測位の利用シーンは減少傾向にある。

RTK-GNSS測位：
いま注目が高まっている相対測位方法。2周波を受信する受信機が、それぞれ測定を行い観測点に位相データを送信。

このデータと観測点の受信機で測定したデータをリアルタイムに解析し、観測点の位置を決定していく。こちらは誤差数cm単位と、D-GNSS測位よりもさらに高精度な測位が可能になった。

RTK-GNSS測位で、3次元測量を高精度に。国交省の要領にも準拠した、スマホ測量アプリ「OPTiM Geo Scan」にも注目

RTK-GNSS測位を行うためには専用の受信機が必要だが、以下（写真）のようなコンパクトでシンプルな「GNSSレシーバー」でも受信が可能だ。

（撮影：デジコン）

3次元スマホ測量アプリ「OPTiM Geo Scan」の場合、このGNSSレシーバーとiPhone（iPad Pro）※があれば、誰でも簡単に高精度な測量ができてしまう。もちろん測量士（測量士補）の資格や専門知識も不要（※LiDAR搭載の機種に限る）。

「アプリだから精度が厳しいんじゃないの？」と懐疑的な目を向けている方もご安心あれ。

（撮影：デジコン）

測位精度は、令和4年度の国土交通省「3次元計測技術を用いた出来形管理要領（案）」にも準拠していることから、「出来形測量」「起工測量」でも使用することができる。つまり、出来形管理計測に利用するため必要な高い精度（±50mm）を実現しているのだ。

国内のGNSSサービスを支える人工衛星「みちびき」は、現在4基が稼働中だが、今後3基の打ち上げが決定されている。将来的に7基となることから、今よりもさらに高精度な測位が期待できるだろう。