スマート施工の要！高精度測位デバイスLRTK活用術を徹底解説

目次

• スマート施工に欠かせない「測位」技術

• 従来の測量手法と高精度化の課題

• RTK方式による高精度測位の仕組み

• スマホ×高精度GNSSデバイスで現場が変わる

• 高精度測位デバイス「LRTK」の特徴

• LRTKがもたらすスマート施工の活用シーン

• 高精度測位デバイス選定のチェックポイント

• LRTKによる簡易測量で施工DXを促進

• FAQ

スマート施工に欠かせない「測位」技術

土木・建設の現場では、設計図通りに構造物を施工したりインフラ設備の微小な変位を検出したりするために、位置の測定精度をセンチメートル単位まで高めることが欠かせません。わずか数センチのズレも重大な誤差となりうるため、測量には常に高精度が求められます。

しかし、一般的なスマートフォンやカーナビに搭載されたGNSS（GPS）の測位精度は誤差5～10m程度とされ、これでは現場の正確な位置出しには到底使えません。そのため従来は、光学式のトータルステーションや高性能GNSS受信機といった専用の高額測量機器と、熟練の測量士による運用が不可欠でした。機器の購入費・維持費や専門オペレーターの人件費がかさみ、中小建設会社や自治体にとって大きな負担となってきたのです。

こうした状況下で建設業界では、生産性向上や省人化を目指す「スマート施工」への関心が高まっています。国土交通省が推進する*建設DX（デジタルトランスフォーメーション）*施策の一環である*i-Construction*でも、ICTを活用した測量・施工が重要な柱となっています。スマート施工を実現する上で鍵となるのが、現場のあらゆる作業をデジタルデータで管理することです。特に基盤となる測位（ポジショニング）技術はスマート施工の要（かなめ）と言えます。高精度な測位情報が得られれば、重機の自動制御から出来形管理まであらゆる工程を正確にデータ化でき、品質と効率が飛躍的に向上するためです。

一方で先述のとおり、センチ級の高精度測位を行うには従来多大なコストと手間がかかりました。そこで近年、この課題を解決する新技術として注目されているのが高精度測位デバイスの活躍です。中でもスマートフォンと連携して誰でも扱える高精度GNSS測位端末「LRTK」は、スマホさえあれば現場で簡単にセンチメートル級測位を可能にする画期的なソリューションとして脚光を浴びています。本記事では、このLRTKを中心に高精度測位技術の仕組みと活用術を徹底解説し、スマート施工現場で役立つ活用シーンや導入のポイントを紹介します。最新の測位テクノロジーが現場にもたらすメリットを見ていきましょう。

従来の測量手法と高精度化の課題

従来、現場で高精度の測量データを得るために用いられてきた主な手法には以下のようなものがあります。それぞれ有用ではあるものの、コストや手間、専門性の面で課題を抱えていました。

• トータルステーション測量: 光波測距儀（トータルステーション）を用い、反射プリズムに向けて複数地点の距離・角度を測り座標を計算する手法です。ミリ単位の極めて高い精度が得られ信頼性は抜群ですが、一点ずつ丁寧に観測する必要があり広範囲の測量には時間と労力を要します。熟練の測量士が2人以上で機器の据え付けとターゲットの持ち運びを行うのが一般的で、人件費の負担も大きくなります。

• 写真測量（ドローン等）: 上空から地表の航空写真を撮影し、画像解析によって3次元形状を復元する手法です。小型無人機（ドローン）を使えば人が立ち入れない山間部でも短時間で地形をモデル化でき、近年普及が進みました。しかし、ドローン飛行には航空法上の申請や操縦スキルが必要で、都市部や悪天候時には運用が制限されます。また写真から点群モデルを生成する処理には時間がかかり、精度向上のため地上基準点（GCP）の設置や測量も別途必要になるなど手間も伴います。

• 地上レーザースキャナー測量: 地上設置型の3Dレーザースキャナーを回転させ、レーザー光で周囲の構造物や地形を高密度にスキャンする手法です。数百万点規模の点群データにより微細な形状まで記録でき、出来形管理や変位計測に有効ですが、機材は大型かつ高価（数百万円～数千万円）で運搬・セッティングにも手間がかかります。取得した点群データもノイズ除去や複数スキャンの統合など専門ソフトでの後処理が欠かせず、誰もが気軽に使える技術ではありません。

• GNSS測量（RTK方式）： 人工衛星の電波を受信して地球上の座標を割り出すGNSS測位により位置を求める手法です。特にRTK（Real Time Kinematic）方式では基地局と移動局の2台の受信機で同時に衛星を観測し、リアルタイムに誤差補正を行うことで数センチの精度を実現できます。ただし従来のRTK測量機器は受信機や通信装置一式で数百万円規模と高価で、通信には無線免許が必要な装置もありました。専門業者に依頼したり熟練者が操作したりするケースが多く、得られるのも個々の測点座標に限られるため広範囲の三次元形状を把握するには多数の観測や他手法との組み合わせが必要でした。

以上のように、高度な測量には機材コスト・人員確保・作業時間といった多面的な課題が存在していました。現場全員が手軽に使える測位手段が求められる中、これらの状況を大きく変える可能性を秘めた新たなアプローチが登場しています。

RTK方式による高精度測位の仕組み

では、人工衛星を利用してどのようにセンチメートル級の測位精度を実現するのでしょうか。その鍵となる技術がRTK（リアルタイムキネマティック）方式です。RTK測位では、あらかじめ正確な座標値が分かっている基準局（固定局）と、測りたい点に設置する移動局（ローバー）の2つのGNSS受信機を同時に運用します。基準局は自分の位置で受信した衛星信号から誤差要因（衛星時計のずれや電離層遅延など）をリアルタイムに算出し、その補正情報を無線やインターネット経由で移動局に送信します。移動局側では受け取った補正情報を自らの測位演算に適用することで、通常は数メートル生じる誤差を数センチまで縮小できるという仕組みです。

RTKによる差分測位を使えば、条件が良い環境では平面位置で約1～3cm、鉛直方向で3～6cm程度まで測位誤差を抑えることが可能です。これに対し、単独でのGNSS測位（シングルポイント測位）では5m以上の誤差が発生することを考えると、RTKの高精度ぶりは一目瞭然です。またRTKでは観測を続けても測位結果が大きく漂移しない安定した解（フィックス解）が得られるため、長時間にわたる測位でも精度を維持できる利点があります。

従来、このRTK測位を現場で行うには自前の基地局を用意するか、行政・民間が提供するネットワーク型RTK補正サービスに加入する必要がありました。幸い現在では国土地理院の電子基準点など全国に基準局網が整備されており、専用の通信端末やNtripクライアントで補正データを受け取れば、自分で基地局を設置せずともRTK測位を実施できます。さらに日本では、衛星通信によって補正情報を配信する準天頂衛星「みちびき」のCLAS（センチメータ級補強サービス）も利用可能です。CLAS対応の受信機であれば、山間部など携帯通信が圏外の地域でも衛星から直接補正を受けてセンチ級測位を継続できます。

このようにRTK技術により、衛星測位の誤差をリアルタイムに補正して飛躍的な高精度化を達成できることが分かりました。しかし、従来のRTK測量機器は高価で操作も専門的だったため、現場の誰もが活用できる環境にはなかったのも事実です。次章では、このRTK技術を驚くほど手軽に活用できるようにする最新デバイスについて見ていきましょう。

スマホ×高精度GNSSデバイスで現場が変わる

RTK技術の恩恵をより手軽に享受できるようにしたのが、スマートフォンと小型GNSS受信機を組み合わせる新しい測位アプローチです。従来は据え置き型の基地局を設置したり専用無線で補正情報を送受信したりといった準備が必要でしたが、スマホを活用することでそうした手間を大幅に削減できます。スマートフォンが通信機能と演算処理を担い、ポケットサイズの外付けGNSSデバイスが高精度な衛星信号受信を担当することで、現場に追加の大型機器や無線局免許を用意しなくてもRTK測位が可能になりました。スマホに小型デバイスを装着して専用アプリを起動すれば、その場で即座にセンチ級測位を開始できる手軽さは画期的です。まさにスマホがそのまま高精度の測量機器に早変わりすると言えるでしょう。

スマホ×GNSSデバイスによる高精度測位システムには、従来手法にはない多くのメリットがあります。まず、重い機材を運搬・設置する必要がなくなり1人で手軽に測量作業が完結します。補正データはスマホ経由でリアルタイムに取得でき、測位結果はその場で地図上に表示・保存されるため、現場で確認したら即座にクラウド経由で社内共有するといったスピーディなデータ活用が可能です。専用アプリが座標計算や図化処理を自動化してくれるため、距離・高低差の計算や座標系変換もワンタップで完了し、手作業によるミスや後処理の手間を減らせます。また、利用するGNSSデバイス自体が比較的低コストで導入でき既存のスマートフォンを活用できることから、初期投資を大幅に抑えられる点も見逃せません。高価な測量機器をチーム全員分用意しなくても、各作業員が「1人1台」スマホ測量システムを持てる時代が現実味を帯びてきたのです。

このような背景もあり、国土交通省の後押しするICT施工・建設DXの流れに乗って、スマホを活用したRTK測位技術の導入が急速に拡大しています。大手ゼネコンだけでなく中小の建設会社、測量会社、自治体職員に至るまで、専門の測量技術者以外の人材が現場でセンチ級測位を扱うケースが増えてきました。人手不足が深刻化する中、誰もが高精度な測量を行える環境は現場の生産性向上に直結するためです。次章では、この新しい測位スタイルを具現化する代表的なデバイスであるLRTKの特徴について詳しく見ていきましょう。

高精度測位デバイス「LRTK」の特徴

スマホを活用したRTK測量デバイスの中でも、特に注目を集めているのが東京工業大学発のベンチャー企業・レフィクシア社が開発したLRTKシリーズです。LRTKはiPhoneやiPadに取り付けて使用する超小型のRTK-GNSS受信機で、重量約125g・厚さわずか13mmというポケットサイズながら、内部にアンテナと高性能受信エンジン、さらにはバッテリーまで搭載したオールインワン端末です。専用のスマホケースにワンタッチで装着して利用でき、必要に応じて付属のポール（一脚）や三脚に取り付ければ地面の測点も正確に観測できます（高さオフセットはアプリ上で簡単に補正設定可能）。小型ながらマルチGNSS・マルチ周波数に対応しており、高速で安定したセンチ級測位が可能です。さらに日本の準天頂衛星みちびきが配信するCLAS（センチメータ級補強サービス）の信号も直接受信できるため、携帯通信が届かない山間部や災害現場でも衛星経由のみで高精度を維持できる点が大きな強みとなっています。

LRTKシリーズは価格設定も非常にリーズナブルで、現場の誰もが導入しやすいことも特長です。実際のユーザーからは「1人1台のLRTKを持たせたことで現場作業の生産性が飛躍的に向上した」という声も上がっています。通常は誤差が大きくなりがちな森林内の測位でもセンチ級精度を発揮できたとの報告があるなど、従来の常識を覆す性能を実証しています。また、LRTKは単に座標を測るだけでなく、スマホで撮影した写真に撮影位置（緯度・経度・高さ）とカメラの向き情報を自動記録する写真測位機能や、離れた地点にある対象物の座標を非接触で取得できる被写体測位機能など、ユニークな機能も搭載しています。測量士でなくとも直感的に使えるシステムでありながら、精度は数百万円クラスの測量機に匹敵するレベルを備えているため、インフラ設備の点検や災害時の被害調査など測量以外の分野からも注目されています。

このようにLRTKを活用すれば、i-Construction時代に求められる高精度な測位とデジタルな現場管理を、手のひらのスマホ一つで実現できます。現場の作業効率と測定精度を一段と高める新しい測量スタイルとして、LRTKシリーズはスマート施工に大きく貢献していくことでしょう。詳しい製品仕様や導入事例は公式サイトで公開されており、高精度測位の導入を検討中の方はぜひチェックしてみてください。

LRTKがもたらすスマート施工の活用シーン

LRTKを活用することで、現場のさまざまなシーンで測位・測量作業が効率化し、スマート施工の実現に寄与します。具体的な活用例をいくつか見てみましょう。

• 杭打ち・墨出し作業の効率化: 建物や構造物の設置位置を現場にマーキングする杭打ち作業では、LRTKが威力を発揮します。設計図面上の座標データをスマホの地図アプリ上に取り込み、LRTKで高精度に現在位置を確認しながら移動すれば、測点の位置出しをスピーディーに行えます。従来は複数人でトータルステーションを使っていた墨出しも、スマホ片手に一人で正確に測点を定められるため、人員削減と時間短縮に直結します。

• 出来形測量・品質管理の高度化: 盛土や構造物が設計通りに施工されたか確認する出来形管理にもLRTKは有用です。例えば舗装工事後の路面高さをLRTKで測定すれば、その場で設計高さとの誤差を算出して表示できます。従来は施工後に専門の測量班を呼んでチェックしていた品質検査を、現場スタッフがリアルタイムに自己検測できるようになり、手戻りの防止や品質向上に貢献します。

• 3次元地形測量・土量算出: LRTKとスマホの組み合わせにより、小規模な地形測量や掘削土量の計算も簡単に行えます。スマホのカメラやLiDAR機能とLRTK測位を併用すれば、重機施工前後の地形を3D点群データとして取得し、その場で体積差（盛土・切土量）を算出するといったことも可能です。短時間で現況の3Dモデルを生成できるため、従来は時間のかかった土量計算や出来形図作成のプロセスが大幅に効率化されます。

• インフラ点検・維持管理への活用: 道路や橋梁、上下水道管といったインフラ設備の維持管理業務でもLRTKは活躍します。スマホで撮影した写真に位置・方位データが自動付与されるため、点検箇所の正確な位置を記録したり図面上にプロットしたりする作業が容易です。さらにAR技術と組み合わせて、現場でスマホ越しに埋設管や設計図を見える化するような応用も可能になり、経験の浅い技術者でも直感的に現場状況を把握できるようになります。

• 災害時の被害状況調査: 大規模災害が発生した際の被害状況把握にも、携行性に優れ通信インフラに依存しにくいLRTKは最適です。被災現場で倒壊物や地形変化を測定して正確な位置情報付きのデータを即座にクラウド共有すれば、関係機関との情報共有・意思決定がスピーディーに行えます。通信圏外でもみちびき経由で測位できるため、停電や通信障害時にも単独で測量可能な非常ツールとして災害対応力を高めます。

高精度測位デバイス選定のチェックポイント

現在、スマートフォン用の高精度GNSS測位デバイスは国内外から様々な製品が提供されています。自社の用途に合った機種を導入するにあたり、どのような点に着目すべきか主なチェックポイントを挙げます。

• 対応GNSS衛星・周波数帯: 受信可能な衛星システム（GPSだけでなくGLONASS、Galileo、みちびき（QZSS）など）や対応周波数帯によって測位の安定性は大きく左右されます。多くの衛星から信号を捉えられるマルチGNSS対応機種なら受信衛星数が増えて誤差補正も安定しやすくなります。またL1のみ対応よりL1/L2のデュアル周波数対応、さらに3周波対応の高性能機ほど初期化が速くノイズに強いため、上空視界の悪い現場でも真価を発揮します。

• 補正情報サービスへの対応: ネットワーク型RTK（携帯通信経由で補正データを受信する方式）に対応していることは必須ですが、加えて日本国内で使うなら準天頂衛星によるCLASなど衛星測位補強サービスへの対応可否も重要です。山間部や通信圏外での運用を想定するなら、みちびきからの補正信号を直接利用できる機種が安心です。また今後の新衛星や海外GNSS補強サービスへのアップデート対応状況も確認しておくと良いでしょう。

• 携行性・取り付けやすさ: スマホと一緒に持ち歩いて使う機器のため、小型軽量であることは大きなメリットです。ポケットに収まるサイズか、スマホに装着するための専用ケースやアタッチメントが付属しているかなど、現場での扱いやすさを確認しましょう。端末が重いと長時間携行するのが負担になるため、できるだけ軽いものが理想です。

• バッテリー駆動時間: 内蔵バッテリーで何時間稼働できるかも重要なポイントです。RTK測位をフル稼働させると消費電力が大きいため、少なくとも数時間以上連続使用できる機種が望ましいでしょう。目安として6時間程度動作するモデルであれば半日以上の作業をカバーできます。USB経由での充電・給電に対応していれば、モバイルバッテリー併用により終日使用することも可能です。

• アプリの操作性とデータ連携: デバイスと連携するスマホアプリの使い勝手も選定の重要な鍵です。測位の開始・停止や記録操作が直感的に行えるか、観測データの保存形式（座標系変換やCSV出力）やクラウド共有機能が充実しているかなどをチェックしましょう。対応OS（iOS/Androidの別）や将来的な機能拡張（ファームウェア更新等）への対応状況も確認しておくと安心です。

以上を踏まえて、用途に合ったデバイスを選べばスマホを活用した高精度測位の効果を最大限に引き出せるでしょう。

LRTKによる簡易測量で施工DXを促進

高精度測位デバイスLRTKの登場により、これまで専門知識や大型機器が必要だった測量作業が飛躍的に簡易化されています。現場の誰もが手にしたスマートフォンで簡易測量を行い、正確な位置データを即座に取得できるようになったことは、建設現場のDX（デジタルトランスフォーメーション）推進における大きな追い風です。従来は測量のプロに任せるしかなかった作業も、LRTKを活用すれば日常業務の一環として自社スタッフだけで完結できるため、スピードとコストの両面でメリットがあります。

国土交通省が提唱するスマート施工・i-Constructionでも、高精度な出来形管理やICT土工などに精密な位置情報の活用が欠かせません。LRTKは、そうした現場ニーズに応える手軽な測位ソリューションとして最適です。例えば小規模な現況測量や工事箇所の事前事業であれば、LRTKによる簡易測量で必要十分な成果が得られるでしょう。重機オペレーターや施工管理技術者自身がLRTKを使って随時測量を行うことで、意思決定の迅速化や作業ミスの低減が期待できます。

このようにLRTKが現場にもたらす効果は、単なる測量業務の効率化にとどまりません。誰もがセンチメートルの精度で現場を見える化できることで、施工全体の生産性と品質を底上げし、ひいては人材不足の緩和にもつながります。高精度測位の導入は、これからの建設業にとって避けて通れないテーマです。ぜひこの機会にLRTKを活用したスマート施工の第一歩を踏み出し、貴社の現場を次のステージへと進化させてみてはいかがでしょうか。

FAQ

Q. RTKデバイスとはどんな機器ですか？

A. スマートフォンやタブレットに接続して使う小型のGNSS受信機です。単体で測位すると数メートルの誤差が出るスマホ内蔵GPSに対し、この外付けデバイスが衛星信号を高精度に受信し、さらに基準局からの補正情報を活用することでセンチメートル級の測位を可能にします。簡単に言えば、スマホをプロ仕様の測量機器にアップグレードしてくれる周辺機器です。

Q. RTK測位で本当に1cm程度の精度が出せるのですか？

A. はい、条件が整えば水平位置で約1～3cm、高さ方向で3～6cm程度の精度が得られます。ただしこれは空が開けた環境で衛星信号が安定して受信できる場合です。高層ビルの谷間や森林内などでは一時的に10cm以上の誤差が生じることもあります。重要なのは、RTKは通常のGPSに比べ格段に高精度ですが、周囲の環境によって多少の誤差は残る点を理解しておくことです。

Q. 基準局を用意しなくてもRTK測位はできますか？

A. できます。現在は全国各地に国土地理院の電子基準点（GNSS基準局）が整備されており、これを利用したネットワーク型RTK（VRS方式等）の補正サービスに加入すれば、自前で基地局を設置せずとも高精度測位が可能です。さらに日本では準天頂衛星「みちびき」のCLAS（センチメータ級補強サービス）信号も利用できるため、山間部など基地局から遠いエリアでも衛星から直接補正を受けてセンチ級精度を得ることができます。

Q. RTKとDGPS（差分GPS）は何が違うのですか？

A. DGPS（ディファレンシャルGPS）も基準局からの補正情報を使う点ではRTKと似ていますが、精度や手法が異なります。DGPSは主に疑似距離（コード測位）の誤差を補正するため精度は数十センチ～1m程度に留まります。一方RTKは電波の位相情報を利用して誤差を数センチまで縮小します。またDGPSは時間の経過とともに徐々に測位値が漂移するのに対し、RTKでは「固定解」と呼ばれる安定した解が得られるため長時間でも精度が安定しています。

Q. 測量の経験がなくてもスマホRTKを使いこなせますか？

A. はい。スマホRTKシステム（例えばLRTK）は専門的な操作を極力排した設計になっており、スマートフォンにデバイスを装着してアプリを起動すればガイドに従って測位を開始できます。測りたい点でボタンをタップして記録するだけで、取得した座標は自動的に地図上にプロットされます。従来の測量機のように複雑な設定や計算を行う必要はありません。ただしRTK測位の原理や注意点（衛星を見通せる場所で使う等）を理解しておくと、より安定して高精度を発揮できるでしょう。

Q. LRTKは従来の高精度GNSS測量機器と比べてどんな利点がありますか？

A. 最大の利点は携帯性と手軽さです。LRTKはポケットに入るサイズなので、現場で機器を持ち運ぶ負担が大幅に減ります。またスマホと連携することで、その場でデータをクラウド共有したり測位結果をリアルタイムに確認できる点も強みです。精度に関しても、実験により誤差数ミリ～数センチ程度で測位できることが確認されており、従来の数百万円クラスのGNSS受信機に匹敵する性能を持っています。さらにみちびきのCLAS信号受信に対応しているため、通信圏外でも測位を継続でき、山間部などの過酷な環境でも威力を発揮します。総じて言えば、LRTKは「精度はハイエンド機器並み、使い勝手はスマホ並み」という新しい測量スタイルを実現していると言えるでしょう。

Q. バッテリーはどのくらい持ちますか？

A. 機種や使用状況によりますが、携帯型のRTK受信機は一般的に数時間から半日程度は連続測位が可能です。例えばLRTKの場合、内蔵バッテリーで約6時間稼働します。USB経由で充電や給電もできるため、モバイルバッテリーを併用すれば1日中の作業にも対応できます。