17:15 〜 18:45
[SGD01-P08] 石岡測地観測局におけるVLBIとGNSSの系統差の評価
キーワード：VLBI、ローカルタイベクトル
はじめに
国際地球基準座標系（ITRF）はVLBI、GNSS、SLR及びDORISの４つの宇宙測地技術によって構築されている。それぞれの観測網を結合させるためには、複数の宇宙測地技術を有するサイトにおいて、異なる技術の観測点を結合させるためのローカルタイベクトルが取得されている必要がある。
国土地理院では石岡測地観測局においてVLBIとGNSSの観測施設を運用している。VLBIアンテナとGNSS連続観測点「ISHI」の間のローカルタイベクトルを求めるための測量を定期的に実施し、算出したローカルタイベクトルを、国際地球回転・基準系事業（IERS）に提出している（松本ほか、2022）。
石岡測地観測局のVLBIアンテナ（以下「石岡VLBIアンテナ」という。）では、2015年の観測開始から2023年11月13日までの間に530回以上の24時間観測を実施している。今回、これらのデータを用いて石岡VLBIアンテナの座標値を算出した。さらに、ローカルタイベクトルの測量結果を用いてGNSSの座標値と比較することで、VLBIとGNSSの系統的な差の評価を試みた。
本発表では、石岡VLBIアンテナの座標値の算出及びGNSS連続観測点「ISHI」の座標値との比較結果を報告する。
石岡VLBIアンテナの座標値の算出
本研究では、2024年1月1日（以下「基準日」という。）における石岡VLBIアンテナの座標値を推定した。本研究で使用した解析ソフトはCALC（Ver.11）/SOLVE（release 2023.1.15, revision 2023.2.16）である。観測局の座標値のアプリオリにはITRF2020（Altamimiほか、2022）を使用した。
VLBIアンテナの座標値の算出方法には、観測ごとに算出する方法（以下「セッション毎解析」という。）と、すべての観測データをまとめて解析することにより推定する方法（以下「グローバル解析」という。）がある。測地目的のVLBI観測の実施は週に数回のため、セッション毎解析の場合、観測がない日の座標値が得られない。また、セッション毎解析では観測間での解のばらつきが大きく、特定の観測の座標値は平均的な座標値と乖離する可能性が高い。このため、セッション毎解析では、石岡VLBIアンテナが参加した全ての24時間観測のデータについて解析を実施した後、得られた時系列座標を元に非線形関数フィッティングを行い、フィッティング関数から基準日における座標値を推定した。
グローバル解析では、解析ソフトウェアの仕様上、基準日における観測局の座標値及び変動速度が推定されるものの、地震に伴う変位や余効変動は推定されない。一般的に、余効変動モデルはITRF2020に定義されており、これを解析時に既知のパラメータとして用いる。一方、石岡VLBIアンテナは2011年東北地方太平洋沖地震の余効変動の影響を受けているものの、2011年に観測局が存在しなかったため、ITRF2020に余効変動モデルが定義されていない。このため、ITRF2020を用いたグローバル解析で推定される石岡VLBIアンテナの変動速度には、2011年東北地方太平洋沖地震の余効変動の成分が含まれており、座標値及び変動速度の推定の誤差要因となることが課題となっている。このため、本研究におけるグローバル解析では、セッション毎解析の結果から得られたフィッティング関数から石岡VLBIアンテナの余効変動モデルを定義し、すべての観測データを解析することにより基準日における座標値を推定した。
座標値の算出結果及びGNSSの座標値との比較
セッション毎解析による解析結果では、観測間で数mmのばらつきが見られ、特に南北、上下方向で大きい傾向が見られた（図1）。VLBIでは2GHz帯及び8GHz帯で観測するS/X観測と、3GHzから10GHzにかけての4つの周波数帯で観測するVGOS観測の2種類の主要な観測モードが存在するが、VGOS観測ではS/X観測に比べて観測毎のばらつきは小さい傾向が見られた（図1）。また、グローバル解析で得られた座標値及び変動速度は、セッション毎解析の結果とも整合していた（図2）。
さらに、算出した座標値にVLBI-GNSS間のローカルタイベクトル値を加算し、GNSS連続観測点「ISHI」のF5解との比較を行った。その結果、2015年以降の変位の傾向は概ね整合していることが確認された。一方で、座標値としては両者に1cm未満の系統差が見られた（図3）。
国際地球基準座標系（ITRF）はVLBI、GNSS、SLR及びDORISの４つの宇宙測地技術によって構築されている。それぞれの観測網を結合させるためには、複数の宇宙測地技術を有するサイトにおいて、異なる技術の観測点を結合させるためのローカルタイベクトルが取得されている必要がある。
国土地理院では石岡測地観測局においてVLBIとGNSSの観測施設を運用している。VLBIアンテナとGNSS連続観測点「ISHI」の間のローカルタイベクトルを求めるための測量を定期的に実施し、算出したローカルタイベクトルを、国際地球回転・基準系事業（IERS）に提出している（松本ほか、2022）。
石岡測地観測局のVLBIアンテナ（以下「石岡VLBIアンテナ」という。）では、2015年の観測開始から2023年11月13日までの間に530回以上の24時間観測を実施している。今回、これらのデータを用いて石岡VLBIアンテナの座標値を算出した。さらに、ローカルタイベクトルの測量結果を用いてGNSSの座標値と比較することで、VLBIとGNSSの系統的な差の評価を試みた。
本発表では、石岡VLBIアンテナの座標値の算出及びGNSS連続観測点「ISHI」の座標値との比較結果を報告する。
石岡VLBIアンテナの座標値の算出
本研究では、2024年1月1日（以下「基準日」という。）における石岡VLBIアンテナの座標値を推定した。本研究で使用した解析ソフトはCALC（Ver.11）/SOLVE（release 2023.1.15, revision 2023.2.16）である。観測局の座標値のアプリオリにはITRF2020（Altamimiほか、2022）を使用した。
VLBIアンテナの座標値の算出方法には、観測ごとに算出する方法（以下「セッション毎解析」という。）と、すべての観測データをまとめて解析することにより推定する方法（以下「グローバル解析」という。）がある。測地目的のVLBI観測の実施は週に数回のため、セッション毎解析の場合、観測がない日の座標値が得られない。また、セッション毎解析では観測間での解のばらつきが大きく、特定の観測の座標値は平均的な座標値と乖離する可能性が高い。このため、セッション毎解析では、石岡VLBIアンテナが参加した全ての24時間観測のデータについて解析を実施した後、得られた時系列座標を元に非線形関数フィッティングを行い、フィッティング関数から基準日における座標値を推定した。
グローバル解析では、解析ソフトウェアの仕様上、基準日における観測局の座標値及び変動速度が推定されるものの、地震に伴う変位や余効変動は推定されない。一般的に、余効変動モデルはITRF2020に定義されており、これを解析時に既知のパラメータとして用いる。一方、石岡VLBIアンテナは2011年東北地方太平洋沖地震の余効変動の影響を受けているものの、2011年に観測局が存在しなかったため、ITRF2020に余効変動モデルが定義されていない。このため、ITRF2020を用いたグローバル解析で推定される石岡VLBIアンテナの変動速度には、2011年東北地方太平洋沖地震の余効変動の成分が含まれており、座標値及び変動速度の推定の誤差要因となることが課題となっている。このため、本研究におけるグローバル解析では、セッション毎解析の結果から得られたフィッティング関数から石岡VLBIアンテナの余効変動モデルを定義し、すべての観測データを解析することにより基準日における座標値を推定した。
座標値の算出結果及びGNSSの座標値との比較
セッション毎解析による解析結果では、観測間で数mmのばらつきが見られ、特に南北、上下方向で大きい傾向が見られた（図1）。VLBIでは2GHz帯及び8GHz帯で観測するS/X観測と、3GHzから10GHzにかけての4つの周波数帯で観測するVGOS観測の2種類の主要な観測モードが存在するが、VGOS観測ではS/X観測に比べて観測毎のばらつきは小さい傾向が見られた（図1）。また、グローバル解析で得られた座標値及び変動速度は、セッション毎解析の結果とも整合していた（図2）。
さらに、算出した座標値にVLBI-GNSS間のローカルタイベクトル値を加算し、GNSS連続観測点「ISHI」のF5解との比較を行った。その結果、2015年以降の変位の傾向は概ね整合していることが確認された。一方で、座標値としては両者に1cm未満の系統差が見られた（図3）。