11:00 〜 13:00
[SVC31-P03] 発表タイトル：安価で省電力なGNSS観測装置による有珠山の稠密GNSS観測（序報）
キーワード：GNSS観測、有珠山
火山における測地観測は、地下のマグマや熱水系の圧力変動を捉え、活動推移や噴火の切迫度を評価するために重要な観測項目である。GNSS連続観測は他の測地観測に比べ、高時間分解能で高精度な測地データを提供する。しかし、これまでのGNSS観測装置は高価であり、稠密な多点連続観測網を構築するには多大な労力とコストが必要であった。近年、GNSS測位技術の発展により、測地観測に十分転用可能で安価なGNSS受信機とアンテナが普及し始めており、これらを用いることで、稠密な多点連続観測網をこれまでよりも安価に構築できる可能性がある。また、火山近傍の観測点においては、噴火の際に電力が遮断されることも想定され、省電力なシステムで長期間観測を行える必要がある。
有珠山は、およそ30年間隔で噴火を繰り返している北海道南西部に位置する活火山である。2000年の噴火以降、火山活動は静穏な状態が続いている。しかし、2000年噴火から20年余りが経過し、村上（投稿中）では、GEONETのF3解の解析から深部での膨張を示唆する地盤変動を見出した。さらに、有珠山では様々な位置から噴火しており、噴火位置の推定・予測も重要な課題である。稠密なGNSS観測網は噴火位置の推定・予測に貢献できる可能性がある。実際、2000年噴火の際には岡崎・他（2002）で報告されているように、近傍の臨時GNSS観測点によって噴火前の地盤変動が捉えられ、マグマの上昇過程が推定されている。しかし、この観測は現地収録であり、特に最近傍の点などではリアルタイムに地盤変動データを解析することは不可能であった。北海道大学地震火山研究観測センターでは、これまで有珠山を中心とした中域の観測網を整備してきたが、次の噴火に向けてより稠密な観測網を整備する必要がある。
本研究では、有珠山の次の噴火における直前・直後の地盤変動の連続的な観測及び噴火位置の推定・予測を目指し、有珠山周辺の稠密なGNSS観測網と即時解析処理の構築を目的とする。本発表では、構築した安価で省電力なGNSS観測システムと初年度の観測結果について報告する。
本研究で構築したGNSSシステムは１組およそ10万円であった。アンテナにはおよそ1万５千円と低価格な2周波マルチGNSS対応のJIAXING JINCHANG ELECTRONIC TECHNOLOGY社製JCA228E及びStoton社製GGB0710を用い、GNSS受信機にはu-blox社製のZED-F9Pを搭載するSparkfun社製GPS-RTK2（３万円程度）をそのまま使用した。Raspberry Pi2をベースに瞬電対策が施されているBiZright Technology社製BH2にRTKLIB2.4.3（高須・他，2007）をインストールし、受信機の制御とデータの収録を行った。12Vバッテリーで駆動し、消費電力は0.3 A程度である。
有珠山周辺にGNSS基点を16点新設した。新設したGNSS基点は3 mの塩ビ管（150 φ）を1.5 m埋設し長期間、安定して測量を実施できるように施工した。GNSS観測システムを5台組み上げ、既存の点１点を含む17点をそれぞれ２週間ずつ、9月15日から11月11日にかけて観測を行った。電源は12Vバッテリーとソーラーパネルとした。2週間のオフラインでの連続観測中にコントローラ兼データ収録装置であるBH2が動作停止していたため手動で再起動した点もあったが、電源が消失することはなく、継続してデータを取得することに成功した。
RTKLIB2.4.3を用いて、得られたデータのRINEXデータへの変換および測位解析を実施した。測位解析はGEONET950135「大滝」を基準点とし、IGS最終暦を用いて2周波数スタティック相対測位によって実施した。観測時はGLONASS，Galileo，BeiDou，QZSSを含むマルチGNSSデータを収録しているが、ここでは、軌道情報の正確性を鑑みて、GPSのみで測位計算を行った。
測位計算の結果、1解析の標準偏差が水平方向、鉛直方向ともに1 mm以下、２週間の測位計算の標準偏差が水平方向で数 mm、鉛直方向で1–2 cm程度となった。これまでの経験から、有珠山の噴火直前の地盤変動は数–数10 mオーダーであり、安価なGNSS観測システムを用いても十分捉えられることが期待される。
今後は、新設したGNSS観測基点の連続化、テレメータ化を進める。また、準リアルタイムな地盤変動観測及び解析を可能にするため、Real Time Kinematicによる測位計算システムを構築する。さらに、新設したGNSS基点によって圧力変動源がどの程度拘束されるか、検討を進める必要がある。
謝辞：本研究は、文部科学省による「災害の軽減に貢献するための地震・火山観測計画」及び文部科学省次世代火山研究・人材総合プロジェクト（課題B「先端的な火山観測技術の開発」の支援を受けた。
有珠山は、およそ30年間隔で噴火を繰り返している北海道南西部に位置する活火山である。2000年の噴火以降、火山活動は静穏な状態が続いている。しかし、2000年噴火から20年余りが経過し、村上（投稿中）では、GEONETのF3解の解析から深部での膨張を示唆する地盤変動を見出した。さらに、有珠山では様々な位置から噴火しており、噴火位置の推定・予測も重要な課題である。稠密なGNSS観測網は噴火位置の推定・予測に貢献できる可能性がある。実際、2000年噴火の際には岡崎・他（2002）で報告されているように、近傍の臨時GNSS観測点によって噴火前の地盤変動が捉えられ、マグマの上昇過程が推定されている。しかし、この観測は現地収録であり、特に最近傍の点などではリアルタイムに地盤変動データを解析することは不可能であった。北海道大学地震火山研究観測センターでは、これまで有珠山を中心とした中域の観測網を整備してきたが、次の噴火に向けてより稠密な観測網を整備する必要がある。
本研究では、有珠山の次の噴火における直前・直後の地盤変動の連続的な観測及び噴火位置の推定・予測を目指し、有珠山周辺の稠密なGNSS観測網と即時解析処理の構築を目的とする。本発表では、構築した安価で省電力なGNSS観測システムと初年度の観測結果について報告する。
本研究で構築したGNSSシステムは１組およそ10万円であった。アンテナにはおよそ1万５千円と低価格な2周波マルチGNSS対応のJIAXING JINCHANG ELECTRONIC TECHNOLOGY社製JCA228E及びStoton社製GGB0710を用い、GNSS受信機にはu-blox社製のZED-F9Pを搭載するSparkfun社製GPS-RTK2（３万円程度）をそのまま使用した。Raspberry Pi2をベースに瞬電対策が施されているBiZright Technology社製BH2にRTKLIB2.4.3（高須・他，2007）をインストールし、受信機の制御とデータの収録を行った。12Vバッテリーで駆動し、消費電力は0.3 A程度である。
有珠山周辺にGNSS基点を16点新設した。新設したGNSS基点は3 mの塩ビ管（150 φ）を1.5 m埋設し長期間、安定して測量を実施できるように施工した。GNSS観測システムを5台組み上げ、既存の点１点を含む17点をそれぞれ２週間ずつ、9月15日から11月11日にかけて観測を行った。電源は12Vバッテリーとソーラーパネルとした。2週間のオフラインでの連続観測中にコントローラ兼データ収録装置であるBH2が動作停止していたため手動で再起動した点もあったが、電源が消失することはなく、継続してデータを取得することに成功した。
RTKLIB2.4.3を用いて、得られたデータのRINEXデータへの変換および測位解析を実施した。測位解析はGEONET950135「大滝」を基準点とし、IGS最終暦を用いて2周波数スタティック相対測位によって実施した。観測時はGLONASS，Galileo，BeiDou，QZSSを含むマルチGNSSデータを収録しているが、ここでは、軌道情報の正確性を鑑みて、GPSのみで測位計算を行った。
測位計算の結果、1解析の標準偏差が水平方向、鉛直方向ともに1 mm以下、２週間の測位計算の標準偏差が水平方向で数 mm、鉛直方向で1–2 cm程度となった。これまでの経験から、有珠山の噴火直前の地盤変動は数–数10 mオーダーであり、安価なGNSS観測システムを用いても十分捉えられることが期待される。
今後は、新設したGNSS観測基点の連続化、テレメータ化を進める。また、準リアルタイムな地盤変動観測及び解析を可能にするため、Real Time Kinematicによる測位計算システムを構築する。さらに、新設したGNSS基点によって圧力変動源がどの程度拘束されるか、検討を進める必要がある。
謝辞：本研究は、文部科学省による「災害の軽減に貢献するための地震・火山観測計画」及び文部科学省次世代火山研究・人材総合プロジェクト（課題B「先端的な火山観測技術の開発」の支援を受けた。