RTKでGPS以外の衛星も使うと何が変わる？ — マルチGNSSで増える衛星と、システムごとに違う基準座標系

いちばん効くのは「精度」より「つながり続けること」です。 使える衛星が増えると空の配置が良くなり、山際やビル際で衛星が欠けてもFixが落ちにくくなります。一方で、システムごとに基準座標系も時刻系も違うため、受信機の中では見えないところで辻褄合わせが走っています。この記事では、増やすと何が良くなり、何に気をつけるかを現場目線で整理します。

いま空にある「測位のしくみ」は1つではない

GNSS（衛星測位システム）は、いくつかの国・地域が別々に運用している複数のシステムの総称です。RTK用の受信機は、このうち複数を同時に受けられます。

システム	運用	位置づけ
GPS	米国	最も古く、全受信機が対応する基準的存在
GLONASS	ロシア	GPSに次いで早くから全球運用されてきた
Galileo	欧州	民生用として高い精度仕様を掲げて整備された
BeiDou（北斗）	中国	静止・傾斜静止軌道を含む構成で、アジア域で衛星が多く見える
みちびき（QZSS）	日本	日本の天頂付近に長くとどまる軌道。GPSを補完・補強する
NavIC	インド	インド周辺を対象とする地域システム

「マルチGNSS」とは、このうち2つ以上を同時に使って測位することを指します。日本の公共測量でも、近代化GPSやGalileo等を活用する前提のマニュアルが国土交通省から出されています（出典は末尾）。

増やすと何が良くなるのか

1. 空の「配置」が良くなる（DOPが下がる）

測位の誤差は、衛星の数そのものより どこに散らばっているか で決まります。全部が南の空に固まっていると、南北方向の解が弱くなります。使えるシステムが増えれば、空全体に散る確率が上がり、DOPが下がります。DOPの読み方はSkyPlotとDOPの記事で扱いました。

2. 遮蔽に強くなる

現場で本当に効くのはここです。谷筋、林内、高架下、ビルの北側——GPSだけなら4機を割り込んで測位が止まる場面でも、他システムを足していれば必要な機数を保てることがあります。精度の数値が良くなるというより、測れない時間が減るという効き方をします。

3. Fixの立ち上がりと保持

RTKは整数値バイアスを決められて初めてFixになります（Fix解の「整数」って何）。観測できる衛星が多いほど、この決定に使える情報が増え、初期化が速く、いったんFixした状態も崩れにくくなります。マルチパスで一部の衛星が汚れたときに、その衛星を捨てても残りで持ちこたえられる——という余裕の話でもあります。

ここからが本題：システムごとに「基準」が違う

同じ「緯度・経度」を出しているように見えて、各システムは自前の基準座標系を持っています。

システム	基準座標系
GPS	WGS84
GLONASS	PZ-90.11
Galileo	GTRF
BeiDou	CGCS2000
みちびき（QZSS）	JGS

名前はバラバラですが、いずれも国際的な地球基準座標系（ITRF）に合わせ込むことを設計目標にしています。たとえばGalileoのGTRFは、最新のITRFとの位置の差が数cm程度に収まるよう要求されています。PZ-90.11も、ITRF系との関係が平行移動だけで表せる程度まで近づけられています。

つまり 数cmの世界では「同じもの」とは言い切れないが、桁が違うほどズレているわけでもない、というのが実態です。ITRFそのものの考え方は世界測地系ITRFとは（GeoPrism JP）で図解しています。

では現場のRTKではどうなるのか

ここが安心してよいところです。RTKは、基地局と移動局の差（基線ベクトル）を求める方式です。両方の受信機が同じ衛星を同じように見ているので、システム固有の基準座標系のわずかな違いは、差を取る段階で大きく打ち消されます。

最終的な座標を決めているのは、基地局に与えた座標値のほうです。 基地局の座標をどの測地系・どの元期で入れたのかが、そのまま成果に効きます。電子基準点の座標が拠り所になる場面では、「日々の座標値」のF5.1解とITRF2020の話がそのまま関わってきます。

時刻系もそろっていない

座標と同じく、時刻の基準も各システムで別々です。

GPS時（GPST）：うるう秒を入れない連続時系
GLONASS時：UTCを基準にしており、うるう秒の影響を受ける
Galileo時（GST）・BeiDou時（BDT）：それぞれ独自の起点を持つ連続時系

受信機はこれらの差を推定・吸収して1つの解にまとめます。GPSとUTCのずれについてはうるう秒とGNSS時刻の記事（GeoPrism JP）で扱っています。

「全部オンにすれば最強」ではない理由

マルチGNSSは便利ですが、いくつか現実的な注意点があります。

システム間バイアス

異なるシステムの信号を混ぜると、受信機のハードウェアに由来するわずかな遅延差（システム間バイアス）が残ります。基地局と移動局が同じメーカー・同じ機種なら、この差は共通で消えやすい。異なるメーカーの組み合わせでは、受信機がこのバイアスを推定しきれず、特定のシステムを使わないほうが解が安定する、ということが起こり得ます。

GLONASS特有の事情

GLONASSは、衛星ごとに周波数をずらす方式（FDMA）を長く使ってきました。他システムのように全機が同じ周波数を使う方式とは信号の作りが違うため、衛星ごとのチャネル間バイアスが問題になりやすく、機種の組み合わせによる相性が出やすいシステムです。

補正情報が対応しているか

ネットワークRTKやCLASなどの補強サービスが、どのシステム・どの信号まで補正を配信しているかは、サービスごとに異なります。受信機が受けられても、補正が来ていなければ、その衛星はRTKの解には効きません。 サービスの使い分けはネットワークRTK（VRS）と単独CLASの記事で整理しました。

現場でのチェックポイント

基地局と移動局で、有効にしているシステムをそろえる。 片方だけGalileoオフ、といった状態は解を不安定にします
メーカー混在なら、一度は「GPS＋みちびきだけ」との比較を取る。 混ぜたほうが必ず良い、とは限りません
不調時はシステム単位で切り分ける。 特定のシステムを外した途端にFixが安定するなら、バイアスか補正の対応範囲を疑います
成果に効くのは基地局座標。 衛星を増やしても、基地局の測地系・元期の設定ミスは一切救ってくれません

「衛星が多い＝精度が良い」ではなく、「衛星が多い＝測れない時間が減る」。この理解で運用すると、期待値のずれが少なくなります。

出典

国土交通省土地・建設産業局地籍整備課「マルチGNSS測量マニュアル－近代化GPS、Galileo等の活用－（解説）」 https://www.chiseki.go.jp/
ESA Navipedia “Reference Frames in GNSS” https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/Reference_Frames_in_GNSS
内閣府みちびき（準天頂衛星システム） https://qzss.go.jp/
国土地理院「電子基準点とGEONET」 https://www.gsi.go.jp/kanshi/index.html