RTK 建設の活用事例：高精度測位で工事品質が向上

目次

• RTKとは何か？

• 建設現場でRTKを活用するメリット

• RTKでできること（活用例）

• RTK導入の方法とポイント

• LRTKによる簡易測量のすすめ

• FAQ

建設・土木の現場では正確な測量が不可欠ですが、常にフルの測量班を配置したり専門の測量士に依頼したりするのは現実的でない場合もあります。人手不足や予算制約がある中、限られた人数で測量を行う工夫が求められます。しかし、測量精度をおろそかにすれば位置のズレによる施工ミスや手戻りが発生し、工事品質の低下や工期遅延につながる恐れがあります。

近年、RTK（リアルタイムキネマティック）方式の高精度GNSS測位技術が進歩し、少人数でもセンチメートル級の測量が可能になりました。大型の専用機材や高度な専門知識がなくても、RTK対応の受信機を使えば現場で即座に高精度の位置測定が行えます。その結果、これまで測量班に任せていた作業も自社で手軽にこなせる時代が到来しています。

本記事では、RTKとは何か、その仕組みや通常のGPS測位との違いをわかりやすく解説します。さらにRTKを建設現場で活用する具体的な作業内容や、その導入方法のポイントについて詳しく紹介します。記事の最後では、高精度測位を誰でも簡単に始められるソリューションとして「LRTK」にも触れ、工事の生産性と品質を向上させる可能性を探ります。

RTKとは何か？

RTKとは「リアルタイムキネマティック（Real Time Kinematic）」の略で、衛星測位の誤差をリアルタイムに補正してセンチメートル級の高精度な位置情報を得る測位技術です。日本語では「動的干渉測位」とも呼ばれます。単独測位のGPSでは5～10メートル程度の誤差が生じますが、RTKなら誤差を数センチ以内にまで抑えることができます。この高精度化により、従来は難しかった精密な測量作業も現場で即座に実施できるようになりました。

RTKの基本原理は、基準局と移動局という2台のGNSS受信機を使った相対測位にあります。まず既知の正確な座標に基準局（固定局）の受信機を設置し、もう1台の受信機を持って移動しながら測定を行います。両方の受信機が同時に人工衛星からの信号を受信し、基準局で得た位置と既知座標との差（位置誤差）をリアルタイムで移動局に送信することで、移動局の測位結果に含まれる誤差を打ち消します。この差分補正により衛星信号由来の誤差が大幅に相殺され、結果として移動局は水平・鉛直とも数センチの精度で自己の位置を特定できるのです。こうしたRTK測位技術は、近年特に建設・土木の現場で大きな注目を集めています。

建設現場でRTKを活用するメリット

建設・土木工事の現場では、正確な測量が求められる場面が多い一方で、常に熟練の測量班を配置したり外部に依頼したりするのは容易ではありません。人手不足やコスト制約がある中、現場の技術者自らが効率よく測量を行う必要性が高まっています。RTKによる高精度測位は、こうした課題を解決する切り札となり得ます。RTKを導入することで得られる主なメリットを整理します。

• 測量作業の省人化・効率化: RTKを使えば、従来は複数人で行っていた測量作業を1人でも実施できます。重い測量機材を運んだり、もう1人がスタッフ棒を保持するといった役割分担が不要になるため、人員を他の作業に回せます。測量チームの到着を待つ時間や人員調整も不要となり、現場全体の生産性が向上します。

• 迅速なデータ取得と工期短縮: GNSSローバー（移動局の受信機）を手に現場を歩くだけで、広い敷地でも短時間で多数の測点を測定できます。トータルステーションで1点ずつ測る場合に比べ格段にスピーディーであり、丁張り設置や出来形確認といった工程も迅速に進められます。リアルタイムで座標が取得できるため、その場で設計値との差を確認して即座に施工へ反映でき、手戻りの削減にもつながります。

• 外注コストの削減: 測量会社に依頼する費用や、自社で測量班を維持する人件費・機材コストは決して小さくありません。RTK対応の測位機器を一度導入すれば、多くの測量作業を自社内でまかなえるようになり、外注回数を減らせます。また、高価な光学式の測量機（トータルステーションやレベル）を全て揃えなくても済むため、初期投資コストも抑制できます。

• 高精度による品質向上: RTKのセンチ単位の精度により、丁張り（位置出し）や構造物の据え付けを従来より格段に正確に行えます。基準からのズレを最小限に抑えられるため施工ミスややり直しを防ぎ、設計図どおりの品質を確保しやすくなります。また、出来形管理でも細密な測定データを取得できるため、品質証明書の作成や検査対応にも役立ちます。精度の向上はそのまま工事全体の品質向上に直結します。

• デジタル施工への対応力強化: 国土交通省が提唱する*i-Construction*などの流れもあり、建設現場ではICTや3次元データを活用した「デジタル施工」が進んでいます。RTKを現場に取り入れることは、3D測量やICT施工への第一歩となります。自社でデジタルな測量データを扱えるようになれば、発注者からの信頼や評価にもつながり、将来的な競争力強化にも寄与するでしょう。

RTKでできること（活用例）

RTKの高精度測位を現場で活用すれば、これまで測量の専門チームに頼っていた様々な作業を自分たちで行えるようになります。ここでは、建設現場で特に有用な主な活用例をいくつか紹介します。

• 現況測量・地形計測: 道路敷地や造成予定地の現況地形を把握する測量にRTKを用いれば、作業者が自ら現地を歩き回りつつ効率的に地形データを取得できます。従来はトータルステーションによる縦横断測量に時間を要していた作業も、RTK-GNSSのローバーなら短時間で数多くの点を計測可能です。例えば、約50点の地形測量で従来2人がかり半日かかっていた作業が、RTKを使えば1人で数時間以内に完了したという報告もあります。

• 丁張り設置・墨出し（測設）: 設計図で示された建物や構造物の位置・高さを現地に出して標示する作業（測設）にもRTKが活躍します。光学式の測量機では視通しが取れず苦労する場面でも、GNSS測位なら障害物越しでも位置出しできる場合があります。複雑な地形や障害物が多い現場でも、設計上の座標を素早く正確にマーキングでき、丁張りや墨出し作業の効率と精度が向上します。

• 出来形測定と土量計算: ダム施工や造成工事などでの盛土・切土の出来形をRTKで面的に計測すれば、完成した地形の状態を詳細に記録できます。取得した多数の測点から3次元データ（点群）を生成して土量を正確に算出することも容易です。広範囲を短時間で測れるため、これまでは一部の断面のみ測って推定していた盛土量・掘削量も、より信頼性高く求められます。さらに施工直後に自分たちで必要箇所を測定し、即座に設計データとの比較を行えるため、後日行っていた出来形検測をその場で完了させることも可能です。

• インフラ点検・維持管理: 道路や橋梁といった社会インフラの維持管理業務でもRTK測位は役立ちます。ひび割れ位置や路面の変位箇所などを高精度で記録しておけば、後日まったく同じ地点を再測定して変化量を追跡できます。紙の図面におおまかな位置を書き込むより、デジタルな座標データとして残すことで管理精度が向上し、点検結果の比較や将来的な補修計画立案にも活かせます。

• 簡易3次元測量（点群取得）： スマートフォンやドローンとRTKを組み合わせることで、手軽に3次元の測量データを取得することも可能です。例えば、RTK対応ドローンで航空写真測量を行えば、多数の地上基準点を設置しなくても高精度な地形モデルを作成できます。また、スマホ内蔵のLiDARスキャナやカメラとRTKを連動させれば、高価なレーザースキャナを用いずとも現場の3D点群データを取得できます。これらの技術を活用すれば、従来は専門業者に頼んでいた3次元測量も比較的低コストで実現できるようになります。

RTK導入の方法とポイント

実際に現場へRTK測位技術を導入する際には、いくつか押さえておくべきポイントがあります。以前は専用機材や無線装置のセットアップが必要でしたが、現在では手軽に使える製品も登場しています。初めてRTKを使う場合に知っておきたい基本手順と準備事項をまとめます。

• RTK対応機器の準備: まず高精度測位に対応したGNSS受信機を用意します。自前で基準局を設置する場合は基準局用と移動局用の2台が必要ですが、国土地理院の電子基準点ネットワークなど既存の基準局を利用するなら移動局用1台のみでも構いません。最近ではスマートフォンと連携できる小型のGNSS受信機もあり、そうした機器を選べば携行性が高く現場でも取り回しやすいでしょう。

• 補正情報の受信方法: RTK測位では、基準局から送られる補正情報を移動局が受信して位置を補正します。その通信方法として「無線」と「インターネット」の2通りがあります。無線方式では、基準局・移動局双方に特定小電力無線などの通信装置を取り付け、電波で直接補正情報を送信します（周波数帯によっては無線局免許が必要です）。一方、携帯通信が可能な現場であれば、移動局側のスマホを介して電子基準点ネットワークや民間の補正サービス（VRS方式など）に接続し、インターネット経由で補正データを受信する方法が手軽です。また、日本国内では準天頂衛星システム「みちびき」が提供するセンチメータ級補強サービス（CLAS）を利用すれば、通信圏外の山間部などでも衛星から直接補正情報を得ることができます。自社の現場環境に合わせて最適な方法を選択しましょう。

• 基準点の設定: 自前で基準局を設置する場合、現場付近に正確な座標値が分かっている既知点を基準局アンテナの設置場所に選定します。もし現場周辺に公共基準点や既知点がない場合でも、仮の基準点を設定してRTK測量を行うこと自体は可能です（その場合、取得した座標は仮基準点に対する相対座標となるため、後日公共座標系の既知点と結び付けて補正計算する必要があります）。いずれにせよ、基準局アンテナはできるだけ空が開けた安定した場所に据え付け、精度確保に留意しましょう（ネットワーク型RTK利用時は自前の基準点設置作業は不要です）。

• 測量用アプリの活用: GNSS受信機で得た測位データを確認・記録するには、専用のソフトウェアやアプリを使用します。多くの場合、スマートフォンやタブレットで動作する測量用アプリが提供されており、受信機とBluetooth接続してリアルタイムに座標値を表示したり、測点名やメモとともにデータ保存できます。日本の測地系（平面直角座標系やジオイド高など）への変換もアプリ上で簡単に行えるため、取得した測量データをそのまま図面作成や出来形管理に活用することが可能です。

• 事前検証と練習: 新たにRTK機器を導入した際は、実際の現場で使い始める前に動作確認や操作の練習を行いましょう。例えば、自社の敷地内で既知点を基準局として周辺の数点を試しに測量し、あらかじめ分かっている座標値との差をチェックすることで機器が正しく動作しているか検証できます。また、移動局が「FIX解」（整数解、誤差が解消された解決状態）を得るまでにかかる時間や衛星の捕捉状況の目安も事前に把握しておけば、本番の現場で慌てずに済みます。さらに、山間部や樹木の近くなどGNSS信号が弱くなりやすい環境での測位精度も事前に試してみて、必要に応じて測定位置や時間帯を工夫することも大切です。

LRTKによる簡易測量のすすめ

最後に、RTK技術を手軽に導入できるソリューションの例としてLRTKをご紹介します。LRTKは東京工業大学発のスタートアップ企業が開発したポケットサイズのRTK-GNSS受信機で、iPhoneやiPadなどのスマートデバイスに装着して使用します。重量はわずか125g、厚さも約13mmの超小型・軽量デバイスで、スマホと組み合わせることで従来の据え置き測量機器さながらのセンチメートル級精度を実現します。大掛かりな三脚や外部電源は不要で、内蔵バッテリーで動作するため、現場で必要なときにサッと取り出してすぐ測量に使える手軽さが特長です。

LRTKをスマホに1台装着するだけで、ここまで述べてきたほとんどの測位・測量作業をカバーできます。測りたい地点に受信機を当ててスマホのボタンを押せば、その場で緯度・経度・高さをセンチメートル精度で記録可能です。取得した座標値は日本の平面直角座標系やジオイド高に自動変換され、測点の名称や日時、メモとともに保存されます。さらに、スマホアプリ上で2点間距離や面積を計算したり、設計図上の目標点（座標）まで誘導して杭打ち位置を表示するといった機能も備わっています。スマートフォンに内蔵されたカメラやLiDARセンサーと連携して現場の3Dスキャンを行ったり、設計BIMモデルを現実の風景に重ねて表示するAR機能も搭載されており、現場のニーズに幅広く応えます。

現場で取得した測位データはボタン一つでクラウド上の専用Webページにアップロードでき、離れたオフィスの同僚ともリアルタイムで情報共有が可能です。また、LRTK受信機は複数周波数帯のGNSSに対応しており、日本の準天頂衛星「みちびき」が提供するセンチメータ級補強サービス（CLAS）信号も受信できます。そのため、携帯電話の電波が届かない場所でもCLASさえ受信できれば高精度測位を継続可能です。従来の測量機器と比べて導入コストも格段に低く抑えられるため、まさに「1人1台」を実現できる現場DXツールと言えるでしょう。LRTKによる簡易測量を活用すれば、大規模な測量班を編成できない現場でも高精度な測量を行え、生産性と施工品質を飛躍的に向上させることが期待できます。

FAQ

Q: RTK測量を行うのに特別な資格は必要ですか？ A: 機器を操作する際に必要な国家資格は特にありません。基本的な使い方さえ習得すれば、誰でもRTKによる測量作業を行えます。ただし、無線方式で基準局と通信する場合は利用する周波数帯によって無線局の免許が必要になる点に注意してください（ネットワーク型RTKやCLASを利用する場合は免許不要です）。また、土地の境界確定など法的な測量成果とする作業では、測量士など有資格者による手続きが別途必要となります。

Q: スマートフォン内蔵のGPSで代用できませんか？ A: 一般的なスマホ内蔵GPS（単独測位）の精度は誤差5～10m程度であり、建設測量で要求される精度には達しません。RTK対応のGNSS受信機を用いることで、スマホでもセンチメートル級の測位が可能になります。つまり、通常のスマホGPSにRTKの高精度測位機能を追加して利用するイメージです。例えばLRTKのような超小型受信機をスマートフォンに装着すれば、その場で手軽に高精度測量が行えるようになります。

Q: RTKの測位精度はどのくらいですか？ A: 条件が良好であれば、RTKでは水平位置の誤差を数センチ程度まで抑えることができます。従来のGPS（単独測位）が数メートルの誤差であるのに比べれば桁違いに精密です。ただし周囲の環境によっては衛星を十分補足できず精度が低下する場合もあります。特に高さ方向の精度は地上環境の影響を受けやすく、数センチ以上の誤差が生じることもあります。

Q: 携帯電話の電波が届かない山間部の現場でもRTKは使えますか？ A: はい、通信圏外の現場でもRTK測位は可能です。日本の準天頂衛星「みちびき」が配信するセンチメータ級の補正情報サービス（CLAS）を利用すれば、インターネットに接続できなくても衛星から直接補正データを受信できます。また、事前に移動基地局を設置して無線で運用する方法も有効です。現場の通信状況に応じて最適な運用形態を選べば、山間部でも高精度測位を実現できます。

Q: 1人で測量作業を行うのは大変ではないですか？ A: 近年登場したスマートフォン連携型のRTK機器は、一人での測量を容易にする工夫が凝らされています。測量用アプリの地図画面を見ながら受信機を持って移動すれば、目標のポイントに近づいた際に音や画面表示で知らせてくれるなど、初心者でも扱いやすいユーザーインターフェースが備わっています。重量物を担いだり複雑な機器操作をしたりする必要もなく、少し練習すれば一人でも十分に高精度測量をこなせるでしょう。

Q: RTKがあればトータルステーションやレベルはもう不要になりますか？ A: 衛星測位は万能ではなく、従来の測量機器を完全に置き換えられるわけではありません。例えば、GNSS信号が届かないトンネル内や建物の室内では、引き続きトータルステーション（TS）やオートレベルによる測定が必要です。また、短距離でミリ単位の精度管理が求められる場面（厳密な水準測量や機械設備の据え付け計測など）では、光学式の測定機器のほうが確実な場合もあります。RTKはあくまで新たな強力なツールであり、状況に応じて従来技術と使い分けることが肝要です。