地球科学実験 (2017年度後期)
地球科学実験 は京都大学の全学共通科目として開講されている科目で、
2017年度後期には本研究室の風間が測地の実習を担当しています。
このページでは、地球科学実験の測地実習に関連し、
測量結果やレポートへのコメントなどをまとめていきます。
講義資料
レポートその1 ： A班
問題 ： 1つの測線で、最初に使う標尺 と 最後に使う標尺 を同じにする理由は？
例えば、標尺Aと標尺Bがあり、標尺Aの目盛りに+0.1cmのずれがある（正しい0.0cmが+0.1cmになる場合）とする。 このとき、標尺Aを後視として最初に使うと、1回目の前視／後視測定で+0.1cmのずれが生じる。 一方、2回目の前視／後視測定では標尺Aを前視に使用し、このときのずれは-0.1cmである。 このように、前視／後視測定を偶数回繰り返すことで、標尺目盛のずれに伴う誤差を相殺することができる。
なお、提出者のうち1名が「温度変化に伴う標尺目盛りの膨張収縮は、同じ環境であれば2本に同様に寄与するので誤差要因にならない」とコメントしていました。 しかし、極端な場合を考えると大きな誤差を生じる可能性があります。 例えば、南から北に伸びる測線でお昼ごろに水準測量をしているとします。 このとき、南側（後視）の標尺は日陰になるので目盛りは収縮し、北側（前視）の標尺には日光が当たって目盛りが膨張します。 その結果、後視の読取値は大きく、前視の読取値は小さくなり、（完全な水平面であったとしても）北側の比高が高く見積もられます。 このように、目盛りの膨張収縮の影響は無視できないほど大きくなる場合があり、この誤差を補正するのはなかなか難しいです。 曇りの日に測量を行う、標尺を傘の陰で覆う、などの工夫をするしかないようです。
例えば、標尺Aと標尺Bがあり、標尺Aの目盛りに+0.1cmのずれがある（正しい0.0cmが+0.1cmになる場合）とする。 このとき、標尺Aを後視として最初に使うと、1回目の前視／後視測定で+0.1cmのずれが生じる。 一方、2回目の前視／後視測定では標尺Aを前視に使用し、このときのずれは-0.1cmである。 このように、前視／後視測定を偶数回繰り返すことで、標尺目盛のずれに伴う誤差を相殺することができる。
なお、提出者のうち1名が「温度変化に伴う標尺目盛りの膨張収縮は、同じ環境であれば2本に同様に寄与するので誤差要因にならない」とコメントしていました。 しかし、極端な場合を考えると大きな誤差を生じる可能性があります。 例えば、南から北に伸びる測線でお昼ごろに水準測量をしているとします。 このとき、南側（後視）の標尺は日陰になるので目盛りは収縮し、北側（前視）の標尺には日光が当たって目盛りが膨張します。 その結果、後視の読取値は大きく、前視の読取値は小さくなり、（完全な水平面であったとしても）北側の比高が高く見積もられます。 このように、目盛りの膨張収縮の影響は無視できないほど大きくなる場合があり、この誤差を補正するのはなかなか難しいです。 曇りの日に測量を行う、標尺を傘の陰で覆う、などの工夫をするしかないようです。
レポートその1 ： B班
問題 ： 水準儀の 十字線 と 上下各スタジア線 のなす角度を θ とする。
各スタジア線の標尺読取値の差 (2d) を 水準儀～標尺間の距離 (x) に一致させるには、θ を何度にすればよいか？
この他、実習初日の水準測量時に欠席だった1名については、重力測定に関わるレポートを別途課しました。 こちらについても、間違いなく回答がなされていることを確認しました。
この他、実習初日の水準測量時に欠席だった1名については、重力測定に関わるレポートを別途課しました。 こちらについても、間違いなく回答がなされていることを確認しました。
レポートその1 ： C班
問題 ： 水準儀を2本の標尺の中間に設置すべき理由は？
①水準儀視線の水平からのずれ（視準線誤差）
②地球の曲率（球差）
③気温鉛直構造に起因する視線屈折（気差）
ちなみに、このレポートでは「計測係が接眼レンズを覗く際に癖でまっすぐ覗かなかった場合に生じる方向の系統誤差」についても言及されていました。 接眼レンズを覗く方向がいつも同じであれば系統誤差に効くため、ご指摘の通り2本の標尺の中間に水準儀を置くことで相殺されます。 ただし、接眼レンズを覗く方向がいつも違うのであれば偶然誤差的にふるまうので、標尺の中間に水準儀を置いても誤差は相殺されないものと思います。 このような場合に誤差を小さくするためには、標尺～水準儀間の距離を狭くする必要があるかもしれません（視線方向の違いによる誤差は標尺～水準儀間の距離に比例するので）。
①水準儀視線の水平からのずれ（視準線誤差）
②地球の曲率（球差）
③気温鉛直構造に起因する視線屈折（気差）
ちなみに、このレポートでは「計測係が接眼レンズを覗く際に癖でまっすぐ覗かなかった場合に生じる方向の系統誤差」についても言及されていました。 接眼レンズを覗く方向がいつも同じであれば系統誤差に効くため、ご指摘の通り2本の標尺の中間に水準儀を置くことで相殺されます。 ただし、接眼レンズを覗く方向がいつも違うのであれば偶然誤差的にふるまうので、標尺の中間に水準儀を置いても誤差は相殺されないものと思います。 このような場合に誤差を小さくするためには、標尺～水準儀間の距離を狭くする必要があるかもしれません（視線方向の違いによる誤差は標尺～水準儀間の距離に比例するので）。
レポートその1 ： D班
問題 ： GPS測量に比べて水準測量は労力も時間もかかるのに、なぜなくならないのか？
① GPS測量は電離層や対流圏の遅延の影響で高さの精度が悪い（約1cm）が、水準測量では1mm以内の精度で高さを知ることができる。
② GPS測量で得られる高さは「楕円体高」であり、「標高」に直すには「ジオイド高」を差し引く必要があるが、水準測量では原理的には「標高」を直接測定することができる。
③ GPS測量では衛星からの電波を受信するため、トンネルや地下では測量不可能であり、しかも森林や高層ビル地帯でも受信が難しくなるが、水準測量は空の見え方に関係なくどこでも実施することができる。
④ GPS測量では建物や地面からの電波多重反射（マルチパス）によって座標値が不正確になることがあるが、水準測量では周囲の環境に左右されずに正しい比高を知ることができる。
⑤ 一般に測量用のGPS機器は非常に高価であるが、水準測量はより安価な装置で座標値を得ることができる。
このほか、1名が「GPS電波の妨害」について指摘していました。 GPS測量では衛星から送信される周波数1575.42MHz（L1）および1227.60MHz（L2）の電波を受信しています。 これらの周波数に近い電波が他の発信源から送信されていれば混信が発生することがあり、例えば携帯電話のLTE帯がGPS衛星の電波が乱れるという事例が報告されています。 この他、北朝鮮が強い電波を送信して韓国のGPS測量を妨害している、という話題もあるようです。
① GPS測量は電離層や対流圏の遅延の影響で高さの精度が悪い（約1cm）が、水準測量では1mm以内の精度で高さを知ることができる。
② GPS測量で得られる高さは「楕円体高」であり、「標高」に直すには「ジオイド高」を差し引く必要があるが、水準測量では原理的には「標高」を直接測定することができる。
③ GPS測量では衛星からの電波を受信するため、トンネルや地下では測量不可能であり、しかも森林や高層ビル地帯でも受信が難しくなるが、水準測量は空の見え方に関係なくどこでも実施することができる。
④ GPS測量では建物や地面からの電波多重反射（マルチパス）によって座標値が不正確になることがあるが、水準測量では周囲の環境に左右されずに正しい比高を知ることができる。
⑤ 一般に測量用のGPS機器は非常に高価であるが、水準測量はより安価な装置で座標値を得ることができる。
このほか、1名が「GPS電波の妨害」について指摘していました。 GPS測量では衛星から送信される周波数1575.42MHz（L1）および1227.60MHz（L2）の電波を受信しています。 これらの周波数に近い電波が他の発信源から送信されていれば混信が発生することがあり、例えば携帯電話のLTE帯がGPS衛星の電波が乱れるという事例が報告されています。 この他、北朝鮮が強い電波を送信して韓国のGPS測量を妨害している、という話題もあるようです。
レポートその2
課題 ： 国土地理院設置の基本基準点を見てきて、自分との2ショット写真を撮る。
| 班 | 提出者 | 水準点 | 三角点 | 電子基準点 | その他 |
| A | 6 | 3 | 1 | 0 | 1 |
| B | 5 | 2 | 4 | 0 | 0 |
| C | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| D | 4 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 合計 | 16 | 6 | 5 | 0 | 2 |
水準測量結果まとめ
吉田神社参道の鳥居（東西2箇所）の脇にある基準点を水準測量で結びました。単位は全てセンチです。
| 班 | 月日 | 往路 | 復路 | 平均 | 較差 |
| A | 11/10 | +194.40 | -194.50 | 194.45 | 0.10 |
| B | 12/15 | +194.60 | -194.45 | 194.53 | 0.15 |
| C | 01/05 | +194.75 | -194.75 | 194.75 | 0.00 |
| D | 01/19 | +194.70 | -194.75 | 194.73 | 0.05 |
| 平均 | +194.61 | -194.61 | 194.61 | ----- | |
重力測定結果まとめ
吉田南3号館の各階でLaCoste相対重力計による重力測定を行いました。
下に示しているのは各階間の重力差で、単位は全てマイクロガルです。
なお、各階間の高さ差はおよそ360センチで、G576はスコープを覗いて、D36は検流計を用いて重力値を読み取りました。
| 班 | 月日 | BF→1F | 1F→2F | 2F→3F | 3F→4F |
| A-G576 | 11/17 | -928 | -969 | -1063 | -1026 |
| A-D36 | 11/17 | -895 | -1027 | -1003 | -1039 |
| B-G576 | 12/22 | -926 | -1013 | -1030 | -1036 |
| B-D36 | 12/22 | -890 | -995 | -1038 | -1035 |
| C-G576 | 1/12 | -922 | -1020 | -1018 | -1041 |
| D-G576 | 1/17 | -942 | (-873) | -1045 | (-1127) |
| D-D36 | 1/17 | -925 | -996 | -1023 | -1032 |
| G576 | 平均 | -929.5 | -1000.7 | -1039.0 | -1034.3 |
| D36 | 平均 | -903.3 | -1006.0 | -1021.3 | -1035.3 |
| 平均 | -918.3 | -1003.3 | -1031.4 | -1034.8 | |
更新履歴
02/02: C班およびD班のレポートに対するコメントを掲載
01/19: D班の水準測量結果を掲載
01/18: C班およびD班の重力測定結果を掲載
01/11: B班のレポートに対するコメントを掲載
01/05: C班の水準測量結果を掲載
12/22: B班の重力測定結果、および講義資料を掲載
12/18: A班のレポートに対するコメント、およびB班の水準測量結果を掲載
11/20: A班の重力測定結果を掲載
11/13: A班の水準測量結果を掲載
11/08: このページを作成
01/19: D班の水準測量結果を掲載
01/18: C班およびD班の重力測定結果を掲載
01/11: B班のレポートに対するコメントを掲載
01/05: C班の水準測量結果を掲載
12/22: B班の重力測定結果、および講義資料を掲載
12/18: A班のレポートに対するコメント、およびB班の水準測量結果を掲載
11/20: A班の重力測定結果を掲載
11/13: A班の水準測量結果を掲載
11/08: このページを作成
