RTK-GNSSを使えば、cm精度の位置情報をリアルタイムで取得できます。
RTK-GNSS入門【高精度測位の基礎知識】
この記事では、RTK-GNSSの基礎知識と活用方法を解説します。
RTK-GNSSとは
概要
RTK-GNSS（Real Time Kinematic GNSS）は、衛星測位の誤差を補正してcm精度の位置情報を得る技術です。
【RTKとは】 ・Real Time Kinematic ・リアルタイムで補正 ・cm精度を実現
単独測位との違い
| 項目 | 単独測位 | RTK測位 |
|---|---|---|
| 精度 | 数m | 数cm |
| 補正情報 | 不要 | 必要 |
| リアルタイム | – | 可能 |
| コスト | 低 | 高 |
GNSSとは
【GNSS（衛星測位システム）】 ・GPS（アメリカ） ・GLONASS（ロシア） ・Galileo（ヨーロッパ） ・BeiDou（中国） ・QZSS（日本・みちびき） 複数システムを使用することで 精度・可用性が向上
仕組みと原理
RTKの基本原理
【処理の流れ】 1. 基準局（既知点）で観測 2. 観測データから補正情報を算出 3. 補正情報を移動局に送信 4. 移動局で補正を適用 5. cm精度の位置を算出
搬送波位相測位
単独測位
疑似距離（コード）を使用、精度：数m
RTK測位
搬送波の位相を使用、波長が短い（数cm）、精度：数cm
Fix解とFloat解
Fix解
- 整数値バイアスを確定
- 精度：1〜3cm
- 信頼性が高い
Float解
- 整数値が未確定
- 精度：数十cm
- Fix解への過渡状態
必要な機器
基本構成
【移動局】 ・2周波GNSSレシーバー ・アンテナ ・コントローラー（スマホ等） ・ポール/三脚 【基準局】 ・GNSSレシーバー ・アンテナ ・三脚 ・通信機器 または 【ネットワーク型RTK】 ・移動局のみ ・インターネット接続
機器の例
| 機器 | 価格帯 | 特徴 |
|---|---|---|
| 測量用受信機 | 50〜200万円 | 高精度、高信頼 |
| 低価格受信機 | 5〜20万円 | DIY向け |
| スマホ用外付け | 3〜10万円 | 手軽 |
低価格RTK
代表的な製品
- u-blox ZED-F9P
- Emlid Reach RS2
特徴
- 価格：5〜20万円
- 精度：1〜3cm
- DIY向け
補正情報の取得方法
自営基準局
メリット
- 通信環境に依存しない
- ランニングコストなし
デメリット
機器が2台必要、設置の手間、既知点が必要
適した用途
- 山間部での使用
- 通信環境がない場所
- 同一現場での継続使用
ネットワーク型RTK
サービス例
- ジェノバ
- 日本GPS協会
- Softbank RTK
メリット
- 基準局不要
- 広域で使用可能
- すぐに使える
デメリット
通信環境必須、月額費用
無料の補正情報
【RTCM配信サービス】 ・一部の自治体が提供 ・無料で利用可能 ・対応エリア限定 【NTRIP】 ・インターネット経由の配信プロトコル ・様々なサービスに対応
精度と誤差要因
達成可能な精度
| 条件 | 水平精度 | 垂直精度 |
|---|---|---|
| 良好 | 1〜2cm | 2〜3cm |
| 通常 | 2〜5cm | 3〜5cm |
| 厳しい | 5〜10cm | 10〜20cm |
誤差要因
衛星関連
- 衛星数の不足
- 衛星配置（PDOP）
- マルチパス
環境関連
- 遮蔽物（建物、樹木）
- 電波干渉
- 気象条件
機器関連
- アンテナの品質
- 基準局との距離
- 初期化の失敗
精度向上のコツ
5つのポイント
- 開けた場所で観測
- 衛星数を確保（8機以上）
- PDOPを確認（3以下推奨）
- 基準局との距離を近く
- マルチパスを避ける
活用事例
事例1: 測量業務
内容
- 境界測量
- 現況測量
- 出来形測量
メリット
- 作業効率向上
- 1人での測量可能
- リアルタイム確認
事例2: 農業
内容
- トラクターの自動操舵
- ドローン農薬散布
- 圃場管理
メリット
- 作業の自動化
- 重複・漏れの削減
- 夜間作業も可能
事例3: 建設現場
内容
- ICT建機の位置制御
- 杭打ち位置の確認
- 出来形管理
メリット
- 丁張りレス
- リアルタイム確認
- 品質向上
事例4: ドローン
内容
- RTK対応ドローン
- 正確な飛行ルート
- 高精度オルソ
メリット
- GCP削減
- 作業効率向上
- 精度向上
導入のポイント
用途に応じた選択
高精度が必要
- 測量用受信機
- ネットワーク型RTK
- サポート体制
コスト重視
- 低価格受信機
- 自営基準局
- DIY対応
導入前の確認
チェックリスト
- 使用エリアの確認
- 通信環境の確認
- 必要精度の確認
- 予算の確認
- 運用体制の確認
スキル習得
必要な知識
- GNSS測量の基礎
- 機器の操作
- 誤差の理解
- トラブル対応
習得方法
- メーカー研修
- 講習会参加
- 実践練習
コスト
| 項目 | 費用目安 |
|---|---|
| 機器（初期費用） | 5〜200万円 |
| ソフト（初期費用） | 0〜50万円 |
| 補正サービス（月額） | 1〜5万円 |
| 保守費用（年額） | 10〜30万円 |
QGISとの連携
リアルタイム表示
python
# GPSデーモンとの連携
import gpsd
gpsd.connect()
while True:
packet = gpsd.get_current()
lat = packet.lat
lon = packet.lon
# QGISに位置を表示
update_position(lat, lon)ログデータの活用
【一般的なフロー】 1. RTKでログを取得（NMEA/RINEX） 2. 後処理で補正（必要な場合） 3. CSV/GPXに変換 4. QGISにインポート 5. 分析・可視化
属性データの付与
python
# 位置と属性を記録
import csv
data = []
while measuring:
lat, lon, height = get_rtk_position()
attributes = get_attributes() # 現場で入力
data.append({
'lat': lat,
'lon': lon,
'height': height,
**attributes
})
# CSVに保存
with open('survey.csv', 'w') as f:
writer = csv.DictWriter(f, data[0].keys())
writer.writeheader()
writer.writerows(data)
まとめ
RTK-GNSSの特徴
特徴
- cm精度のリアルタイム測位
- 様々な分野で活用
- 機器の低価格化が進行
- ネットワーク型で手軽に
導入のポイント
4ステップ
- 用途・精度を明確に
- 機器・サービスを選択
- 運用体制を整備
- スキルを習得
今後の展望
将来展望
- さらなる低価格化
- スマホへの搭載
- 自動運転への活用
- IoTとの連携
関連記事