基準局も補正情報サービスも不要！LRTKで始める簡単・低コスト高精度測位

測量や土木施工の現場では、位置のズレが数センチでも大きな影響を及ぼすことがあります。高速道路や鉄道などのインフラ整備、土地造成の出来形管理、建築物の杭打ち位置の確認など、正確な位置情報が品質と安全を左右します。そのため、衛星測位（GNSS）の誤差を補正してリアルタイムにセンチメートル級の精度を得る技術が非常に重要です。しかし、通常のGNSS（単独測位）では衛星信号に起因する誤差のため位置が数メートル単位でずれてしまい、土木・測量の要求する精度には届きません。この課題を解決するために開発されたのがRTK測位（Real Time Kinematic、リアルタイム動的測位）と呼ばれる誤差補正技術です。

従来、このような高精度測位を実現するには、基準局（基地局）を設置したRTK測量や、外部の位置補正情報配信サービスを利用する方法が一般的でした。しかし、高精度化のために基準局や有料の補正サービスは本当に必要なのでしょうか？

本記事では、RTK方式による高精度測位の仕組みと従来手法の課題を解説し、最新のスマートフォン対応RTKソリューション「LRTK」を紹介します。LRTKを使えば、面倒な基準局も高額な補正サービス契約も不要で、誰でも簡単かつ低コストにセンチメートル精度の測位を始めることが可能です。

目次

• 基準局を用いる従来のRTK測量

• ネットワーク型RTKとは

• 基準局・補正情報サービスは本当に必要？

• スマホ型RTKシステム「LRTK」とは

• LRTKのメリット：簡単＆低コスト

• LRTKで広がる簡易測量の可能性

• FAQ

基準局を用いる従来のRTK測量

高精度なRTK測位では、基準局（固定局）と移動局（ローバー）の2台のGNSS受信機を同時に運用します。基準局は事前に正確な座標値が分かっている点（既知点）に設置し、移動局を測りたいポイントに据えて、両方で同じ衛星の信号を受信します。基準局側で自分の正確な位置とGNSS観測値との差から誤差を算出し、その補正情報を無線で逐次移動局へ送信します。移動局は受け取った補正値を自分の観測データに適用することで、リアルタイムに誤差の少ない高精度な位置を求める仕組みです。基準局との相対測位により、衛星軌道や大気圏による誤差が相殺されるため、通常は水平方向で1～2cm程度という精密な位置精度が得られます。

ただし、この精度を保つには基準局と移動局の距離（基線長）を短く保つ必要があります。両局が離れるほど誤差補正の効果が薄れてしまうため、一般に数km以内での運用が推奨されます。そのため従来のRTK測量では、作業エリアの近くに毎回三脚などで基準局を据え付け、特定小電力のUHF無線などで補正データを移動局へ届ける方法が主流でした。現場ごとに基地局機材を設営する手間はかかりますが、適切に設置できれば短時間でセンチ単位の測位が可能であり、従来の数メートル誤差のGNSS測位とは一線を画す精度を発揮します。なお、補正用の無線通信に高出力の長距離無線機を使う場合は、事前に無線局免許の申請が必要になるケースもあります。

ネットワーク型RTKとは

従来法の弱点であった「毎回現地に基準局を置かなければならない」という制約を克服した仕組みが、ネットワーク型RTKと呼ばれる方式です。これは全国各地に多数設置された基準局ネットワーク（例：国土地理院の電子基準点網など）を利用し、ユーザー付近に仮想基準局を設定して補正情報を提供する方法です。

具体的には、複数の固定基準局の観測データをサーバ側で統合し、ユーザーである移動局の大まかな位置に基づいて「あたかもその近傍に基準局がある」ような仮想的な参照データを生成します。そして、その仮想基準点で受信したであろう信号をシミュレーションして作った補正データを、携帯電話回線などを通じてリアルタイム配信します（通常はNtripプロトコルという方式でインターネット経由送信されます）。移動局側は、自分のすぐ隣に基準局があるのと同じ条件でRTK演算を行えるため、距離による精度低下を心配せずに広範囲で均質なセンチメートル級測位が可能となりました。

このネットワーク型RTKの登場により、利用者は現地に基地局機材を用意せずGNSS受信機1台だけで測量作業ができるようになりました。基準局設営の手間が省けるだけでなく、無線通信に伴う煩雑な手続き（高出力無線の免許申請など）も不要となり、機材レンタル時の制約も軽減されます。携帯電話の電波が届く地域であれば、日本全国ほぼどこでも安定してセンチメートル級の補正情報が得られるため、近年ではネットワークRTKを利用した測位法が主流になりつつあります。ただし、こうした補正データを受信するには専用の配信サービスへの加入およびモバイル回線を使ったインターネット接続環境が必要となる点には注意が必要です。

基準局・補正情報サービスは本当に必要？

ここまで、センチメートル級の高精度測位を得るためには「自前の基準局を用意する」か「外部の補正情報サービスを利用する」かの二択であるかのように説明してきました。実際、現在普及している高精度GNSSはほとんどがこのどちらかの方式を採用しています。しかし、最新の技術を用いれば、これら基準局も補正情報配信サービスも必ずしも必要ではなくなることをご存知でしょうか？

そのカギとなるのが、スタートアップ企業レフィクシア社が開発したスマホ型RTKシステム「LRTK」です。LRTKを使えば、現場に基準局を設置する必要も、通信による補正サービス契約を結ぶ必要もありません。次章では、このLRTKの仕組みと高精度化の方法について詳しく見てみましょう。

スマホ型RTKシステム「LRTK」とは

LRTKは、従来の据え置き型測量機とは異なりスマートフォンを活用する新しいRTK方式のソリューションです。そのコンセプトは「ポケットに収まるRTK測量機」であり、スマホと連携して動作する超小型のGNSS受信機デバイスから構成されています。受信機本体は重量わずか数百グラム、厚さも1cmほどの手のひらサイズで、スマートフォンの背面に装着したり、市販の一脚・ポールに取り付けたりして使用します。この小さな筐体に、高精度対応のGNSSアンテナ・受信チップ、バッテリー、無線通信モジュールが内蔵されており、スマホとはBluetoothやWi-Fiで接続して専用アプリから制御します。

肝心の高精度化の仕組みですが、LRTKも基本的には従来と同じRTK測位方式に則っています。違いは、基準局からの補正情報を得る方法です。LRTKでは補正データをインターネット経由で既存のネットワーク型RTKサービスから受信することもできますが、さらに日本の準天頂衛星システム、センチメータ級測位補強サービス（CLAS）にも対応しています。上位モデルであれば専用受信機によりCLAS信号を衛星から直接受信できるため、たとえ携帯圏外の山間部であってもリアルタイムに補正データを取得してセンチメートル精度を維持できます。つまりLRTKは、通信環境に応じてインターネット経由と衛星経由を使い分けられるハイブリッドなRTKシステムと言えます。

このようにLRTKを用いれば、従来は据え置き型の測量機や大型の基地局セットが必要だった高精度測位が、手のひらサイズの受信機とスマホ1台だけで完結します。現地で煩雑な機材設営を行う必要もなく、測位アプリを起動して数十秒待つだけでセンチ級の「Fix解」（フィックス解、RTKの確定解）が得られ始めます。専門知識がなくてもスマホアプリ上の指示に従うだけで操作できるため、測量経験の浅い技術者でも扱いやすい点も特徴です。さらに測位の結果精度も従来手法に劣りません。良好な受信環境下であれば、LRTKでも従来の高精度GNSS機器と同等の水準（平面位置で数cm、標高で数cm台）の精度が得られることが確認されています（同一点での比較実験でも、その測位結果の差は数ミリ程度に収まっています）。

LRTKのメリット：簡単＆低コスト

LRTKが従来手法に比べて優れているポイントを、コスト面と手軽さを中心に整理します。

• 低コスト: ハード構成がスマホ + 小型受信機のみとシンプルで、専用の高額GNSS測量機器に比べて初期導入費用を格段に抑えられます。高精度対応GNSSチップの低価格化とスマホの汎用部品の活用により、一般的な測量機よりも手の届きやすい価格帯を実現しました。またスマホが通信・処理を担うため、データ収集用の専用端末を別途用意する必要もありません。さらに運用コストの面でも、有料のネットワークRTKサービスを利用せず無料のCLAS補強信号を活用すれば、補正情報の取得にかかる通信料やサービス利用料をゼロにできます。つまりLRTKなら、高精度測位にかかるハード・ソフト・サービスすべての費用をトータルで大幅削減できるのです。

• 携帯性・設営性: ポケットに入る受信機とスマホさえ持ち運べばよく、従来のように現場ごとに三脚や大型アンテナ、無線機器一式を運搬・設置する必要がありません。機材が小型軽量なため現場への機動力が高く、女性や非力な方でも無理なく扱えます。到着後のセットアップもワンタッチで完了し、基地局を据える場所探しや測定前の長時間の準備から解放されます。また、移動局⇔基準局間で専用無線を使わないため、面倒な無線局免許の申請も不要です。

• 簡単な操作: スマホの専用アプリ上でガイダンスに従うだけで、専門知識がなくても直感的に扱えます。現場に着いたら受信機をスマホやポールに取り付け、アプリを起動して測位を開始するだけ。数十秒ほどでFix解が得られ、すぐに高精度測位データの取得を開始できます。測位データの保存や共有もアプリ上で簡単に行えるため、測量の熟練者でなくとも社内で高精度な測位成果を活用しやすくなります。

• クラウド連携: LRTKで取得した測位データは自動でクラウドサービスに同期可能です。大容量の3次元点群データなどもクラウド上に蓄積して共有・解析できるため、従来は高価だった点群処理ソフトウェアを別途購入することなく活用できます。クラウドを併用することで、現場で集めたデータをオフィスに持ち帰って処理する手間も省け、リアルタイムで情報共有するようなDX（デジタル変革）的な活用も促進されます。

• 拡張性: スマートフォンに搭載されたカメラのAR機能やLiDARセンサーとも連動でき、写真映像やスキャンした点群に位置座標を付加するような高度な計測も手軽に実現します。例えば、LRTKを用いれば現場の対象物をスマホのAR画面で指示しながら、その位置座標を高精度に記録するといったことが可能です。GNSSとAR技術の組み合わせにより、従来にはなかった新たな測量ワークフローの展開が期待できます。

LRTKで広がる簡易測量の可能性

LRTKの登場によって、「ちょっと測りたい」という場面で手軽にセンチメートル精度を得られる簡易測量が現実のものとなりました。例えば土木工事の現場では、重機オペレーターや現場監督が「設計通りの深さまで掘削できているか」「あと何立米の盛土が必要か」をその場で確認したいケースがあります。LRTKがあれば、スマホで現況の地形を測定してクラウド上の設計データと即座に比較し、掘削・盛土量の差分を現場で算出するといったことが可能です。これにより、施工中に自分たちで出来形を確認して即座に判断・手直しが行えるため、手戻りの削減や材料手配の遅延防止につながります。また、急に距離や高低差を測りたくなった場合でも、もはや巻尺や水準器を取りに戻る必要はありません。LRTKデバイス付きのスマホさえ手元にあれば、画面上で任意の2点間の水平距離や高低差をすぐ測定できます。こうした日常業務における小さな計測作業の効率化の積み重ねが、プロジェクト全体の生産性向上につながっていくのです。

このように、LRTKは専門の測量班が来るのを待たずとも現場の誰もが必要なときに測れる環境を提供します。高精度測位が一部の限られた作業から日常業務へと拡大すれば、品質管理や進捗管理の精度も飛躍的に向上するでしょう。また、慢性的な測量人員不足に直面する建設業界においても、LRTKによる現場測量の省人化・効率化はその解決策の一つとなり得ます。実際、国土交通省が推進する「i-Construction」（現場の生産性向上を目指す建設DX施策）においても、誰でも簡単に使える高精度GNSS機器の導入は重要な鍵とされています。まさに「簡単・低コスト高精度測位」を体現するLRTKは、これからの現場測量の姿を大きく変える可能性を秘めたソリューションと言えるでしょう。基準局も補正サービスも要らない新しい測位スタイルで、皆さんもぜひ日々の業務に高精度測位の力を取り入れてみませんか？

FAQ

Q: 高精度測位には位置補正情報配信サービスの契約が必要ですか？ A: 従来のGNSS測位では、センチメートル級の精度を得るために有料の補正情報サービスを利用するケースが一般的でした。しかしLRTKなら契約は必須ではありません。LRTKは日本の準天頂衛星「みちびき」から無償提供されているCLAS衛星補強信号を直接受信できるため、通信環境がなくてもリアルタイムで補正情報を得られます。つまり、LRTKを使用すれば追加費用なしでセンチ級測位が可能です（もちろん従来通りネットワーク型RTKサービスを併用することもできます）。

Q: LRTKとはどのような仕組みですか？ A: スマートフォンと組み合わせて使う小型のRTK-GNSS測位システムです。ポケットサイズの専用GNSS受信機をスマホに装着し、衛星からの測位信号を高精度に補正します。リアルタイム補正には、インターネット経由で配信されるネットワーク型RTKサービス、または衛星経由のCLAS信号を利用します。要するに、スマホが高精度GNSS測量機に早変わりするイメージです。

Q: LRTKを使うために何が必要ですか？ A: 基本的にはスマートフォン（iPhone等）とLRTK受信機があれば測位を開始できます。まずスマホに専用アプリをインストールし、Bluetooth等でLRTK受信機と接続します。あとは屋外で衛星を受信できる場所に行けば測位が可能です。ネットワーク型RTKを利用する場合はスマホのモバイル通信環境と補正サービスのアカウントが必要ですが、CLASを利用する際は通信契約や追加設備は不要です。

Q: LRTKでどのくらいの測位精度が得られますか？ A: 環境にもよりますが、水平方向で約±1～2cm、鉛直方向で±3cm程度の誤差に収まる高精度測位が可能です。これは従来の専門的なGNSS測量機と同等で、実際に同じ地点で比較した実験でも数ミリの差しか生じないことが確認されています。十分に空が開けた環境であれば、従来法に引けを取らない精度で位置を求めることができます。

Q: 通信圏外の場所でもLRTKは使えますか？ A: はい、使用できます。 LRTK受信機が対応するCLAS衛星補強信号は、日本全国の上空にいる準天頂衛星から直接届きます。そのため携帯の電波が届かない山間部などでも、衛星さえ受信できればセンチメートル級の測位を維持できます。通信インフラに依存しないため、災害時や離島・山岳地帯での測量にも威力を発揮します。

Q: 初心者でもLRTKを使って測量できますか？ A: はい。 LRTKは専門知識のない方でも扱えるよう設計されています。スマホアプリ上で分かりやすいインターフェースとガイダンスが用意されており、手順に沿って操作するだけで測位を開始できます。従来必要だった煩雑な機器設定や難しい座標計算も自動化されているため、測量に不慣れな方でも安心してセンチ精度の位置計測を行えます。もちろん習熟した測量士が使えば、従来以上に効率良く成果を得ることが可能です。