発表資料

地球惑星科学連合大会
May 23, 2007
新波線追跡法による大気伝搬
遅延に起因する測位誤差の
数値シミュレーション
市川隆一, Thomas Hobiger, 瀧口博士
小山泰弘、近藤哲朗
情報通信研究機構 鹿島宇宙技術センター
はじめに

数値予報データと波線追跡法を用い
た大気伝搬遅延量推定
• 既にHobigerさんが紹介したKARAT
->大気伝搬遅延の除去

観測点で生じうる測位誤差のシミュ
レーション
• 観測点での見かけの変位を見抜くのに
必要
大気遅延を求めるには?

実際に経路上の屈折率を逐次計算
するのは非常に困難
• 地上の気象データと標準的な大気モ
デルで推定
• 独立の観測で得られた大気遅延をa
prioriに解析で使用
• 解析の過程で観測方程式の未知数と
して最小自乗法で推定
マッピング関数(mapping function)
10-40cm
~230cm
Wet delay
(湿潤遅延)
hydrostatic delay
(静水圧遅延)
マッピング関数の作り方
(VMF,GMF,etc.)
波線追跡法
(ray tracing)
Atmosphere
model
Numerical
Weather
Model
QuickTimeý Dz
TIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
Numerical Weather Model
数値(天気)予報
Global Spectral Model (GSM)
Regional Spectral
Model (RSM)
Mesoscale
Model
(MSM)
Forecast range
90 hours (00UTC)
216 hours (12UTC)
51hours
18 hours
Initial Times
00, 06, 12, 18UTC
00, 12UTC
00, 03, 06, 09,
12, 15, 18,21
UTC
Forecast Domain
Global
East Asia
Japan
Map projection
-
Horizontal Grid #
640 x 320
325 x 257
361 x 289
Truncation Wave #
T213
214 x 169
238 x 190
Grid spacing
0.5625 deg.(~60km)
20km
10km
Vertical layers
40
40
Top Layer
Pressure
Precipitation
process
0.4hPa
10hPa
Prognostic Arakawa-Schubert
Large-scale condensation
Prognostic cloud water
content
Prognostic Arakawa-Schubert
Moist convective adjustment
Large-scale condensation
Lambert Conformal
数値予報データによる
測位誤差シミュレーション
misfit
residual
gradient
vector
Estimated ZWD
water
vapor
misfit
residual
water
vapor
misfit
residual
water
vapor
water
vapor
NWM
positioning
error
misfit
residual
適当な衛星配置を仮定
(内之浦から見たある日のGPS衛星配置)
解析例その1
GEONET内之浦局の局位置の見かけ上の変化(10日間)
PPP解析を想定
QuickTimeý Dz
MPEG-4 Video êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
QuickTimeý Dz
MPEG-4 Video êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
内之浦局における
局位置誤差の推定
解析例その2
GEONETつくば局の局位置の見かけ上の変化(10日間)
QuickTimeý Dz
MPEG-4 Video êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
QuickTimeý Dz
MPEG-4 Video êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
まとめ


KARATを応用した測位誤差シミュレーショ
ンツールを開発中
前線通過、台風接近など顕著な大気変動にとも
なう局位置誤差を数値計算
• GPS/PPP解析を想定〜EW変位:最大15mm, NS変位:最大
35mm, UD変位:最大10mm

今後
• 実際のVLBIやGPSの解析結果との比較
• 季節変化などの長期評価
• 世の中に出回っているマッピング関数の性能評価
謝辞:データ提供について、気象庁、国土地理院、及び地球流
体電脳倶楽部に深く感謝致します。
課題

KARATを使ったリアルタイムサービス
“KARATS”を実現するために

定常的な数値予報データの入手が必要
5kmMSMが望ましいが….
• WEB公開の5kmMSNデータ



実際は地上データのみが5km分解能
解析領域が10kmMANALデータより狭い
より高い時間分解能(例えば10分毎とか)
• MM5などのPCで動かせる数値予報モデルの利用
大気伝搬遅延とは?

伝搬遅延
• 経路の曲がり
• 経路上での減速

中性大気による伝
搬遅延量
• 乾燥大気

[P:気圧, T:温度, e:水蒸気分圧
QuickTimeý Dz
TIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
~2.3m(天頂)
• 水蒸気

<屈折率の計算>
•P/T: 乾燥大気
•e/T+e^2/T:水蒸気
0.1-0.4m(天頂)
経路上での大気屈折率
を積分することで伝搬
遅延が計算できる
GEONET by GSI
(GPS Earth Observation Network System)
(Seko et al., 2003)
山岳波の影響
Mt. Fuji
wind
mountain lee wave
wind
cool
wet
cool
wet
warm
dry
Izu peninsula
(Shimada et al., 2001)
1日目:西へ最大1.5cm
2日目:東へ1cm
オンラインで入手可能な
気象庁の数値予報データ
QuickTimeý Dz
TIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
地球流体電脳倶楽部
[http://gpv.tkl.iis.u-tokyo.ac.jp/GPV/]
QuickTimeý Dz
MPEG-4 Video êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç•
ÅB
900hPa
925hPa
950hPa
1000hPa
地表
00UT 10/01/2004
10年前の計算
気象庁10km格子・地域モデル
•水蒸気の推定精度低い
•計算領域狭い
•ルーチン的なデータ提供無し
•Ray tracing〜遅い