初心者でもわかるVRSとRTKの違い – LRTKで広がる測量の可能性

GNSS測位の基本（GPSと測位精度の課題）

私たちの日常に欠かせないカーナビやスマートフォンの地図アプリでは、GPSを使って現在位置を測定しています。しかし、地図上で自分の位置が実際とは数メートルずれて表示された経験はないでしょうか。これは、通常のGPS（衛星測位）には数メートル程度の誤差が生じるためです。日常利用では数メートルのズレは問題にならないことも多いですが、土木施工や測量の現場では数センチのズレも重大な影響を及ぼします。高速道路や鉄道の工事、土地の境界測量、建物の施工管理など、正確な位置情報が品質と安全を左右する場面では、メートル級の誤差では不十分なのです。

GNSS（Global Navigation Satellite System）とはGPSを含む全球測位衛星システム全般の総称で、米国のGPSのほかロシアのGLONASSや欧州のGalileo、日本のQZSS（みちびき）など複数の衛星網があります。一般に「GPS」と呼ばれるものはGNSSの一部ですが、本記事では慣例にならって衛星測位全般を便宜上「GPS」と表現します。単独のGPS測位（受信機1台で行う測位）は、衛星軌道や時計の誤差、電離層・対流圏による信号遅延、ビルなどによる電波反射（マルチパス）など複数の要因で誤差が生じ、どうしても数メートルのずれが発生します。例えばスマホの地図で現在地が隣の道路上に表示されてしまうのはこれらの誤差による典型例です。そこで登場したのが、GPSの誤差をリアルタイムに補正してセンチメートル級の精度を実現するRTK測位という技術です。

RTKとは？リアルタイムキネマティック測位の仕組み

RTKとはReal Time Kinematic（リアルタイムキネマティック）の略で、日本語では「リアルタイム動的測位」などと訳されます。RTKは2台のGNSS受信機を用いた相対測位方式で、高精度な位置をリアルタイムに求める手法です。具体的には、まず既知の正確な座標値が分かっている地点（既知点）に基準局（ベース局）となる受信機を設置します。そしてもう1台の受信機を移動しながら測位したい地点（不明点）に据え付け、これを移動局（ローバー局）と呼びます。基準局と移動局は同時に4基以上のGPS衛星から信号を受信し、それぞれ自分の位置を計算します。

ここで基準局は自分の「本当の位置」を知っているため、受信した衛星信号から得た測位結果との差を取ることで誤差の量を算出できます。基準局はその誤差データ（補正情報）を無線通信などで逐次移動局に送信します。移動局は受け取った補正情報を使い、自身が受信した衛星信号に含まれる誤差をリアルタイムに補正します。この仕組みにより、従来は補正しきれなかった衛星軌道や時計のズレ、大気の影響などが相殺され、測位精度がメートル級から一気にセンチメートル級に向上します。RTKでは理論上、即座に数センチ以内の誤差で現在位置を求めることが可能となるのです。

ただしRTK測位の精度は、基準局と移動局の距離（基線長）に大きく左右されます。両者が近ければ誤差要因の多くは共通して打ち消せますが、離れるほど大気の状態などが異なり補正しきれない誤差が増えてしまいます。そのため一般的なRTKでは、基準局はできるだけ測量作業エリアの近く（理想的には数km以内）に設置し、特定小電力無線や長距離無線で補正情報を送りながら運用します。適切に運用すれば平面位置で1〜2cm程度の精度が得られ、従来の単独GPS測位とは一線を画す高精度測位が現場で実現できます。しかしこの方式では「基準局を現地に置かなければならない」という制約があり、機材の準備や設置作業に手間がかかるという弱点もありました。

ネットワーク型RTK（VRS）とは？仮想基準点方式による高精度測位

現場に毎回基準局を設置する手間を解消したのがネットワーク型RTKと呼ばれる手法です。その代表的な方式がVRS（Virtual Reference Station）、日本語で「仮想基準点方式」と呼ばれます。VRSでは国や地域に多数設置された複数の基準局（電子基準点）からなるネットワークを利用し、計算上ユーザ付近にあたかも基準局が存在するかのような補正データを生成します。仕組みを簡単に説明すると、ネットワークのサーバが利用者（移動局）の大まかな現在位置を取得し、その周辺にある複数の固定基準局の観測データを統合・解析します。そして「ユーザのすぐ近くに仮想的な基準局を置いたらどんな衛星信号が受信されるか」をシミュレーションし、その仮想基準局の補正情報を作り出すのです。

生成された仮想基準局の補正情報は、携帯電話網などインターネット回線経由で利用者の移動局へ配信されます（一般的にNtripと呼ばれるプロトコルが使われます）。移動局側では、自分のすぐ隣に基準局がある場合と同じようにRTK演算を行うことができ、結果として従来と同等のセンチメートル精度を得られます。VRSの登場によって、RTK測位は飛躍的に利便性が向上しました。受信機1台だけ持って行けばよく、現場に物理的な基準局を置く必要がなくなるため準備時間が大幅に短縮されます。さらに仮想基準点はユーザの近傍に常に設定されるため、基線長の影響による精度低下がほぼ解消され、広いエリアを移動しても均質な高精度測位が可能です。

日本国内では、国土地理院が全国約1300か所に整備した電子基準点ネットワーク（GEONET）を活用したリアルタイム補正サービスを提供しており、これを利用すれば基準局を自前で用意せずとも現場で世界測地系の高精度座標が取得できます。また民間会社によるネットワーク型RTKサービスも普及しており、例えばソフトバンク株式会社は全国に3300か所以上の独自基準局を設置して高精度測位サービスを展開しています。こうした基地局ネットワークを利用すれば、携帯通信圏内であれば日本全国どこでも安定してセンチメートル級の測位が行えるようになりました。

RTKとVRSの違いを比較

RTK（単独基準局方式）とネットワーク型RTK（VRS方式）は、どちらも工夫することでセンチメートル級の測位精度を実現できます。しかしその運用方法や利便性には大きな違いがあります。初心者向けに主な相違点をまとめると次の通りです。

• 必要な機材: 従来型のRTKは基準局用と移動局用に2台のGNSS受信機が必要で、両者を繋ぐ無線機器も用意します。一方VRSでは移動局側の1台のみで測量が可能です（補正データ受信のためインターネット接続は必要）。

• 初期準備と手間: RTKでは毎回現地に基準局を据え付け、三脚を立てて基準点の既知座標に合わせるなど開始までの準備に時間がかかります。VRSなら基準局設置が不要なため、受信機の電源を入れてネットワークに接続するだけで作業開始できます。現場に到着してから測量を始めるまでの待ち時間が大幅に短縮されます。

• 測位できる範囲: 単独RTKは基準局から遠く離れると精度が低下するため、カバーできる範囲に制限があります。また無線で補正情報を飛ばす場合、電波が届く範囲（数km〜十数km程度）が実質的な測定可能エリアになります。VRSは携帯通信網さえ届けば地域全体をカバーでき、位置に応じて常に近くの仮想基準点が生成されるので広範囲で高精度を維持できます。

• 運用コスト: RTK方式では自前で基準局機器を用意する必要がありますが、一度揃えれば利用自体にランニングコストはかかりません。ただし高性能なGNSS受信機や無線機の購入費用は高額です。VRS方式では基準局を持たない代わりに、官民の提供するネットワークRTKサービスと契約して補正情報を受け取る必要があります（サービス利用料が発生します）。近年はこうしたサービスも手頃になりつつあり、機器購入費を抑えて必要な期間だけ契約する運用も増えています。

• 測位精度: 得られる精度そのものは両方式とも適切に使えばほぼ同等で、水平位置で数センチ、高度でも数センチ〜数十センチ程度の誤差に収まります。ただしVRSの方が常に基準局に近い条件で測位できるため、遠距離や移動を伴う測量では精度の均一性に優れます。逆に通信環境が悪い場所ではVRS補正を受けられないこともあるため、その場合は従来型の独立したRTK運用（自前基地局を立てる）に切り替える必要があります。

以上のように、総合的な手軽さや効率の面でVRS方式に軍配が上がるため、近年はネットワーク型RTKサービスを使った測量が主流になりつつあります。特に広範囲の測量や複数現場を移動しての観測には、VRSの利点が大きく現れます。

VRS方式が便利な理由（初心者目線で解説）

VRSが現場で支持されるのには、初心者にも分かりやすい利点がたくさんあります。ここでは「なぜVRSが便利なのか」を平易な視点でまとめます。

• 機材がシンプル: 前述の通り持ち出す受信機は1台のみ。重い基地局セットや無線機を持ち運ぶ必要がなく、現地での機器設置作業もありません。機材トラブルのリスクも減り、管理も容易です。

• 測量の開始が速い: 到着してすぐ測り始められる手軽さは、現場作業の効率アップに直結します。複雑な設定や座標あわせの手順が要らないため、初心者でも迷わず作業に入れます。

• 安定した高精度: 常に近くに基準局がある仮想環境のおかげで、移動しても精度が落ちにくく安心です。例えば広い造成地を一人で測点して回る場合でも、どこでも同じ精度で測位できます。「ここからは精度が怪しいかも…」と心配する必要がありません。

• 人手とコストの削減: 従来は基地局の設置や管理にもう一人要員が必要なケースもありましたが、VRSなら基本的に一人で測量が完結します。人員手配の手間が減るだけでなく、機器購入費を抑えてネットサービスを利用する運用は初期投資負担も軽減します。

• 公共座標への直接測位: VRSで得られる座標は日本測地系（JGD2011）などの世界共通の測地系に直接対応している場合が多く、公的測量成果との整合がとりやすいという利点もあります。単独RTKでは自分で設置した基準局を基準に測るため、後から公共座標系に変換する手間が発生しますが、VRSならその必要もありません。

このようにVRS方式は初心者にとっても扱いやすく、正確さと効率を両立できる点で非常に魅力的です。「手間を省いて高精度を得る」というメリットは、測量経験の浅い方ほど強く感じられるでしょう。

スマートフォン接続型RTK受信機「LRTK」とは

便利なVRSですが、高精度測位を行うためのGNSS機器自体が高価で専門的すぎると、初心者にはハードルが高いかもしれません。そこで登場したのが、スタートアップ企業であるレフィクシア社が開発したRTKソリューション「LRTK」です。LRTKは「現場で誰もが使えるポケットサイズのRTK測量機」をコンセプトに設計された、新世代の高精度GNSS受信機シリーズです。その名の通りスマートフォンと連携して使う超小型デバイスで、重量は約125g、厚さ13mm程度しかありません。アンテナ・GNSS受信機・バッテリー・通信モジュールが一体化されたオールインワン設計で、この小さな端末をスマホに取り付けるだけでセンチメートル精度の測位が始められます。

LRTKとスマホはBluetoothやWi-Fiでワイヤレス接続されます。スマホ側の専用アプリから補正情報の受信設定を行い、インターネット経由でVRSなどの補正サービスに接続します。補正データを受け取ったLRTKはリアルタイムに精密な座標を算出し、その測位データは再びスマホ経由でクラウドに送信・保存できます。これら一連の動作は全てスマホ上のアプリで簡単に操作でき、わずらわしいケーブル配線も必要ありません。

超小型・簡単操作が魅力のLRTKですが、その実力は本格的です。上位モデルのLRTK Pro2で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補強サービス（CLAS）に対応しており、携帯圏外の山間部などインターネットが届かない場所でも衛星からの補強信号だけで高精度測位が可能です。またLRTKシリーズは傾斜補正機能も備えており、測量ポールの先端に取り付けたアンテナが多少傾いていても自動で補正して正確な直下の座標を算出してくれます。これは障害物を避けてポールを斜めに傾けざるを得ない場面でも、位置のずれなく測れる画期的な機能です。さらに、現場での酷使に耐える堅牢性も確保しており、防塵・防水仕様で雨天や粉塵の舞う工事現場でも安心して使用できます。

LRTKには用途に応じたモデルがあり、例えばスマホ装着型の「LRTK Phone」シリーズは手軽さを追求したモデルです。現場監督や作業員が普段からポケットに忍ばせておき、必要なときにスマホに装着してすぐ測量できる「手元ツール」として設計されています。一方、据え置きや高機能が求められるプロ向けには「LRTK Pro」シリーズがあり、こちらは三脚等にしっかり固定して安定運用が可能です。いずれのモデルも共通して、従来は専門の測量機器が必要だった精密測位を身近なスマホで実現できる点が大きな革命と言えます。価格も従来の高精度GNSS機器に比べると抑えられており、手軽に導入しやすいのも特徴です。

このようにLRTKは「誰でもどこでも使える」ことを目指したRTK受信機であり、実際その登場は現場に新たな変化をもたらしています。iPhoneやiPadに超小型のLRTK受信機を付けるだけでセンチメートル精度の測位が可能になることから、現場の施工管理担当者や作業スタッフが自分用に1台ずつ持ち歩き、測量や墨出し作業に活用するといった使い方も現れています。クラウド連携によって測位データをその場で共有できる手軽さも相まって、RTK測位の民主化とも言える流れが加速しています。高精度測量が一部の専門家だけのものではなく、誰の手にも行き渡る時代が近づいているのです。

VRS×LRTKで広がる測量の可能性

スマホ連携型のLRTKとVRSによるネットワーク補正を組み合わせることで、測量の世界はさらに広がりを見せています。最後に、このVRS×LRTKがもたらす代表的なメリットや活用分野を見てみましょう。

• 測量DXの促進: LRTKは測位データをスマホアプリからクラウドに即時アップロードできるため、現場で取得したデータをオフィスとリアルタイム共有したり、自動で図面や報告書に反映させたりといったデジタル連携が容易です。測量結果に写真やメモをタグ付けして蓄積することで、従来は紙台帳や口頭で伝達していた情報もデータベース化できます。現場とオフィス間の情報伝達がシームレスになり、測量業務のDX（デジタルトランスフォーメーション）が加速します。

• 省人化による効率化: VRSを使えば一人で測量が完結するため、人手不足の現場でも迅速に対応できます。例えば、従来は2人1組で行っていたトータルステーションによる測量や丁張設置も、GNSSなら1人で完結します。また、重機にGNSS受信機を搭載して自動制御するマシンガイダンス・マシンコントロールと組み合わせれば、杭打ち位置の誘導や出来形の自動計測も可能となり、作業の手戻り削減や品質向上にもつながります。高精度GNSSの活用は、人力に頼っていた施工管理を効率化し、少人数でも高い生産性を発揮できる現場を実現します。

• 災害対応への貢献: 地震や豪雨などの災害現場でも、LRTKは威力を発揮します。携帯性に優れたLRTKがあれば、被災地において素早く現地の状況を測位・記録し、クラウド経由で即座に関係者と共有できます。例えば、土砂崩れ現場で崩壊範囲を迅速に測定して地図上にプロットしたり、被害を受けたインフラ設備の正確な位置を記録したりといった用途です。従来は測量班の到着を待ったり煩雑な手順を踏んでいた初動対応が、VRS対応のLRTKによって飛躍的にスピードアップします。衛星補強サービスに対応したモデルなら通信圏外でも測位が可能なため、非常時でも貴重な情報を即座に取得できる点で災害対応力の強化に寄与します。

• 教育・人材育成への活用: これまで高度なGPS測量機器は高額で数も限られていたため、教育現場で学生や新人技術者が気軽に触れられるものではありませんでした。しかしLRTKのような手軽で安価な機材が登場したことで、学校の授業や社内研修で実習用に高精度GNSSを導入するケースが出てきています。実際にスマホと小型デバイスで測量を体験することで、座学だけでは得られない理解や興味が深まります。将来の技術者にとっても、高精度測位を身近に感じながら学べることは大きなメリットです。LRTKは測量教育のハードルを下げ、次世代の人材育成にも貢献すると期待されています。

LRTKを使った測量手順（セットアップ〜記録〜クラウド保存）

最後に、初心者でもイメージしやすいLRTKによる測量作業の基本的な手順を紹介します。従来の測量機器を扱ったことがない方でも、以下のステップで簡単に高精度測位を体験できます。

• 機器の準備: 測量現場に到着したら、まずLRTK受信機の電源を入れます。バッテリーが十分に充電されていることを確認し、LRTKを測量用ポールやスマートフォンの専用ホルダーにしっかり取り付けます。ポールを用いる場合は気泡管（水平器）で垂直を保つようにしましょう。

• スマホとペアリング: 続いてスマートフォンやタブレットでLRTK用アプリを起動し、デバイスとBluetooth接続（またはWi-Fi接続）します。アプリ上でLRTKが認識されたら、測位の基本設定を行います。初めて利用する場合でも、画面の指示に従えば迷わず接続できるよう設計されています。

• 補正サービスへの接続: アプリ内の設定メニューから、利用する補正情報サービス（ネットワーク型RTKサービス）に接続します。契約済みのVRS配信サービスがある場合は、そのログイン情報やマウントポイントを入力して接続開始します。国土地理院の提供する無償サービスや民間のサブスクリプションサービスなど、用途に応じて選択できます。接続が確立すると、LRTK受信機にリアルタイムで補正データが送られてきます。

• 測位の開始: 補正情報の受信が開始されると、LRTKは即座にセンチメートル級の測位をスタートします。アプリの画面には現在の測位ステータスや位置座標が表示され、誤差が小さく高精度であることが確認できます。GNSS衛星の受信状況や補正データの受信状況も可視化されるため、初心者でも正しく測れているか安心して判断できます。

• ポイントの測定・記録: 目標とする測点の位置にポール先端を合わせたら、アプリ上で「測定」ボタンをタップしてその点の座標を記録します。必要に応じて点名やメモを入力したり、写真を紐付けたりすることもできます。LRTKの傾斜補正機能のおかげで、ポールが多少傾いていても正確な直下の位置が測定されます。測りたいポイントごとにこの操作を繰り返し、データをどんどん蓄積していきます。

• データの保存と共有: 測定が終わったら、アプリ内で保存操作を行います。記録した点の座標データはスマホ内部に保存されるだけでなく、クラウド連携をオンにしておけば自動的にクラウド上にもアップロードされます。オフィスのPCから即座にデータを確認したり、同僚と共有したりすることも可能です。紙の野帳に手書きで記録する手間もなく、データ入力ミスも防げます。

以上のように、LRTKを使った測量は驚くほど簡単です。複雑な機器の操作知識がなくても、スマートフォンのアプリ操作に慣れていれば直感的に扱えるでしょう。わずかな手順でリアルタイムに高精度な測位が行え、そのデータもすぐ活用できる点で、初心者にとって理想的な測量体験を提供してくれます。

おわりに：VRSとLRTKで測量をもっと身近に

RTKとVRSの違いから、高精度測位を手軽にするLRTKの登場まで、一通り紹介しました。従来は専門技術者に任せるしかなかったセンチメートル測位も、今やVRSネットワークとLRTKデバイスの組み合わせによって誰もが活用できる時代になりつつあります。測位精度を上げることで、建設・測量現場の生産性や安全性は飛躍的に向上し、新たな技術活用の道が開けます。GNSSやRTKに初めて触れる方でも、本記事を通じてVRSの利便性とLRTKの手軽さをイメージしていただけたのなら幸いです。ぜひこの機会に最先端の測量技術に触れてみてください。VRS×LRTKが、皆さんの業務やプロジェクトに新たな可能性をもたらしてくれることでしょう。

詳しくは[LRTK公式サイト](https://www.lrtk.lefixea.com/)もぜひ参考にしてみてください。新しい技術で、測量の世界を次のステージへと一緒に切り拓いていきましょう。