RTK測位の基本

RTK測位（リアルタイムキネマティック測位）とは、GNSS（全球測位衛星システム）を利用してリアルタイムにセンチメートル級の測位を行う技術です。通常のGPS測位は誤差数メートル程度ですが、RTKでは基準局（ベース）と移動局（ローバー）の2つの受信機を同時に使うことで誤差を打ち消し、高精度な測位を実現します。両局が受信した衛星信号の位相差を利用し、共通の誤差要因（衛星時計誤差や電離層・対流圏誤差）をキャンセルすることで、測位誤差を数センチ以内に抑えられます。

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基準局と移動局（ローバー）の役割

RTKにおいて基準局は、既知の正確な座標位置に設置された受信機です。基準局は自分が受信したGNSS信号と、あらかじめ分かっている正確な位置情報を比較し、「どれだけ位置にズレがあるか（補正量）」を計算します。一方、移動局（ローバー）は、測位したい対象（作業員が持つ端末や機械搭載の受信機など）に設置されます。ローバーは基準局から送られてくる補正データを受信し、自身が受け取っているGNSS信号に補正を適用することで、高精度な現在位置をリアルタイムに算出します。基準局からローバーへは、通常1秒間に1～10回程度の頻度で補正情報が送信され、ローバー側ではそのデータを逐次取り込んで瞬時に位置を更新します。

両局が同じGNSS衛星からの信号を受信し（赤い破線）、基準局は既知の位置との差から補正値を計算します。その補正情報をローバーに送り（図では黄線で表現）、ローバー側で自分の測位値に適用することで、高精度な相対位置を求めます。

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1つの基準局で複数ローバーを運用する仕組み

1つの基準局から複数のローバーに補正データを配信するには、通信手段の工夫が必要です。基本的なアプローチは、大きく「無線を直接使う方法」と「インターネットを介する方法（Ntripやネットワーク型RTK）」に分けられます。それぞれの特徴を見てみましょう。

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無線伝送による方法（短距離向け）

基準局から専用の無線機で電波を発信し、ローバーはその電波を受信して補正情報を得る方法です。例えばUHF帯や特定小電力無線（920MHz帯）などのデジタル無線が用いられます。利点は、インターネット環境が不要で遅延が極めて小さいことです。現場に基準局を据え置けば、その近傍数キロメートルの範囲にいる複数のローバーが同じ電波を傍受して補正データを得られます。電波は同報通信（ブロードキャスト）なので、ローバーの台数に制限は基本的にありません。例えば5台でも10台でも、全て同じ周波数の電波を受信できれば同時にRTK測位が可能です。

ただし課題として、電波の届く範囲に物理的な制約があります。見通しの良い平地でも実用上は半径数km～5km程度で、障害物が多い都市部ではさらに短距離になります。ローバー全員が基準局との見通し線上に位置することが理想で、トンネル内や山陰では電波が届かず補正が受けられません。またローバー側は対応する無線受信機を搭載する必要があります。現場で安定して通信するために、アンテナの高さを確保したり中継局を置くなどの対策が取られることもあります。

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Ntrip方式（インターネット経由で配信）

Ntrip（エヌトリップ）方式は、インターネットを介してRTK補正データを配信する手法です。基準局をインターネットに接続し、専用のNtripサーバ（キャスタと呼ばれる）に補正データを送出します。ローバー側はスマートフォンやモバイルルーター経由でインターネットに接続し、そのNtripサーバから補正情報を受信します。基準局は一度インターネット上にデータを載せるだけなので、複数のローバーが同時にアクセス可能です。いわば基準局の補正データをクラウド配信し、必要なローバーは自由に受信するイメージです。

Ntrip方式のメリットは、通信網さえ確保できれば基準局から遠距離にいるローバーでも補正を受けられることです。電波直接通信と異なり見通しも関係なく、日本全国どこでもインターネット経由で繋がればOKです。

ただし、単独の基準局からのRTK補正データはローバーとの距離が離れすぎると精度が低下します。一般に数km～10km程度が高精度を保てる目安で、それを超えると誤差が大きくなったり初期化（FIX）の時間が延びる傾向があります。またNtripは双方向通信（ローバーからも接続要求や位置情報送信を行う）ため、同時接続数に上限が設定される場合があります（※運用するNtripサーバの性能やサービス契約内容による）。それでも通常は10台以上のローバーが同時に接続可能なケースが多く、大規模な現場でも一つの基準局データを共有できます。重要なのは、現場の携帯通信が安定していることと、ローバー側にスマホなどネット接続手段があることです。

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VRS方式（仮想基準局を利用したネットワーク型RTK）

VRS方式（Virtual Reference Station方式）は、複数の基準局からなるネットワークを活用した高度なRTK手法です。国土地理院の電子基準点網や民間の固定基準局ネットワークを利用して、ローバーの近傍に仮想的な基準局を設定し、その地点での補正情報を配信します。ローバーは自分のおおよその位置をサーバに送り、サーバ側では周囲の実在する基準局（電子基準点など）のデータを用いてローバー付近に「仮想基準局」を計算します。そしてローバーは、その仮想基準局から発信されたとみなした補正データをインターネット経由で受け取ります。

VRS方式の利点は、広域であってもローバーの近くに基準局があるのと同等の精度が得られる点です。ローバーと仮想基準局の距離が常に短い（数km以内）ように補正計算されるため、全国規模のサービスエリア内で安定したセンチ級測位が可能です。複数ローバー運用も各ローバーごとに最適な補正が配信されるため、大きなエリアで多数の測定を同時進行する場合に有効です。日本では、国土地理院の電子基準点を活用した公共サービスや、NTTドコモ・ソフトバンクが提供するネットワーク型RTKサービス（ドコモの「GNSS位置補正サービス」、ソフトバンクの「ichimill（イチミル）」など）がVRS方式を採用しています​。

これらを利用すれば、自前で基準局を設置せずとも複数のローバーで高精度測位を行えるメリットがあります。

ただしVRSサービスを利用するには、各ローバーごとにサービス契約や利用料が必要です。またサービス提供エリア（携帯通信圏内）であることが前提となるため、山間部など通信圏外では使えません。その場合は自前の基準局＋無線や、後述するQZSS衛星を用いた補強サービスなど、別途手段を組み合わせる必要があります。

以下に、上記3つの方式を比較表にまとめます。

補正データ配信方式通信手段と特徴有効な範囲・条件

無線（ローカル通信）基準局からデジタル無線で直接電波送信。インターネット不要だが専用機器が必要。ローバー数無制限（同じ電波を受信）。基準局の電波到達範囲内（数km程度。見通し良好な環境が必要）。圏外地域でも可。

Ntrip方式（単独基準局）基準局をインターネット接続し、Ntripサーバ経由でローバーへ配信。ローバーは携帯回線で受信。複数ローバーが同時接続可能（サーバ性能による）。基準局とローバーがおおむね10～20km以内（距離が離れると精度低下）。インターネット接続環境が必要。

VRS方式（ネットワーク型）電子基準点など広域基準局網を利用し、ローバー付近に仮想基準局を生成して補正配信。各ローバーが最適補正を受け取る。サービス提供エリア内であれば広範囲で利用可能（全国対応サービスあり）。各ローバーごとに通信環境とサービス契約が必要。

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複数ローバー運用のメリットと課題

複数ローバー運用のメリット

1つの基準局で複数のローバーを動かすことにより、現場作業の効率が飛躍的に向上します。主なメリットは次のとおりです。

• 測量・施工の生産性向上：一人の測量士が1点ずつ測位していた作業を、複数人で同時並行して行えます。例えば3台のローバーを使えば単純計算で3倍の速さで測量が進み、短時間で広範囲のデータ収集や墨出しが完了します。

• 大規模現場での同時作業：土木施工現場では重機のオペレーターや測量チームが各所で作業していますが、全員が高精度GNSSローバーを使えば、現場全域でリアルタイムに測位しながら施工管理ができます。高速道路の補修作業でも、区間ごとに複数の班が並行して位置測定すれば、通行規制の時間短縮につながります。

• 統一基準でのデータ取得：全ローバーが同じ基準局に紐づくことで、取得した座標データは統一基準系で整合性があります。後でデータを突合せ・統合する際の補正作業が減り、誤差のない出来形管理や出来高管理が可能です。

• 機動力と柔軟性：小型ローバーを複数人が携行すれば、必要に応じて人員を振り分けて別々のエリアを測量できます。突発的に測りたい点が増えても、手の空いているスタッフが即座に対応できるなど、現場での柔軟な運用が可能です。

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複数ローバー運用時の課題と対策

一方で、複数ローバーを同時運用する際にはいくつかの課題もあります。代表的なものとその対策を挙げます。

• 通信の安定性：ローカル無線方式では電波干渉や遮蔽物による通信断が懸念されます。対策としては、基準局アンテナを高所に設置したり、中継アンテナを利用して死角を減らすことが有効です。また周波数帯域の選定や出力調整によりノイズの少ない通信を心がけます。Ntrip方式の場合は携帯ネットワークの電波強度や回線速度が重要です。現場で複数のローバーが接続するとデータ通信量も増えるため、安定した4G/LTE回線や5G環境の利用が望ましいでしょう。圏外エリアでは後述するQZSS（準天頂衛星）のCLAS補強情報など、衛星通信を使った補正受信も検討します。

• 補正データの遅延：ローバーが増えると補正サーバへのアクセスが集中し、わずかですがネットワーク遅延が発生する場合があります。一般にRTKは数秒以内の遅延なら影響軽微ですが、リアルタイム性が要求されるマシンガイダンス用途では遅延最小化が望まれます。高性能なNtripキャスタ（同時接続数の多いサーバ）を利用したり、ローバー側もCPU性能の高い受信機を使うことで処理のタイムラグを減らせます。加えて、万一補正データが途切れた際にも数秒～十数秒程度は測位を維持できるホールド機能やIMU（慣性計測装置）との連携により、瞬間的な遅延をカバーする仕組みも活用されます。

• 運用管理：複数のローバーがあると、それぞれの機器管理や初期設定にも手間がかかります。基準局の設定ミスは全ローバーの測位に影響を及ぼすため、基準局の既知点座標入力やアンテナ高の設定は二重に確認することが重要です。またローバーごとにバッテリー残量や通信状況をモニタリングし、長時間の作業では交代で充電する計画を立てます。最近ではクラウドを介して複数ローバーを一括管理できるシステムも登場しており、運用負荷を下げる工夫が進んでいます。

これらの課題はありますが、適切に対策を講じれば複数ローバーによるRTK測位は非常に強力なソリューションとなります。次章では、そうした複数ローバー運用を支える新しいデバイス「LRTK」の活用メリットについて見ていきます。

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LRTKの活用と導入メリット

複数ローバー運用を現場で実現するうえで、手軽に使える高精度GNSSローバー端末を人数分用意することが理想です。そこで登場したのが、レフィクシア社が開発したLRTKシリーズです。LRTKはスマートフォンやタブレットと連携して利用するポケットサイズのRTK-GNSS受信機で、まさに「1人1台」の時代を切り拓く端末として注目されています​。

ここではLRTKを現場で活用するメリットを紹介します。

• スマホ連携で手軽に高精度測位：LRTKはスマートフォンの背面に装着して使用します。BluetoothやWi-Fiでスマホと接続し、スマホ経由でネットワーク型RTK（Ntrip方式）の補正データを受信可能です。専用アプリを起動してボタンを押すだけで測位が開始でき、難しい操作は不要です。日常的に使い慣れたスマホをインターフェースにすることで、測量の専門技術者でなくとも直感的にセンチ精度測位を行えるのが特徴です。これは、複数の作業員に端末を配布して運用する上で大きな利点と言えます。

• 小型軽量・一体型の利便性：LRTKは重量わずか約125g、厚さ13mmほどのコンパクト設計で、ポケットに入れて持ち運べます​。アンテナとバッテリーも内蔵しており、追加の機器を身につける負担がありません。現場では作業しながら測位端末を携帯する場面も多いですが、LRTKなら片手でスマホごと持って歩き回りながら測位ができます（オプションで一脚やポールに取り付けて使うことも可能です）。複数人が現場を動き回って使う場合でも作業の邪魔になりにくいデザインです。

• マルチGNSS対応による高い測位力：従来の安価なGNSS受信機はGPS単独やシングル周波数のものもありましたが、LRTKはマルチGNSS・マルチ周波数に対応した本格仕様です。米GPSはもちろん、日本のQZSS（みちびき）、ロシアGLONASS、欧州Galileo、中国BeiDouといった複数衛星を同時利用できます​。そのため衛星が部分的に遮られた環境でも他の衛星で補完しやすく、FIX（整数位相解決）も安定して高速です。複数ローバーで測位する際、各ローバーが置かれた環境は異なりますが、マルチGNSS対応ならどのローバーも精度良く測位を継続できる可能性が高まります。

• 通信方式の柔軟さ（ネットワークRTK＋衛星補強）：LRTKは基本的にスマホのモバイル通信を利用してネットワーク型RTK補正を受けますが、実は携帯圏外でインターネットが使えない場所でも威力を発揮します。日本の準天頂衛星システム（QZSS）が提供するセンチメータ級補強サービス（CLAS信号）に対応したアンテナモデルがあり​、それを利用すれば衛星から直接補正情報を受信して測位できます。つまり山間部やトンネル工事現場など、通信インフラが届かない環境下でもLRTKをローバーとして運用可能です。従来は通信圏外だとRTK測位そのものを諦めるしかありませんでしたが、LRTKなら現場を選ばず複数ローバーでの高精度測位が実現できます。

• クラウド連携とデータ共有：LRTKシリーズの専用アプリ・クラウドサービスを使えば、取得した測位データや点群データ、さらには測位中に撮影した写真などを即座にクラウド上で共有できます​。現場で複数のローバーがそれぞれ収集した情報をリアルタイムで一本化できるため、測量成果のとりまとめや即時の進捗確認が容易です。例えば、あるローバーで取得した点群を事務所のPCで即座に確認し、別のローバー担当者に追加測定を指示するといったチーム内連携もスムーズになります。

 

RTK Phoneデバイス。 東京工業大学発ベンチャーのレフィクシア社が開発したLRTKは、iPhoneをはじめとするスマホ・タブレットをセンチメートル級測位が可能な万能測量機に変身させる画期的なデバイスです。ポケットサイズながらGNSSアンテナとバッテリーを内蔵し、現場で丸一日稼働します。価格も従来の測量機器に比べて非常に抑えられており​

、人数分の端末を揃えて現場に持ち込むという使い方が現実的になってきました。

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以上のように、LRTKを活用すれば1つの基準局＋複数ローバー体制をより手軽に構築できます。測量の専門スタッフから一般作業員までがそれぞれ端末を持ち、必要なときにすぐ測位・記録できる環境は、これからのスマート施工やインフラ維持管理において大きな強みとなるでしょう。