RTKで高速トポ（地形測量）：より短時間で多点を取るコツ

目次

• 地形測量におけるRTK導入のメリット

• RTK測量を高速化する7つのコツ

• LRTKによる簡易測量：スマホで始める高精度測位

• FAQ

はじめに

建設現場の測量作業では、地形の現況測量（いわゆる「トポ」測量）から出来形確認、杭打ち・丁張作業まで、多くの工程で時間と人手を要します。広い敷地で多数の測点を測る場合、従来のトータルステーションやレベルを用いた測量では複数人がかりで何日もかかることもしばしばでした。しかし近年、こうした測量作業を効率化する技術としてRTK測位（リアルタイムキネマティック）が注目されています。国土交通省もi-Constructionなどの施策でICT技術としてRTK測量の活用を推進しており、建設現場のDXに欠かせないキーテクノロジーとなりつつあります。RTKとは、高精度GNSS（人工衛星測位）を用いて、基地局（基準局）と移動局（ローバー）の距離による誤差をリアルタイムに補正し、数センチの誤差に抑えた座標を即時に取得できる技術です。これにより、従来は二人一組で機器の据え付けや視通確保をしながら行っていた地形測量も、RTK受信機を持って歩き回るだけで一人で効率的に実施可能となります。

RTK測量を導入すると、現況の地形測量に要する時間は劇的に短縮されます。例えば、ある実証例ではICT施工（RTK測量やドローン写真測量の活用）によって道路工事の起工測量の日数が従来平均17.7日から2.7日へ短縮され、約7割もの時間削減が報告されています。また別の例では、従来2人で半日かかっていた50点程度の現況測量が、RTKなら1人で連続測定して数時間以内に完了するケースもあります。もちろん現場の受信環境や作業条件によって差はありますが、RTKを使えば地形測量にかかる手間を従来の数分の一以下にまで圧縮できる可能性があります。このようにRTKは測量工程の所要時間を抜本的に短縮し、施工全体の効率化に直結する技術と言えます。

本記事では、RTKを使って地形測量（現況測量）をより短時間で行うためのポイントを解説します。作業時間短縮に効果的な「コツ」を整理し、最後にスマートフォンを活用した手軽なRTKソリューションLRTKによる簡易測量もご紹介します。

地形測量におけるRTK導入のメリット

広範囲の地形測量では、多数の点の座標を取得する必要があります。従来法ではトータルステーションの据え直しやレベルでの高さ移転など、測点間の移動や機器の設置替えに時間を要しました。また、測量には基本的に2名以上の人手が必要で、用地が広いほど人件費や日数の負担も増大します。

RTK測位を導入すると、こうした手間が大きく軽減されます。まず、視通や測量基準の確保に囚われず絶対座標で直接測位できるため、測点を次々と連続的に観測できます。基地局さえ設置（またはネットワーク型RTKを利用）しておけば、測量者がローバー受信機を持って敷地内を歩くだけで地形の要所を片っ端から測れるイメージです。機器の移設に伴う中断がなくなるため、一度測量を開始すれば短時間で大量の点を取得できます。さらにRTKはリアルタイムに座標値が得られるため、現地で即座にデータを確認し、測り残しがないか逐次チェックできる点も大きなメリットです。一連のフローを一人でこなせるため人手も削減でき、総合的に見て測量生産性が飛躍的に向上します。さらに、RTKであれば1つの基準局に対して複数のローバーを同時接続し、並行して測量を進めることも可能です。大規模な現場で人員と受信機を増やして一斉に観測を行えば、従来法では困難だった大幅な工期短縮も実現できるでしょう。

RTK測量を高速化する7つのコツ

RTKを用いて効率良く多くの測点を取得するために、以下のポイントを押さえておきましょう。

• 衛星配置を確認し良い時間帯を選ぶ GNSS衛星の配置（ジオメトリ）は測位の精度と安定性に大きく影響します。測位に利用できる衛星が空の一方向に偏っているとジオメトリが悪化し、位置の誤差も大きくなりがちです。そこで、作業前にはGNSSプランナー等で衛星の配置を確認し、位置精度を示すDOP値が低くなる時間帯を選んで観測を行うと良いでしょう。また、可能であればGPSだけでなくGLONASSやGalileo、みちびき（QZSS）などマルチGNSSに対応した受信機を使うことで、常に十分な衛星数を確保して精度の安定した測位が期待できます。

• 障害物のない見通しの良い場所で測位する RTK測量では衛星信号を安定して受信できる開けた環境を選ぶことが重要です。高層建築物の谷間や樹木の下などでは衛星からの電波が遮られたり、壁面や地面で反射（マルチパス）して受信機に届いたりするため、測位が不安定になります。衛星信号の反射はわずかな誤差でもFix解（高精度な解）を得る妨げになるため、できるだけ上空視界の広い場所で観測するようにしましょう。やむを得ず建物近くで測る場合は、受信アンテナをできるだけ高く掲げて反射の影響を受けにくくしたり、アンテナにグランドプレーン（金属板）を装着して下方からの電波反射を遮断するなどの対策も有効です。高性能なGNSSアンテナや受信機にはマルチパスを低減する機能を備えたものもありますが、やはり反射を避ける環境づくりが最も確実な対策となります。

• 基地局を近くに設置し、ネットワークRTKを活用する RTKは基準局と移動局の相対測位により高精度を得る方式のため、両者の距離（基線長）が長いほど補正精度が低下します（基地局とローバーの距離が長いと電離層遅延や衛星時計誤差の空間変動が大きくなり、補正が効きにくくなるためです）。また、初期化（Fix取得）に時間がかかる傾向があります。一般に基地局から10km以内の距離が望ましく、それ以上離れると固定解の取得に時間がかかったり精度が不安定になったりする場合があります。自前で基地局を設置する際は測量エリアにできるだけ近い場所に据えるようにしましょう。難しい場合は、官民が提供する電子基準点データやVRSなどのネットワーク型RTKサービスを利用する方法も有効です。ネット経由で周辺に仮想基準点を設定できるVRS方式なら、実質的に基線長を短く保ったまま測位が行えるため、広範囲の現場でも迅速に高精度の測点観測が可能です。

• 通信途絶を防ぎ補正情報を安定供給する 基準局からローバーへの補正データ通信が途切れてしまうと、RTKは固定解を維持できず測位が不安定になります。特にラジオ（無線機）で通信する場合は、アンテナの見通しや電波の出力範囲に注意が必要です。基準局アンテナとローバーの間に遮蔽物があると電波が届きにくくなるため、可能な限り高さを確保して設置し、遠距離では中継器の利用も検討します。また、都市部では他の無線局との混信にも注意が必要です。携帯ネットワーク（Ntrip）を用いる場合も、山間部など電波圏外では通信が切れる可能性があります。事前に現場の通信環境を確認し、必要に応じて外部アンテナや別回線のモバイルルーターを用意するなど、常に補正情報を安定して受信できる体制を整えましょう。

• 測位開始時に迅速にFixを確立し維持する 作業を開始したら、まずはローバーが確実にFix解を得られる状態にすることが肝心です。測り始めの時点で衛星の捕捉数が少なかったり周囲に遮蔽物があると、いつまで経っても固定解が得られず時間を浪費してしまいます。作業開始地点ではできるだけ見通しの良い場所を選び、受信機が十分な衛星データを取得して正確な固定解を出せるまで待ちましょう。一度Fixが得られれば、あとはその解を途切れさせないことが大切です。測量中はできる限り衛星信号を遮るものを避け、万一Fixが外れてFloat解（低精度な解）に戻ってしまった場合は、再び開けた場所で立ち止まって測位を安定させてから次の点に進むようにします。

• 測点を連続して効率的に取得する RTK測量では、従来のように1点ごとに据え直しや目標の視準を行う必要がありません。固定解が出ている状態であれば、歩きながら次々と点を観測していくことが可能です。あらかじめ測点の候補を現場マップで確認し、無駄のない経路で移動しながら測定していくと効率的です。地形起伏が大きい現場では足場に注意しつつ、順序良く拾っていきましょう。また、最新のGNSS受信機には、一定間隔で自動的に点を記録する連続測定モードを搭載したものもあります。こうした機能を活用すれば歩行経路上の地形データを網羅的に取得でき、点の取り漏らしを防ぐことができます。最近ではローバーの傾きを自動補正してポールを傾けたまま測点を取れる機種も登場しており、障害物ぎりぎりの地点でも素早く測れるようになっています。

• 取得データをその場で確認し測り漏れを防ぐ RTKなら測ったポイントの座標値が現場ですぐに分かるため、その場で成果を確認して不足がないか判断できます。専用の野帳端末やタブレット上の地形図にリアルタイムで点群をプロットすれば、未測エリアが一目瞭然です。万一「この部分のデータが足りない」という場合も、すぐに追加測定を行えるため後日の測り直しを防止できます。さらにクラウド連携機能を使えば、現場から離れたオフィスのスタッフとも即座にデータ共有が可能です。リアルタイムな情報共有によって測量成果のチェックや指示出しがスムーズに行えるため、全体の作業効率が一段と向上します。

LRTKによる簡易測量：スマホで始める高精度測位

最後に、上記のRTK技術を現場でより手軽に活用するためのソリューションとして注目されているLRTKについてご紹介します。LRTK（エルアールティーケー）とは、スマートフォンに装着できる超小型のRTK-GNSS受信機と専用アプリから構成される測量システムで、手持ちのスマホをそのまま高精度測量機器へと変えることができます。デバイス本体は数百グラムにも満たない軽量コンパクト設計で、ポケットに入れて気軽に現場へ持ち運ぶことが可能です。専用の大型機材を用意することなく、スマホ一つで基準点測量から出来形チェック、丁張（墨出し）作業まで対応できるのが大きな特長です。例えば、スマホにLRTKデバイスを取り付けてネットワーク型RTKの補正情報を受信すれば、現場に着いてすぐにセンチメートル級精度の測量を開始できます。複雑な初期設定やケーブル接続も不要で、直感的な操作ですぐに使い始められる利便性があります。さらに、みちびき（QZSS）のCLAS衛星補強信号に対応したモデルであれば、携帯通信圏外の山間部などでも衛星からの補正情報を受け取り、高精度測位を継続可能です。これにより、従来は測量が難しかった森林や山岳現場でも安定した精度で位置測定が行えます。

また、LRTKのメリットは単に機器が小型化しただけではありません。スマートフォンのカメラやAR（拡張現実）機能と組み合わせることで、測量と施工管理をより視覚的かつ直感的に行える点が革新的です。RTKで取得した自己位置を基準に、設計図上の線や構造物の3Dモデルを現実空間に重ねて表示できるため、画面を通して「どこに何を設置すべきか」が一目で分かります。複雑な図面を読み解いたり従来の丁張作業を行わなくても、スマホをかざすだけで正確な位置出し確認が可能となり、経験の浅い作業員でもミスなくレイアウト作業が進められます。LRTKのようなスマホRTKソリューションは、高精度測位の技術をより多くの現場スタッフに開放し、少人数でも実施できる「簡易測量」を実現します。また、LRTKはクラウドサービスとも連携しており、現場で取得した測位データや写真・点群を即座に共有して可視化できるため、オフィスにいながら現場状況を把握したり、離れた場所から測量結果を確認することも可能です。

これまで紹介してきたような作業時間短縮の効果を最大限引き出すには、誰もが使いやすいツールであることが重要です。その点、LRTKシリーズは国土交通省が推進するi-Constructionにも対応した最新ソリューションであり、測量から施工管理まで現場DXの切り札となり得るでしょう。RTKによる省力化・効率化を検討中の方は、ぜひLRTKによるスマート測量の導入も視野に入れてみてはいかがでしょうか。

FAQ

Q: RTK測位の精度はどのくらいありますか？トータルステーションと比べても遜色ないのでしょうか？ A: 一般にRTK-GNSSでは、条件の良い開けた環境であれば平面位置で約1～3cm、鉛直方向で約3cm程度の精度が得られます。従来の光学式トータルステーションのようにミリ単位の厳密さはありませんが、多くの土木測量や施工管理業務では問題のない精度と言えるでしょう。むしろ一度に広範囲を測れることや、衛星測位の特性上、測点間で誤差が累積しない（毎回絶対座標で測れる）メリットを考えると、実用上は遜色ない成果が得られます。ただし周囲に高い建物や樹木がある環境では、衛星信号の反射や遮蔽によって精度が低下する場合もあります。RTK測量を行う際は、できるだけ見通しの良い場所を選ぶのが望ましいでしょう。

Q: RTK測量を使うのに特別な資格や高度な技術は必要ですか？初心者でも一人で扱えますか？ A: RTK測量そのものに特別な国家資格は不要で、基本的な機器の操作方法と測位の原理を理解していれば、測量士でなくても扱うことができます。また前述の通りRTKは一人で測点を観測できるため、従来のトータルステーションのように補助者がプリズムを持つ必要もありません。現場では測位用のアプリやコントローラーがガイダンスを表示してくれるので、機械の据え付けや角度読み取りといった熟練作業も不要です。ただし、取得した座標値の精度を評価したり測量成果を図面に反映するために、測量基準や座標系に関する基本的な知識はある程度必要になります。また、公式な測量成果として提出する場合には有資格者（測量士）の監督下で行うことが望ましい点は従来と同様です。

Q: 山間部など携帯通信が圏外の場所でもRTK測量はできますか？補正データが受信できない場合の対策はありますか？ A: 通信圏外の環境でも、状況によってはRTK測量は可能です。ネットワーク型RTKが使えない場合は、日本の準天頂衛星みちびきが提供する「CLAS」という衛星補強信号を利用する方法があります。CLASに対応したRTK受信機であれば、携帯の電波が届かない山間部でも衛星から直接補正情報を受信してセンチ級測位を維持できます。ただし、森林の中など上空の視界自体が悪い場所では、衛星信号が十分に受信できずRTKの固定解が得られないことがあります。その場合は一時的に開けた場所で測位してから相対的に位置を伝達する、従来手法と併用するといった対応が必要です。

Q: RTK機器を導入すると費用が高そうですが、投資に見合う効果はありますか？ A: 導入コストは機器構成やサービス契約によりますが、RTKによる効率化で得られる効果を考えれば十分見合うケースが多いです。例えば従来2人で1日かかっていた測量がRTKなら1人で数時間で完了すれば、人件費換算で大幅なコスト削減になります。最近ではスマートフォン対応の低コストなRTK受信機や月額制で利用できる補正情報サービスも登場しており、かつてのように数百万円の初期投資をしなくても高精度測位を導入できるようになっています。現場の生産性向上や省人化・安全性向上による効果を総合的に考えると、RTK導入の費用対効果は非常に高いと言えるでしょう。

Q: RTKがあればトータルステーションやレベルはもう必要ないのでしょうか？ A: RTKは屋外の多くの測量作業を効率化しますが、状況によっては従来型の測量機器が依然活躍する場面もあります。例えばトンネル内や建物の室内など衛星電波が届かない場所では、引き続きトータルステーションやレベルによる測量が不可欠です。また、ごく短い距離でミリ単位の精度管理が必要な水準測量や精密な機器据え付け計測では、光学式の方が確実な場合もあります。そのためRTKを導入しても従来機器をすべて置き換えるというより、屋外の広範囲測量はRTKに任せ、細部の高精度測定は光学機器で補完するといった使い分けが現実的です。