私は、ランニングアプリをおおむね信頼しているので、3マイル（4.8km）走るつもりでランニングに出発して、帰ってきて画面に「2.8マイル」と表示されていたら、目標を達成するために家の近所を走ります。しかし、スマートフォンといえどもヘマをするときはあるものです。
友人はランニング中、使っていたアプリが、誤ってデータを記録してしまったことがあったそうです。彼女のランニング推定距離には、たったの2秒でただ家の中を走っただけのような、おかしな数字が表示されていました。
これほどの大きな間違いはめったにありませんが、アプリにはありとあらゆるエラーが起きます。もしアプリを当てにして1週間の総走行距離を記録している、あるいはランニングやマラソン大会でペース配分に使っているというのであれば、正確さはとても大切になってくるはずです。
スマホやGPSウォッチはどうやって位置を割り出すのか？
Garminの専用ウォッチを使っていようと、「Runkeeper」や「Endomondo」のようなアプリを使っていようと、ロケーションデータの主なソースは通常「グローバル・ポジショニング・システム（GPS）」として知られる人工衛星群です。
これらの人工衛星群は時間ごとに自身の位置を送信しています。あなたのGPSデバイスが4基の衛星からの信号を受信できるのであれば、三辺測量を使って、これらの衛星との相対的な位置関係からあなたの居場所が割り出されます。
しかし、地球の大気の状況などで不都合な状態が発生すると、信号のスピードが変わってしまいエラーを誘発する場合があります。一方、検波できる衛星信号が多ければ多いほど、位置を割り出すために必要なデータが多く得られます。衛星の数が7基以上になると、GPSデバイスは約10平方メートルの範囲であなたの位置を特定することが可能です。
旧式のGPSデバイスを持っている方なら、買ったばかりの頃は（あるいは毎年春になってランニングを始めようと引き出しを漁ってデバイスを取り出すたびに）、ロケーションロックを待ちながら、ただ突っ立っていなければならなかったことがあるのではないでしょうか？ その旧式デバイスは、「アルマナック（人工衛星の軌道と状態に関するリスト）」のフレームをダウンロードしていたのです。新型で高速のデバイスは、このアルマナックをダウンロードする手順を飛ばし、独自の処理能力を使って人工衛星の位置を計算します。
これがGPSの背景にある基本原理です。同じような機能を果たす人工衛星群はほかにもあります。ロシアの「GLONASS」もその1つです。Garminの代表者によると、同社のデバイスの中には、GPSとGLONASS、WAASを組み合わせて使っているものがあるそうです。WAASは、「Wide Area Augmentation System」の略で、追加の人工衛星と地上局で構成されています。
スマホは、これらに加えて、ほかのシステムを活用することもできます。Wi-Fiの位置データ（たとえば、あなたのスマホは、スターバックスのホットスポットを探知して近くに店舗があることを確認します）や、「補助GPS」などがそうです。補助GPSは、デバイスがシグナルを長時間待ったり、必死になって探したりしなくても済むように、携帯電話の基地局を使ってGPSデータを記録しています。
GPSはどのくらい正確なのか？
スマホやGPSウォッチは、これらのシステムを総動員することで、持ち主であるあなたの位置を5～10メートルの精度で把握しています。数秒ごとに位置を確認しては、点と点を結んで、あなたがどれくらい移動したのかを計算するわけです。
割り出した位置が100％正確であることは決してないので、デバイスが受信するGPS信号は、あなたの横を走る愛犬だと考えるのが良いかもしれません。愛犬はあなたの相棒であり、決して遠くには離れません。愛犬が進んだ距離は、あなたが進んだ距離とほぼ同じです。
ところが、ここで誤差がジワジワと生じ始めます。もし愛犬がジグザグに進めば、彼が走った総距離はあなたのそれを上回るはずです。反対に、交差点を曲がるたびに愛犬が近道をすれば、彼の移動距離は短くなるかもしれません。
学術雑誌『PLOS ONE』に発表された研究では、GPSデバイスはアスリートが往復コースを走ったときの距離を短く見積もりました。逆に、200メートルの円形コースでは、アスリートが走った距離を長く見積もりました。それぞれのケースで生じた誤差の程度は異なりましたが、それは2～3％の範囲でした。研究ジャーナル『Journal of Strength ＆ Conditioning Research』に発表された別の実験結果から、誤差は通常、6.2％以下であることがわかっています。こうした結果を見ると、アスリートの、トレーニングの総走行距離を測定するという目的には支障ありませんが、もし1マイル（1.6km）を9分で走るか10分で走るかを計測するのであれば、信頼性に欠けるかもしれません。
レース中のペース測定のためにデバイスを使っている方には、もう1つ知っておくべきことがあります。それは、コースの測定法のせいで、レースの設定距離よりも、あなたが走った距離（数値）のほうが結果的に長くなるかもしれないということです。大会事務局は反則にならない最短の距離を測定します。つまり、カーブの内側に沿って、かつ、ほかのランナーを追い抜いたりかわしたりしないことを想定した上で距離を測定し、念のため、そこにその距離の0.1％を加えています。そのため、レース当日にあなたのGPSが完璧に機能していても、やや長めの数値をはじき出すのは普通のことなのです。
ソフトとハードの進歩により、デバイスの正確性は徐々に向上してきました。『Runkeeper』のデータアナリストであるChris Drouin氏は、なぜ最新式のスマホの測定結果がより正確なのか、なぜ機種ごとに正確さが異なるのかについて説明してくれました。
- 「システム・オン・チップ（SoC）」を採用する最新式のスマホは、GPS障害を引き起こす可能性があるソースを低減するようにうまく設計されている可能性があります。
- 最新式のスマホには、より多くの、より新しい、より高性能な、センサーが搭載されているケースが多くなっています（より高性能な加速度計やジャイロスコープ、磁気センサー、歩数計など、センサーフュージョンに向けたソリューションの一部として使用可能なもの）。
- 最近のスマホは、最新式のオペレーティングシステム（OS）をサポートする傾向があり、「Geolocation API」（位置情報を取得するためのAIP）に関して、長年にわたり、GoogleもAppleも着実に進歩を重ねてきています。
とはいえ、この性能の違いは諸刃の剣です。最新式のスマホとOSはバッテリーを長持ちさせる機能がどんどん向上しています。これは一般的には良いことですよね。バッテリーが長持ちしてうれしくない人などいませんから。でも、もし最後の1周というところでスマホが節電モードに変わってしまったら、記録の最後が不正確になってしまう恐れがあります。
またアプリも、ハードウェアから取得するデータポイントに勝手な解釈を加えてしまう可能性があります。たとえば、ランナーが進んでいると思われるコースから大きく外れた測定値を削除したり、突然の方向転換を滑らかなカーブに変えたり、といったことです。
できるだけ正確な測定値を得るには
GPSデバイスがうまく機能しない場所が2つあります。ビルの間と森の中です。
- 建物（特に超高層ビル）は衛星からの電波に干渉を及ぼすことがあります。信号が建物に当たって跳ね返ってしまうためです。このような場合、GPSデバイスは信号が直線で入ってきたと想定しますが、実際には跳ね返りによっていくらか距離が加わっているため、デバイスが割り出すあなたの位置に狂いが生じます。また、建物が物理的に信号を遮断することもあります。GPSが最大の効果を発揮するのは、空がはっきりと見える位置にデバイスがあるときです。
- 木陰も同じく、2つの問題を引き起こします。まず、衛星からの信号がデバイスに届くのを妨害することがあります。また、葉っぱに付着した水滴が水面のような働きをし、信号を反射します。反射の程度は、森の深さや木々の種類、時期によってさまざまです。
先述したGarminの代表者によると、雲や嵐は、GPSの正確さに目に見えるほどの影響は与えないそうです。
また、平たんな空き地が多い場所を走る場合には、GPSデバイスの正確さはかなり高くなるようです。だとすると、正確な測定を行うには「農業地帯」がうってつけのように思えますが、もしそこが携帯電話の基地局が少ない不便なところだったらどうでしょう？ 最初のGPSロックが難しくなり、デバイスがあなたの現在地をようやく把握したときに測定値が急上昇することもある、とDrouin氏は言います。
スマホなどのGPSデバイスで自分の走りを可能な限り正確に記録したいなら、高い障害物があまりない、比較的まっすぐな長距離のコースを見つけることをおすすめします。特に、橋やトンネルのような大きなものが真上にないコースが良いでしょう。
より正確さを求めるなら、そして室内を走る場合もあるのなら、さまざまなデバイスとの連動が可能な「フットポッド機能」を使うのはどうでしょうか。歩幅の長さを記憶させれば、デバイスはそのデータを計算に組み入れてくれます。Garminの加速度計をベースにしたデバイスにはそうした機能がありませんが、代わりに同じコンセプトの「Custom Step Length機能」が搭載されています。ただし、フットポッド機能は組み込まれていません。
GPSウォッチやスマホに最高の正確性を求めているのであれば、それに非常に近い数字を得ることは可能です。とはいえ、四六時中100％の正確さを発揮することはないという事実は依然として残ります。短距離のタイムを計っている方は、競技用のトラックや距離が測定されたコースを見つけて、マーキングを読む方法を身につけてください。トレーニング目的で特定のペースを保ちたい場合も、GPSデバイスは役に立ちますが、状況があまり良くなくて正確に測れない場合に備えて、代替策を用意しておきましょう（自分の感覚で走るしかないかもしれませんね）。長距離やゆっくりしたランニングを測定したい、あるいは1週間の目標距離をどのぐらいこなしているのかを把握したいのであれば、スマホやGPSウォッチで十分なはずです。
Beth Skwarecki（原文／訳：阪本博希／ガリレオ）
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