ローカル基地局なしでRTK測量する方法：選択肢まとめ

目次

• RTKとは（リアルタイムキネマティック測位の概要）

• ネットワークRTKを活用した方法

• 衛星補強（PPP・CLAS）を活用した方法

• LRTKによる簡易測量

• FAQ

RTKとは（リアルタイムキネマティック測位の概要）

RTKとは、高精度な衛星測位をリアルタイムで行うための技術です。通常のGPS（GNSS）単独測位では5～10メートル程度の誤差が生じますが、RTK（リアルタイムキネマティック）を利用すると数センチメートル以内の誤差で位置を特定できます。土木測量や建設現場、農業、ドローン測位など幅広い分野でRTKの活用が進んでおり、効率的かつ正確な測位を実現する上で欠かせない技術となっています。

RTK測位では、2台のGNSS受信機（基準局と移動局）を使います。既知の正確な座標値を持つ基準局（ベース局）を設置し、それが観測した衛星データをもとに移動局（ローバー）の位置誤差をリアルタイムに補正します。具体的には、基準局で受信した衛星信号と移動局で受信した信号の差分を計算し、その誤差情報を無線や通信回線で移動局に送信します。移動局側ではこの補正情報を適用して測位計算を行うことで、単独測位では得られない高精度な位置座標を即座に求めることができます。

RTKの大きな利点は、「即時性」と「高精度」を両立できることです。従来、センチメートル級の精度で位置を測定するには長時間の静的観測（スタティック測量）や光波測距による精密な測量が必要でした。しかしRTKであれば、測りたい点に受信機を持ち込んで短時間で結果を取得できます。その場で即座に高精度な位置がわかるため、工事現場での現況測量や丁張り作業、農業における自動トラクターのガイダンス、ドローンの自動航行など、リアルタイム性が求められる用途で大きな威力を発揮します。

ネットワークRTKを活用した方法

ローカルな基地局を設置せずにRTK測位を行う代表的な方法の一つが、ネットワーク型RTKを利用する手法です。ネットワークRTKとは、国や企業が整備した複数の基準局ネットワーク（基準点網）から生成される補正情報サービスにインターネット経由でアクセスし、移動局1台だけでRTK測位を成立させる方式です。あらかじめ整備された外部の基準局網を利用することで、利用者自身が現場に基地局を置く必要がなくなります。

具体的には、移動局側のGNSS受信機を携帯回線やモバイルルーターでインターネットに接続し、契約した補正情報配信サービスのサーバー（Ntripキャスター）へアクセスします。サービス側ではユーザー周辺の既存基準点のデータを用いて仮想基準点（VRS：Virtual Reference Station）の補正情報を生成し、リアルタイムに配信してくれます。ユーザーの受信機はあたかも近傍に自前の基準局があるかのような補正データを受け取り、その場で高精度の測位解を得ることができるのです。

ネットワークRTKを利用するには、RTK対応のGNSS受信機（移動局）とインターネット接続手段（内蔵SIMやスマホのテザリングなど）が必要です。また事前に補正情報サービス提供会社との契約を結び、接続用のIDやパスワード、使用する座標系の設定情報などを取得しておきます。現場では受信機と通信端末の電源を入れてサービスに接続すれば、数十秒以内に「フロート解」から「固定解」（Fix解）へ解が収束し、センチメートル級の測位が始まります。基準局を設置する手間がないため、測量開始までの準備作業が大幅に短縮される点が魅力です。

メリット:

• 初期導入が容易: 自前の基地局機材を用意せず、移動局用の受信機一台と通信端末（スマホやタブレット）さえあれば始められます。現場ごとに基準局を据え付ける必要がないため、測量開始までの準備時間を短くできます。サービスから提供される設定情報に従って接続するだけで良く、専門知識が少なくても導入しやすい方式です。

• 広範囲で高精度を維持: 複数の基準点データを組み合わせて補正情報が作られるため、基準局から遠い場所でも精度低下が緩和されます。一般に数km以上離れると単一基準局RTKでは誤差が増えますが、ネットワークRTKではVRS方式などにより長距離でも数cmの精度を保ちやすくなっています。携帯通信網さえ届けば全国どこでも安定してcm級測位が可能で、移動しながら広範囲を測量する場合にも適しています。

• 公共座標系で測位可能: 配信される補正情報はあらかじめ公式の測地系（日本ではJGD2011やJGD2020等）に基づいているため、得られる測位結果は常に全球測地系に整合した座標値となります。自前基地局方式のように後でローカル座標への変換を行う必要が基本的にありません。複数の現場間でデータを突合する際も、共通の座標基盤上で比較ができます。

デメリット:

• 通信環境への依存: インターネット接続が必須のため、通信圏外や電波状態の悪い場所では補正データを受信できずRTK測位が成立しません。山間部や地下空間など携帯電話が圏外になる現場では利用が難しく、サービス側の通信障害やサーバーメンテナンスが発生してもユーザー側で対処できません。自前基地局に比べ、通信インフラに依存するリスクがある点に留意が必要です。

• 継続利用コスト: ネットワークRTKサービスを使うには契約が必要で、月額費用や年契約料など継続的な利用料金が発生します。頻繁に長期間利用する場合は総費用が高額になりがちです。また、複数の受信機を運用する際には台数分のライセンス契約が求められる場合もあり、人数・台数が増えるほどコスト負担も大きくなります。

• サービスエリアと規格の制約: 基準局ネットワークは国や地域によって整備状況が異なるため、利用可能なサービスが地域限定となるケースがあります。日本国内では国土地理院の電子基準点網（GEONET）を活用したVRS型サービス等により全国対応が実現していますが、離島や海外では利用できる補正サービスが限られることもあります。またサービス提供元ごとに採用している測地基準が異なることがあり、国際測地系への変換やジオイド高補正が必要となる場合もあります。

なお、日本における代表的なネットワークRTKサービスとして、通信事業者が提供するネットワークRTK補正サービスの「ichimill（イチミル）」があります。ichimillでは携帯電話基地局などに独自のGNSS基準点を全国で3,300局以上整備し、利用者は自前の基地局を用意せずに全国どこでも補正情報を受信できます。また他にも民間事業者によるGNSS補正情報配信サービスが提供されており、用途に応じて契約することで広域での高精度測位が可能です。国土地理院も全国約1,300か所の電子基準点データを活用したリアルタイム補正情報提供実験を行っており、公共測量でネットワーク型RTK-GNSSを利用する手法が整備されつつあります。

衛星補強（PPP・CLAS）を活用した方法

インターネット経由ではなく衛星からの補強信号を利用する方法も、基地局なしで高精度測位を実現する選択肢です。代表的なものにPPP（Precise Point Positioning、精密単独測位）方式や、日本の準天頂衛星システムによるCLAS（センチメータ級測位補強サービス）があります。これらの手法では近くの基準局データを直接用いない代わりに、GNSS衛星の軌道誤差や時計誤差、電離層・対流圏遅延などの誤差情報を全球的に高精度推定した補正データを活用し、単一の受信機のみでセンチメートル級の測位精度を達成します。

CLAS（Centimeter Level Augmentation Service、シーラス）は、日本の準天頂衛星「みちびき」によって提供されている衛星測位補強サービスです。国土地理院の電子基準点網から生成した補正情報が、静止軌道のQZSS衛星からL6帯電波で常時送信されています。対応するGNSS受信機を用意すれば、ユーザーはインターネットに接続しなくても上空のみちびき衛星から直接補正データを受信でき、数cmの測位精度を得られます。山間部や海上など携帯通信が届かない場所でも、空が開けていてL6信号が受信できさえすれば高精度測位を継続できる点が大きな利点です。また衛星配信のため、一度に多数の移動局が広域で利用しても効率的で、追加コストなしに複数人が同時に測位できます。現在CLAS信号は日本全国ほぼ全域をカバーする形で提供されており、今後ますます測量・建設・農業などでの活用が期待されています。

衛星補強方式の利用にあたっては、受信機側が対応している必要があります。例えばCLASを使うにはL6帯のCLAS信号をデコードできるGNSS受信機が必要で、通常のGPS受信機では対応していません。そのため新たに対応機器への投資が必要となる点には注意が必要です。またPPP/CLASによる測位はRTKと比較して、初期収束（コンバージェンス）にやや時間を要する場合があります。補正情報を受信開始してから高精度の固定解になるまで数秒～数分程度かかることがあり、測位開始直後は誤差がやや大きい「フロート解」となるのが一般的です。ただし一度固定解が得られれば安定してセンチ精度が維持されます。

一方、衛星補強方式は基本的に全球測位システムに基づくため、取得される座標は世界測地系（ITRF系）の座標値になります。日本国内で使用する場合は日本測地系（JGD2020等）への変換が必要になることもあります（CLASの場合は日本の測地系を基に補正情報が生成されているため、実際にはほぼ直接日本測地系の精度で測位可能です）。衛星信号の受信には上空の見通しが必要で、周囲に遮蔽物が多い環境では精度が低下したり測位が成立しない点はRTK測位と同様です。

なお、日本のCLAS以外にも、海外では民間企業が提供する衛星通信による高精度測位サービスや、欧州のGalileo衛星による高精度測位サービス（HAS: High Accuracy Service）などが登場しています。これらは地域やサービスにより精度や利用条件が異なりますが、共通して基地局を携行せずにグローバルな測位補強が得られる手段として注目されています。

メリット:

• 通信インフラ不要: 補正データを衛星から直接受信できるため、携帯電話の電波が届かない山間部や離島でも高精度測位が可能です。現場でインターネット接続環境を用意する手間が省け、通信費用もかかりません。

• 広域かつ同時利用に強い: 一つの衛星から広範囲に補正情報を流せるため、多数の移動局がエリア内で同時に利用できます。例えばCLAS信号は日本全国をカバーしているため、ユーザーがどこにいても一律の精度で測位でき、複数人が同時に使っても性能が落ちることはありません（衛星を受信できる限り）。

• 基準局設置が不要: 文字通り基地局を持たずに済む方法なので、現場でのセッティング作業や機材の運搬が不要です。特に一時的な調査や通信インフラの無い環境で威力を発揮し、手軽さという点で優れています。

デメリット:

• 対応受信機が必要: 衛星補強信号を受け取るには専用の高性能GNSS受信機が不可欠です。CLAS対応やマルチバンド対応の機器は一般的なGNSS機より高価で、初期コストのハードルになります。

• 初期測位に時間: 補強情報の活用によって高精度を得るまでに多少の収束時間を要します。ネットワークRTKのように電波状態が良ければ数秒で固定解になるケースもありますが、場合によっては数分ほど安定に時間がかかることがあります。作業開始直後に即座に高精度値が欲しい場合、収束待ちの時間を考慮する必要があります。

• サービスごとの利用範囲: CLASは日本国内向けのサービスであり、日本以外の地域では利用できません（みちびきの電波が届かないため）。海外で同等のサービスを使いたい場合は、その地域のSBAS・PPPサービスへの加入や別途補強手段の検討が必要です。また、サービスにより提供される座標系が異なる場合があるため、測位結果の取り扱いには注意が求められます。

LRTKによる簡易測量

以上のように、高精度なRTK測位を行うには「自前で基準局を設置する」か「外部の補正サービスを利用する」のが従来の一般的な方法でした。しかし近年、これら従来方式の手間をさらに減らして、誰でも簡易にcm級測位を扱える新しいアプローチも登場しています。その一つがLRTKと呼ばれるシステムです。LRTK（エルアールティーケー）はスマートフォン連携型の測位ソリューションで、特殊な測量機器や専門的な設定を極力排除し、「スマホひとつで誰でも手軽にcm精度測位を実現する」ことを目指しています。

LRTKでは専用の小型GNSS受信機（スマートフォン装着型デバイス）とモバイルアプリを組み合わせることで、RTK並みの高精度測位をシンプルな手順で実現します。例えばスマホに取り付けた受信機を片手で持ち、測りたい地点でアプリ上のボタンを押すだけで、その地点の高精度な座標を取得できる仕組みです。通常のGPSでは困難な高さ方向の測位も可能で、精度は水平±1～2cm程度（垂直方向も数cm以内）という本格的な測量レベルを達成しています。それでいて操作は直感的で、従来のRTK機器のような複雑な設定や機器調整も不要です。

従来のRTK方式と異なり、LRTK利用者は自前の基地局を用意したり外部の補正サービスと契約したりする必要がありません。クラウド上の補正データと複数地点からの測位情報を活用した独自アルゴリズムにより、単独の受信機でも高精度化を実現する技術が背景にあるためです。さらに取得した座標データはその場で日本測地系の座標値に変換して地図上に表示できるなど、測位後の座標変換やデータ処理も自動化されています。要するに、専門の測量士でなくともスマートフォンとLRTKデバイスさえあれば、すぐに精密測位ができてしまう画期的なシステムなのです。

LRTKは、自前基地局方式とネットワークRTK方式の両方に存在していた煩わしさを解消する第三の選択肢とも言えます。現場に持ち込む機材は最小限で、通信環境も気にせず、アプリでボタンを押すだけで結果が得られる手軽さは従来にはない魅力です。もちろん、求められる精度管理や現場環境によって最適な手法は異なりますが、「もっと気軽に高精度測量を試してみたい」という方にとってLRTKは有力なソリューションとなるでしょう。現在、LRTKの詳しい導入方法や活用事例をまとめた資料も公開されていますので、興味のある方はぜひ参考にしてみてください。最先端技術の力によって、高精度測位がより身近なものになるはずです。

FAQ

Q: RTKと通常のGPS測位の違いは何ですか？ A: 通常のGPS（GNSS）単独測位では衛星信号の誤差により5～10m程度の位置ずれが発生しますが、RTK測位では基準局の補正情報を使うことで誤差を打ち消し、水平・垂直とも数cmの精度で位置を特定できます。つまりRTKは通常のGPSに比べて飛躍的に測位精度が高い点が大きな違いです。

Q: RTK測量ではどのくらいの精度が得られますか？ A: 適切に運用されたRTK測位では、水平位置は概ね±1～3cm以内、高さ方向でも±3～5cm程度の精度が得られます。ただし精度は基準局との距離や衛星の受信状況に左右され、遠距離になると若干誤差が大きくなる傾向があります。また周囲に遮蔽物が多い環境では精度が低下する場合もあります。空が開けた環境で基準局から近距離で運用すれば、ほぼ2cm程度の誤差に収まると考えてよいでしょう。

Q: ネットワーク型RTKを利用するには何が必要ですか？ A: ネットワークRTKを使うには、RTK対応のGNSS受信機（移動局側）とインターネット接続手段が必要です。具体的には、GNSS受信機本体とアンテナに加え、補正情報サービスに接続するための通信機器（内蔵SIMやスマホのテザリング機能など）を用意します。事前にサービス提供会社と契約してログインIDや接続サーバー情報を受け取り、受信機や測位アプリに設定しておきます。あとは現場で受信機を起動して通信接続すれば、補正データの受信が開始され数秒～数十秒で高精度測位が始まります。

Q: 自前で基準局（基地局）を設置するメリットはありますか？ A: はい、条件次第では自前基準局の設置にもメリットがあります。例えば通信インフラがない場所でもRTK測位が可能になること、長期的に見てサービス利用料を支払わずに済むためコスト削減につながること、自社で基準局の座標や運用を管理できるため精度を自分たちで保証できること、などが主な利点です。ただし基準局機材の初期投資や運用の手間もかかるため、誰にでも勧められる方法ではありません。現場環境や利用頻度を考慮し、そうしたメリットがデメリットを上回る場合に導入を検討すると良いでしょう。

Q: LRTKとはどのような測位方法ですか？ A: LRTKは従来のRTKとは異なり、小型のGNSS受信機とスマートフォンだけでcm級の高精度測位を実現する新しいシステムです。ユーザー自身が基準局を用意する必要がなく、複雑な通信設定も意識せずに利用できます。独自のアルゴリズムとクラウド技術により、スマホでボタンを押すだけという簡単な操作でRTK並みの精度が得られる点が特徴です。「誰でも手軽に使えるRTK測位サービス」のようなイメージで、現場での測量作業を大幅にシンプルにします。従来の方法と比べて導入・運用のハードルが下がるため、専門外の方でも扱いやすいのが利点です。