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GPS キネマティック PPP による地殻変動観測

GPS キネマティック PPP による地殻変動観測. GPS Kinematic-PPP (Precise point positioning): observation of crustal deformation by using 1-Hz GPS data. 技術コンサルタント / 東京海洋大産学連携研究員 高須知二 Tomoji Takasu ttaka@gpspp.sakura.ne.jp, http://gpspp.sakura.ne.jp. キネマティック GPS: 応用. 精密測量 (RTK etc) 海底地殻変動観測 GPS 津波計

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GPS キネマティック PPP による地殻変動観測

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  1. GPSキネマティックPPPによる地殻変動観測 GPS Kinematic-PPP (Precise point positioning): observation of crustal deformation by using 1-Hz GPS data 技術コンサルタント/東京海洋大産学連携研究員 高須知二 Tomoji Takasu ttaka@gpspp.sakura.ne.jp, http://gpspp.sakura.ne.jp

  2. キネマティックGPS: 応用 • 精密測量(RTK etc) • 海底地殻変動観測 • GPS津波計 • 火山地殻変動観測 • 低軌道衛星精密軌道決定 • GPS地震計 • ...

  3. 地殻変動観測手段 精度 地震計 レーザ 伸縮計 高感度 mm VLBI SLR 広帯域 強震計 GPS （スタティック） cm 干渉SAR キネマティックGPS dm 1月 1年 1分 1日 1時間 1秒

  4. GPS vs 地震計

  5. GPS地震計: 主な研究 • K.M.Larson et al. (2003), Science • J.Kouba (2003, 2005), SGeG • Y.Bock et al. (2004), GRL • M.Irwan et al. (2004), EPS • S.Miyazaki et al. (2004), GRL • Y.Ohta et al. (2006), EPS • J.F.Genrich at al. (2006), JGR ...

  6. PPP vs 相対測位

  7. PPP:衛星時計補間の影響 (1) IGS MIZU : 5min間隔 IGS IGR E-W N-S 10cm U-D CODE JPL

  8. PPP:衛星時計補間の影響 (2) IGS MIZU : 30s間隔 IGS (Interpolated) IGR (Interpolated) E-W N-S 10cm U-D CODE JPL

  9. PPP:衛星時計補間の影響 (3) IGS MIZU : 1Hz IGS (Interpolated) IGR (Interpolated) E-W N-S 10cm U-D CODE (Interpolated) JPL (Interpolated)

  10. HR-PPP (High-rate PPP) HR観測 データ 1Hz衛星時計推定 Step1 精密暦 (軌道) 1Hz衛星 時計 HR観測 データ キネマティックPPP Step2 測位解

  11. 1Hz衛星時計推定 IGS Sat Clock (300s) Static-PPP(300s) (300s) IGS Sat Orbit (15min) Rcv Clock BIAS POS ZTD OBS (HR) Clock Estimation 1Hz Sat Clock Rcv Clock QC Interpolation Sat Clock

  12. 時計推定/PPPモデル • EKF/S (PPP:3pass, CLK:1pass) • 電離層遅延: 電離層フリー線形結合 • 対流圏遅延: ZTD推定+NMF/GMF • アンテナモデル: IGS01/IGS05 • 局位置変動:固体地球潮汐,海洋荷重,極運動潮汐 • Phase Windup補正

  13. HR-IGS局 (2004/12月, 58局)

  14. 精密解析ソフト: GT0.6.3 http://gpspp.sakura.ne.jp

  15. 衛星時計安定度 2004/12/25 0:00:00-23:59:59 GPST 1s 10s 100s Block II/IIA Cs Block II/IIA Rb Block IIR Rb 時計補間誤差(Max) 5min : 1.5-10cm 30s : 0.3-1cm

  16. 1Hz HR-PPP測位解例 MIZU(IGS) : 2004/12/25 0:00:00-2:59:59GPST E-W N-S U-D CODE (Interpolated) 10cm 1Hz HR-PPP

  17. HR-PPPノイズ源 • 受信機雑音 • 搬送波位相マルチパス • 電離層遅延補正残差 • 対流圏遅延補正残差 • アンテナモデル誤差 • 衛星軌道/衛星時計誤差 • ...

  18. 搬送波位相マルチパス (1) MIZU (IGS) 10cm

  19. 搬送波位相マルチパス (2) PRN15-MIZU 2004/12/25 0:34-1:24 2cm PRN15-MIZU 2004/12/26 0:30-1:20 2cm

  20. Sidereal Filter MIZU(IGS) : 2004/12/25 0:00:00-2:59:59GPST E-W N-S without Sidereal Filter U-D 10cm with Sidereal Filter

  21. 解析実行時間例 Core2Duo 2.4GHz, Win XP, GT0.6.3, Matlab7.3

  22. HR-PPPによる地震解析例 • デナリ断層地震 (2002/11/3) • 東北地震 (2003/5/26) • 新潟県中越地震(2004/10/23) • スマトラ地震 (2004/12/26) • カムチャッカ半島東地震 (2006/4/21) • ジャワ島地震 (2006/5/17) • 択捉沖(クリル島)地震 (2006/11/15)

  23. 0 1000 2000 km デナリ断層地震 (1) 2002/11/3 22:12:41 (Mw7.9) 5.0km

  24. デナリ断層地震 (2) IGS FAIR HR-PPP

  25. デナリ断層地震 (3) IGS BREW HR-PPP L R

  26. デナリ断層地震 (4) K.M.Larson et al. (2002), Scienceとの比較 FAIR HR-PPP

  27. 東北地震 (1) 2003/5/26 9:24:32 (Mw7.0) 68.2km 0 50 100 km

  28. 東北地震 (2) IGS MIZU HR-PPP

  29. 東北地震 (4) K-NET IWT011 強震計(2回積分)

  30. 東北地震 (5) K-NET IWT011 強震計(2回積分）

  31. 0 20 40 km 新潟県中越地震 (1) 2004/10/23 8:56:00 (Mw6.6) 16km

  32. 10cm 新潟県中越地震 (2) E-W : 2004/10/23 GPST

  33. 10cm 新潟県中越地震 (3) N-S : 2004/10/23 GPST

  34. 10cm 新潟県中越地震 (4) U-D : 2004/10/23 GPST

  35. 新潟県中越地震 (5) 電子基準点 小千谷(950240) E-W 30 20 10 N-S 0 Displacements (cm) -10 -20 10cm U-D -30 M6.0 -40 M6.5 M5.7 M6.8 -50 8:00 9:00 10:00 11:00 M6.3

  36. 新潟県中越地震 (6) 電子基準点 小千谷(950240) E-W 30 20 10 N-S 0 Displacements (cm) -10 -20 U-D : GSI F2解 10/22 -30 10cm : GSI F2解 10/24 -40 -50 8:00 9:00 10:00 11:00

  37. スマトラ地震 (1) 2004/12/26 0:58:53 (Mw9.1) 30km

  38. 3.4-4.2km/s スマトラ地震 (2) (2006/12/26 GPST)

  39. スマトラ地震 (3) IGS POL2 HR-PPP IRIS AAK 広帯域地震計

  40. スマトラ地震 (4) IGS ARTU HR-PPP IRIS ARU 広帯域地震計

  41. 0 500 1000 km カムチャッカ半島東地震 (1) 2006/4/20 23:25:02 (Mw7.6) 22km

  42. カムチャッカ半島東地震 (2) IGS PETS HR-PPP IRIS PET 広帯域地震計

  43. 0 50 100 km ジャワ島地震 (1) 2006/5/26 22:53:58 (Mw6.3) 10km

  44. ジャワ島地震 (2) IGS JOG2 HR-PPP

  45. 0 500 1000 km 択捉沖(クリル島)地震 (1) 2006/11/15 11:14:16 (Mw8.3) 30.3km

  46. 択捉沖(クリル島)地震 (2) IGS PETS HR-PPP IRIS PET 広帯域地震計

  47. まとめ • キネマティックGPSによる地震観測:既存GPS観測網利用、地震計補完 • PPP:基準点の影響小、ノイズ小、解析効率 • 衛星時計補間問題: 1Hz時計推定 • 課題リアルタイム、ノイズ削減、高速化

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