施工管理が変わる！みちびき測位が拓く建設DX新時代：生産性・品質向上へ

建設業界におけるDX（デジタルトランスフォーメーション）の波が、現場の施工管理にも大きな変革をもたらそうとしています。その中心にあるのが、日本の準天頂衛星システム「みちびき」による高精度測位技術です。みちびきが提供するセンチメートル級測位サービスと最先端のRTK-GNSS技術の組み合わせにより、これまで人手と経験に頼ってきた施工管理業務が大きく効率化され、生産性と品質の飛躍的な向上が期待されています。本記事では、ゼネコンの施工管理技術者や発注者・設計者の皆様に向けて、みちびき（準天頂衛星システム）とCLASの概要、RTK-GNSSの原理や測位精度について解説し、その技術が施工管理において具体的にどのように活用できるかを紹介します。さらに、スマートフォンとGNSS受信機、クラウドを組み合わせた新しい高精度測位ソリューション「LRTK」の特徴や導入メリットについても触れ、省力化・標準化・属人化解消・現場-設計連携など技術的な観点から深掘りします。記事の最後には、こうした最新技術を手軽に導入できる方法についても述べ、新時代の施工管理への一歩を後押しします。

みちびき（準天頂衛星）とCLASがもたらすセンチメートル級測位

まず初めに、日本独自の衛星測位システムである「みちびき」（準天頂衛星システム：QZSS）について概観しましょう。みちびきはGPSに代表されるGNSS（全球測位衛星システム）を補完・補強する目的で導入された衛星群で、日本付近に計4機（※将来的には7機体制予定）の衛星が配置されています。この準天頂軌道衛星は、日本上空に常に1機以上が高仰角で位置するよう設計されており、山間部や高層ビルが立ち並ぶ都市部でも安定して多数の衛星信号を受信できる環境を提供します。これにより、GPS単独利用時には約10m程度だった測位誤差が、みちびき利用により1m以下、さらには数cmレベルにまで劇的な精度向上が可能となりました。

特に注目すべきは、みちびきが提供する新技術「CLAS」（センチメータ級測位補強サービス）です。CLASとは衛星から配信される高精度な測位補強情報サービスで、国内の電子基準点ネットワーク（GEONET）で収集した誤差情報をもとに、衛星軌道誤差・原子時計の誤差・電離層や対流圏の遅延などを補正するデータを生成し、それをみちびき衛星経由で地上にいるユーザーへ配信する仕組みです。簡単に言えば、日本全国をカバーする「衛星通信型のRTK補正情報」といえます。ユーザーはCLAS対応のGNSS受信機を用いてみちびきのL6帯信号を受信することで、自身の位置測位にこの補正を適用し、地上でリアルタイムにセンチメートル級の測位を実現できます。CLASは政府によって提供される無料サービスであり、日本国内であれば山間部から離島・沿岸部まで広範囲で利用可能です（みちびきの可視範囲内に限る）。このサービス登場により、「基地局を自前で用意せずとも高精度測位ができる」「通信回線が届かない場所でもcm級精度を得られる」という画期的なメリットが生まれました。

もっとも、CLASを利用するには対応した受信機が必要である点や、初期収束に多少時間を要する点には注意が必要です。スマートフォンや従来の単独測位用GPS受信機だけではL6帯のCLAS信号を解読できないため、専用のCLAS対応GNSS機器を用意する必要があります。また、従来のローカルRTKに比べると、水平精度でおおむね約5〜6cm程度とわずかに劣る場合があります（静止状態での公式仕様値は95%で水平6cm・垂直12cm以内）。加えて、RTKでは数秒以内に初期の高精度解（固定解）を得られるのに対し、CLASの場合は測位開始から数十秒〜1分程度かけてセンチメートル級精度に到達するという特性があります。もっとも、一度収束してしまえばその後は安定して高精度を維持でき、また補正情報の受信自体には通信費用がかからないため、運用コスト面や利便性で非常に大きな利点があります。

RTK-GNSSの原理と従来技術の課題

次に、高精度測位の代表格であるRTK-GNSS（リアルタイムキネマティック測位）の基本原理と、従来技術が抱えていた課題について整理します。RTK-GNSSは、GNSS衛星からの信号に含まれる搬送波位相を利用した測位手法で、基地局（既知の正確な座標を持つ受信機）と移動局（ローバー、測位したい受信機）の観測データをリアルタイムに比較し、共通の誤差要因を相殺することで相対的に高精度な位置座標を算出します。従来型のRTKでは、一般に水平誤差2〜3cm、垂直誤差4〜5cm程度の精度が得られ、初期の整数値解（固定解）を数秒以内に得られるというメリットがあります。この精度は建設測量において測量士がトータルステーションで杭を追い込む作業に匹敵するレベルであり、GNSSでこれほどの精度がリアルタイムに得られることは測量・施工管理の在り方を大きく変える技術革新でした。

しかし、従来のRTK-GNSS運用にはいくつかのハードルが存在していました。最大のポイントは「基地局からの継続的な補正情報供給が不可欠」という点です。1つの現場でRTK測位を行うには、基準点に基礎となる基地局用GNSS受信機を据え付け、そこから移動局へ電波（UHF特定小電力無線やデジタル無線など）で補正データ（RTCMフォーマットなど）を送り続ける必要がありました。この方式（ローカル基地局方式）はシンプルですが、現場ごとに基地局を設営・撤去する手間がかかるうえ、無線の通信距離にも制約があります。一般に基地局からの距離が10km以上離れると誤差補正の効果が薄れ、精度が悪化してしまうため、広範囲をカバーするには複数の基地局を移設していく必要も出てきます。

もう一つの普及した方法はネットワーク型RTK方式（Ntrip/VRS方式）です。こちらは国土地理院の電子基準点網（全国約1300か所）など複数の基準局データを利用して仮想基準点（Virtual Reference Station）からの補正情報をインターネット経由で受信する手法です。ユーザーは携帯回線を通じてNtripクライアント（専用アプリや測量機の機能）を用い、位置補正データをリアルタイムに取得します。このネットワークRTKなら自前で基地局を置く必要がなく、基準局との距離に起因する精度低下もほぼ解消されます。しかし携帯電話の電波圏内でなければ利用できないことや、民間提供者との契約・利用料（月額・年額）のコストが発生する点が課題でした。

要するに、従来のRTK-GNSSによる高精度測位には「基地局の設置」もしくは「通信インフラ経由の補正配信」という前提条件が不可欠だったのです。そのため、山奥の工事現場やトンネル施工、離島・洋上の作業現場、さらには災害時に通信ネットワークが遮断された状況では、リアルタイムのセンチメートル測位を諦めざるを得ないケースもありました（後日データ処理で精密測位する方法はありますが即応性に欠けます）。これは施工管理上、大きな制約となっていたのです。

みちびきCLASによるRTK測位の革新とメリット

上述の課題を一挙に解決したのが、前述したみちびきのCLASによるセンチメートル級測位の実現です。CLASを活用すれば、ユーザー側で専用の基地局を用意したり、有料の補正サービス契約を結んだりすることなく、高精度測位が可能になります。言い換えれば、「通信環境に依存しないRTK」が現実のものとなったのです。

CLASの技術的方式はPPP-RTK（Precise Point Positioning - RTK）と呼ばれるもので、国土地理院が全国に設置した電子基準点網のデータを解析し、衛星測位の誤差情報を空間全体のモデル（状態空間）として計算、その補正パラメータを衛星から一斉にユーザーへ提供します。このため、基準局（電子基準点）からの距離に起因する精度劣化が無く、日本全国ほぼ一様な精度で補強情報が得られるのが特徴です。実際、山岳地帯であっても空が開けた場所なら上空のみちびき衛星から補正信号を受け取れるため、高精度測位が継続できますし、海上や離島の現場でも同様です。また通信インフラが不要なため、大規模災害で携帯ネットワークがダウンした現場においても測量・計測が可能で、非常時のバックアップとしても期待されています。事実、2023年の能登半島地震では、被災地で携帯電話が不通の状況下、CLAS対応の小型RTK受信機が活用され、被害状況の測量や写真記録に威力を発揮した例があります。

さらに、CLASは衛星から降り注ぐ信号を受信するだけで良いので追加の利用料金がかからず、コスト面でも優れています。自前の基地局機器を購入・設営したり、毎月の補正情報サービス料を支払ったりする必要が無いため、中小の建設業者や測量会社でも手軽に高精度測位を導入できるようになりました。現場に到着してから基地局をセットアップする手間も省けるため、即座に測量や出来形検測に取りかかれることも作業効率向上につながります。このように、みちびきCLASの登場は高精度GNSS測位のハードルを大きく下げ、建設現場のDXを力強く後押しする基盤技術となっているのです。

高精度測位が施工管理にもたらす具体的な活用シーン

みちびきのCLASやRTK-GNSSによるセンチメートル級測位が可能になると、施工管理の様々な場面でその威力を発揮します。以下に、現場で想定される具体的な活用例を挙げてみましょう。

• 杭芯誘導の効率化: 構造物や橋脚の杭打ち作業では、設計図に示された杭芯の座標に正確に位置決めする必要があります。高精度GNSSを用いれば、従来は測量士が丁張りやトータルステーションで位置出ししていた杭の中心点誘導を、スマートフォンの画面上でナビゲーション感覚で行うことができます。作業員は手元のデバイスを見ながら指定座標に誘導され、センチメートル精度で杭打ち位置を特定できます。視標が草木や雪に隠れている場合でもGNSS座標が指し示す場所を掘り起こせば基準点を発見できるため、杭芯の捜索にかかる時間も大幅に短縮されます。

• 出来形確認・品質管理: 道路や造成地の出来形（出来上がった形状）を確認する場面でも、高精度測位は力を発揮します。スマホとGNSS受信機を組み合わせれば、誰でも簡単に現地の地形データを収集可能です。例えば、現場を歩きながら定期的に点群データを取得したり、要所要所で地盤高を測ったりすることで、完成した地形を設計データと比較できます。取得した3次元点群には世界座標系の緯度経度・標高が付与されているため、オフィスに持ち帰ってから設計BIM/CIMデータと重ね合わせることで、盛土や切土の仕上がり誤差を色分けしたヒートマップで可視化できます。設計通りの高さ・勾配が確保できている場所は青〜緑で表示され、過不足のある部分は赤で表示されるため、一目で品質をチェック可能です。こうした出来形管理要領に準拠した検測が容易になることで、出来形検査の手間を減らしつつ品質を客観的に保証できます。

• 出来高管理・数量測定: 土工事における出来高（進捗量や出来高数量）の把握にも、高精度測位データが威力を発揮します。従来は丁張りを基に測量して横断面図を起こし、体積計算するなど手間がかかった工程も、ドローン空撮や地上歩行による点群測量で自動化可能です。得られた3次元データからソフトウェア上で即座に盛土・掘削の体積を演算でき、例えば「設計と比べてあと○立米の土が必要」「所定高さまであと△cm切削が必要」といった情報を現場ですぐに得られます。これにより、出来高管理にかかる工数を削減するとともに、土量の過不足を即座に是正できるため無駄な重機作業や残土発生を抑制できます。施工管理技術者は日々の進捗を定量データで把握し、発注者への報告資料も効率的に作成できるでしょう。

• 高精度な写真記録: 工事記録写真の撮影にも高精度測位が活用できます。スマートフォンで撮影する現場写真に、撮影位置の高精度座標とカメラの向きを自動付与する仕組みがあれば、後から「どこから何を写した写真か」を地図上で正確に再現できます。例えば埋設物の位置を写真で残す場合でも、単なる目印やメモに頼らず、写真そのものに緯度・経度・標高と方向が紐付いて保存されるため、将来的に掘り返す際にも正確な場所を把握できます。位置付き写真はクラウド上で電子納品データとして整理・管理することも容易になり、監督・検査や維持管理での情報共有にも役立ちます。

• ARによる設計データとの比較: 拡張現実（AR）技術と高精度GNSSの融合も、建設DXならではの新たな活用法です。タブレットやスマホの画面越しに、設計段階の3次元モデル（BIM/CIMデータ）を実際の現場映像に重ねて表示すれば、施工前・施工中の現場で出来上がりイメージを共有したり、施工精度をリアルタイムに確認したりできます。例えば、埋設管の3DモデルをAR表示しておけば、掘削作業中に作業員が透視したように地下の管の位置を把握でき、誤って損傷するリスクを低減できます。また、施工途中の構造物に設計モデルを重ねてみれば、位置ズレや高さの不足などをその場で発見できるため、早期に手直しして品質を確保できます。みちびき由来の高精度測位により、ARオブジェクトが空間上で正しい位置にピタリと留まるため、広い現場を歩き回っても表示がズレないのは大きな利点です。受注者と発注者が現場で同じARビューを見ながら打合せを行えば、認識の齟齬も減りスムーズな合意形成につながるでしょう。

• 高精度ナビ誘導・マシンガイダンス: GNSSの高精度化は、人や建機のナビゲーションにも新次元の利便性をもたらします。これまで工事車両の自動運転・マシンガイダンス（MG）にはレーザー誘導や基準点との位置合わせが必要でしたが、RTK-GNSSの精度向上により、ブルドーザやグレーダーが自らの位置を数センチ単位で認識して自律的にブレード制御を行うことが可能になっています。みちびき対応のGNSS受信機を搭載した重機は、設計データをもとに自動で地面を均す「マシンコントロール（MC）」も実現しつつあります。また、人の移動においても、例えば広大なダム工事現場で特定の測量ポイントを探すような場合に、高精度座標ナビ機能が役立ちます。地図上に設定したターゲット座標までスマホが矢印や音声で案内してくれるため、暗闇や視界不良の環境下でも目的のポイントに辿り着けます。点検作業で多数の設備を巡回する際にも、あらかじめ座標を登録した地点を順にナビゲーションしていけば、見落としや巡回漏れを防止でき、効率的な維持管理につながります。

LRTK：スマホ＋受信機＋クラウドで実現する手軽な高精度測位

上記のような高精度測位の利活用を支える技術として、近年登場したLRTKというソリューションがあります。LRTK（エルアールティーケー）は、スマートフォンと連携する超小型のRTK-GNSS受信機デバイスと、クラウドサービスを組み合わせたオールインワンの測位システムです。東京工業大学発のスタートアップ企業によって開発されたこのデバイスは、従来の据え置き型GNSS測量機とは一線を画すコンセプトを持っています。

LRTK受信機はスマホ用の専用ケースやアタッチメントに装着して使用します。重量わずか約120～130g程度、厚さも1cm強という小型軽量設計ながら、内部に高性能なマルチGNSS対応の受信モジュール、L6帯対応アンテナ、バッテリー、通信モジュールをすべて内蔵しています。スマホとはBluetooth等で無線接続するため煩雑なケーブルも不要です。つまり、スマートフォンさえ用意すれば、あとはLRTKデバイスをワンタッチで取り付けるだけで、手のひらの中にセンチメートル級測位が可能な装置が収まってしまうのです。

このLRTKシステムの大きな特長の一つは、上述したみちびきのCLASに対応している点です。3周波対応の受信機でQZSSからの補強信号を直接受信できるため、携帯圏外の山間部やインフラ点検業務の現場でも、単独でcm精度測位が継続できます（もちろん通常のネットワーク型RTKにも対応）。例えばトンネル坑内や森林の谷間など、これまで高精度測位が難しかった環境下でも、空が見通せる場所にさえ出れば圏外でも測位可能となるため、現場作業の安心感が格段に増します。災害対応においても、LRTKさえ現場に持ち込めば通信途絶時のリスクヘッジ手段となりえます。

また、LRTKはマルチGNSS・マルチ周波数対応です。GPSはもとより、ロシアのGLONASS、欧州Galileo、中国のBeiDou（北斗）、そして日本のみちびきまで複数の衛星群を同時に活用できるため、都心のビル街や森林地帯でも衛星をより多く捕捉でき、安定した測位精度が期待できます。測位中に一時的に衛星が遮蔽されても他系統の衛星でカバーでき、位置を見失いにくいという利点があります。

LRTKではスマートフォンで取得した位置情報や点群データ、写真などをリアルタイムにクラウドと同期することも可能です。専用のクラウドサービス上では、アップロードされた測位データを地図や図面と照合したり、3D点群を閲覧・計測したりすることができます。例えば、現場で集録した出来形の点群と設計3Dモデルをクラウド上で重ね合わせて差分を色表示することで、オフィスにいる設計担当者ともリアルタイムに品質確認を共有できます。特別な高性能PCやソフトウェアを用意しなくても、ブラウザ経由で関係者全員が最新データを閲覧できるため、現場と設計・施工部門のシームレスな連携が実現します。データはクラウド経由で自動バックアップされるため、紙の書類やUSB受け渡しによる情報伝達に比べても標準化・効率化が進みます。

さらに注目すべきは、LRTKがもたらす省力化と属人化解消の効果です。これまで測量や出来形管理は専門の測量技術者に頼る場面が多く、経験や勘も含めたノウハウが属人的になりがちでした。LRTKではスマホアプリの直感的なUI上で「測りたい点をタップして記録」「表示されたガイドに従って歩くだけでスキャン完了」といった操作が可能で、特別な技能が無い作業員でも正確な測定が行えるよう設計されています。傾斜補正機能付きのモデルであれば、測量ポールを多少斜めにしても自動補正して真下の座標を取得できるため、樹木の下や障害物際の測点も一人で簡単に測れます。熟練者でなくとも一定品質のデータ取得・施工管理が行えるため、属人化が解消され組織として作業の標準化が進むでしょう。また、作業の一人化・省人化も促進します。LRTKを活用すれば、従来2人1組で行っていた丁張り設置や測量作業も1人で完結可能となり、人手不足が深刻な建設現場において省力化に大きく寄与します。クラウド上で自動生成される帳票や報告書テンプレートを使えば事務処理の手間も削減でき、トータルで工数削減・生産性向上に直結します。

新時代への一歩：LRTK導入の手軽さと建設DXの加速

みちびきのセンチメートル級測位と、それを最大限に活用するLRTKのようなソリューションの登場により、建設業のDXは着実に前進しています。これまで高額で専門性が高かった高精度測位技術が、スマートフォン一つで誰の手にも行き渡る時代が来たのです。LRTKの導入は非常に手軽で、特別なインフラ整備も不要です。現場の技術者が普段使っているスマホに小型受信機を取り付け、専用アプリを起動するだけで、そのスマホが「万能測量機」へと早変わりします。測量結果や点群データは即座にクラウド共有されるため、オフィスに戻ってUSBでデータを渡すような手間もありません。

今こそ、この技術を現場に取り入れることで生産性向上と品質確保の両立を図るべき時です。国土交通省が推進する*i-Construction*やCIMの流れにも合致しており、早期に導入した企業・現場から大きなメリットを享受しています。高精度GNSSとDXツールの導入は、一見ハードルが高そうに思えるかもしれませんが、LRTKのように必要なものがコンパクトに揃ったサービスであれば、現場への展開はスムーズです。まずは試験的に一台導入してみて、その手軽さと効果を体感してみるのも良いでしょう。測位精度の高さがもたらす安心感や、作業が標準化される快適さを知れば、もはや以前のやり方には戻れなくなるはずです。

施工管理が変わる新時代はすぐそこまで来ています。みちびきが拓く高精度測位の力と、それを手軽に扱えるLRTKを味方につけて、ぜひ貴社の現場を次のステージへ進化させてください。生産性向上と品質アップを両立できる建設DXの鍵は、足元の「位置」にこそあります。この機会に最先端の測位技術を現場に取り入れ、施工管理の在り方をアップデートしていきましょう。