GPS単独測位とマルチGNSSの違い

まず、GPS単独測位とマルチGNSS測位の違いを整理します。GPS単独測位とは文字通り米国GPS衛星からの信号のみを使った測位です。GPSは約30機程度の衛星で全球測位サービスを提供しており、RTK方式を用いれば平坦で遮るもののない環境下で高い精度を得られます。しかし、測位に利用できる衛星がGPSのみだと、ビル陰や樹木の下などで視界に入る衛星数が減少した場合に測位精度が低下したり、最悪位置を求められなくなったりするリスクがあります​。

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一方、マルチGNSS測位ではGPSに加え、GLONASSやGalileo、BeiDou、QZSSといった複数の衛星システムを組み合わせて利用します。例えば、日本周辺であればGPS衛星に加えてGLONASSやBeiDou衛星も多数受信でき、さらに天頂に長時間とどまるQZSS衛星からの信号も利用可能です。そのメリットは大きく分けて次の通りです。

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• 利用衛星数の増加による精度向上: 測位解算に使える衛星が増えることで幾何配置（DOP値）の改善が期待でき、結果として位置の精度が向上します​。単一周波数のGPSのみよりも複数周波数・複数衛星を使うことで、電離圏誤差のキャンセルやマルチパス誤差の低減も図れます。

• 測位初期化時間の短縮: 利用可能な衛星数・信号数が多いほど、RTK測位で位置が確定するまでの時間（初期化時間）が短くなります​。特に衛星数が少ないときに比べ、マルチGNSSでは迅速に整数アンビギュイティ解決が行われ、作業の待ち時間が減少します。

• 衛星障害時のリスク低減: 仮に特定の衛星システムに不具合や電波遮断が発生しても、他のシステムでカバーできるため測位が継続しやすくなります。例えばGPS衛星の一時的な障害が発生しても、GLONASSやGalileoを利用して補完できるため影響を最小限に留めることができます。

以上のように、GPS単独と比べてマルチGNSSには測位精度・安定性の面で大きなアドバンテージがあります。それでは、具体的にマルチGNSSがRTK測位にどのような良い影響を与えるのか見ていきましょう。

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マルチGNSSがRTK測位に与える影響

マルチGNSSの導入によって、RTK測位の精度と安定性は飛躍的に向上します。基準局から移動局への誤差補正情報も、複数衛星を用いた方がモデル計算の信頼性が増すため、結果的に測位誤差をさらに低減できます。また、同じ精度を得るのにも必要な観測時間を短縮できる報告があります​。ここでは、マルチGNSSがもたらす主な効果を3つの観点から説明します。

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1. 誤差補正精度の向上: マルチGNSS対応RTKでは、GPSだけでなく他の衛星系からの観測情報も同時に使うため、測位演算に冗長性が生まれます。例えば電離圏や対流圏による遅延誤差の推定も、多衛星・多周波数のデータを組み合わせることで精度良く行えるようになります。その結果、RTKの解（ソリューション）の品質が向上し、測位誤差がより安定して数センチ以内に収まります。実際、受信可能な衛星数・信号数を増やすことでRTK初期化時間の短縮や測位成功率の向上、ひいては精度の安定化といった効果が得られることが報告されています​。

言い換えれば、マルチGNSSによりRTK解の収束が速くなり、一度得た高精度解も維持されやすくなるのです。

 

2. 測位の安定性（可用性）の向上: 衛星数が増える最大のメリットは、「高精度解が途切れにくくなる」ことです。マルチGNSS対応RTKでは、GPS+GLONASSのデュアル星群と比べて、GPS+GLONASS+Galileo+BeiDouのクアッド星群を利用した場合にRTK解の可用性が40%以上も向上したというデータもあります​。特に測位が難しい環境（都市部のビル街や山間部の谷間など）では、利用できる衛星が1つでも多いことがRTKの維持率を大きく左右します。マルチGNSSであれば常時十分な衛星が確保でき、移動しながらの測位作業でも解が安定に維持されやすくなります。

加えて、電波の受信環境が悪い現場での威力も見逃せません。**マルチGNSSは遮蔽下での測位継続性を高めます。**例えば森林や高架下などGPS衛星の信号が途切れがちな場所でも、他の衛星からの電波を拾えるため測位が途切れにくくなります​。

上の写真は木々に囲まれた環境でGNSS受信機を使用している様子ですが、マルチGNSS対応機ならばこのような場面でも複数の衛星を捕捉し続けられる可能性が高まります。従来は「空が開けた場所に出るまで測位が復旧しない」といったストレスがありましたが、マルチGNSSの活用により障害物の多い環境下でもRTK測位を継続できる安定性が大幅に向上します。

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建設・測量現場での活用事例

マルチGNSS対応の高精度RTK測位は、建設・土木のさまざまな現場で実用化が進んでいます。ここでは、代表的な活用シーンとその導入効果をいくつかご紹介します。

• 施工管理での測位: 建設現場の施工管理では、重機の位置管理や出来形確認などにRTK測位が利用されています。マルチGNSS対応のRTKなら、現場内のどこにいても安定してセンチ精度の自己位置を把握できるため、測量班が少人数でも効率よく作業を進められます。天候や時間帯によらず安定した測位ができる点も、現場の生産性向上に寄与しています。

• 杭打ち作業の高精度化: 構造物の基礎となる杭打ちでは、打設位置のずれが許されません。RTK-GNSSを用いた杭位置のガイダンスや管理において、マルチGNSSは衛星切替による測位中断を減らし、常に正確な座標を提供します。これにより、杭打ち機オペレータへの誘導がスムーズになり、ミスによるやり直しを防止できます。

• 出来形測定・検測: 道路や造成地など広範囲の出来形測定では、GNSS測量器が用いられることも多いです。マルチGNSS対応のRTK測量器であれば、測定範囲内のどこでも安定して精度の高い測位が可能なため、従来よりも迅速に測定点を増やすことができます。結果として、出来形管理図の作成作業が効率化し、品質管理の精度も向上します。

• インフラ保守点検: 高速道路や鉄道などインフラ設備の維持管理でも、高精度GNSSによる定期点検が注目されています。トンネル出口付近や高架橋下など一部GPS信号が遮られるエリアでも、マルチGNSSなら別の衛星で補完できるため途切れずに位置計測が行えます。これにより、橋梁の変位計測や線路の沈下監視といった作業を安全かつ高精度に実施できるようになっています。

以上のように、マルチGNSS対応のRTK測位は現場の様々な場面で恩恵をもたらしています。測位の「信頼性」と「継続性」が向上することで、結果的に作業全体の効率アップと品質確保につながっているのです。

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LRTKの特徴とマルチGNSSの活用

では、マルチGNSSを活用した実践的なRTK測位システムの一例としてLRTKシリーズの特徴に触れてみましょう。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RTK-GNSSソリューションで、建設現場で誰でも使える「万能測量機」として注目を集めています​。ポケットサイズの受信機をスマートフォンやタブレットに取り付けるだけで、リアルタイムにセンチメートル級の測位が可能となり、取得したデータはクラウドで即座に共有できます​。このように手軽さと高精度を両立したLRTKは、現場の技術者が1人1台携行し、必要なときに即座に測位や点検を行えるツールとして活用が広がっています​。

LRTKシリーズの大きな強みは、そのマルチGNSS対応と多周波対応にあります。例えばスマートフォン装着型の「LRTK Phone」は、小型アンテナながらGPS・GLONASS・Galileo・BeiDou・QZSSの各衛星信号を同時に捉えることができ、L1/L2/L6の3周波数にも対応した高性能GNSS受信機を内蔵しています​。

さらに日本の準天頂衛星「みちびき」が提供するセンチメータ級補強サービス（CLAS）に対応しており、携帯通信圏外の山間部や災害現場でも衛星から直接補正情報を受信して単独でセンチメートル測位が可能です​。もちろん、通信可能なエリアでは通常のネットワーク型RTKにも対応しており、基地局（電子基準点）経由の補正情報を用いた測位も行えます​。この二重の補強手段により、どんな現場環境でも安定した高精度測位が実現できるのです。

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現場での使い勝手も考慮された設計になっています。例えばLRTK Phoneはスマートフォンにワンタッチで装着でき、バッテリーも内蔵しているため片手で手軽にセンチ精度測位を行えます​。

上の写真のようにスマホ画面で測位結果やポイントを確認しながら、そのまま測量杆を持って歩いて測点を観測するといった使い方が可能です。従来の据え置き型GNSS受信機に比べて格段に取り回しが良く、狭い現場や人手不足の状況でも一人で効率的に測量・位置出し作業をこなせます。さらにLRTK Pro2のような上位モデルでは傾斜補正機能も搭載されており、ポールを多少傾けても先端の位置を自動補正して測位できるため、障害物があって真っ直ぐ据えづらい地点の観測にも対応できます​。

このようにLRTKはマルチGNSSの技術を最大限に活かし、現場で求められる実用性と利便性を備えた高精度GNSSソリューションとなっているのです。