RTK測位の基本と従来の補正方式

RTK（Real-Time Kinematic）測位は、リアルタイムにセンチメートル級の測位精度を得る手法です。原理としては、既知の座標を持つ基地局と移動局（ローバー）の双方で受信したGNSS衛星の搬送波位相を比較し、距離測定の誤差要因を補正することで高精度な位置を算出します。RTK測位では一般に水平2cm程度、垂直4cm程度の高精度が得られ、初期の固定解算出（インティジャ解決）も数秒以内と短いというメリットがあります​。

しかしその反面、基地局（既知点）からの継続的な補正情報が必要であり、基地局が無い環境ではRTK測位自体が成立しません​。

このため従来は、基地局の設置や通信インフラを利用した補正情報の入手がRTK運用の鍵となっていました。

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従来のRTK補正方式には大きく分けて以下のような手法があります：

• ローカル基地局方式（独立型RTK）：ユーザー自身が既知点に基地局GNSS受信機を設置し、移動局へ無線通信（UHF帯の特定小電力無線やデジタル簡易無線など）でRTK補正データ（RTCM形式など）を送信する方式です。基地局と移動局が1対1で構成され、比較的シンプルですが、基地局を設営する手間や通信距離の制約があります。基地局から距離が離れると補正精度が落ち、一般に10km以上離れると誤差が大きくなる欠点があります​。

• ネットワーク型RTK方式（Ntrip方式・VRS方式）：インターネット経由で補正情報を受け取る方式です。国土地理院の電子基準点ネットワーク（約1300点設置）など複数の基準局データを用いて、利用者付近に仮想基準点（Virtual Reference Station：VRS）を生成し補正情報を配信します​。ユーザーは携帯通信網を通じてNtripクライアント（専用アプリや受信機機能）で補正データを取得し、単一の移動局だけでRTK測位が可能となります​。この方式では基地局設置が不要となり、基線長（基地局との距離）による精度低下も事実上解消されます​。一方でVRS配信サービス業者との契約が必要であり、年間または月額の利用コストが発生します​。また携帯電話の通信圏外では利用できない点も制約です。

以上のように、従来のRTK測位では「基地局の設置」または「通信インフラ経由の補正データ入手」のいずれかが不可欠でした。それゆえ山奥や通信環境の悪い現場、災害時に基地局・通信が機能しない状況では、高精度測位を諦めるか、後処理による対処が必要だったのです。

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みちびき（QZSS）のセンチメートル級補強サービス（CLAS）とは？

では、みちびき（QZSS）のセンチメートル級補強サービス（CLAS）とはどのようなものなのでしょうか。CLASはQZSSが提供する無料の高精度測位補強サービスで、日本全国をカバーする「衛星通信型のRTK補正情報配信」といえます。技術的にはPPP-RTK（Precise Point Positioning-RTK）と呼ばれる方式を採用しており、地上の電子基準点網（GEONET）のデータから誤差情報を計算し、それを準天頂衛星を通じてユーザーに送信します​。具体的には、電子基準点で収集したGNSS測位誤差を衛星測位用に解析し、誤差補正情報（衛星軌道・時計誤差や電離圏・対流圏誤差等）をまとめたデータをみちびきのL6帯電波（L6D信号）に乗せて配信します​。ユーザー側はCLAS対応の受信機でL6D信号を受信することで、自身の測位に補正を適用し、センチメートル級の高精度位置を得られるという仕組みです。

従来のRTKとの最大の違いは、「ユーザーが自前で基地局を用意しなくても良い」「補正情報取得に通信回線を必要としない」点にあります。CLASでは基準局（電子基準点）は国が設置・運用するものを仮想的に利用し、その誤差補正情報がみちびき衛星から直接降ってくるイメージです​。したがって基地局からの距離による精度劣化がなく、日本国内であればどこでも均質な補強情報が得られます​。またインターネット接続も不要なため、山間部や海上など携帯通信の届かないエリアでも運用可能です​。さらに衛星からの補強信号受信自体には利用料がかからず無料で使える点も大きなメリットです​（※CLAS対応受信機の購入費用は必要）。

一方、CLAS利用にあたっての留意点もあります。第一に、CLAS信号（L6D）を受信できる専用GNSS受信機が必要となります​。通常のGPSのみ対応受信機やスマートフォン内蔵GPSではL6帯信号を扱えないため、CLAS対応を謳う機器を用意する必要があります。第二に、精度面では従来RTKに比べ若干劣る場合があります。例えば水平精度はRTK固定解で約2cmに対し、CLASでは約6cm程度とされ​、高精度位置が得られるまでの初期収束にも数十秒〜1分程度を要します​。その間はRTKのフロート解程度（デシメートル級）の精度に留まることもあるため​、即時に極限までの精度を要求される作業には注意が必要です。ただし測位開始から1分も経てば数cm内の精度に収束し、その後は安定して高精度を維持できます。またCLASのサービス提供エリアは日本国内に限られます​（みちびきの可視範囲内）ので、国外では利用できません。

このような点から、RTK方式とCLAS方式は競合というより、使い分けや相互補完的に活用されることが望ましいでしょう。実際、「ミリ単位の精度や即時性が不要な用途であればCLASで十分」というケースも多く、従来はRTKを要した作業の一部がCLASで代替可能になると期待されています​。

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RTKとCLASの比較

RTK測位とCLAS測位の主な違いをまとめると次の通りです：

項目従来のRTK測位 (基地局方式/Ntrip・VRS方式)みちびき CLAS測位 (PPP-RTK方式)

基準局の必要性必要（自前で基地局設置 or 基準局ネットワーク利用）不要（電子基準点データを衛星経由で利用）

通信インフラ必要（無線機や携帯インターネットで補正データ受信）不要（みちびき衛星からの補強信号を直接受信）

測位精度　　　　　水平約2cm・垂直約4cm​

(固定解)水平約6cm・垂直約12cm​

(収束後)初期収束時間数秒以内で固定解取得​

約1分以内で高精度位置取得​

距離による精度劣化あり（基地局から離れると精度低下）​

なし（国内ほぼ均一の精度）​

サービス利用料有料（機材コスト・VRS等の利用契約が必要）​

無料（補強信号の受信は自由）​

利用可能地域基地局から数十km圏内・VRSサービス提供エリア日本国内（みちびきのサービスエリア内）​

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特記事項即時に高精度が得られる反面、通信遮断や災害時に脆弱初期収束に時間要・専用機材要。ただし通信に依存せず災害時にも強い

このように、CLASは「通信インフラ非依存で広域に使えるRTK補強サービス」であり、従来方式の課題であった基地局の設置コストや運用負担、通信圏外で使えない問題を大きく改善する技術と言えます。

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みちびきによるRTK測位のメリットと活用例

みちびき（QZSS）のCLASを活用することで、RTK測位には具体的にどのようなメリットが生まれるでしょうか。ここでは主な利点と想定される活用シーンを紹介します。

• 通信環境に依存しない高精度測位：CLASの最大の強みは、携帯電話や無線LANといった地上の通信環境に頼らずに補正情報を受信できる点です​。衛星から直接降り注ぐ補強信号さえ受信できれば良いため、山間部の森林測量や電波の届きにくい離島・海上での測位、さらには災害時に通信インフラがダウンした状況でもセンチメートル級測位を継続できます​。実際、2023年の能登半島地震の際には現地の携帯基地局が機能せずインターネットが使えない中で、CLAS対応の小型RTK受信機（後述のLRTK）が活躍し、被災現場での測量に大きな威力を発揮しました​。このようにCLASは非常時のバックアップとしても極めて有用です。

• 基地局設営やサービス契約が不要：従来、RTK測位を行うには高額な基地局機器を準備したり、有償の補正情報配信サービスと契約する必要がありました。みちびきのCLASはこれらを不要にし、誰でも追加コストなく高精度測位を利用可能にします​。特に中小の土木建設事業者や測量技術者にとって、初期投資やランニングコストの障壁が下がる恩恵は大きいでしょう。また基地局を設置する手間が省けることで、現場到着後すぐに測量や機械施工を開始できるなど作業効率も向上します。

• 広域移動や複数現場での連続運用：CLASは日本全国をカバーする衛星配信サービスのため、測位中に場所を大きく移動しても一貫して利用できます。例えば高速道路や鉄道のインフラ点検・巡回作業で長距離を移動する場合や、広大な敷地の測量を行う場合でも、途中で基地局を移設したりVRSのエリア切替を意識する必要がありません。上空の視界さえ確保できていれば、どこでもリアルタイムに補正情報を受け取り続けられます​。この特長は、ドローン測量や移動車両搭載型の計測（MMS：モバイルマッピングシステム等）にも有効で、広範囲を連続的に測位・センシングするユースケースを後押しします。

• 測量・施工現場やインフラ点検での具体的活用：建設測量やICT施工の現場では、設計座標に基づく出来形管理や重機のマシンガイダンスなどセンチメートル級の位置情報が欠かせません。CLAS対応機器を用いれば、山間部のトンネル坑口やダム建設現場のように通信が不安定な環境下でも、高精度な出来形測定や測量計画が行えます。また鉄道・道路の巡回点検では、作業員が携行する受信機で軌道や路面の変位をモニタリングしたり、橋梁点検時に写真に高精度な位置タグを付与する、といった使い方も可能です。さらには農業分野（自動トラクターによる精密農業）や、港湾・海洋調査（海上での測位）など、従来ネットワークRTKの整備が難しかった領域でもCLASが役立つでしょう​。このように、みちびきCLASは土木測量・建設からインフラ保全、災害対応、農業まで幅広い分野で活用が期待されています。

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LRTKの活用と導入メリット

上記のようなCLASの登場により、「通信に縛られないRTK測位」が現実となりました。しかし実際にCLASを使うには対応受信機が必要です。そこで登場したのが、スマートフォンと連携可能な小型高精度GNSS受信機「LRTK」です。LRTKは東京工業大学発のスタートアップ企業レフィクシア社が開発したデバイスで、従来の据置型GNSS受信機とは一線を画するコンセプトを持っています​。以下にLRTKの主な特徴と、それによる導入メリットを紹介します。

• スマホと連携して手軽にRTK測位：LRTKはスマートフォン（iPhone/Android）に装着して使うタイプのRTK-GNSS受信機です​。専用のスマホ用ケースに超小型のRTK受信機モジュールをワンタッチ装着し、Bluetooth等でスマホと接続して測位を行います。重量は約125g、厚さ13mmとポケットに収まるサイズでバッテリーも内蔵しており、まさに「スマホがセンチメートル級の測量機に変身」する手軽さです​。専用アプリを起動すればすぐに測位を開始でき、得られた高精度位置データはクラウド経由で共有・保存することも可能です​。これにより、これまで専門機器が必要だった測量作業を1人1台のスマホで行えるようになり、現場の生産性向上に大きく貢献します​。

• 小型・軽量かつ堅牢なオールインワン設計：LRTKシリーズにはスマホ一体型の「LRTK Phone」のほか、据置利用も可能な「LRTK Pro2」やヘルメット装着型などバリエーションがあります​。いずれもアンテナ・GNSS受信機・バッテリー・通信モジュールをオールインワンで内蔵し、小型軽量ながら建設現場の過酷な環境にも耐える堅牢設計です​。たとえばLRTK Pro2は防塵防水性に優れ、傾斜補正機能も搭載しており、ポールを傾けた状態でも先端の正確な座標取得が可能です​。これは樹木や障害物があってポールを垂直に立てられない場面で威力を発揮し、従来難しかった測点の測位も容易にします。

• マルチGNSS・マルチ周波数で安定測位：LRTKはGPSだけでなくGLONASSやGalileo、北斗、そしてみちびき（QZSS）を含むマルチGNSS対応です。しかもL1/L2/L5といった複数周波数に対応する3周波受信機であり、みちびきのL6帯CLAS信号も受信できます​。このため都市部のマルチパス環境や山間部でも衛星捕捉数が多く、高信頼な測位が可能です。特にみちびきCLAS対応である点は大きな強みで、前述のように携帯電波の届かない現場でも単独でセンチメートル級測位ができます​。例えば通信インフラが途絶した災害現場でも、LRTKさえあれば測量・調査が継続できた事例も報告されています​。このマルチGNSS・CLAS対応により、「どこでも持ち運べてすぐ測れる」高精度測位ツールとして他に類を見ない利便性を実現しています。

 

スマートフォンに装着して使用する小型RTK受信機「LRTK Phone」​。重量125g程度のデバイスを装着するだけで、スマホがセンチメートル精度の測量機になる。クラウド連携アプリにより誰でも手軽に高精度測位を活用できる。

以上の特徴から、LRTK導入によるメリットは明確です。まずコスト面では、従来数百万円規模だった測量機器を大幅に低価格化でき、さらに無料のCLASを活用することでランニングコストも抑えられます。次に運用面では、携行性の高さから現場作業員一人ひとりがデバイスを持ち歩き、必要なときに即座に測位・記録を行えるようになります​。

これにより人員の有効活用や作業時間の短縮が期待でき、結果として施工や点検業務のDX（デジタルトランスフォーメーション）推進にも寄与します。さらに、通信圏外や災害時にも測位可能なLRTKはリスクヘッジ手段としても有用で、インフラ維持管理のレジリエンス向上につながります。スマートフォン連携という親しみやすいUIのおかげで、専門教育を受けていない作業員でも直感的に扱える点も現場導入を後押しするでしょう。