1台で点測量も3Dスキャンも！RTKデバイスは現場の万能測量機

建設業界では近年、i-ConstructionやDX（デジタルトランスフォーメーション）の推進により、現場の測量業務にもICT機器の導入が加速しています。測量の現場では今、一台の機器で「点測量」と「3Dスキャン」の両方をこなせるRTKデバイスが注目を集めています。RTK（リアルタイムキネマティック）方式による高精度GNSS測位により、従来は別々に行っていた作業をまとめて実施できるのが特徴です。このようなRTK対応の測位デバイスは、現場での測量機器としてまさに万能に活躍し、初心者でも扱いやすい点も魅力となっています。

目次

• RTKデバイスとは？

• 点測量と3Dスキャンを1台で実現

• 従来の測量手法との比較

• RTKデバイス導入のメリット

• RTKデバイスの活用事例

• LRTKによる簡易測量

• FAQ

RTKデバイスとは？

RTKとは「Real Time Kinematic（リアルタイム・キネマティック）」の略で、GNSS（衛星測位システム）を利用した高精度測位技術の一つです。基準局と移動局の2台の受信機で同時に観測し、基準局側で測定した誤差情報を移動局にリアルタイムで送り補正することで、位置の誤差を飛躍的に削減できます。通常、単独のGPS測位では誤差が数メートル生じることがありますが、RTKを用いることで誤差を数センチメートル程度まで抑えることが可能です。

このRTK測位を現場で手軽に実現するための端末がRTKデバイスです。従来はRTK測位に大型のGNSS受信機や据え付け器材が必要でしたが、近年は電子部品の小型化により、手のひらサイズのRTK対応GNSS受信機が登場しています。ネットワーク型のRTK補正サービス（VRSなど）や、日本の準天頂衛星「みちびき」によるCLAS補強信号を利用することで、専用の基地局を設置しなくてもセンチ級測位が可能です。例えばスマートフォンやタブレットに装着して使えるタイプのRTKデバイスもあり、現場に持ち運びやすく電源を入れるだけで高精度な測位が開始できます。こうしたRTKデバイスを使えば、特別な技能がなくても精度の高い位置情報を簡単に取得できるのです。

点測量と3Dスキャンを1台で実現

従来、測量業務では点測量（個々の地点の正確な座標を測る作業）と、3Dスキャン（現場の形状を3次元の点群データとして取得する作業）は別々の機材や手法で行われるのが一般的でした。例えば、ある基準点の高さや境界の位置を知るには光学式のトータルステーションやGNSS測量機を用いて点測量を実施し、一方で地形全体や構造物の形状を記録するには地上型のレーザースキャナーやドローン空撮による写真測量で3Dスキャンを行う必要がありました。

しかしRTKデバイスを用いれば、この点測量と3Dスキャンの両方を1台でこなすことが可能です。一つの装置でピンポイントの位置出しから広範囲の形状計測まで対応できるため、現場で持ち歩く機材を大幅に減らせます。具体的には、RTKデバイスが提供するセンチメートル級の位置情報を活かして、スマートフォンのカメラやLiDARセンサーで周囲を撮影すれば、高精度な位置座標付きの点群データを取得できます。個々の測点の座標も3Dモデルも、同じ基準座標系で記録されるため、後でデータを統合する手間もかかりません。今まで別々に行っていた測量作業が、RTKデバイス導入によって一度の現場作業で完結できるようになりつつあります。

従来の測量手法との比較

RTKデバイスの登場によって、測量の現場作業は大きく様変わりしつつあります。ここでは従来の測量手法と比べた際の違いを整理してみましょう。

• 必要な機材: 従来はトータルステーションや大型GNSS受信機、三脚、ターゲット、外部バッテリーなど多くの機材を持ち込む必要がありました。3Dスキャン用にレーザースキャナー等を別途用意するケースもあり、現場への運搬や設置だけで一苦労でした。RTKデバイスであれば、小型の受信機とスマートフォンがあれば測量が可能になり、機材の量と重量を大幅に減らせます。

• 人員とスキル: 従来の精密測量では、熟練した測量士が複数人で役割分担しながら作業することが一般的でした（例: 1人が機器操作、もう1人がプリズムを持つ等）。また機器の操作には専門知識や調整作業が求められました。RTKデバイスなら1人で手軽に扱え、直感的なスマホアプリの操作で測定が進められます。専門的な知識がなくても、画面の指示に従って測量できるため、人手不足の現場でも活用しやすいでしょう。

• 作業時間: 従来は機材を据え付け基準出しをしてから測量開始、といった準備に時間がかかりました。点測量と3Dスキャンを別日に行う場合もあり、現場を複数回訪問する非効率さもありました。RTKデバイスの場合、電源投入後すぐに測位が始まり、その場で点群データ取得まで一貫して行えるため、大幅な時間短縮につながります。

• データ処理: 従来は取得した点群データに後から基準点の座標を合わせ込む「ジオリファレンス」作業が必要でした。複数のデータセットを統合する際にも手動で位置合わせを行う手間がありました。RTKデバイスで取得した点群や写真データには最初から正確な位置座標が付与されているため、撮影後の座標合わせ作業が不要です。現場で即座に出来形を確認したり、オフィスに持ち帰ってからCADやBIMソフトにスムーズに取り込んだりできるという違いがあります。

このように、RTKデバイスを使ったワークフローは、従来と比べて機材・人員・時間・データ処理のあらゆる面で効率化と簡素化が図れます。測量の敷居を下げ、より迅速で柔軟な現場対応を可能にする点で画期的と言えるでしょう。

RTKデバイス導入のメリット

RTKデバイスを現場に導入することで、以下のような多くのメリットが得られます。

• 作業効率の飛躍的向上: 一度の現場訪問で点測量と3Dスキャンがまとめて行えるため、測量にかかる時間を大幅に短縮できます。機材設置の手間や場所移動も減り、天候や日程に左右されず迅速にデータ取得が完了します。リアルタイムで測位結果や点群データを確認できるため、その場で追加測定ややり直しにも柔軟に対応できます。

• コスト削減: 少人数・短時間で測量できるようになることで、人件費や機材の運搬費用を削減可能です。高価な専用測量機器を複数揃える必要がなく、比較的手頃なRTKデバイス1台を導入するだけで済むため、初期投資コストも抑えられます。また外部の測量専門業者に依頼していた作業を自社内でこなせれば、外注費の削減にもつながります。

• 精度とデータ品質の向上: RTKのセンチメートル精度によって、従来より格段に高精度な位置情報が取得できます。これにより杭打ちや出来形管理の確度が増し、手作業での誤差やヒューマンエラーを最小化できます。取得した3D点群データにも絶対座標が付与されるため、複数回に分けて計測したデータを正確に重ね合わせたり、時系列で変化を追跡したりといった解析も精度高く行えます。

• データ活用範囲の拡大: RTKデバイスで取得した測量データは、公共座標系に合致した形式で出力できます。そのため、得られた点群モデルや測点座標をGISマップに重ねたり、BIM/CIMの設計モデルと統合して施工計画に役立てたりと、データの利活用範囲が広がります。写真測量であれば現場の詳細な3Dモデルを即座に生成でき、体積計算や距離測定などもデジタル上で容易に行えます。

• 汎用性と将来性: RTKデバイスは点の測量から地形スキャン、さらにはARによる設計データの重ね合わせまで、一台で多彩な用途に対応できます。これからの建設DX時代において、現場のデジタルデータを即時に取得・共有するツールとしても有望です。コンパクトなデバイスは持ち運びが容易で、必要なときにすぐ測量できる機動力も大きな強みと言えます。

RTKデバイスの活用事例

RTKデバイスは様々なシーンで活用されています。ここでは代表的な事例をいくつか紹介します。

• 小規模工事や造成の測量: 住宅の造成地や道路改良工事など、比較的小規模な現場での測量にRTKデバイスが活躍しています。重機で造成した地盤の出来形をその場で測定し、3Dモデル化して体積を計算することで、土量管理や盛土・切土の確認がスピーディーに行えます。従来は工事後に測量班を呼んで行っていた出来形測量を、現場監督自ら短時間で完了できるケースも増えています。

• 災害現場での迅速な被害記録: 地震や水害などの災害発生直後の現場記録にもRTKデバイスが利用されています。例えば地盤沈下や液状化で生じた地表面の変化、建造物の傾きや亀裂の状況を、写真と点群で詳細に記録し即座にクラウド共有するといった使い方です。被災地に通信インフラがなくても、日本の測位衛星による補強サービスを利用すれば現地で高精度測量が可能なため、初動対応に役立っています。

• インフラ点検・維持管理: 橋梁やトンネル、プラント設備などのインフラ点検にも3Dスキャンが有効です。RTK対応のスキャニングで得た高精度点群データを用いれば、ひび割れの位置や変形量を定量的に把握できます。定期点検のたびに同じ箇所をスキャンして比較すれば、経年変化の可視化にもつながります。従来は専門業者に依頼していた高精度の変位計測も、現場担当者が自らデバイスを使って行えるようになっています。

• 遠隔地での測量: 山間部の工事現場やゴルフ場跡地の太陽光発電所予定地など、従来測量が大変だった遠隔地でもRTKデバイスが威力を発揮します。通信圏外の場所でもCLAS信号対応の機器であれば補正を受けられるため、広大な敷地の測量を自力で行えます。ドローンでは樹木下の地形が取得できないような場所でも、歩行しながらRTKデバイスで地表の形状を細かく点群取得でき、追加の測量回数を減らせます。

LRTKによる簡易測量

数あるRTKデバイスの中でも、スマートフォンで手軽に扱える製品として注目されているのがLRTKです。東京工業大学発のスタートアップ企業によって開発された小型デバイスで、iPhoneに装着して使用します。アンテナ・バッテリー一体型の受信機と専用アプリから構成されており、ネットワーク型RTKや「みちびき」のCLAS信号に対応しているため、通信圏外でもセンチメートル級測位が可能です。このLRTKをiPhoneに取り付けるだけで、通常のスマホがRTK対応の万能測量機に早変わりします。

LRTKを用いれば、点の測位から3D点群スキャン、さらにはARを活用した杭打ち位置のナビゲーションまで、すべて1台でこなせます。撮影した写真やLiDARスキャンの点群データにはリアルタイムで高精度な位置座標がタグ付けされるため、現場で取得したデータをそのままクラウド上にアップロードして関係者と共有したり、CAD図面と照合して出来形を確認したりといった作業がシームレスに行えます。専門的な知識がないユーザーでも直感的に操作できるアプリ設計となっており、省力化と高精度化を両立した簡易測量を実現します。実際に能登半島地震の被災地調査などでも活用されており、その実用性と手軽さから現場関係者の間で静かなブームとなっています。高精度な測量をもっと身近にするツールとして、LRTKはこれからますます活躍の場を広げていくでしょう。なお、LRTKの公式サイトでは導入事例や活用動画なども公開されていますので、興味のある方はぜひチェックしてみてください。

FAQ

Q1. RTKと通常のGPS測位は何が違いますか？ A1. 通常のGPS（GNSS）測位では誤差が数メートル程度発生しますが、RTK（リアルタイムキネマティック）では基準局からの補正情報を用いることで誤差を数センチまで縮小できます。具体的には、RTKは基地局と移動局の2点間で同時に衛星信号を観測し、共通の誤差要因を相殺する仕組みです。その結果、単独測位に比べ飛躍的に高精度な位置をリアルタイムに得られる点が大きな違いです。

Q2. RTKデバイスを使うために必要な準備や環境はありますか？ A2. 基本的にはRTKデバイス本体と、それと連携するスマートフォンやタブレット、そして補正情報を受け取る手段が必要です。ネットワーク型RTKを利用する場合はインターネット接続環境と通信契約が必要になります。ただし、日本国内であれば「みちびき」（準天頂衛星）による補強信号に対応したデバイスを使うことで、山間部など携帯電波の届かない現場でも補正情報を得ることができます。また、初めて利用する際にはデバイスの簡単な初期設定や、専用アプリのインストールが必要ですが、一度設定すれば現場では電源を入れるだけで測位が開始できます。なお、多くのスマホ連携型RTKデバイスはBluetooth等でスマホと接続し、専用アプリ上で測位の制御やデータ確認を行います。

Q3. 測量の初心者でも扱えるのでしょうか？ A3. はい、最新のRTKデバイスは直感的に操作できるよう設計されています。専用のスマホアプリ上で案内に従って進めるだけで測定が可能で、難しい測量計算や調整作業は自動化されています。そのため、経験が浅い方や測量の専門資格を持たない方でも基本的な測定を行うことができます。ただし、得られたデータの解釈や活用には測量知識が役立つ場面もあるため、徐々に理解を深めていくとより効果的でしょう。

Q4. RTKデバイスでどれくらいの精度が出ますか？ A4. 良好な条件下であれば、RTKデバイスは水平方向で約1～3センチメートル、鉛直方向で数センチ程度の精度が期待できます。ただし、周囲の遮蔽物や電波状況により精度は変動します。空が開けた環境では特に高い精度が得られますが、森林や高層ビル街では衛星信号が乱反射・減衰するため、若干誤差が大きくなる場合もあります。それでも従来の単独測位（数メートルの誤差）に比べれば格段に高精度で、多くの測量業務において十分実用的な精度と言えます。

Q5. 衛星が受信できない場所や屋内では使用できますか？ A5. 残念ながら、GNSSを利用するRTKデバイスは衛星信号が届かない環境では測位ができません。森林の中やビル陰では衛星からの電波が遮られ、位置精度が低下したり測位が途切れることがあります。特に屋内やトンネル内ではGNSS信号自体が受信できないため、RTK方式も利用できません。そのような環境下で測位する場合は、トータルステーションなど別の測量機器や手法を併用する必要があります。ただし、測位不能な場所でも付近の開けた場所でRTK測位した後、相対的な位置関係を測ることで補うといった工夫で対応可能なケースもあります。

Q6. RTKデバイスにはどのような種類がありますか？ A6. 大きく分けて、スマートフォンやタブレットと連携して使うタイプのRTKデバイスと、専用機（ハンドヘルド型やポール型）のRTK受信機があります。スマホ連携型は、スマホの画面と処理能力を活用できるため機器が小型軽量で、携帯性や操作性に優れています。一方、専用機タイプは堅牢な設計で屋外の過酷な環境でも使いやすく、長時間の測量や測位精度の安定性に特化したモデルもあります。また、ドローン搭載用や測量ロボット搭載用など、用途に応じた特殊なRTK受信機も市販されています。自分の用途に合ったタイプを選ぶことが大切ですが、初めて導入する場合は扱いやすさと汎用性の高いスマホ連携型から試してみると良いでしょう。

Q7. RTKの補正情報を利用するのに費用はかかりますか？ A7. 利用する補正情報の種類によります。ネットワーク型RTK（VRS方式など）の補正データを受信する場合、多くは測量会社やGNSSサービス提供企業の有料会員登録や月額利用料が必要です。例えば民間の基準局ネットワークを使うサービスでは、利用時間や月ごとの契約料が発生します。一方、日本の準天頂衛星システム「みちびき」が提供する無料のセンチメータ級補強サービス（CLAS）に対応したRTKデバイスであれば、インターネットを介さず衛星から直接補正信号を受信でき、追加の利用料金なしでセンチ級測位が可能です。自分の用途や地域に合わせて、どの補正ソースを使うか検討すると良いでしょう。