RTK GPS 比較：高精度を手軽に！低コストで導入できるLRTKの実力

目次

• RTK GPSとは？

• 従来のRTK測位方法と課題

• LRTKとは何か？

• LRTKの特長・メリット

• LRTKでできること

• LRTKと従来システムの比較

• LRTKの活用事例

• まとめ

• FAQ

RTK GPSとは？

RTK（Real Time Kinematic）GPSとは、衛星測位の誤差をリアルタイムに補正することで、センチメートル級の高精度測位を可能にする技術です。通常のGPS（GNSS）測位では、建設や測量に必要な精度を得るのは困難です。一般的なスマートフォン内蔵のGPSでは誤差が5～10m程度生じてしまい、地図上の位置確認には十分でも、正確な位置出しや高さ測定には不向きです。これに対し、RTK方式では数cm以内という非常に高い精度で位置を特定できます。高精度な測位が可能になることで、測量作業や土木施工において、従来よりも効率的かつ正確な位置決めが実現します。

RTK測位の基本原理は、2台の受信機を使った相対測位です。1台を基準局（ベースステーション）として既知の地点に設置し、もう1台の移動局（ローバー）との間で衛星からの信号誤差情報をやり取りします。基準局が取得した誤差データを移動局に送り、移動局側で補正を適用することで、単独では数メートルあった測位誤差を一気に数センチまで縮小できるのです。言い換えれば、RTKはリアルタイムの差分補正によりGPSの精度を飛躍的に高める技術と言えます。

従来のRTK測位方法と課題

高精度なRTK測位を実現するために、従来は専用の高性能GNSS機器が用いられてきました。例えば測量用のRTK-GNSS受信機では、基地局用と移動局用の2台1組が必要であり、それぞれを現場に設置して無線またはネットワークで通信させることで補正情報をやり取りします。この手法自体は高精度な位置測定を可能にしますが、運用にはいくつかの課題がありました。

まず導入コストが非常に高い点です。専用のRTK-GPS測量機は一般的に数百万円単位の価格となり、中小規模の事業者や個人が気軽に導入するにはハードルが高いものでした。また、機器自体もバッテリーや三脚、専用コントローラーなど付属品が多く、大きく重量もあるため現場への持ち運びやセッティングに手間がかかります。測量経験者でないと扱いが難しいものも多く、専門知識や訓練も必要とされがちでした。

さらに、従来型のRTK測位では通信環境への依存も課題でした。基地局とローバー間の無線通信が届く範囲でしか使えなかったり、ネットワーク型RTK（VRSなど）を利用する場合は現場で安定した携帯電話通信（モバイルインターネット）が必須となります。山間部や通信圏外の地域ではRTKが使えないケースもあり、災害現場などインフラが寸断された状況では高精度測位が行えないという制約もありました。

このように「高精度を得るためには高価で大掛かりな機材が必要」「現場や環境によっては使えない」というのが、従来のRTK測位システムにおける大きなハードルだったのです。

LRTKとは何か？

こうした課題を解決し、手軽に高精度測位を実現するために登場したのがLRTKです。LRTKとは、スマートフォンと小型の高精度GNSS受信機を組み合わせて利用する、新しいRTK測位ソリューションの名称です。従来は大型で高価だったRTK測位を、よりコンパクトかつ低コストで提供することを目指して開発されました。

具体的には、LRTKではスマートフォン（現状では主にiPhone）に取り付ける軽量コンパクトなGNSS受信デバイスと、専用の測量アプリ・クラウドサービスによって構成されています。スマホの機動性と使い慣れたユーザーインターフェースを活かしつつ、GNSS受信機で取得した高精度な測位データをリアルタイムにスマホアプリで活用できるようになっています。要するに「スマホが高精度測位デバイスになる」というイメージで、特殊な機器や複雑な操作なしにセンチメートル級測位を可能にするのがLRTKのコンセプトです。

LRTKという名前には「Low-cost RTK」すなわち低コストなRTKという意味合いも込められており、その名の通り初期導入費用を従来より大幅に抑えたソリューションとなっています。東京工業大学発のベンチャー企業によって開発された技術であり、近年建設現場や測量の現場で注目を集め始めています。

LRTKの特長・メリット

LRTKには、従来のRTKシステムにはない様々な特長とメリットがあります。主なポイントを挙げると次の通りです。

• 小型軽量・携帯性：LRTKのGNSS受信機（LRTK Phoneデバイス）は重さ約165g、厚さわずか1cm程度しかありません。スマートフォンとほぼ同等のサイズ感で、専用ケースを用いてiPhoneの背面に装着可能です。従来の大きな測量機器と比べ圧倒的にコンパクトで、現場へ気軽に持ち運べます。

• 高精度な測位性能：LRTKは水平位置で±1～2cm、垂直方向で±3cm程度の精度で測位が可能です。短時間での単独測位でも約1.2cm（12mm）程度の誤差に収まり、測定を数十秒間平均化すれば誤差約8mmまで精度向上できます。その精度は国土地理院の1級GNSS測量機にも匹敵し、実際に同一地点での比較でも差は数mm以下と報告されています。つまり、従来数百万円クラスの機器で実現していたセンチ単位の測位精度を、LRTKは十分に実現できることが確認されています。

• 通信不要でどこでも使える：LRTKは日本の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測位補強サービス（CLAS）の信号に対応しています。これにより、従来必要だった基地局との通信やインターネット経由の補正情報取得が不要です。山間部や通信圏外の僻地でも、上空の衛星から直接補正データを受信して高精度測位が行えます。災害で携帯回線が使えない状況下でも威力を発揮し、実際に地方自治体が災害対応にLRTKを活用し始めています。

• 操作が簡単で専門知識不要：スマートフォンのアプリとして提供されるLRTKのソフトウェアは直感的なUIで設計されており、専門的な測量の知識が無くても扱えるよう工夫されています。従来は測量機器の操作や設定に熟練が必要でしたが、LRTKではスマホの画面上で「測位開始」ボタンを押すだけで必要な座標が取得できます。測位データの管理や共有もクラウド連携で自動化されており、誰でもすぐに高精度測位を始められる手軽さが大きなメリットです。

• バッテリー駆動と拡張性：小型デバイスながら内蔵バッテリーで約6時間の連続測位が可能で、USB Type-Cからの給電にも対応しています。市販のモバイルバッテリーで充電しながら使うこともでき、長時間のフィールド作業でも安心です。また、一脚（モノポッド）や先端に石突の付いたポールに取り付ければ、より精度良く測量点を観測することもできます。iPadに装着して大画面で使うこともでき、用途に応じて柔軟に運用できます。

• 低コスト：最大のメリットの一つが導入コストの低さです。LRTKシステムは従来の測量機器に比べて格段に安価で、専用ハードウェアを極力簡素化し必要最低限の構成とすることでコストダウンを実現しています。高価な機材を揃えずとも、高精度測位の恩恵を受けられるため、小規模な現場や予算が限られたプロジェクトでも導入しやすくなっています。

• 多機能な統合システム：LRTKは単に位置を測るだけの機器ではありません。スマホアプリとクラウドサービスによって、取得した高精度な位置情報を様々な用途に活用できます。この点は後述する「LRTKでできること」で詳しく紹介しますが、一例を挙げると、iPhone内蔵のLiDARスキャナと組み合わせて高精度な3D点群データを取得したり、AR機能で設計図やモデルを実空間に投影するといったことまで、一台でオールインワンにこなせるのが特徴です。

LRTKでできること

LRTKの高精度な測位機能を活用することで、これまで従来技術では手間や別途機材が必要だった様々な作業をスマホ一つで完結できるようになります。LRTKと専用アプリを用いて実現できる主な機能・用途には次のようなものがあります。

• 3D点群スキャン：iPhoneのLiDAR機能等を活かし、周囲の構造物や地形を3次元スキャンして点群データを取得できます。LRTKの高精度GPS情報と組み合わせることで、取得した点群に地理座標（緯度・経度・標高）を付与でき、測量図や設計座標系に直接合致した3Dデータを簡単に作成可能です。

• ARによる設計データ重ね合わせ：事前に用意した3Dモデルや図面データを、現地でAR表示させることができます。通常、ARで正確に位置合わせするにはマーカー設置や手動調整が必要ですが、LRTKの絶対座標を使うことで位置合わせ不要でぴたりと所定の場所にモデルを重ねられます。杭打ち（測設）作業では、デジタル図面上の位置をARで可視化しながら現場で杭の位置出しができ、作業を直感的に進められます。

• 高精度写真記録：スマホのカメラで撮影する写真に、撮影時の正確な測位座標と方位角をタグ付けして保存できます。これにより、例えば構造物の定期点検では同じ地点・同じ角度で撮影した写真を時系列で比較するといった管理が容易です。撮った写真はクラウド上に位置情報とともにアップロードされるため、オフィスにいながら現場の状況を高精度に把握できます。

• 土量計算・ヒートマップ：造成工事などにおける盛土・切土の体積計算も、LRTKとスマホで簡単に行えます。3Dスキャンで得た点群データから土量を算出し、その増減を色分けしたヒートマップとして可視化することで、進捗状況や設計との差異を直感的に把握できます。これまでは専門のソフトや解析が必要だった土量管理も、現場で手軽に実施できます。

• 軌跡ログ・範囲測定：LRTKを装着したスマホを持って現場を歩けば、高精度の軌跡ログを取ることができます。調査エリアの範囲を歩いて計測し、そのまま面積を計算したり図化するといったことも可能です。従来はGPSロガーや測量士による複数点の計測が必要でしたが、LRTKなら一人で動き回るだけでエリア測定が完了します。

• 屋内測位：GPS信号が届かない建物内でも、LRTKのセンサーとAR技術を組み合わせて相対的な高精度測位が可能です。例えば建物内の基準となるポイントを設定すれば、その座標系に基づいて屋内の位置を記録できます。地下フロアやトンネル内の計測など、通常のGNSSが使えない環境でも柔軟に対応できるよう工夫されています。

この他にも、離れた場所にあるターゲット（測りに行けない危険個所等）を画像処理で測位する「被写体測位」や、取得した点群データ・測定データをクラウド上で共有・閲覧する機能など、LRTKは単なるGPS受信機に留まらない統合プラットフォームとなっています。一台のスマホとLRTKデバイスがあれば、測位・計測・記録・共有まで幅広い業務をカバーできるのです。

LRTKと従来システムの比較

ここで、LRTKと従来のRTK-GNSS機器、そして一般的なスマホ内蔵GPSについて、主要な点を比較してまとめます。

• 測位精度：スマホ内蔵GPSは誤差5～10m程度と低精度ですが、LRTKおよび従来型の高精度GNSS機器はいずれも水平方向で約±1～2cm、高さ方向で±3cmほどの精度を実現します。精度面ではLRTKは専用機に匹敵し、実用上遜色ありません。

• 機材・携行性：従来のRTK測量機は受信機本体のほか三脚やポール、バッテリー、コントローラーなど大掛かりな装備が必要です。LRTKはスマホと手のひらサイズの受信機のみで完結し、ポケットに収まる携行性があります。スマホ単体はもちろん最もコンパクトですが、測位用途としてはLRTKもほぼ変わらない手軽さと言えます。

• 運用の手軽さ：従来機器は測量の専門知識を持った技術者が設定・操作する場面が多く、2人1組での作業が基本となることもあります。LRTKはスマホアプリで誰でも扱える設計で、一人で現場を巡りながら測量可能です。スマホ内蔵GPSは手軽ですが精度が不足するため、業務で使えるレベルにするにはLRTKが圧倒的に優位です。

• 通信環境への依存：従来のRTKでは基地局との無線、あるいはネット経由の補正サービス利用が前提となります。通信が途切れると測位できないリスクがあります。一方LRTKはみちびき衛星からの補強信号を直接受け取るため、携帯電波が届かない場所でも測位が可能です。スマホ内蔵GPSは通信不要ですが、そもそもの精度が低いため比較になりません。

• 機能拡張性：従来のGNSS受信機は測位データを出力するだけで、点群取得やAR表示などの機能は持ちません。LRTKはスマホと連携したシステムであるため、多彩な機能拡張が可能です。スマホ内蔵GPSもアプリで様々な機能は利用できますが、精度が低いため正確な点群スキャンや測量には役立ちません。

• 導入コスト：高性能なGNSS測量機器は非常に高価で、初期費用が大きな負担となります。LRTKはそれに比べて圧倒的な低コストで導入でき、維持費用も抑えられます。また、機材の法定検査や校正なども不要で運用コストも低減できます。スマホ内蔵GPSは言うまでもなく端末さえあれば追加コスト不要ですが、業務に使える精度ではないため比較対象外と言えます。

以上のように、LRTKは従来のRTK-GPS機器の精度・信頼性を維持しながら、携帯性や手軽さ、コスト面で飛躍的な改良を遂げたソリューションだと言えます。専門的な機材に頼らずとも、高精度測位を必要とする現場で十分に活用できるレベルに到達しているのです。

LRTKの活用事例

LRTKの実力は、すでに様々な現場で実証されつつあります。ここではその一部を紹介します。

• 建設現場での測量・杭打ち作業：従来、建設測量ではトータルステーション（光学測量機）や高価なGNSS測量機を用いて、2人以上で杭打ち位置の出測（マーキング）を行うのが一般的でした。LRTK導入後は、一人でスマホを持って杭位置をAR表示しながら現場を歩き、直感的にポイントを特定できます。これにより、人手不足の現場でも効率よく精度の高い測設が可能となりつつあります。

• 災害対応・インフラ点検：豪雨や地震による土砂崩れ現場など、従来の測量機材を持ち込むのが困難な状況でも、LRTKなら身軽な装備で現地に赴き即座に測量できます。実際、ある自治体（福井市）では災害復旧においてiPhoneとLRTKを使った測量システムを導入し、被災現場の状況把握や復旧工事の進捗管理に活用し始めています。携帯回線が不通でも衛星補強信号で測位できるため、非常時の初動対応に寄与するツールとして期待されています。

• 森林調査・環境モニタリング：森林や山岳地帯では木々に遮られて衛星信号の受信が不安定になりやすく、高精度GNSSでも誤差が大きくなる場合があります。ところがLRTKは、他社製の一般的なGPS端末では数メートルの誤差が出たような環境でも、高精度な測位が得られたとの報告があります。マルチバンドGNSS対応や高度なフィルタリング技術により、樹木の下でも安定してcm級の測位ができる強みが発揮された事例と言えるでしょう。これにより、森林内の試験地測量や環境センサー設置地点の記録などにも活用が広がっています。

• インフラ維持管理：橋梁や道路の維持管理業務でもLRTKの応用が進んでいます。例えば橋脚のモニタリングでは、定点にLRTKで座標付き写真を定期的に撮影し、時間経過による変位や異常をセンチ単位で検出するといった取り組みが可能です。従来は人手による目視やスケール計測が中心でしたが、高精度の位置データが加わることで診断の精度と効率が向上します。

これらの事例からも分かるように、LRTKは建設・測量の枠を超え、災害対策や環境分野など幅広いシーンで「簡易測量」のコンセプトを具現化しています。高精度ながら扱いやすいツールであることが、現場のDX（デジタルトランスフォーメーション）を後押ししているのです。

まとめ

RTK GPSの比較検討において、LRTKはまさに「高精度を手軽に」実現する革新的なソリューションと言えます。従来のRTK測位機器と同等の精度を確保しつつ、携帯性・コスト・操作性の面で飛躍的な向上を遂げたLRTKは、今後ますます多くの現場で活用されていくでしょう。

高精度測位が必要だが従来機材には手が出なかったという方や、最新の測量技術で業務効率化を図りたいという方にとって、LRTKは有力な選択肢となります。スマートフォン一つで完結する簡易測量の世界に踏み出し、これまでにないスピードと精度で位置計測を行えるメリットは計り知れません。ぜひこの機会に、次世代の測位システムであるLRTKの実力を体感してみてはいかがでしょうか。

FAQ

Q. RTK GPSとは何の略ですか？また通常のGPSと何が違うのですか？ A. RTKは「Real Time Kinematic」（リアルタイムキネマティック）の略で、リアルタイム動的補正測位とも呼ばれます。通常のGPS測位は単独で衛星信号を受信するため誤差が数メートル生じますが、RTK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。つまりRTK GPSとは、補正によって格段に高精度な測位を行うGPS技術のことです。

Q. LRTKを利用するのに必要なものは何ですか？ A. 基本的にiPhoneなどのスマートフォンと、LRTKの専用GNSS受信デバイス、それにLRTKアプリの3つが必要です。iPhoneにデバイスを取り付けてアプリを起動すれば、その場で高精度測位が可能になります。測位データはクラウドサービスとも連携しており、PCから閲覧・ダウンロードすることもできます。

Q. LRTKはどの程度の精度が出ますか？測量用の高級機器と比べて遜色ないのでしょうか？ A. LRTKは水平位置で約1～2cm、垂直方向で約3cm以内というセンチメートル級の精度を実現しています。これは国土地理院の1級基準点測量に用いるような高性能GNSS機器にも匹敵する精度です。実際に同じ地点をLRTKと1級GNSS受信機で測位して比較したところ、両者の差は数ミリ程度だったというデータもあります。したがって測位精度に関して、LRTKは従来のプロ向け機器と比べても遜色ないレベルと言えます。

Q. 測位には通信環境が必要ですか？山奥や災害現場でも使えますか？ A. LRTKはスマートフォンの通信が届かない場所でも利用可能です。日本の準天頂衛星「みちびき」から配信されるCLAS補強信号を直接受信して補正に使えるため、携帯ネットワークに接続できない山間部や通信遮断時の災害現場でも高精度測位ができます。ただし衛星からの電波を受信する必要があるため、上空が完全に遮られた屋内やトンネルでは別途工夫（屋内測位モードなど）が必要です。

Q. LRTKのバッテリー持続時間はどのくらいですか？ A. LRTKデバイス本体は内蔵バッテリーで約6時間程度動作します。長時間の作業を行う場合は、モバイルバッテリーなどからUSB-C経由で給電しながら使用することも可能です。スマートフォン側も含め、フィールドで半日以上の測量を継続して行える設計になっています。

Q. LRTKは誰でも扱えますか？測量士の資格や特別な訓練は必要ですか？ A. LRTKは直感的なスマホアプリによって操作できるため、専門的な測量の資格や高度な訓練がなくても基本的な測位・計測を行えます。もちろん測量の知識があれば活用の幅は広がりますが、従来機器のように経験者でなければ操作が難しいということはありません。また、LRTK自体は測量法上の「基本測量」に該当しない用途であれば特別な機器認証を必要としません（1級相当の精度は有しますが、コストを抑えるため公式な1級機器認証は取得していません）。そのため、一般的な現場測量や施工管理の範囲であれば、どなたでも気軽に導入・利用できます。