従来法vs最新RTK：
トータルステーション測量との比較

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2025年3月4日 掲載

トータルステーション測量とは？

トータルステーション（TS）測量は、従来から広く使われている光学測量の手法です。トータルステーションとは、経緯儀（水平角・鉛直角を測る装置）に測距儀（距離を測る装置）を一体化した電子光学機器で、角度と距離を同時に高精度で測定できます。測量用プリズム（反射鏡）と組み合わせて使用し、測点間の三次元座標を求めることができます。

使用機材と設置手順:
トータルステーション測量では、三脚の上にトータルステーション本体を据え付けます。機材には本体のほか、目標点に据えるプリズム（反射プリズム）、三脚、整準器（レベル）などが必要です。まず既知点や基準点にトータルステーションを設置し、気泡管や電子整準で機械を水平・鉛直に整正します。その後、後方交会法などで器械の現在位置（据え付け点の座標）を求め、測量準備を整えます。

測量手順:
測量者はトータルステーションの望遠鏡をのぞきながら、ターゲットとなるプリズムを視準（照準）します。本体は自動的に水平角・鉛直角とターゲットまでの斜距離を測定し、内蔵コンピュータがこれらの情報からターゲットの三次元座標を計算します。一連の作業を各測点ごとに繰り返し、必要な点の座標を取得します。測点が多い場合や見通しがきかない場合は、測定ごとにトータルステーションを移設し、既知点を経由して測量網を広げていきます。

精度について:
トータルステーションは極めて高い精度を誇ります。高性能な機種では距離精度が「±(2mm + 2ppm×距離)」程度とされ、例えば500m先でも約±3mm程度の誤差に収まります​。角度も1秒（1度の3600分の1）単位で測れる機種があり、100m先の誤差は約0.5mmとされています​。このように短距離での相対測定精度はミリメートルオーダーで、精密な構造物の位置出しや変位計測にも利用できます。

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メリット:

• 高精度: 上述の通り、近距離での測定精度は極めて高く、精密測量に適しています。特に高さ（高低差）の測定では水準測量と組み合わせることで数ミリの誤差に抑えられます。

• 安定した測定: 天候の影響を受けにくく（夜間や曇天でも使用可）、金属製の対象物でも測距可能です。電波ではなく光学測距のため、電波ノイズの心配がありません。

• 視通しがあれば測定可能: 直接衛星信号が届かないトンネル内や樹林地帯でも、視通しさえ確保できれば測量できます。都市部の建物間でもプリズムが見えれば測定可能です。

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デメリット:

• 作業に人手と時間がかかる: 一人が機械、もう一人がプリズムを持つ 2人一組作業 が基本となり、人件費がかさみます（ロボットTSで一人作業も可能ですが高価）。また、広範囲を測る際は三脚の据え直しに時間を要し、1点ごとの測定にも手間がかかります。

• 直線距離と視通しの制約: 測定は機器とプリズムの間に障害物がないことが条件です。視線を遮る建物や地形があると直接測れず、迂回するか測点を増やす必要があります。また測距可能範囲にも限界があり、遠距離になるほど誤差も蓄積します。

• 機材の運用負担: トータルステーション本体は高価で定期的な校正・メンテナンスが必要です。さらに、毎回の据え付けに熟練が要るため、操作習得に時間がかかる点もデメリットと言えます。

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RTK-GNSS測量とは？

RTK-GNSS測量とは、GPSなどの衛星測位をリアルタイムで高精度化する技術です。「RTK」とはReal Time Kinematicの略称で、移動局（ローバー）と基準局（ベースステーション）という2台のGNSS受信機を使用します。基準局は既知の座標位置に設置し、その場で受信した衛星信号の誤差情報を移動局に送り、移動局はその補正情報を使ってセンチメートル級の測位をリアルタイムに実現します​。

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RTK測位の仕組みと技術的背景:
通常のGNSS測位では誤差数メートル程度ですが、RTKではこれを数センチまで縮小できます。その背景には搬送波位相測定という技術があります。GPS衛星からの電波の位相を捉え、基準局との位相差をリアルタイムで比較することで、高精度な相対位置を計算します​。誤差の要因（電離圏遅延や時計誤差など）は両局で共通に発生するため、基準局が検出した誤差を移動局で差し引くことで補正が可能になります。

測量フロー:

1. 基準局の設置: 測量現場の近くに既知座標点があれば、そこにアンテナとGNSS受信機を設置します（なければ公共基準局や電子基準点のデータを利用することも可能です）。基準局は自分の位置と受信した衛星信号からリアルタイムで測位誤差を算出します。

2. 移動局の準備: 測量者はポール等に移動局のGNSSアンテナを取り付け、携帯型の受信機コントローラを持って測りたい地点へ移動します。移動局は定期的に無線やインターネット（NTRIPなど）経由で基準局から補正データを受信します。

3. リアルタイム補正と測点測定: 移動局では補正データを受け取ると、自身の測位解を補正して高精度な現在座標を求めます（これを「FIX解」と呼びます）。測量者は受信機がFIX解になったのを確認して測点データを記録します。これを各ポイントで繰り返し、リアルタイムに測点の座標リストを取得できます。

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RTK測量の精度:
RTK-GNSSは平面位置で約±1～2cm、高さ方向で±2～3cm程度の精度が得られるとされています（基準局との距離や衛星配置によって変動）​。

例えば基準局との距離が数km以内であれば、ほぼセンチ単位の誤差に収まります。ただし衛星信号の受信状況が悪化するとFIXが保てず精度が落ちるため、常にミリ単位の安定性という点ではトータルステーションに一歩譲ります。しかし広域での絶対測位ができる点（既知点が無くても測量可能）や、短時間で多数の点を測れるメリットは非常に大きいです。

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メリット:

• 作業効率と省力化: RTK-GNSSは基本的に1人で測量作業が可能です。移動局を持った作業員が歩き回ってポイントごとに計測ボタンを押すだけで座標を取得できるため、広範囲の測量でもスピーディーに進められます。視通しの確保や据え直しの手間がなく、1日で取得できる測点数はトータルステーションより格段に多くなります。

• 広域測量と即時成果: 衛星測位なので長距離間の測量にも強く、例えば数km離れた地点間でも同時に測位すれば相対精度を確保できます。データはリアルタイムに座標値として得られるため、現場で即座に成果を確認したり設計座標との比較をしたりできます。

• 容易な座標統合: 基準局を公共座標系（世界測地系など）の既知点に置けば、測った点は自動的にその座標系上の絶対座標として得られます。後処理でローカル座標に変換する手間が省け、GISや設計図との整合もとりやすいです。

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デメリット:

• 衛星信号への依存: 最大の弱点は測量環境が衛星受信に大きく左右されることです。高層ビル街や樹林地では衛星が遮られたり電波が反射（マルチパス）したりして、FIX解が得られない場合があります。トンネル内や屋内では原則測位不能で、そうした場所では結局トータルステーション等の光学測量に頼る必要があります。

• 初期導入コスト: RTK測量を行うには、少なくとも高精度GNSS受信機が2台（基準局・移動局）必要です。専用機器は1台数百万円することもあり、セット導入費用はトータルステーションと同等かそれ以上になるケースもあります。もっとも、最近では安価なGNSS受信機やネットワーク型RTKサービス（既設基準局を利用するもの）も登場し、コスト面のハードルは下がりつつあります。

• 運用の難しさ: GNSS特有の専門知識が要求されます。衛星の構成や電離層影響による精度低下への理解、基地局データフォーマットや通信設定（無線周波数やNTRIPの設定）など、習熟が必要です。また常に通信環境が必要なため、山間部など通信圏外では別途無線機の準備や後処理測位(PPK)への切替えを検討しなければなりません。

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トータルステーション測量とRTK測量の違い

従来のトータルステーション（光学式測量機器）とRTK-GNSS（衛星測位測量機器）には、それぞれ強みと弱みがあります。ここでは測量機器 比較として、精度、作業時間、人員、環境適応性、コスト、運用のしやすさの観点で両者を比較します。

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精度: トータルステーションは短距離でミリ単位の相対精度を持ち、細部の寸法出しに優れます。一方、RTK-GNSS測量の精度は平面位置で1～2cm程度ですが、広範囲を一度にカバーでき絶対位置を取得できる強みがあります。高さ方向の精度もトータルステーション＋水準測量には及ばないものの、一般的な土木測量には十分な精度と言えます。

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作業時間: トータルステーションは据え付けや後方交会に時間がかかり、複数点の測定ではプリズムを持って移動する手間もあります。RTKは基準局の設置こそ必要ですが、一度FIXを得てしまえば移動しながら瞬時に点を測定できるため、測量完了までの時間は大幅に短縮できます。特に数百点におよぶ測量では、RTKの方が圧倒的にスピーディーです。

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人件費: トータルステーション測量では通常2～3人の班体制が必要（測距・記録・ターゲット保持）ですが、RTK測量は1人でも完結します。これにより大幅な省人化が可能です。ただし、トータルステーションもロボティックタイプを用いれば1人作業が可能になるため、機材投資によっては人員差を埋めることもできます。

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環境適応性: 都市部や閉鎖空間ではトータルステーション有利です。建物が密集する市街地やトンネル内、森林地域では光学測量なら視通し確保で対応できますが、RTK-GNSSは衛星が捉えられず測位不能になります。一方で広大な敷地や災害現場ではRTKが威力を発揮します。地上に測量基点がなくても測れ、見通しが利かない山岳地でも上空さえ開けていれば遠距離間の測量が直ちに可能です。

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コスト: 単体の機器価格を見ると、トータルステーションもRTK-GNSS受信機も高額で、最新機種はどちらも数百万円クラスです。運用コスト面では、トータルステーションは定期校正や消耗品（バッテリー等）の費用がかかり、RTKは加えて通信費や場合によっては補正サービスの利用料が発生します。導入コストはケースバイケースですが、RTKは人件費削減効果も踏まえると中長期的には経済的と見る向きもあります。

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運用のしやすさ: 扱いに関しては、一概にどちらが簡単とは言えません。トータルステーションは機器据え付けや測設に熟練が要る反面、動作原理は直感的でトラブルも少ない傾向があります。RTK-GNSSは初期設定や電波状況の管理が必要ですが、一度運用に慣れれば設置の手間が少なくデータ処理も自動化されているため、測量後の座標計算作業がほぼ不要です。それぞれ習熟が求められますが、総じてRTKの方がデータのデジタル連携が容易で、ICT施工やBIMとの親和性が高いと言えるでしょう。

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 LRTKの活用と導入メリット

最新のRTK技術の中でも特に注目されているのがLRTKです。LRTKは従来のRTK測量をさらに進化させたソリューションで、高い測位精度と機動性を両立しています。例えば、LRTKでは専用の補正情報を衛星や独自ネットワークから受信することで、基準局を設置しなくてもリアルタイムにセンチメートル精度を得られる仕組みを実現しています。その結果、機材の準備が簡素化され、測位の初期設定時間が短縮。現場で受信機を起動すれば即座に測量を開始できる高い機動力が生まれます。

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LRTKの測位精度と機動性:
LRTKは最新のGNSS技術により、通常のRTKと同等以上の精度（数センチ以内）を安定して提供します。さらに、補正データを広域から取得できるため、広範囲の測量でも基準局間の継ぎ替えが不要です。山間部など従来は基地局通信が難しかった場所でも、LRTK対応機器さえ持ち込めば測量が可能になります。言い換えれば、「基地局を持ち運ぶRTK」から「基地局に縛られないRTK」への飛躍がLRTKの強みです。これにより測量担当者は機器一式を背負ってどんな現場にも飛び込み、即測って即座に結果を得ることができます。

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現場導入事例:
実際にLRTKを活用した事例として、建設現場やインフラ維持管理の分野での成功例が報告されています。例えば、ある高速道路の補修工事では、LRTK対応GNSS受信機を用いて路面の沈下量を短時間で面的に測定し、従来法では数日かかっていた調査を数時間で完了させました。また、鉄道の巡回検測では、作業員が持つLRTK機器により線路変位をリアルタイム検出し、即座に補修判断を下せる体制を構築しています。建設業界でもICT施工の一環としてLRTKを導入する企業が増えており、従来のトータルステーションのみでは難しかった省人化と即時化を両立した測量が可能になっています。

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以上のように、LRTKはRTK測量とトータルステーション測量それぞれの長所を取り入れ、現場の生産性向上に寄与する技術です。高精度かつ迅速な測量は工期短縮とコスト削減に直結します。さらに一人で広範囲をカバーできるため、労働力不足の解消策としても有効です。機材もコンパクトで持ち運びやすく、初めてRTKを導入する現場でも扱いやすいよう設計されています。今後のインフラ点検や災害対応においても、LRTKは強力なツールとなるでしょう。