単周波RTK（L1）とは？

単周波RTKとは、GPSやGNSS衛星からの電波のうちL1帯（約1575MHz）のみを利用して行うRTK測位方式です。RTKでは基準局（既知点）と移動局（測位点）の双方で受信した衛星信号の搬送波位相を比較し、リアルタイムに補正を適用することで高精度な位置を算出します。単周波RTKではこの計算にL1信号のみを用いるためシステムが簡素で低コストですが、一方で電離圏遅延など周波数依存の誤差要因を直接補正できないという特徴があります。その結果、基準局との距離や周囲環境によっては測位精度・安定性に影響が出やすくなります。

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単周波RTKのメリット

• 低コスト・小型: 単周波対応のGNSS受信機は構造がシンプルで価格が安いものが多く、機器も小型です。安価なGNSSモジュールでRTK測位を導入できるため、予算が限られた現場でも導入しやすい利点があります。

• 消費電力が低い: L1信号のみを処理するため計算負荷が小さく、一般にデュアル周波機より電力消費が少なくて済みます。バッテリー駆動時間を重視する小型デバイスで有利です。

• システムが簡易: シングル周波ゆえ設定や運用が比較的簡単で、周波数ごとの複雑な校正が不要です。機器構成もシンプルなので、トラブルシューティングも容易です。

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単周波RTKのデメリット

• 初期収束に時間がかかる: 単周波RTKはFix解（整数固定解）を得るまでに長い時間を要する傾向があります。場合によっては数分～十数分かかることもあり、作業の立ち上がりに時間がかかります​。実際、L1のみ対応の受信機では初期化に4～10分かかるケースが報告されています​。

• 測位精度・安定性に限界: 電離圏などによる信号遅延をL1単独では補正しきれず、誤差要因が残存します。特に基準局との距離が離れると電離圏誤差の差異が大きくなり、精度劣化や解の不安定化を招きます。一般に数km程度までの短い基線でないと精度維持が難しく、長距離ではFixが得られにくくなります。

• 環境による影響を受けやすい: 単一周波のみだと利用できる衛星信号の情報量が少なく、遮蔽やマルチパスの多い環境で測位が不安定になります。森林や高架下など上空視界の悪い現場では衛星からのL1信号が途切れやすく、精度低下や測位不能に陥りやすい点がデメリットです。

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デュアル周波RTK（L1+L2）とは？

デュアル周波RTKは、GPS/GNSS衛星のL1帯とL2帯（約1227MHz）の2つの周波数を同時に利用するRTK測位方式です。単周波RTKと原理自体は同じく基準局と移動局間で搬送波位相差を利用しますが、異なる周波数の信号を併用することで電離圏遅延の影響をキャンセルできるのが大きな特徴です​。

L1とL2の二周波からなる観測データを組み合わせることで、電離圏による誤差を相殺し、高精度な測位解を得ることができます​。この技術的違いにより、デュアル周波RTKでは測位の収束が速く安定し、複雑な環境下でも精度の高い位置情報を得やすくなっています​。現在の高精度GNSS受信機の多く（例：u-blox社 ZED-F9P など）はマルチバンド対応で、このデュアル周波RTKによってセンチメートル級測位を実現しています。

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デュアル周波RTKのメリット

• 収束速度が速い: L1とL2の二周波を使うことで搬送波の整数アンビギュイティ解決が容易になり、初期のFix解取得までの時間が大幅に短縮されます。実験ではデュアル周波対応受信機が数秒～数十秒でFixを達成した例もあり​、シングル周波で数分以上かかっていた初期化待ち時間を劇的に減らせます。

• 測位精度・安定性の向上: 二つの周波数を併用することで電離圏誤差を実質的に除去できるため、長時間・長距離にわたり安定してセンチメートル精度を維持できます​。単周波では難しかった長基線（10km以上）での高精度測位や、都市部・山間部といった環境下でも安定した位置結果を得られるのが強みです。

• 悪環境への強さ: 複数周波による測位は、遮蔽やマルチパスの多い環境下でも精度低下を抑えられます​。例えば電波が弱くなりがちな森林内や高架下でも、L2信号がL1を補完することで途切れにくくなり、困難な環境下でも高精度なリアルタイム測位が可能になります。

• 広域補正への対応: デュアル周波受信機は、全国の電子基準点ネットワークを利用するVRS方式や、準天頂衛星のCLASなど広域補強サービスにも対応しやすいです。これにより、現場に自前の基準局を置かなくても広範囲でcm級測位が行えるため、大規模なインフラ現場でも効率的に測位運用できます。

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デュアル周波RTKのデメリット

• 機器コストが高い: 二周波対応のGNSS受信機やアンテナは単周波機に比べて価格が高めです。高性能なRTKシステムには高度な受信回路やアンテナ設計が必要なため、一般に単周波機より初期導入費用・運用コストが大きくなります。ただ近年は低価格なデュアル周波モジュールも登場し、コスト差は縮まりつつあります。

• 受信機・アンテナが大型化しがち: L1とL2の両方を受信するため、アンテナは複数帯域対応となり物理的に大きく重くなる傾向があります。また受信機も回路が複雑になる分、小型化には単周波機より制約があります。携行性やドローン搭載といった場面では単周波機に比べ装備が嵩張る点は否めません。

• 消費電力・データ量の増加: 複数周波の信号処理を行うため、単周波と比べて受信機の消費電力が増える場合があります。またRTK用の補正データ（RTCMなど）も二周波分で通信量が増えるため、無線や通信回線への負荷がやや高くなります。これらはバッテリー駆動時間や通信コストに影響する点です。

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建設・測量業界での活用例

RTK測位はその高い測位精度と即時性から、建設・測量業界のさまざまなシーンで活用が進んでいます。単周波・デュアル周波それぞれの特性により適した使い方がありますが、近年ではデュアル周波RTKの普及により現場作業の効率化が飛躍的に向上しています。ここでは具体的な活用事例をいくつか紹介します。

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土木測量における適用事例

道路や造成地の測量、土地の境界確定、出来形管理など土木測量の分野ではRTKによる迅速な座標取得が欠かせません。従来はトータルステーションによる測量が主流でしたが、RTK-GNSSを用いることで広範囲の測点を短時間で測定でき、人力作業を大幅に削減できます。単周波RTK受信機でも開けた現場であればcm級測位が可能ですが、現在では安定性重視からデュアル周波RTKの利用が増えています。デュアル周波ならば測量現場全体で安定してセンチ精度を維持できるため、再測や待機時間が減り、結果的に施工管理の効率アップにつながります。特に国土交通省が推進するi-ConstructionではRTK測位の活用が奨励されており、高精度な出来形管理や3次元測量にデュアル周波RTKが活用されています。

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インフラメンテナンスでの活用

鉄道や高速道路などインフラの維持管理においても、高精度GNSS測位のニーズが高まっています。たとえば線路の沈下測定や道路の変位モニタリングでは、短時間で正確に基準点間の変化を捉える必要があります。RTKを用いれば、広域に設置した基準局ネットワークや電子基準点（CORS）からの補正情報により、現地で即座に位置座標を取得できます。山間部の鉄道や高架下の道路など一部衛星視野が限られる環境では、単周波RTKだと解が不安定になる場合もありますが、デュアル周波RTKなら複雑な地形下でも精度を維持しやすいです​。

このためインフラ点検の現場では、信頼性の高いデュアル周波RTK受信機が採用され、トンネル出口付近や樹木の多い場所での測位作業を支えています。高精度な位置情報により、補修工事の計画や異常検知を迅速かつ的確に行えるようになりました。

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自動施工（マシンガイダンス）への応用

近年普及が進むマシンガイダンス・マシンコントロールといった自動施工システムにもRTK-GNSSが重要な役割を果たしています。ブルドーザーやショベルカーといった重機にGNSS受信機とセンサーを搭載し、リアルタイムに機械の位置・高さを制御することで、人手による測量や丁張り設置を省略した施工が可能となります。これら重機搭載のGNSSローバーは、常に動きながら高精度測位を行う必要があるため、ほぼ例外なくデュアル周波対応のRTK受信機が使われます。二周波RTKなら重機の動揺や一時的な衛星遮蔽があっても素早く再収束し、作業の中断を最小限に抑えられます。例えば掘削作業でも、GNSSでブレードの高さを連続補正しながら施工できるため、仕上がり精度の向上と手直し削減に直結します。自動施工の現場では、RTKの安定稼働が生産性に直結するため、信頼性の高いデュアル周波RTKシステムが不可欠と言えるでしょう。

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LRTKの活用と導入メリット

LRTKはアンテナ・バッテリー・無線機を内蔵したオールインワン設計のRTK-GNSS受信機です。現場ではスマートフォン一台とLRTKデバイスがあればRTK測位を開始でき、従来必要だった煩雑な機器接続や配線を大幅に簡素化します。堅牢かつ小型の筐体により携帯性と現場耐久性に優れ、過酷な屋外環境でも安心して利用可能です。もちろんL1/L2デュアル周波対応で、高速な初期化と安定したセンチメートル測位を実現します。さらに日本の準天頂衛星システム由来の補強信号CLAS（センチメータ級測位補強サービス）に対応しており、インターネット環境が無い山間部や離島でも衛星からの補正情報だけでリアルタイム測位が可能です。従来型のRTK機器では基地局の設置や通信環境の確保に手間がかかりましたが、LRTKならそうした制約を大きく緩和できます。

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LRTK導入の主なメリットを整理すると次の通りです：

• デュアル周波RTK対応 – L1+L2の二周波受信により従来より格段に速いFix取得と高い測位安定性を発揮します。精度重視の測量や自動施工にも安心して適用でき、現場の生産性向上に直結します。

• オールインワン一体型 – アンテナ・受信機・バッテリー・無線通信を一つのデバイスに統合したことで機器構成を簡素化。現場への機材持ち込みやセットアップ時間を削減し、誰でも手軽にRTK測位を開始できます。ケーブル接続が不要なワイヤレス設計で、作業中の断線トラブル等も心配ありません。

• 補強サービス対応 – 独自の基準局を用意しなくても、LRTKはCLASなどの衛星補強信号やVRSネットワークに対応可能です。通信圏外の現場でも単独でcm精度が得られ、広域での連続測位や非常時のバックアップとしても有効です。

• 現場作業の効率化 – スマホアプリによる直感的な操作で専門知識がなくても扱いやすく、測位データはクラウド連携も可能なため即座に共有・活用できます。傾斜補正機能も搭載されており、ポールを傾けたままでも正確な測点座標を取得できるため、障害物越しの測量もスムーズです。総じて、測量・施工現場のワークフローを大幅に効率化し、人員不足の解消や作業時間短縮に貢献します。