1. RTK測位とは？

RTK測位とは、基準局（ベースステーション）と移動局（ローバー）と呼ばれる2台のGNSS受信機を使用し、リアルタイムに測位精度を飛躍的に高める技術です。基準局はあらかじめ正確な位置（座標）が分かっている地点に設置し、移動局は測位したい地点に設置します​。両者で同時にGNSS衛星からの信号を観測し、共通に含まれる測位誤差を相殺することで、通常の単独測位では得られない高精度な位置情報をリアルタイムに算出できます​。

一般に「RTK-GNSS測位」や「干渉測位法」とも呼ばれ、元々は測量分野で発展した技術ですが、現在では建設機械の自動制御や農業分野、ドローン測量など幅広い用途で活用されています。

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2. 一般的なGPS測位とRTK測位の違い

RTK測位の凄さを理解するために、まず通常のGPS測位（GNSS単独測位）との違いを見てみましょう。一般的なGPSでは、受信機単体で複数の衛星信号を受信し位置を計算します。しかしこの方法では、大気の影響や衛星時計の誤差など様々な要因で5～10m程度の誤差が生じます​。

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スマートフォンの地図アプリやカーナビで現在地がズレて表示されるのは、このためです。一方、RTK測位では基準局から補正情報を使うことで誤差を打ち消し、数センチメートル以内の精度で位置を特定できます。例えばRTKでは水平位置の誤差は2～3cm程度、鉛直方向でも3～4cm程度に抑えられるという報告もあります。つまり、RTKは従来のGPSに比べて桁違いに高精度だということです。

では、なぜRTKではこれほど高精度になるのでしょうか？　ポイントは「相対測位」と「補正情報」にあります。RTKは単独測位とは異なり、基準局と移動局の2点間で測位を行う相対測位の一種です。基準局は自分の正確な位置が分かっているため、自分が受信した衛星信号から逆算してその瞬間の測位誤差（誤差要因）をリアルタイムに求めることができます。その誤差情報を移動局に送り、移動局側では自分が測定した位置にその補正値を適用することで、誤差が打ち消され高精度な位置が得られるのです。このように、基準局のデータを用いて精度向上を図るRTKは「リアルタイムの差分測位」とも言え、通常のGPSとの差は歴然です。

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3. RTKが高精度を実現できる仕組み

では、RTK測位がどうやってセンチメートル級の精度を実現しているのか、その仕組みをもう少し詳しく見てみましょう。キーワードは「搬送波位相の測定」と「補正データの流れ」です。

RTKでは通常のコード測位（衛星からの信号に含まれる擬似距離コードで測位する方法）に加えて、衛星信号の搬送波（キャリア）を利用した測位を行っています​。GPS衛星が発するL1帯の搬送波は波長約19cmと非常に短いため、この波の位相（波の山と谷の位置）を高精度に数えることでミリメートル単位の距離変化を検出できます​。

具体的には、受信機が衛星から届いた搬送波の位相を連続的に追跡し、「ちょうど何波長分届いたか（整数の波数）」と「最後に端数としてどれだけ届いたか（小数部分）」を測定します。しかし搬送波だけでは「何波長分か」の整数部分が未知数となるため、最初は大まかにコード測位で位置を求め（誤差数m程度）、そこから搬送波の整数波長数を解く作業（整数バイアスの解決）を行います​。

この際に基準局と移動局のデータを比較することで、搬送波の周期的なズレを相殺し、未知の整数部分を正しく推定できるのです。こうして搬送波の位相差を活用することで、数cmどころか場合によっては数mmの精度で距離を測定でき、その結果として高精度な位置座標が得られます​。

ではその補正データはどのようにやり取りされているのでしょうか。RTK測位では基準局と移動局がリアルタイムに通信し、誤差補正情報をやり取りします​。

移動局では、受け取った補正情報を自分が計算した測位結果に適用することで、誤差を打ち消した高精度な位置を得ます。言い換えれば、「基準局が計算した誤差」を「移動局の測位値」から引き算するイメージです。これにより、大気の影響や衛星軌道・時計誤差といった共通の誤差要因が相殺されるため、数センチの誤差しか残らないというわけです。

以上がRTK測位の原理です。まとめると、RTKは(1)短い波長の搬送波位相を測定して高精度化し、(2)基準局との相対測位と補正データ通信によって誤差をリアルタイム補正するーーこの二段構えで桁違いの精度を実現しているのです。

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4. 土木測量におけるRTKの活用メリット

RTK測位の仕組みと高精度ぶりがお分かりいただけたところで、実際に土木測量の現場でRTKを活用するメリットについて説明します。ゼネコンの大規模工事から中小規模の土木作業、道路や鉄道のインフラ点検に至るまで、RTKの導入が測量作業にもたらす恩恵は非常に大きいです。

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◎測量作業の効率大幅アップ：RTKを使えば、広い範囲のポイントを短時間で一気に測量できます。従来はトータルステーションで逐一点を測ったり、複数人で位置出しをしたりしていた場面でも、RTK-GNSSなら受信機を持って歩くだけで次々とポイントの座標を取得可能です。特に地形測量など多数の測点がある現場では、RTKにより作業時間を劇的に短縮できます。また基準局から数km離れていても精度を維持できるため、広大な建設現場や道路測量でもトータルステーションに比べ移動の手間が減ります。

◎省力化（ワンマン測量）：RTK測量では、移動局の受信機を搭載したポールを1人で運用すれば測点の座標を取得できるため、場合によっては一人で測量が完結します。基準局を自前で設置する場合でも、固定しておくだけで自動的にデータ配信してくれるので、人手を取られません。ネットワーク型RTKサービス（後述）を利用すれば基準局そのものを置く必要もなく、測量機器1台で測れる手軽さです。これにより人員削減や省力化につながり、熟練測量士が不足しがちな現場でも効率的に作業できます。

◎即時に高精度な位置が得られる：リアルタイム測位であるRTKは、その場で高精度の測定値がわかるため、現場で即座にチェック・判断が可能です。たとえば設計図と実際の位置を現場で比較確認したり、施工中の構造物の正確な設置位置を確認したりといったことが、その場でできます。従来の静的な測量手法では、データを持ち帰って処理しないと高精度な結果が得られませんでしたが、RTKなら測りながら確認ができます。これにより手戻りの防止や品質確保にも寄与します。

◎測量以外の活用（施工のDX化）：高精度な位置情報がリアルタイムに得られる利点は、単なる測量作業に留まりません。例えば、重機にGNSS受信機を取り付けてブレード（排土板）の高さをRTKで管理すれば、オペレーターの勘に頼らず数センチ精度で土工が可能になります​。実際に海外の事例では、ブルドーザのブレードにRTK受信機を2基取り付け、掘削・盛土作業を自動制御して数ミリの精度で地面を均した例も報告されています​。

土木業界で推進されているi-ConstructionやICT施工においても、RTKは切り札的な技術となっており、出来形管理の省力化や重機の自動運転など、さまざまな応用が広がっています。

以上のように、RTK測位は「速い」「ラク」「高精度」という三拍子揃ったメリットを土木測量にもたらします。従来は測量に付きものだった数メートルの誤差が、今や数センチの誤差に縮まったことで、現場の測量スタイル自体が変革しつつあります。まさに土木測量×RTKの革命と言えるでしょう。

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5. 最新RTK技術「LRTK」でさらに簡単・高精度に

RTK測位の効果を最大限に活かすには、現場で使いやすい機器であることも重要です。最近では、RTK測位をより手軽に扱えるようにするための機器やサービスも登場しています。その代表例が「LRTK」と呼ばれる最新技術です。

LRTKは、東京工業大学発ベンチャーのレフィクシア株式会社が開発したポケットサイズの高精度GNSS端末とそれに連携するアプリからなるソリューションです。中でも注目なのが「LRTK Phone」という製品で、これはスマートフォンに直接取り付けて使えるRTK受信機です。スマホ（AndroidやiPhone）の背面に装着するだけで衛星を使ったRTK測位が可能になり、専用アプリを起動すればすぐにセンチメートル級の位置情報を取得できます。アンテナとバッテリーを内蔵しており、従来の据え置き型GNSS受信機のような煩雑さはありません。まさに「スマホが測量機になる」画期的なデバイスです。

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LRTKを使えば、これまで専門の測量機器が必要だったRTK測位が飛躍的に身近になります。たとえば、コンクリート構造物のひび割れ調査で、スマホで撮影した写真にその場所の正確な座標をタグ付けしてクラウドに保存するといったことも容易にできます。災害現場の記録やインフラ点検の写真管理など、位置情報付きのデータ収集がワンタッチで行えるため、現場DX（デジタルトランスフォーメーション）が加速します。さらに、LRTKは日本の準天頂衛星「みちびき」が提供するセンチメータ級補強サービス（CLAS）にも対応しており、インターネット接続が難しい場所でも衛星からの補強信号で高精度測位を維持できます。機器も小型・軽量で、専用のポールだけでなくヘルメットに装着して作業員の位置を追跡するといったユニークな使い方も可能です。

このようにLRTKはRTK測位をさらに手軽に、そして柔軟に活用できるよう進化させた最新技術と言えます。従来は数百万円する機材が必要だったセンチメートル測位が、今やスマホと小型デバイスの組み合わせで実現できるのです。測量技術者にとっては頼もしい味方となるでしょう。