建設現場の3次元測量革命：LRTKで省力化とDXを一挙に実現

3次元測量の基本と現状

建設業界では近年、測量技術が大きく進化し「3次元測量」が注目を集めています。3次元測量とは、地形や構造物を立体的に計測し、各点のX・Y・Z座標（水平位置と高さ）を取得する手法です。従来の平面的な測量では得られなかった詳細な形状データを記録できるのが特長で、出来形管理や設計に役立つ点群データ（無数の測点の集合）として出力することも可能です。またドローン航空写真測量や地上レーザースキャナーなど様々な3D計測技術が登場し、広範囲の地形測量を効率的に行えるようになりました。国土交通省が推進する *i-Construction*（アイ・コンストラクション）では工事プロセスでの3次元モデル活用が推奨されており、これを受けて現場には3次元測量技術の導入が急速に進みつつあります。

しかし、最先端の3D測量技術にも課題があります。高性能な3Dレーザースキャナーは機器が非常に高価で専門オペレーターが必要となり、中小の建設会社には導入ハードルが高いのが現状です。ドローン写真測量も有効な手法ですが、天候に左右されたり航空法の申請が必要だったりと、万能ではありません。多くの現場では依然としてトータルステーション（光波測距儀）やレベルといった従来型の測量機器が主役で、人力によるポイント測定が中心です。こうした中、従来技術の延長線上にありながらデジタル化と高効率化を両立できる手法として注目されているのが「RTK測位による3次元測量」です。特に近年はRTK技術を低コスト・手軽に利用できる LRTK（低コストRTK：*Low-cost Real Time Kinematic* の略称）が登場し、建設現場の測量に新たな革命をもたらそうとしています。

建設現場における測量業務の課題

土木・建設現場で行われる測量業務には、従来からいくつかの課題が指摘されてきました。第一に人手と時間の問題です。従来のトータルステーションによる測量では、測量士が機器を操作し、もう一人がプリズムを持ってターゲットとなる地点に立つという2人1組の作業が基本でした。広い現場では何度も機器を据え直し、測点ごとに角度と距離を読み取って計測します。このため測点数が多いほど時間と労力がかかり、測量計画に大きな工数を割かなければなりません。また、経験豊富な測量士ほど数が限られており、人材不足・高齢化も問題となっています。

第二に精度と手戻りの問題もあります。例えば丁張り（工事での基準位置出し）を設置する場合、わずかな測量ミスが施工ミスにつながり、やり直しによる手戻りコストが発生します。高さの誤差を抑えるため熟練者がレベルで慎重に水準測量を行う必要があるなど、精度確保には手間がかかります。さらに、山間部や市街地の高層建物付近では視通しが悪く、トータルステーションの光が届かない・GNSSが受信できないといった環境要因による制約も課題です。従来は状況に応じて測量手法を使い分け、追加の基準点設置や夜間作業などで対応していましたが、これも現場の負担となっていました。

第三にデータ活用とDX（デジタルトランスフォーメーション）の遅れも挙げられます。測量成果は図面や数値表として整理されますが、従来のやり方では紙の図面やPDFでの受け渡しが中心で、せっかく取得した測量データが十分に活かされないケースも多々あります。写真やメモで現場情報を管理しているため情報共有に時間がかかり、施工管理システムやBIM/CIM（3次元モデル）への連携もスムーズとは言えません。現場のDX推進には、測量から設計・施工に至るプロセス全体のデジタル化が必要ですが、従来の測量手法だけではリアルタイムなデータ反映や一元管理が難しいのが実情です。

LRTKの技術概要とメリット

こうした課題を解決する切り札として期待されているのがLRTK（低コストRTK）による測位技術です。まずRTK（リアルタイム・キネマティック）とは、衛星測位（GNSS）を利用したセンチメートル級の高精度測位手法を指します。基準局（固定局）となる受信機と移動局（ローバー）となる受信機の両方で同時にGNSS衛星から信号を受信し、固定局で得た誤差情報を移動局にリアルタイム送信して補正することで、単独測位では数メートルあった誤差を数センチ以下にまで縮減します。日本では国土地理院の電子基準点や準天頂衛星みちびき（CLAS補強信号）を利用したネットワーク型RTKも普及しており、固定局を設置しなくてもリアルタイムに高精度測位が可能です。

LRTK（Low-cost RTK）は、このRTK測位をより安価で手軽に実現するための技術コンセプトです。具体的には、高価な測量専用GNSS受信機の代わりに、小型の高精度GNSSモジュールとスマートフォン・タブレットなどの汎用デバイスを組み合わせて測位を行います。これにより機器コストを大幅に下げつつ、従来機と同等のセンチメートル精度を確保できます。例えばスマートフォンに装着できるLRTK対応の受信機を使えば、専用機器を持ち歩かなくてもポケットサイズの測量機として機能し、単独で現地測量が可能となります。みちびきのCLAS信号やモバイル通信による補正データ受信にも対応しているため、山間部など通信圏外でも測位継続できる点も利点です。

LRTK技術の主なメリットをまとめると次のとおりです。

• 機動性と簡便さ: 機器が小型軽量で持ち運びや設置が容易です。スマホアプリと連動した直感的な操作性により、専門的な研修を受けていない技術者でも扱いやすくなっています。これまで2人以上必要だった測量作業も、LRTKなら1人でこなせるケースが増えます。

• リアルタイム性: RTKの名のとおり観測と同時に補正が行われ、現場で即時に座標が確定します。測ってから事務所に戻って解析・計算するといったタイムラグがなく、その場で成果を確認できます。設計値との比較や追加の測定が必要になった場合も即座に対応でき、判断のスピードアップにつながります。

• 高精度: 数センチの測位精度が得られるため、構造物の位置出しや出来形確認でも安心して利用できます。例えば一般的なLRTK受信機では水平位置で±2～3cm、鉛直方向で±3～5cm程度の誤差範囲に収まります。ミリ単位の精度が要求される場合でも、要所のみ従来の光学測量で確認すれば十分補完可能です。

• 低コスト: 従来の測量機器と比べて初期導入費用が抑えられています。高額なGNSS受信機や専用データロガーを揃える必要がなく、市販のタブレットやスマホを活用できるためです。さらに、国や自治体によるICT導入補助金の対象となるケースもあり、経済的ハードルは着実に下がっています。

• データ連携: スマートデバイスを用いる利点として、測位データをそのままクラウドにアップロードしたり、写真・メモと位置情報を紐付けて管理したりといったデジタル連携が容易な点も挙げられます。現場で撮影した写真やメモに正確な座標がタグ付けされるため、後工程でCAD図面やBIMモデル上に取り込んで活用することもスムーズです。測量データが即座に共有できることで、リモートでの立会いや迅速な意思決定も可能になります。

従来手法との比較（GNSS測量・トータルステーション等）

LRTKを活用したGNSS測量は、従来の測量手法に比べていくつか顕著な違いがあります。ここでは代表的な手法との比較を整理します。

• トータルステーション測量: 光学式のトータルステーション（TS）はミリ単位の高い精度で測点を取得でき、構造物の据え付けや変位計測などで今も不可欠な手段です。しかしTS測量にはオペレーターと補助者の二人が必要で、一度に測れるのは視通し内の1点のみです。起伏の多い現場では測線を確保するために何度も据え直しが発生し、大規模測量では効率が下がります。また夜間や雨天時の作業も困難です。これに対しLRTKを用いたGNSS測量では、測位衛星さえ捉えられれば視通しに関係なく広範囲のポイントを迅速に測定できます。平坦な開地での一般的な地形測量であれば、LRTK1台を持って歩くだけで多数の点を短時間で観測でき、TSより大幅に作業時間を短縮可能です。

• 従来型GNSS測量: RTKが登場する以前、GNSS測量といえば静的測位やスタティック法で長時間観測して事後処理を行う方法が主流でした。またリアルタイムで高精度を得るには大型で高価な測量機を用い、社内に専任技術者を抱える大手企業でないと運用が難しい状況でした。ネットワーク型RTKが普及してからも、受信機ごとのライセンス費用や通信費がネックとなり、小規模現場には導入しづらい面がありました。LRTKはそうしたハードルを下げ、小型安価な機器と既存の通信インフラで同様の効果を得られるようにした点で画期的です。ただしGNSS測位特有の制約として、上空の視界が遮られる場所（ビルの谷間や樹林内、トンネル内など）ではLRTKでも測位が困難です。そのようなケースでは引き続きTSや地上レーザースキャナ、あるいは後処理型のPPK（事後動的測位）手法などとの使い分けが有効でしょう。

• 写真測量（UAV等）との比較: ドローンを用いた写真測量は、人が立ち入れない場所や広大なエリアの地形を短時間で取得できる手法です。ただし空中写真から位置情報を得るには、写真に写った地上の基準点の座標が必要です。その基準点測量にRTKやLRTKが役立ちます。また、ドローン自体にRTK受信機を搭載すればRTK対応UAVとして基準点なしでも高精度なマッピングが可能です。写真測量は天候や撮影条件に左右されますが、LRTKと併用することでデータ精度と信頼性を高められる関係にあります。一方、LRTK単体では地表面の点群データのような詳細な「面」の情報までは取得できません。必要に応じて写真測量やレーザースキャンで面データを取得し、LRTKで得た点データと組み合わせて活用するのが理想です。

以上のように、LRTKを使ったGNSS測量は従来手法それぞれの長所を取り込みつつ短所を補完する位置付けにあります。完全に既存技術を置き換えるものではありませんが、「人力で点を測る」従来手法に対し「デジタル技術で面も点も測る」新たな選択肢として、現場の測量ワークフローに大きな変革をもたらしています。

LRTK導入がもたらす省力化・コスト削減・DX効果

次に、実際にLRTKを現場に導入した場合に得られる効果を具体的に見てみましょう。キーワードは省力化・コスト削減・DX推進の3つです。

省力化（効率アップ）: LRTKを用いる最大のメリットは、測量作業の効率が飛躍的に向上することです。例えばある現場では、従来トータルステーションで2日かかっていた地形測量が、LRTK導入後は半日で完了したとの報告があります。一人で機器を持って歩くだけで観測できる手軽さにより、これまで複数人で分担していた基準点測量や丁張り出しも一人で対応できる場面が増えます。測量以外のコア業務に人員を振り向けられるため、現場全体の生産性が向上します。またリアルタイムで測位結果が得られるため、必要なデータをその場で取り切ってしまえる点も効率アップに寄与します。追加の測り忘れが減り、後日の測り直しや現場再訪問を削減できるでしょう。

コスト削減: 上記のような省力化効果は、人件費や外注費の削減にも直結します。測量会社に委託していた簡易な現況測量や丁張り設置を自社でこなせるようになれば、外注コストを削減できます。実際、LRTK機器を導入して自前で施工測量を始めたある中小建設業者では、年間の測量外注費を大幅に圧縮できたとの試算があります。また作業日数の短縮により重機や人員の待機時間が減ることで、工期短縮によるコストメリットも生まれます。LRTK機器自体の初期投資は必要ですが、専用機に比べて安価なうえ、運用コストも低く抑えられるため費用対効果は高いと言えます。さらに現在では、i-Construction対応機器として高精度GNSS測量機の導入に補助金が出るケースもあり、国策としても現場DXのためのコスト支援が行われています。

DX推進: LRTK導入は単に作業効率を上げるだけでなく、現場のデジタル化（DX）を強力に後押しします。従来は紙の図面と口頭伝達に頼っていた測量情報が、LRTKでは電子データとして即時共有できるようになります。例えばLRTKで取得した座標データをクラウド経由で事務所と共有し、そのままCAD図面やCIMモデルに反映するといったシームレスな運用が可能です。これにより測量結果の確認作業がリアルタイムで行えるだけでなく、遠隔地の技術者が現地に行かずにチェックや指示を出すことも現実的になります。また、位置情報とともに撮影写真やコメントを紐付けて記録できるため、現場の情報データベース化が進みます。蓄積したデータをAI解析することで施工計画の最適化やリスク予測に役立てるなど、DXならではの高度な活用も視野に入ります。LRTKによる測量のデジタル変革が、ひいては建設現場全体のスマート化につながっていくのです。

LRTKの主な活用事例と導入パターン

LRTKや高精度GNSS測量は、すでに様々な現場で実用が始まっています。ここでは建設分野における主な活用シーンや導入パターンをいくつか紹介します。

• 施工前の地形測量・現況把握: 工事着手前の既存地形の測量にLRTKを使えば、短時間で広範囲の地形データを取得できます。山間部の造成工事では、作業員が立ち入れない急斜面も上空の衛星さえ見通せれば安全に測量可能です。得られた点群や等高線データを基に施工計画立案や土量算出を迅速に行えるため、工程の短縮につながります。

• 丁張り設置・位置出し: 構造物の位置出し作業にもLRTKが威力を発揮します。従来は基準点からTSで角度と距離を測り丁張りを設置していましたが、LRTKローバーを杭打ち位置に持っていけば、その場で座標を確認しながらマーキングできます。視通しの妨げになる建物や障害物があっても問題なく、広い敷地での大量の杭打ち作業も効率化されます。熟練者でなくとも数センチ精度で位置出しできるため、若手技術者の育成ツールとしても有用です。

• UAV写真測量との連携: 前述のとおり、ドローンによる写真測量とLRTKは相互補完的に活用できます。具体的には、ドローン空撮前にLRTKで標定点の座標を測定しておき、空中写真の位置合わせに利用します。あるいはRTK対応ドローンを用いて基準点レスで撮影を行い、出来形計測用の高精度点群データを取得するケースも増えています。森林伐採地や大規模土工現場など、人手で細密に測るのが困難な場所ほど、この組み合わせによる効果が大きいでしょう。

• ICT建機・マシンガイダンス: 土工現場では、GNSSによるマシンガイダンス技術が普及し始めています。ブルドーザやショベルにGNSSアンテナと通信機を搭載し、リアルタイムで自己位置を把握しながらブレード高を自動制御する仕組みです。LRTKはこうしたICT建機の基盤技術としても利用されます。重機オペレーターが目視や丁張りに頼らずとも、設計面の通りに地盤整形できるため、作業の省力化と品質向上に寄与します。夜間や降雨時でも安定した精度で施工できる点も大きなメリットです。

• インフラ維持管理・災害対応: 道路や鉄道の維持管理でも高精度測位の活用が進んでいます。路面の沈下モニタリングや軌道の歪み計測において、LRTKを用いれば短時間で多点の高さ・位置データを取得でき、異常検知や補修計画に役立てられます。また災害直後の被災状況把握にも有効です。崩落現場や決壊した堤防の3次元測量にRTKドローンとLRTKを投入し、迅速に被害の全貌をモデル化して復旧計画を立案するといった活用例も報告されています。

このようにLRTKは、測量から施工、維持管理まで建設ライフサイクル全体で幅広く活躍しています。現場のニーズに応じて柔軟に運用できるため、小規模な土木工事から国家規模のインフラ事業まで、様々なスケールのプロジェクトで導入が検討されています。

導入に向けたステップと注意点

最後に、LRTKを現場に導入する際の一般的なステップと留意すべきポイントを押さえておきましょう。初めて高精度GNSS測位を使う場合でも、以下の手順で進めることでスムーズな立ち上げが可能です。

• 導入計画の策定: 現場のニーズと課題を整理し、どの業務にLRTKを適用するかを検討します。必要な精度やカバー範囲、既存の測量体制との整合性（例：既存の基準点や座標系との接続）も考慮しましょう。また、基地局を自前で設置するかネットワーク型RTK（VRSなど）を利用するかもこの段階で決めておきます。

• 機器・サービスの選定: 用途に応じたLRTK対応デバイス（ローバー受信機）や必要なら基地局機器を選定・調達します。スマートフォン・タブレットの機種によって接続方式が異なるため、対応OSやアプリ環境も確認が必要です。ネットワーク型RTKを使う場合は、Ntripサービスの契約やSIMカードの準備も行います。低コストで始めるなら、既存のタブレットに後付けするタイプの受信機から試すのも一案です。

• 初期設定と試験運用: 機器のセットアップ後、まず既知点で実際に測位してみて精度を検証します。測地系（日本ならJGD2011など）の設定が正しいか、緯度経度から平面座標への変換が現場の基準と合っているかを確認しましょう。最初のうちは従来手法で測った値と照合し、差異を把握しておくと安心です。操作に不慣れな場合、小規模な現場で試験的に使ってみて、ワークフローを体験してから本格導入すると良いでしょう。

• 現場での本格運用: 十分なテストの後、実際のプロジェクト現場でLRTKを用いた測量を開始します。運用中は常にGNSS衛星の受信状況や補正データの通信状態をモニタリングし、異常があればすぐに再測や予備手段で補完することが大切です。毎日作業前後には基準点でチェック測量を行い、システムの精度に問題がないか確認する習慣をつけます。現場スタッフ間で機器の取扱い手順や注意点を共有し、万一に備えたバックアップ方法（例えば要所でのTS測量併用など）も決めておきましょう。

• 効果の評価と展開: 導入後、一連の測量業務でどれだけ効率化・精度向上したかを評価します。削減できた工数や費用、得られたデータ精度などを定量的に比較し、社内で成功事例として共有しましょう。効果が大きいようであれば他の現場やプロジェクトにも水平展開し、将来的には社内標準の測量手法として定着させます。メーカーや提供元からソフトウェアアップデート情報や新サービスが案内された際は積極的に取り入れ、継続的に活用の幅を広げていくことも重要です。

注意点・導入時の留意事項:

• 上空視界の確保: LRTKはGNSS衛星信号に依存するため、アンテナ上空の空が広く開けていることが理想です。高層ビル街や森林内では衛星を十分に捕捉できず精度低下や測位不能になる場合があります。そのような環境では測位場所を少し移動する、短時間だけ樹間の隙間で測る、あるいはTS測量で補完するなどの工夫が必要です。

• 通信環境の確認: ネットワーク型RTKを使う場合、ローバー側でインターネット接続が必須です。山間部や地下空間では携帯電波が届かないケースもあるため、中継器の設置やオフラインモード（データログを保存して後でPPK処理する等）の活用も検討してください。みちびきのCLASを使えば通信圏外でも補強情報を取得できますが、その場合も衛星の可視性を確保する必要があります。

• 初期投資費用: LRTK導入にはある程度の初期費用が伴います。しかし前述の通り、人件費削減や生産性向上の効果で十分ペイできるケースが多いです。国交省の支援制度（例：ICT施工機器導入補助金）なども積極的に活用し、費用対効果を最大化しましょう。

• 精度管理: 導入当初は特に、得られた測位結果が要求精度を満たしているか逐次検証することが欠かせません。毎日の作業開始前後や重要計測の前後には、既知点での確認測量やクロスチェックを実施しましょう。万一大きな誤差が検出された場合には直ちに原因を調査し、機器の再設定や補正情報の確認を行ってください。精度管理の習慣を定着させることで、LRTKの信頼性を最大限に引き出せます。

おわりに：LRTKによる簡易測量で現場DXを加速しよう

3次元測量の導入は、建設現場の生産性と安全性を飛躍的に高める大きな潮流です。その中でも、LRTKの登場は誰もが手軽に高精度測位を活用できる新時代の幕開けと言えるでしょう。これまで外注に頼っていた簡易な現場測量や出来形確認も、LRTKを使えば自社スタッフだけで短時間に完了できる可能性があります。測量の省力化によって捻出したリソースを他の付加価値業務に振り向ければ、働き方改革にも寄与するでしょう。また、現場のあらゆるデータがデジタルに収集・蓄積されることで、施工の高度化や意思決定の迅速化が実現します。

建設業界が直面する人手不足や生産性向上の課題に対し、LRTKによる簡易測量の活用は極めて有効な解決策となり得ます。まずは小規模なプロジェクトからでも、現場にこの新しい測量スタイルを取り入れてみてはいかがでしょうか。省力化とDXを一挙に実現するLRTKが、現場の常識を塗り替え、建設DXへの第一歩を力強く推進してくれるはずです。