ドローン測量とは？従来測量との違い

ドローン測量とは、カメラやセンサーを搭載した無人航空機（UAV）を上空から飛行させて地形データを取得する測量手法です。従来の地上測量（TS測量）と比べて大きなメリットは、短時間で広範囲のデータを取得できることと、安全性・効率性が高いことです。例えば、人が徒歩でプリズムを運ぶTS測量では数日かかる作業範囲でも、ドローン空撮ならわずか半日程度で完了するといった事例も報告されています​。

国土交通省の調査によれば、面積0.31㎢の測量でTS測量に45日かかったものが、UAVレーザ測量では1.5日で済んだケースもあります​。このようにドローンを使えば、測量日数・人員を大幅に削減しつつ、必要なデータを取得可能です。

さらにドローン測量では、上空から撮影した高解像度の画像を用いて後処理で3次元モデルを自動生成できるため、測量後のデータ処理（内業）も効率化できます​。

これは、TS測量のように取得点データをもとに人手で図面化したりする手間が削減できるということです。また、ドローンなら人が立ち入れない険しい地形や災害現場でも上空から安全に測量できるという利点もあります​。

これらの理由から、国土交通省が推進するi-Construction（アイ・コンストラクション）などの流れも後押しし、ドローン測量による3次元データ活用が建設業界で注目されています​。

では、具体的にドローン測量で取得できるデータには何があるのでしょうか。主なものは次の三つです。

• オルソ画像：空中写真をつなぎ合わせ、幾何補正（正射変換）を行って作成した真上から見た地図のような画像です。従来の航空写真に生じるゆがみを補正してあるため、距離や面積を正確に測定できます。例えば工事現場全体の俯瞰図として、進捗管理や出来形確認に活用されています。

• 点群データ：対象地域の表面を無数の点の集まりで表現した3次元データです。ドローン写真の解析（SfM処理）やレーザースキャナによって取得され、地形や構造物を高密度なポイントで再現します。点群から地表面の高さ分布を把握したり、土量を計算したり、断面図を作成するといった解析が容易にできます。

• 3Dマッピング／モデル：取得した点群や画像データをもとに生成する3次元モデルです。土地の起伏を再現した地形モデル（DSMやDTM）や、構造物を立体的に描写したモデルを作成できます。これにより、設計データとの比較やシミュレーション、ARによる現場可視化なども可能になります。

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RTK搭載ドローンの技術と活用メリット

ドローン測量の精度をさらに高める技術として注目されているのがRTK-GNSS測位です。RTKとはReal Time Kinematic（リアルタイムキネマティック）の略で、GNSS（全球測位衛星システム）を使ったリアルタイムの高精度測位手法を指します​。通常の単独測位ではGPS等の衛星信号だけで位置を決めるため、誤差が数m程度生じることがあります​。

これでは土木測量には不十分ですが、RTKでは基準局（既知の位置に置いたGNSS受信機）と移動局（ドローン搭載GNSS）の両方で同時に衛星信号を観測し、基準局との位置差をリアルタイムに補正することで誤差を飛躍的に小さくします​。一般にRTK測位を使うと、従来数メートルあった誤差が数センチメートル以内に収まります​。この高精度化により、ドローンの自動航行や測量結果の信頼性が格段に向上します。

RTK搭載ドローンは、機体に高精度なGNSS受信機を備え、飛行中に補正情報を受け取りながら位置記録します。補正情報の受け取り方には、自前の基準局から無線で送信する方法のほか、NTTや国土地理院などが提供するネットワーク型RTKサービス（VRS方式など）を利用する方法があります​。

後者の場合、現場に基準局を設置せずともインターネット経由で補正データを取得できるため手軽です。いずれにせよRTKを用いることで、ドローン搭載GPSの位置精度が飛躍的に高まり、これが測量精度向上に直結します。

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では、RTKドローンを使うことで具体的にどんなメリットが得られるのでしょうか。

① 写真測量の精度向上と標定点設置の削減: 通常、ドローン写真測量では標定点（対空標識）と呼ばれる地上基準点を複数設置し、その座標を測っておく必要があります。これら標定点を写真に写し込むことで後処理時にモデルを補正し、高精度な位置合わせを行います。しかしRTKドローンなら、各写真の位置情報自体がcm級の精度で記録されるため、標定点の数を大幅に減らす、場合によっては標定点なしでも所要の精度を満たすことが可能です​。

実際にRTK-UAVを導入した現場では、標定点の設置作業を削減することで大幅な時間短縮につながり、数センチメートル単位の高精度測量を実現できたとの報告があります​。その結果、出来形（施工後形状）の確認や数量計測、進捗管理が効率化したといいます​。

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② 測量作業の効率化とコスト削減: RTKドローンでは上記のように事前準備の手間が減るだけでなく、飛行自体も自動航行で正確に行えるため再飛行や取り直しが減少します。天候が許す限り計画通りの範囲を短時間でカバーでき、現場の測量担当者はデータ取得後すぐに他の業務に移れます。従来は半日がかりだった測量が1時間程度で完了するといったケースでは、人件費や機材コストの観点でも大きなメリットがあります。また、リアルタイムで高精度な位置が得られることで、その場で追加計測したい点が出ても即座にドローンを飛ばして取得するといった柔軟な運用も可能になります。トータルで見れば、RTKドローン導入による測量時間・コストの削減効果は非常に大きいでしょう。

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③ データ精度の信頼性向上: RTKによって得られたドローン測量データは、精度管理の面でも安心感があります。例えば出来形管理用の測量であれば、数cm以内の誤差であれば発注者にも説明がしやすく、追加で地上測量で確認する手間が省けるかもしれません。誤差要因が抑えられた高精度点群データは、設計3Dデータとの比較検証にも耐えうる品質です。こうしたデータ信頼性の向上により、測量結果をもとにした判断の迅速化や、将来的なトレース（履歴管理）にも役立ちます。

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このように、RTK搭載ドローンは精度と効率性の両立を実現する技術と言えます。「早くて粗い測量」から「早くて精密な測量」へとアップデートすることで、現場のDXがさらに前進するでしょう。

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【導入事例】ドローン＋RTKで測量した実績

実際にRTKドローン測量を導入した現場の事例をいくつかご紹介します。大規模土木工事からインフラ点検まで、様々な分野で成果が報告されています。

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事例①: 大規模土木工事におけるRTKドローン測量
あるダム建設現場では、数十万立方メートルに及ぶ大規模な掘削土量の管理にRTK搭載ドローンを活用しました。従来は工区ごとにTSで断面測量を行い土量を算出していましたが、ドローンによる週次の空撮で現地全体の3次元地形モデルを作成することで、エリア全体の土量把握と進捗管理が一度に実施可能となりました。RTKのおかげで取得データの精度誤差は数センチ程度に収まり、出来形検査に必要な精度も十分満たしています。結果として、測量に割く日数が月ベースで半分以下に短縮され、測量担当者の人員も削減できました。また、上空からの点群データにより重機の過剰掘削や盛土不足を早期に発見できるようになり、品質確保にも寄与しています。現場監督者は「広大な現場でもリアルタイムに地形を“見える化”でき、工事全体を俯瞰したマネジメントが可能になった」と評価しています。

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事例②: 高速道路建設でのオルソ画像活用
高速道路の新設工事現場では、用地の造成状況や構造物の配置を正確に把握するためにドローンによるオルソ画像を定期的に作成しました。RTKドローンを使って撮影した空中写真から高精度なオルソモザイク地図を生成し、これを図面CADデータと重ね合わせることで、設計通りに施工が進んでいるか一目で確認できるようにしたのです。特に橋脚や擁壁の位置が設計座標とずれていないか、舗装範囲に無駄がないか、といったチェックに威力を発揮しました。また、広域のオルソ画像は関係者間での情報共有資料としても有効で、週次ミーティングで最新の現場全景を示しながら工程打合せを行えるようになりました。従来は各所の写真を貼り合わせていた報告資料が、オルソ画像一枚で代替できるため説明が容易になり、発注者である高速道路会社や周辺自治体への報告にも好評でした。RTKによる高精度測位のおかげで、このオルソ地図上で直接距離や面積を測っても実測と遜色ないレベルの精度が確保されており、出来形図としての提出にも耐える品質とのことです。

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事例③: 鉄道軌道検測・点群データの応用
鉄道インフラの維持管理分野でもRTKドローンが活躍しています。ある鉄道事業者では、山間部の線路沿い斜面の崩落危険箇所を調査するためにドローン空撮を実施し、高精度な点群データを取得しました。従来は作業員が歩いて法面の変状を目視点検していましたが、ドローンで撮影した写真から生成した3D点群モデルを使って、事務所内で詳細な地形解析を行えるようになりました。特に、線路脇の土砂崩れ箇所の土量を点群で計測したり、崩落前後の地形を比較して変化量を把握したりといった分析が短時間で可能です。RTKにより空撮データの位置精度が高いため、過去に設置した地上のモニタリング治具との位置突合もスムーズに行えました。また、この点群データには線路や架線柱なども写り込んでいるため、軌道中心の通りを確認したり、構造物と周囲地形とのクリアランス（離隔）測定にも利用しています。さらに別の事例では、列車の運行が終わった深夜帯にRTKドローンで線路上を自動航行させ、軌道中心線のゆがみや線路幅の測定を試みる実証も行われました。こちらは将来的にドローンによる夜間無人軌道検測を目指したもので、現在は精度検証中とのことですが、初期結果では手作業測量との差が数mm～数cm程度に収まっており、実用化に前進が見られます。鉄道のように長大かつ線状の構造物でも、RTKドローンと点群データ解析を組み合わせれば効率的に現況把握ができる好例と言えます。

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 RTKドローン導入のための具体的なステップ

RTK対応ドローンの導入を検討する際には、準備すべき機材や環境、そして導入後の運用手順をあらかじめ把握しておくことが重要です。ここでは具体的なステップを順を追って説明します。

● 必要な機材とコストの検討: まず揃えるべき機材として、(1) RTK機能搭載のドローン本体、(2) 基準局用GNSS受信機またはネットワーク型RTKサービス契約、(3) 空撮データ処理用のソフトウェア/PC、が挙げられます。現在、市場には様々なRTKドローンが存在します。例えばDJI Phantom 4 RTKやMavic 3 Enterprise (RTK)といった小型機から、上級者向けのMatrice 300 RTK（各種センサー搭載可能な大型機）まで用途に応じて選択できます​。価格帯は機体のみなら数十万円程度から、高性能センサーを含むセットでは数百万円規模になるものまであります。加えて、もし自前で基準局（ベース局）を用意するなら高精度GNSS受信機と無線機器が必要ですが、手軽さを優先するならNTTのIchimillや国土地理院の電子基準点を利用したVRSサービスなどに加入し、ネットワークRTKで補正情報を取得する方法もあります​。

ソフトウェアに関しては、写真測量（SfM）用の処理ソフト（例：Pix4DmapperやMetashape、DJI Terraなど）が必要で、点群やオルソ画像の生成に用います。クラウド型サービスを使う手もありますが、自社でPC処理するなら高性能なPCも用意しましょう。初期投資は決して小さくありませんが、人件費削減や工期短縮による効果を考えれば十分投資回収できるケースが多いです。

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● 測量ワークフロー: 機材が整ったら、実際の測量手順を確立します。一般的なドローン測量のワークフローは以下の通りです。

1. 事前計画: 測量エリアの確認と飛行計画の立案を行います。地形図や現地踏査から飛行ルート・高度・速度を設定し、写真測量の場合はオーバーラップ（写真の重複度）も決めます。また、RTKの場合は基準局設置場所の選定 or ネットワーク接続の準備もします。必要に応じて少数の検証用標定点を設置しておくと精度確認に有用です。

2. ドローン飛行・測量: 現地でドローンを離陸させ自動航行で測量を行います。RTKを利用する場合、フライト前に基準局を起動しておくか、ドローンの送信機（コントローラ）でNtripクライアント設定を行いネットワーク補正情報を受信開始します。RTKの補正が正常に働きドローン側で「Fix解（フィックス）」が得られていることを確認してから測量開始するのがポイントです。上空から予定エリアをくまなく撮影/スキャンし、データを取得します。飛行時間が長い場合は途中でバッテリー交換を挟みつつ実施します。

3. データ処理: 回収した写真データを専用ソフトに取り込み、特徴点マッチングによる3D再構成処理（SfM解析）を行います。処理後、点群データやオルソ画像、DSM（デジタル表層モデル）などが生成されます​。RTKドローンの場合、この時点で生成データは既に公共座標系に近い位置精度を持っています。必要なら事前に設定した検証点で精度をチェックし、誤差が大きければソフト上で追加補正（ジオリファレンス調整）を行います。

4. 成果作成・活用: 得られた点群やオルソ画像から、必要な測量成果を作成します。等高線を描いたり断面図を切ったり、土量を算出したりといった処理を行い、設計図やGISデータと重ね合わせて解析します​。成果品は報告書やCADデータとして納品したり、現場の施工管理資料として活用したりします。また点群データそのものは将来のメンテナンス時にも基準データとして再利用可能なので、しっかり保管します。

● 運用時の注意点: RTKドローンを運用するにあたって留意すべきポイントもいくつかあります。まず法令遵守です。ドローン飛行は航空法上の規制があるため、対象区域が規制空域に該当する場合は国土交通省への飛行許可申請や地元調整を事前に行いましょう。また、測量用ドローンであっても重量や飛行方法によっては無人航空機操縦者のライセンスが必要です。次にGNSS受信状況の確認。RTKは衛星からの電波状況に大きく依存するため、ビル陰や山間部など衛星が捕捉しづらい環境では精度が出ない場合があります​。必要に応じて上空が開けた場所に一時基準点を設置する、あるいはCLAS補強信号（準天頂衛星）を利用するなど工夫しましょう​。

さらにRTKの初期化・フィックスに時間がかかる場合もあるので、飛行前にしばらく静置して解が安定するのを待つことも重要です。その他、写真測量では天候や光条件にも注意が必要です。強風時は飛行ブレで写真がボケる可能性がありますし、日陰が極端に多いと画像解析精度が落ちます。なるべく条件の良い日を選ぶか、難しい場合はHDR撮影や追加照明などで対処します。最後に、データ保存とバックアップも計画しておきましょう。高解像度写真は膨大な容量になるため、現場ごとに整理しクラウドなどにバックアップすることで、後から必要なデータをすぐ参照できるようにしておくと安心です。

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以上がRTKドローン導入の一連の流れです。最初は覚えることも多いですが、一度ワークフローを確立してしまえば以降の現場ではスムーズに運用できるでしょう。社内にノウハウが蓄積すれば、他現場への応用や新たな計測サービス展開などビジネスチャンスにつながる可能性もあります。

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LRTKの紹介

最後に、手軽に高精度測位を実現できるソリューションとして注目のLRTKについてご紹介します。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、小型・軽量一体型のRTK-GNSS受信デバイスおよびサービスの名称です​。スマートフォン（主にiPhone/iPad）に後付け装着できるポケットサイズのGNSS端末で、マルチGNSS・マルチ周波数受信に対応し、ネットワーク型RTK（Ntripクライアント）や日本の補強信号（みちびきのCLAS）受信機能を備えています​。要するに、専門的な測量機器がなくてもスマホが1台の高精度測位機に変身する画期的なデバイスです。

LRTKの特長は、その手軽さと汎用性にあります。専用のLRTKアプリをスマホにインストールし、補正サービスの情報を入力して接続するだけで、単独作業者でも即座にセンチメートル級測位が始められます​。

操作手順も「ネットワークRTKをオンにして補正情報を設定し、接続開始」という非常にシンプルな流れで、難しいGNSSの知識がなくても直観的に扱えるよう設計されています​。さらに取得した位置データや写真はLRTKクラウドと連携可能で、その場でクラウドへアップロード・共有ができます​。

例えば、土木施工の現場で測量担当者がLRTK付きスマホで出来形箇所の座標を計測し、写真付きでクラウド共有すれば、離れたオフィスの監督者ともリアルタイムに情報共有が可能です。実際に2024年1月の能登半島地震の被災現場では、作業員がLRTK付きスマホで液状化による地盤沈下量や道路の亀裂位置を測定し、即座にクラウド共有することで関係者全員が現況を把握し迅速な対応につなげられたといいます​。このように、LRTKは現場DXを支える強力なツールとしても機能します。

建設・測量業界でも、LRTKを活用した新しい取り組みが始まっています。例えば、BIM/CIMで作成した3D設計モデルを現場に持ち出し、LRTKで高精度に位置合わせしたAR（拡張現実）表示で施工箇所を確認するといった使い方も登場しています​。

従来は紙図面と目測で行っていた施工チェックが、タブレット越しに3Dモデルを重ねて直感的に確認できるようになり、現場の生産性と精度を飛躍的に高めています。小型デバイスであるLRTKならヘルメットに取り付けたりポールに固定したりと取り回しも良いため、現場内を歩き回っての測量や出来形検査、構造物の杭打ち位置出しなど様々なシーンで活躍しています。既に国内のゼネコン各社や測量会社で試験導入が進んでおり、「1人1台のGPS測量機」というコンセプトで今後さらに普及が期待されます​。

 

現場の測位作業を革新するLRTKを導入し、精度と効率を両立したスマートな測量を始めてみませんか​。以上、ドローン測量とRTK技術の基礎から応用事例、そして最新デバイスの紹介までを長文で解説しました。

RTKによる高精度測位を取り入れることで、「早いけど荒い測量」から「早くて正確な測量」へと進化し、建設現場・インフラ点検の生産性向上に繋がります。ぜひこの機会にRTKドローンやLRTKの活用を検討してみてください。貴社の測量業務に新たな価値をもたらすことでしょう。