DOPとは？GPSの測位精度を表す数値の読み方
M5F9Pを使った単独測位で測位異常が出た場合は、DOPの数値も異常値なことがあります。
DOPとはなにか？この記事では詳しく解説していきます。
DOPとは？
DOP（Dilution of Precision）＝幾何精度劣化率
GNSS（GPS, QZSS, Galileo, GLONASSなど）で得られる位置の精度の良し悪しを「衛星の配置の幾何的条件」から評価する指標のことです。
DOPは「衛星の配置がどれだけ良いか悪いか」を数値化していて、
- 小さい数値 → 衛星が広くバランスよく配置されている（高精度）
- 大きい数値 → 衛星が偏って配置されている（低精度）
例えばこちらはGPSMONで計測したデータになりますが、この測位で誤差が約2km発生していました。
DOPが異常なのがわかります。
DOPは測定誤差そのものではなく、衛星配置による誤差増幅率を表しています。
受信機の測定誤差 × DOP ＝ 実際の位置誤差（概算）
それぞれH, V, Pの役割について見ていきましょう。
H,V,Pとは？
| 項目 | 正式名称 | 意味 |
|---|---|---|
| H | HDOP (Horizontal Dilution of Precision) | 水平方向（緯度・経度）の精度劣化率 |
| V | VDOP (Vertical Dilution of Precision) | 鉛直方向（高度）の精度劣化率 |
| P | PDOP (Position Dilution of Precision) | 3次元位置全体（水平＋鉛直）の精度劣化率 |
(1) HDOP = 99.99
- 通常の範囲：1〜3（良好）／10以上（悪い）
- 99.99は「測位が成立していないか、無効値」を意味
- 水平方向の精度が計算できない、または極端に悪い状態
- 原因例：衛星配置の偏り、測位解が未確定、測位演算の内部エラー
(2) VDOP = 99.99
- 通常の範囲：1〜3（良好）／5以上（悪い）
- 99.99は鉛直方向の精度が計算不能または極端に悪い
- 高度方向は衛星配置の影響を強く受けるため、もともとDOPは大きくなりやすいが、99は異常値
- 原因例：高仰角衛星不足、仰角分布の偏り、信号ロスト
(3) PDOP = 99.99
- PDOPは位置全体の総合評価で、HDOPとVDOPから求めます。それぞれを2乗して足し、平方根をとった値です
- HDOP, VDOPがともに99.99なのでPDOPも99.99になる
- 測位全体が成立していないか、精度的に無意味な状態
DOPの種類
DOPにはいくつかの種類があり、目的に応じて使い分けられます。
| 略称 | 名称 | 意味 | 主に影響する座標成分 |
|---|---|---|---|
| GDOP | Geometric DOP | 全体の総合評価 | 3D位置 + 時刻誤差 |
| PDOP | Position DOP | 位置精度の評価 | 3D位置 |
| HDOP | Horizontal DOP | 水平方向の精度評価 | 緯度・経度 |
| VDOP | Vertical DOP | 鉛直方向の精度評価 | 高度 |
| TDOP | Time DOP | 時刻精度の評価 | 時刻 |
| RDOP | Relative DOP | 相対位置測位の評価 | 差分測位 |
数値の目安
| DOP値 | 評価 | 状態 |
|---|---|---|
| 1.0以下 | 最良 | RTKや精密測位向き。広く分散した衛星配置 |
| 1.0〜2.0 | 非常に良い | 高精度地図、測量用途 |
| 2.0〜4.0 | 良い | 一般測位に十分 |
| 4.0〜6.0 | やや悪い | 位置誤差が増え始める |
| 6.0〜10.0 | 悪い | 測位誤差が大きくなる。慎重な利用が必要 |
| 10以上 | 非常に悪い | 測位結果はほぼ信用できない |
| 99.99 | 測位不能または無効値 | 計算不能状態 |
今回のHDOP 99.99は「測位成立していないか、受信機が無効値を出している」状態です。
この場合、衛星数が多くても正確な位置は計算できません。
DOPが悪化する原因
- 衛星が偏っている（同じ方向に固まって見える）
- 建物の谷間、山間部、狭い谷などで起こりやすい
- 低仰角の衛星が多い
- 水平方向の配置は良くても、高度が似通っていると精度低下
- 可視衛星が少ない
- 4基ギリギリだと配置が悪化しやすい
- マルチパス影響
- 反射波が混ざって衛星方向の計算が誤る
なぜ衛星の配置で誤差が増えるのか
衛星測位は「衛星からの距離の交点」で位置を決めます。
衛星配置が理想的だと、交点はシャープに一点に決まりますが、偏っていると交点がぼやけます。
例え話
- 良い配置（低DOP） →
「交差する2本の道が直角に交わる交差点」＝位置がすぐ特定できる - 悪い配置（高DOP） →
「交差する道がほぼ平行」＝交差点が曖昧で、どこかわかりにくい
まとめ
- DOPは精度の良し悪しの指標で、値が小さいほど良い
- HDOP=99.99は、測位不成立またはデータ無効
- 単独測位でもオープンスカイならHDOP 1〜2が普通
- F9Pで2km誤差が出るときは、ほぼ確実にDOP異常や信号障害が原因
受信機でDOPを見る
DOPは特別な機材がなくても読めます。GPS受信機が出しているNMEAという文字列の中に、そのまま入っているからです。
GSAで始まる行の末尾に、3つの数値が並びます。左からPDOP、HDOP、VDOPです。
$GNGSA,A,3,04,05,09,12,17,23,24,25,,,,,1.8,0.9,1.5*25この例ならPDOP 1.8、HDOP 0.9、VDOP 1.5です。開けた場所で受信できている状態を表しています。
GGAで始まる行にもHDOPが入っています。左から8番目の項目です。位置と一緒に記録したいときは、こちらを読むほうが行数が少なくて済みます。
DOPを下げるには
DOPは受信機の性能ではなく、空の見え方で決まります。同じ受信機でも、置き場所を変えるだけで値が変わります。
- 空が広く見える場所へ出す。建物や崖が視界の半分を塞いでいると、その方向の衛星が使えず、配置が偏る
- アンテナを高くする。地面に近いほど、低い位置の衛星が地面や周囲の物に遮られる
- 複数の衛星群を有効にする。GPSだけでなく、みちびき、GLONASS、Galileo、BeiDouを併用すると、見える衛星が2倍以上になり、配置が偏りにくくなる
- 仰角の下限を上げすぎない。反射波を嫌って15度や20度で切ると、水平方向の配置が痩せてDOPが上がることがある
逆に、DOPが下がらない場所ではどうにもなりません。谷間やビルの間で数値が10を超えるなら、測ること自体を諦めるか、場所を変えるかの判断になります。受信機を買い替えても解決しません。
DOPと実際の誤差
DOPは倍率です。受信機そのものの測距誤差にDOPを掛けたものが、位置の誤差のおおよその大きさになります。
単独測位の測距誤差を3メートルとすると、HDOPが1のときの水平誤差は3メートル前後、HDOPが5なら15メートル前後です。同じ受信機、同じ瞬間でも、空の見え方だけでこれだけ変わります。
ここで注意したいのは、DOPが良いことは誤差が小さいことを保証しない、という点です。DOPは配置の良し悪しだけを見ており、電離層の乱れやマルチパスは含みません。数値が1.0でも、反射波を拾っていれば位置は飛びます。DOPは必要条件であって、十分条件ではありません。