近年、GNSS（全球測位衛星システム）を利用した測量において、高精度な位置をリアルタイムに測定できるRTK測位が注目されています。RTK（Real Time Kinematic、リアルタイムキネマティック）は、基準局と移動局の2台のGNSS受信機を用いて測位誤差をリアルタイム補正することで、通常のGPS単独測位では数メートルある誤差を数センチメートルまで縮小できる画期的な技術です。その高精度から測量や土木、農業、ドローン測位など幅広い分野で活用が広がっています。
RTK測位を運用していると、受信機の画面やソフトウェア上で**「Fixed」や「Float」といった表示を目にするでしょう。これはRTKにおける解（ソリューション）の状態を示すもので、測位の精度や信頼性に直結する重要な情報です。本記事では、RTK測位初心者～中級者の方向けに、この「Fixed」と「Float」がそれぞれ何を意味するのか、その違いと重要性について分かりやすく解説します。併せて、確実にFixed解を得るためのポイントや、RTK測位を手軽に導入できるツールLRTK**についても紹介します。
RTKとは？
RTK測位とは、基準局（基地局）と移動局の2台の受信機を用いて衛星測位の誤差を補正し、高精度な位置を求める手法です。基準局を既知の座標位置に設置し、移動局（ローバー）が測位したい点を観測します。両局は同じタイミングでGPSやGLONASSなど複数のGNSS衛星から信号を受信し、基準局側で得た測位データと既知の正確な座標値との差を求めます。この差分データ（補正情報）を無線やインターネット経由でリアルタイムに移動局へ送信し、移動局では自身の観測値に補正を適用することで誤差を打ち消します。これにより、単独測位では数メートル程度生じていた位置誤差を、数センチメートルレベルまで低減できるのがRTKの特徴です。
RTK測位を行うには、基本的に基準局用と移動局用の2台のGNSS受信機、それらを繋ぐ通信手段が必要になります。通信には、基地局-移動局間を直接電波で繋ぐ特定小電力無線（例：920MHz帯）やUHF無線、あるいは携帯回線を利用したインターネット経由の配信サービス（Ntrip方式）などが利用されます。また、近年では公共・民間の基準点ネットワークを利用し、自前で基準局を設置しなくても補正情報を受け取れるネットワーク型RTK（VRS方式等）も普及してきました。いずれの場合も移動局側で通信回線が確保されていることが前提となります。
このようにRTKを使えば、基準局との距離（基線長）が短い条件下で、平面位置で約1～2cm、高さ方向で3～5cm程度の精度でリアルタイム測位が可能です。従来は高度な専門知識や高価な機材を要したセンチ級測位が、RTKの登場によって飛躍的に身近な技術となりつつあります。
Fixed解（固定解）とは？
**Fixed解（固定解）**とは、RTK測位において衛星信号の搬送波位相に含まれる未知の整数値（整数アンビギュイティ）が正確に解決された状態のことです。簡単に言えば、「衛星から基地局・移動局までの距離に含まれるキャリア波のちょうど何波長分か」が特定できた段階であり、このときRTKは本来の高精度性能を発揮します。Fixed解が得られると、水平位置で数センチ、鉛直方向でも数センチ～数十センチ程度の誤差に収まる非常に精密な測位が可能となります。
測位を開始して十分な衛星データが蓄積されると、RTKエンジンが内部で複雑な演算処理を行い、整数アンビギュイティの候補を絞り込んでいきます。そして正しい組み合わせが見つかれば、その解を固定（Fix）して確定解とします。このため最高精度の解を「Fixed（固定）解」と呼びます。多周波数対応やマルチGNSS化が進んだ昨今のRTKシステムでは、良好な環境下であれば数十秒～数分程度でFixed解に到達するケースが一般的です。一度固定解を得られれば、その後は衛星の捕捉状態が大きく乱れない限り、移動しながらでも常にセンチ級の位置を測定し続けることができます。野外で測量作業を行う際は、受信機やソフトの表示が「FIX」（固定済み）になっていることを確認してから測点の記録や設置作業を行うことが重要です。
Float解（浮動解）とは？
Float解（浮動解）とは、RTK測位の途中段階でまだ整数アンビギュイティが解ききれていない状態の解を指します。測位開始直後や衛星信号が不安定なときは、このFloat（フロート）解からスタートします。Float解のままでは搬送波の波数（整数部分）が不明確なため、測位精度は完全な固定解ほど高くありません。一般に、Float解で得られる位置の誤差は水平・垂直ともに数十センチから1メートル前後とされています。これは基地局からの補正によって通常の単独測位よりは精度が向上しているものの、整数部分が「浮いた」ままで完全には補正しきれていないためです。
RTK測位では、十分な衛星の数が確保でき良好な観測条件が揃うと、この浮動解が徐々に収束してやがて固定解に至ります。しかし、衛星の受信状態が悪かったり基地局との距離が長すぎたりすると、いつまで経ってもFloat解のままになったり、一度Fixしても再びFloat解に戻ってしまうことがあります。多くのRTK対応機器やソフトでは、解の状態が**「FLOAT」や「DGPS」**などと表示され、固定されていないことが一目で分かるようになっています。外業中に測位解がFloatの表示になっている場合は、衛星の受信環境を見直したり、基地局との再接続を確認したりして、早期にFixへ持っていけるよう対処しましょう。
Fixed解とFloat解の違いと重要性
上で述べたように、Fixed解とFloat解では得られる測位精度に大きな差があります。Fixed解が水平方向数センチの誤差に収まるのに対し、Float解では数十センチメートル以上のズレが生じる可能性があります。この差は、現場で得られる測量成果の信頼性を左右します。例えば、境界点の設置や構造物の位置出しといった高精度を要求される作業で、もしFloat解のまま測位結果を使用してしまうと、数十cmの位置ズレが発生して重大なミスにつながりかねません。
そのため、RTK測量においては解がFixed状態であることを確認した上で結果を採用することが極めて重要です。固定解が得られて初めてRTKのセンチメートル級精度は保証されると考えてよいでしょう。逆に言えば、Float解の間はまだ安定した精度が得られていない予備段階なので、焦らずに測位の収束（Fix化）を待つ必要があります。また、作業中に一度Fixを得ても、電波状況の悪化などでFloatに戻ってしまうケースもあります。その際も慌てずに原因をチェックし、再度Fixed解になるのを確認してから続きを行うことが肝要です。FixedとFloatの状態を見分け、正しく対応することがRTK測位を扱う上での基本と言えます。
Fixed解を得るためのポイント
RTKで確実にFixed解を得て安定して維持するには、以下のようなポイントに留意すると良いでしょう。
-
基線長をできるだけ短く保つ：基準局（補正情報の発信元）と移動局との距離（基線長）が長くなるほど、両局間で受信する衛星信号に含まれる誤差の差分が大きくなり、補正の効果が薄れてしまいます。一般的に、単独の基準局を用いるRTKでは基線長が20km程度までに収まっているのが望ましいとされます。測量現場が基準局から遠い場合は、可能であれば現場近くに自前の基準局を設置するか、国土地理院の電子基準点を利用したネットワーク型RTK（VRS方式など）のサービスを活用することで、事実上基線長を短くすることができます。
-
衛星の視界を確保する：RTKはGNSS衛星からの電波受信に依存するため、上空の視界が開けた環境で観測を行うことが重要です。周囲を高い建物に囲まれた都市部や森林の中などでは衛星信号が遮られ、受信できる衛星数が不足してFloat解からFix解へ収束できなくなる恐れがあります。アンテナはできるだけ見通しの良い場所に設置し、一時的に衛星が少なくなる時間帯は測量を避けるなど、環境面の工夫も大切です。
-
補正データ通信を安定させる：基地局から移動局への補正データ伝送が途切れると、たとえ一時的にFixed解を得られても維持できず精度が低下してしまいます。無線で直接通信している場合は見通し距離の確保や中継器の設置、ネットワーク型RTKの場合は現場の携帯電波状況の確認など、補正情報を安定して受信できる通信環境を整えましょう。通信が不安定だとデータ欠損が増え、RTKエンジンが解を維持できずFloatに戻りやすくなります。
-
マルチGNSS・マルチ周波数の活用：使用するGNSS受信機は、可能な限り複数の衛星測位システム（GPSだけでなくGLONASSやGalileo、みちびき等）および複数周波数帯に対応した高性能なものを選びましょう。観測できる衛星の数が増え電波の周波数帯も多様になることで、RTKエンジンは整数アンビギュイティをより迅速かつ確実に解決できます。古い単一周波数（L1のみ）の機器では固定解に時間がかかったり長距離ではFix維持が難しい傾向がありますが、最新の多周波GNSS機器を使えば数十秒程度での初期化や長距離での安定性向上が期待できます。
LRTKによる簡易測量のすすめ
LRTKは当社が提供する高精度RTK測位システムで、**「難しいRTK測量を誰でも手軽に行えるようにする」**ことをコンセプトに開発されています。専用の小型GNSS受信機（LRTK端末）とスマートフォンを組み合わせて使用し、煩雑な設定を意識することなくワンタッチでセンチメートル級の位置座標を取得できるのが特長です。例えば、LRTK端末を付属の軽量ポール（モノポッド）に取り付けて測量すれば、1人でも簡単に多数のポイントを短時間で観測することができます。またスマホアプリ側でアンテナ高（GNSS端末を設置した高さ）の補正計算も自動化されているため、専門的な知識がなくても地表面の正確な座標を記録可能です。
LRTKシステムは内部で高度なGNSS補正処理を行っていますが、ユーザー自身が複雑な手順を踏む必要はありません。移動局として機能するLRTK端末にはモバイル通信モジュールが内蔵されており、国土地理院の電子基準点データなど必要な補正情報をインターネット経由で自動取得します。そのため、現場で自前の基地局を設置したり通信設定に悩んだりすることなく、LRTK端末とスマホさえあればその場ですぐに高精度測位を始められます。機器本体もバッテリー内蔵でポーチに収まるほどコンパクトなため、携行性に優れ狭い現場でも取り回しに困りません。
気になる測位精度も、従来のプロ向けGNSS測量機に匹敵するレベルを達成しています。LRTKを使えば、条件が良ければ平面位置で±1～2cm程度、高さ方向で±3cm程度の誤差に収まる高精度測位が可能です。さらに、同一点を複数回観測して平均を取る機能も備えており、例えば60回測り平均値を算出すれば誤差約1cm未満（数mm台）という驚異的な精度も実現できます。それほどの精度を誇りながら、操作はスマホアプリ上でボタンを押すだけと非常にシンプルです。
RTK技術はもはや一部の専門家だけのものではなく、LRTKのようなツールによって現場の誰もが恩恵を受けられる時代が訪れつつあります。もし「自分の現場にもRTKを導入してみたい」「測量作業をもっと効率化したい」とお考えでしたら、ぜひ一度LRTKの活用を検討してみてください。初めての方でも短時間のレクチャーですぐに高精度測位を使いこなせるようになり、LRTKが現場の測量スタイルを一新してくれるでしょう。
FAQ
Q. RTKとは何ですか？
A. RTKとは「Real Time Kinematic（リアルタイム・キネマティック）」の略称で、GNSS測位の誤差をリアルタイムに補正することでセンチメートル級の高精度な位置を測定できる技術です。一方の受信機を基準局として固定設置し、もう一方の移動局との間で観測データの差分をとることで誤差を打ち消し、高精度な測位を実現しています。
Q. RTK測位に何が必要ですか？
A. 基本的な構成としては、基準局用のGNSS受信機と移動局用のGNSS受信機、そして両者を繋ぐ通信手段が必要です。基準局は正確な座標値が分かっている点（既知点）に設置し、移動局との間で無線（特定小電力無線やUHF帯無線）またはインターネット（携帯通信網）を通じて補正データを送信します。最近では公共・民間の基準局ネットワークを利用して自前で基地局を用意しなくても補正を受けられるネットワーク型RTK（Ntrip方式）も普及しています。いずれの場合も移動局側で通信回線を確保し、補正情報を受信できることが前提となります。
Q. RTK測位は基準局からどのくらい離れても可能ですか？
A. 一般的な単独基準局によるRTKでは、基準局からの距離が20km以内に収まっていることが望ましいとされています。それ以上離れると電離層や対流圏誤差の差分が大きくなるため、整数アンビギュイティの解決が不安定になったり、精度が数センチ以上に低下する傾向があります。ただし、ネットワーク型RTKを利用すれば仮想基準点の効果によって数十km離れたエリアでも同等の精度で測位できる場合があります。
Q. RTK測位はどんな環境でも使えますか？
A. RTK測量は基本的に上空の開けた場所で行う必要があります。建物に囲まれた市街地や森林の中では衛星からの電波が遮られて測位が困難です。また電離圏の影響が大きい状況では精度が低下することがあります。さらに、基準局との通信が途絶えると補正が受けられなくなるため、山間部など携帯電話圏外の現場ではネットワーク型RTKの利用は難しくなります。このようにRTKにも不得意な環境があるため、状況に応じて測位地点を工夫したり、一時的に他の測量手法を併用するなどの対策も必要です。
Q. 固定解（Fix）と浮動解（Float）の違いは何ですか？
A. RTK測位では、衛星からの搬送波の不定値（整数バイアス）が正しく解決できると**固定解（Fixed解）になり、水平・鉛直ともに数センチの高精度が得られます。一方、アンビギュイティが解けていない途中段階では浮動解（Float解）**となり、精度はおよそ数十cm～1m程度に留まります。一般にRTK測位はまず浮動解の状態から始まり、十分な衛星数と良好な観測条件が揃うと固定解へと収束します。固定解を維持することで初めてRTKの高精度な測位結果を安心して利用できると言えます。
Q. スマートフォンでRTK測位できますか？
A. 通常のスマートフォン内蔵GPSだけではRTK並みの精度は得られませんが、外付けのRTK対応GNSS受信機を組み合わせればスマホでもcm級測位が可能です。例えば当社の提供するLRTK Phoneはスマホと連携するRTK測位システムで、専用の小型GNSS端末をスマホに接続してアプリを起動するだけで高精度の位置情報を手軽に取得できます。近年は他社からもBluetooth接続の小型RTK受信機が登場しており、スマホやタブレットを活用して手軽にRTK測量を行うスタイルが広がっています。スマートフォンを現場ツールとして活用しながら、従来は専門家にしか扱えなかったRTKによる高精度測位の恩恵を受けられる時代になりつつあります。