直線の道なのに、GPSの軌跡がジグザグになるのはなぜ

短く答えると

GPS の点にはひとつひとつ、数メートル程度の小さな位置のズレが、空がよく開けた場所であってもふつうに乗っています。カーブしている道ではそのズレは目立ちません。まっすぐな道では、隠れる先の方向転換がないぶん、そのズレだけがそのまま見えてしまいます。それぞれの点は実際に立っていた場所から少し右か左にずれて記録され、軌跡はその点を記録された順につないで描かれます——なめらかな線を後から当てはめているわけではありません。小さくて、ほぼ独立した左右のズレを何点分もつなげていくと、実際には一度も揺れていない道の上に、目に見えるジグザグが浮かび上がります。

GPS の点は、線の上に打たれた点ではなく「位置」そのもの

受信機が各時点で実際に返しているものを正確に言うと、複数の衛星から届く信号のタイミングから割り出した、その瞬間の緯度・経度についての「もっともらしい推定値」です。それは確実な正確位置ではなく、ある程度の不確かさのかたまりを、ひとつの座標にまで絞り込んだものにすぎません。本当にまっすぐ歩けば、実際の位置もまっすぐ動きますが、それぞれの推定値には、その本当の位置からの小さな、だいたいランダムなズレが乗ったままです。あとになってそのズレを取り除く処理は入りません。軌跡は、記録された推定値を順番につないだだけのものだからです。

これが、単に線が太くぼやけるのではなく「ジグザグ」に見える理由でもあります。幅の広いぼやけた線であれば、隣り合う点どうしに規則性がなく、あらゆる方向にランダムに散らばっていることを示唆します。実際に起きているのはもっと交互に近いパターンで、ある点は左に寄り、次の点は中央寄りかやや右に、その次はまた左に、というふうに現れます。これを記録順に直線でつなぐと、にじみではなく、のこぎり状の形になります——ズレの大きさ自体は同じ数メートルでも、点のつなぎ方によって、見える形が変わるということです。

自転車より、歩いているときのほうが目立つ理由

ズレの大きさそのものは速度によってあまり変わりません。受信機と衛星の配置から来るものであって、どれだけ速く動いているかは関係ないからです。変わるのは、連続する点どうしの間隔です。ゆっくり歩いていると、数秒おきに記録される二点のあいだの実際の移動距離は、わずか数メートルということもあります——これは位置のズレそのものと同じくらいの大きさなので、横方向の小さなズレが点どうしの間隔に占める割合が大きくなり、はっきりした折れ曲がりとして見えます。同じ数秒間を自転車で走ったり、下りを駆け下りたりすると、同じ二点のあいだの実際の距離はずっと長くなるので、同じ数メートルのズレはずっと長い区間のごく一部にしかならず、線はほとんど曲がりません。ズレそのものがゆっくり歩くと大きくなるのではなく、短い一歩のなかでズレが占める割合が大きくなるだけです。

特にひどくなる場所

周囲がひらけていて、あらゆる方向の空がよく見える場所は受信機にとって一番条件がよく、ジグザグも一番小さくなります。逆に悪くなるのは、信号が届く前にどこかで反射しうる場所——岩壁、水面、うっそうとした木々の下、道のそばに建物がある場所などです。反射した信号は直接届く信号よりわずかに遅れて到着し、受信機にはその区別をきれいにつける手立てがないためです。これはマルチパスと呼ばれる現象で、通常のひらけた場所でのズレより大きく個々の点を横にずらし、しかもすべての点に均等に効くわけではないため、まさに点と点のあいだにばらつきが生まれ、つないだときに目に見えるジグザグになります。これは、木々の下や高い建物のそばで精度が落ちるのと同じ根っこの理由で、それぞれ別のガイドで扱っていますが、木々のトンネルのようなまっすぐな道は、このパターンにとってほぼ最悪の条件といえます。

一点だけ大きく飛ぶ「スパイク」との違い

スパイクは、一点だけが本来あるべき場所から数十メートル以上も本当に大きく飛んでしまう現象で、たいてい一回の悪い測位が原因であり、明らかな一度きりの飛び出しとして見つけやすいものです。ジグザグはこれとは逆の性質で、たくさんの点それぞれが、ふつうの範囲のごくわずかなズレしか持っていない——一点だけ見てもおかしいとは分からない——のに、それがつながることで揺れているように見えるというものです。どちらも根っこにあるのは同じ、GPS のふつうの位置ズレですが、スパイクはきれいな線のなかに突然現れる一点の外れ値であるのに対して、ジグザグは同じズレのごくふつうの姿が、ほかに隠れる場所のない区間で、あちこちに一斉に現れているだけです。

実際に大事な数字にも影響するのか

ほとんどの場合、ごくわずかです。横方向のズレはおおむね左右に交互に出るので、片側に寄り続けるわけではなく、距離の合計にはわずかに上乗せされます——それぞれの折れ曲がりは、その下にある本当の直線よりほんの少し長い道のりになるからです——ただ、その影響はハイキング全体で見れば全体の数パーセントにも満たない、目に見えて距離の合計を変えるほどではない程度です。獲得標高には、ほぼ影響しません。獲得標高は点の左右の位置ではなく、高度の読み取り値から計算されるものだからです。ジグザグは、実際の数字よりも、画面を拡大して見たときのほうがずっと大げさに見える、見た目の話であることがほとんどです。

勘違いしやすいところ

• 地図の軌跡がジグザグしていると、GPS を見失ったかアプリが不具合を起こしていると考えてしまう——実際はむしろ逆であることが多く、受信機はしっかり点を記録し続けており、本来まっすぐな道に方向転換がないぶん、ふつうの位置ズレがそのまま見えているだけです。
• ジグザグは一番速く動いている区間で一番ひどくなると思ってしまう——実際は逆であることが多く、点の間隔が短いゆっくりした区間のほうが、同じズレが占める割合が大きくなります。
• 見た目に大きく揺れている軌跡を見て、距離の合計も大きくズレているのではと心配してしまう——横方向のズレはハイキング全体で見ればおおむね打ち消し合い、合計に乗る量はわずかです。
• ジグザグの原因を道そのもののせいにしてしまう——実際は道のそばにある木々や、渓谷の壁、建物といった周囲の環境が原因であることがほとんどです。

TrailCam でいうと

TrailCam はハイキングのあいだずっとバックグラウンドで GPS の点を記録し、あとから地図でリプレイするときも、受信機が実際に記録したものを隠さずに、記録されたとおりの軌跡を——揺れも含めて——そのまま描きます。GPX で書き出したファイルにも同じ生の点がそのまま入っているので、地図上である区間がジグザグして見えるなら、書き出したファイルでも同じように見え、ほかの GPX を読めるアプリやサイトで開いても同じ見え方になります。書き出しは有料の TrailCam Pro に含まれる機能で、アプリ本体のダウンロードは無料です。