近年、GNSS（全球測位衛星システム）を利用した測量で、リアルタイムに高精度な位置を測定できる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受信機を使い、測位誤差をリアルタイムに補正することで、通常のGPS単独測位では数メートルあった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。その高精度を活かし、測量や土木建設、農業、ドローンによる測位など幅広い分野で利用が広がっています。さらに近年では、災害調査やインフラの維持管理・点検といった用途にも応用が期待されています。
RTK測位を運用していると、受信機やソフトウェアに「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）の状態を示しており、測位精度や信頼性に直結する重要な情報です。本記事では、RTK測位初心者から中級者の方に向けて、「Fixed」と「Float」がそれぞれ何を意味するのか、その違いや信頼性の観点について分かりやすく解説します。また、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当社のツール「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（ローバー）の2台の受信機を用いて衛星測位の誤差を補正し、高精度な位置座標を求める手法です。まず基準局を正確な座標値が分かっている既知点に設置し、移動局が測位したい点を観測します。両方の受信機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、基準局側で得られた測位データと既知の正確な座標値との差分を計算します。この差分データ（補正情報）を無線通信やインターネット経由でリアルタイムに移動局へ送り、移動局では自身の観測データにその補正を適用することで測位誤差を打ち消します。こうした仕組みにより、通常の単独測位では数メートル程度生じていた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、基本構成として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です。通信には、基準局-移動局間を直接電波で結ぶ特定小電力無線（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を確保して補正データを受信できることが前提となります。こうした条件が整えば、基準局との距離（基線長）が短い場合に平面位置で約1～2cm、高さ方向で3～5cm程度の誤差に収まる高精度なリアルタイム測位が可能です。従来は専門知識や高価な機材を要したセンチメートル級測位が、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測位で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、衛星から受信機までの距離に含まれるキャリア波が「ちょうど何波長分か」を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、平面位置で数センチ、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です。
測位開始からしばらく衛星データを蓄積すると、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徐々に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。このように最高精度の解が得られる状態を「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測定を継続できます。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位置出し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。測位を開始した直後や衛星信号が不安定なとき、まずはこのFloat（フロート）解の状態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）が不明確なままのため、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。基準局からの補正により通常の単独測位よりは精度が向上しますが、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、十分な数の衛星が確保できて良好な観測条件が揃えば、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、基準局との距離が長すぎたりすると、いつまで経ってもFloat解のままになることがあります。また一度Fixしても、その後の電波状況の悪化などで再びFloat解に戻ってしまうケースもあります。多くのRTK対応機器やソフトウェアでは、解の状態が「FLOAT」や「DGPS」などと表示され、未固定である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、基準局との接続状況を確認したりして、早期にFixへ持っていけるよう対処しましょう。
Fixed解とFloat解の違いと信頼性
前述のとおり、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解が水平方向で数センチ程度の誤差に収まるのに対し、Float解では数十cm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大きく左右します。例えば、土地の境界標識の設置や構造物の正確な位置出しといった高精度を要求される作業で、もしFloat解のまま得られた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状態になってい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、測位結果を安心して信用できると言えます。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、成果を焦って利用せず測位解がFixに収束するのを待つ必要があります。また一度Fixを得ても、その後に電波受信状況が悪化するなどしてFloat解へ戻ってしまう場合もあります。その際も慌てずに原因を確認し、再度Fixed解になるのを確かめてから作業を再開することが肝要です。FixedとFloatの状態を見極め、適切に対応することが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解を達成し、それを安定して維持するには以下のポイントに留意すると良いでしょう。
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基線長をできるだけ短く保つ：基準局（補正情報の発信元）と移動局の距離（基線長）が長いほど、両局で受信する衛星信号の誤差差異が大きくなり、補正の効力が薄まってしまいます。一般に単独の基準局を用いるRTKでは、基線長は20km程度までに収まっていること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サービス（VRS方式など）を活用し、実質的に基線長を短くすると良いでしょう。
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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据え付け、一時的に衛星の少なくなる時間帯は測量を避けるなど、環境面での工夫も大切です。
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補正データ通信を安定させる：基準局から移動局への補正データ送信が途切れてしまうと、一時的にFixed解を得られても維持できず精度が低下します。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通信電波の状況確認など、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。通信が不安定でデータ欠損が多発するとRTKエンジンが解を維持できず、Floatに戻りやすくなります。
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マルチGNSS・マルチ周波数を活用する：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機器を選びましょう。観測できる衛星の数が増え電波の周波数帯も多彩になることで、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帯のみ）の機器では固定解になるまで時間がかかったり、長距離ではFix維持が難しい傾向がありますが、最新のマルチ周波GNSS機器を使えば初期化までの時間短縮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、煩雑な設定を意識せずとも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人でも短時間で多数のポイントを簡単に観測することができます。さらに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システム内部では高度なGNSS補正処理が行われていますが、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、現地で自前の基地局を設置したり細かな通信設定に悩んだりしなくても、LRTK端末とスマホさえあれば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測量機器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、例えば同じポイントを60回測定して平均値を算出すれば誤差約1cm未満（数mm程度）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。「自分の現場にもRTKを導入してみたい」「測量業務をもっと効率化したい」とお考えなら、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。1台の受信機を基準局として固定設置し、もう1台の移動局との間で観測データの差分をリアルタイムにとることで誤差を打ち消し、高精度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、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（特小無線やUHF帯）またはインターネット（携帯通信網を利用したNtrip方式）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、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も普及しています。いずれの場合も移動局側で通信環境を確保し、補正情報を受信できることが前提です。
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の誤差差異が大きくなるため、整数アンビギュイティの解決が不安定になったり、測位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、衛星からの搬送波位相の不定値（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未解決の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用いて手軽に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誰もが受けられる時代になりつつあります。
LRTKで現場の測量精度・作業効率を飛躍的に向上
LRTKシリーズは建設・土木・測量分野においてセンチメートル級の高精度GNSS測位を実現し、測量作業の時間短縮や生産性向上に大きく貢献します。また、国土交通省が推進する i-Construction にも対応しており、建設業界のデジタル化を促進する最適なソリューションです。
LRTKの詳細はLRTK公式サイトをご覧ください。 製品に関するご質問やお見積り、導入のご相談はお気軽にお問い合わせフォームよりご連絡ください。ぜひLRTKで、貴社の現場を次のステージへと進化させましょう。