2019.01.21UAV(ドローン)写真測量について調べていると、「RTK」という言葉を目にすることがあると思います。RTKについての解説をみると「誤差をセンチメートル単位に抑える」だとか「標定点の設置が不要で作業効率アップ」というような魅力的な話がされていて、「なんだかよく分からないけど便利で凄そうだ」と感じた方も多いのではないでしょうか。いった点についてお話していきたいと思います。Kinematic(GPS)」の略です。日本語に訳すのは難しいのですが、無理やり表現するなら「動的リアルタイム」といった感じとなるでしょうか。RTK測位は固定局(基地局)と移動局という2つの受信機を使用し、リアルタイムに2点間で情報をやり取りすることで測位精度を高めるという手法です。移動する=「動的な」受信機で、「リアルタイム」に測位できるので、RTK測位と呼ばれます。GPSなどGNSS(注1)といった衛星位置情報測位システムはどうしても誤差が生じてしまいます。GPSによる単独測位でおよそ10メートル程度、他のGNSSを併用しても数メートルほどの誤差が出ると言われています。計測時の状況にもよりますが、実際に測位してみると確かにそのぐらいの誤差は出ているのが確認できます。カーナビや地図アプリはそんな誤差出ないけど?」と疑問に思われる方もいるかもしれませんが、それはソフトウェア側で補正を行っているだけにすぎず、実際にはみなさんの身の回りの機器も同様に誤差が出ているのです。システムの精度を高める様々な試みがなされてきました。代表的なものは以下のようなものです。捕捉できる衛星数を増やして精度を高めよう→GNSS、RNSS(注2)誤差を相対的に補正して精度を高めよう→DGPS(注3)移動しながらでも高精度の測位を行えるようにしよう→キネマティック測量(注4)RTK測位はこれらの中の「キネマティック測量」に該当するわけですが、旧来のキネマティック測量が抱えていた問題点を解決すべく取り入れられた、新しいキネマティック測量手法と言うことができます。次章でもう少し詳しく解説していきたいと思います。注1:GPSが米軍の衛星のみを指すのに対して、世界各国で打ち上げられている全地球航法衛星の総称がGNSSです。GPSをはじめとして、GLONASS、Galileo等が有名。注2:特定の地域をカバーする地域航法衛星の総称がRNSSです。QZSS(みちびき)やNavICが有名。RNSSを含めてGNSSと呼ぶ人もいますが厳密には違うもの。受信機単独ではなく、座標が判明している点に設置した「別の」受信機を併用することで、誤差を相対的に補正する仕組み。注4:単独測位やDGPSがアンテナを静止させて測位しなければならないことに対して、アンテナを移動させながら測位を可能とする手法。RTKとDGPSの違い前章の注釈で書かせていただいたように、RTKと似た測位手法として「DGPS」があります。どちらも受信機を2台使用する点が同じなため混同されがちなのですが、この両者の違いを解説しながらもう少しだけRTKについて掘り下げて解説してみたいと思います。DGPSの仕組み座標の判明している点(既知点)にGPS受信機を設置し固定局とする(既に基地が設置されています)固定局で計測を行い、既知座標との誤差を求めるもうひとつの受信機で測量したい点を計測する(移動しながらでも良い)固定局から、誤差情報を通信で受け取る誤差をもとに計算し直し、より正しい座標を算出するという流れになります。これによって誤差は±1メートル程度になると言われています。DGPSの場合、誤差の差分データは海上保安庁がDGPS基地局を設置してビーコンで発信していますし、衛星からデータを送る仕組み(SBAS)もありますので、必ずしも自分で固定局を設置する必要はありません。RTK測位の仕組み固定局を設置する。座標が判明していない場合には旧来手法等で測量を行い、正確な座標を求めておく固定局にて、GPSデータの取得を開始。誤差の差分データ送信を開始する移動局をセットアップし、固定局との接続を確認する初期化(Fix)したら測位を開始する(移動しながらでも良い)といった流れとなります。原理としてはDGPSと同じで、固定局から差分データをリアルタイムに受け取っています。加えてRTK測位は、より正確に精度を求める仕組みを備えています。DGPSの場合、まず通常の単独測量を行い、そのあとで差分データをもとに補正するという方法が採られていると解説しましたが、RTK測位では固定局と移動局それぞれが、任意の衛星までの距離と方位を正確に算出しています。技術的な詳細は割愛しますが、電波の波長数や位相を調べることによって算出しており、理論的にはミリメートル単位での精度を出すことができます。理論上の理想値は出ないのですが、こうした手法と差分データによる修正を併用することにより、誤差をセンチメートル単位に抑えることが可能となっているのです。移動しながら測位を行うことが可能なこれらキネマティック測量は、能率や曲面計測などがメリットなのですが欠点もいくつかありました。その中でも特に「リアルタイムに結果が分からない」といった問題点が大きかったのですが、その欠点を技術によって克服し、リアルタイムにキネマティック測量を行えるようになったものがRTKなのです。※どのように克服したのかは本筋から外れてしまうので割愛しますが、調べてみると面白いと思います。ちなみにRTKシステムには、固定局の設置を必要とせずネットワークから補正情報を取得し利用できる「ネットワーク型RTK」という仕組みも存在します。ネットワーク型RTKについては、こちらの記事で詳しく解説しているので併せてご覧ください。ネットワーク型RTKとは以前に高精度な測位が可能となるRTK測位についてご紹介させていただきました。この記事の中で「UAVによる公共測量での使用は原則認められていない」ことがデメリットであるとして上げさせていただきましたが、この点については今...sky-k.netRTK測位のメリットとデメリットそれではRTK測位を行うメリットにはどのようなものがあるのでしょうか。ここでは「UAVにRTKを搭載する」という観点からのメリットをいくつか挙げさせていただきます。現在位置の測位が正確に行える飛行の安定性が増す高度測位の正確性がかなり増す方位の測位が正確になり、エラーを抑えることもできるパッと思いつくだけでもこれだけのメリットがあります。RTKシステムを使うことで、標定点の設置の必要無くUAVを飛行させるだけで正確な測量が行えるようになります。正確な位置情報をもとに飛行できるため安定性も増しますので、安全面から見てもメリットがあります。GPSやGNSSは高さの精度が甘いと言われていますが、RTK測位であれば高さについても十分な精度を得ることができ(注5)、高所点検などでも安定した自律飛行が可能となります。GPS衛星の電波の波長をカウントすることで方位も正確に判明しますので、コンパスエラーを起こしやすい金属付近や高圧線付近でも、エラーを起こすことなく飛行することが可能となります。続いてデメリットの方も考えてみたいと思います。標定点を設置しなくても良いというのが測量におけるRTK使用の最大のメリットだと思いますが、現在のUAVを用いた公共測量マニュアル(案)では、UAVによる測量は標定点を設置した写真測量とレーザー測量しか規定されておらず、RTKシステム単体による測量は対象外となっています。準則第17条が定めるところにより、精度を証明できればその他の手法の使用も認める可能性があるということにはなっています。国土地理院に対して精度の確保が可能なことを証明する報告書と作業計画書を別途提出しないといけないのでかなり大変です。提出したとして認可してもらえるのかどうか......こればかりは申請してみないと分かりませんが、高価な機材を導入して「ダメでした」では済まないと思いますので慎重になる必要があります。導入コストについても、最近ようやく100万円を切るシステムも登場してきているとはいえやはり高価です。注5:RTKシステムが高さ(Z軸)の精度に強いという意味ではありません。単独測位同様、X軸・Y軸の精度と比べると甘さはあるのですが、単独測位におけるZ軸測位精度と比較した際に、かなりの精度改善が見込めるという意味になります。Knowledge関連記事UAV写真測量UAV測量に必要な資格・免許このテーマについては勘違いされやすいのでまず結論から書きます。UAV測量に必要な資格・免許は2019年1月現在特にありません。必要になる許可等はあります。関連する資格の有無によって運用方法は多少変わってきます...UAV写真測量ネットワーク型RTKとは以前に高精度な測位が可能となるRTK測位についてご紹介させていただきました。この記事の中で「UAVによる公共測量での使用は原則認められていない」ことがデメリットであるとして上げさせていただきましたが、この点については今...UAV写真測量UAV(ドローン)写真測量はどのような現場で活用されているのかUAV写真測量が行われている現場を実際に見たことのある方はどのぐらいいるのでしょうか。筆者はよく見かけるようになったなと感じますが、全く見たことのない方もいることと思います。?その仕組みと注意点UAV(ドローン)が身近になり、様々な場所で「ドローン活用」という言葉を耳にするようになりました。測量、建設業の方は「ドローンで測量する」という話をよく聞くと思います。今回はこうした航空法による制限と、飛行許可・承認の際の審査要領について...UAV写真測量UAV(ドローン)測量における様々な規制やルールこれまで当サイトではUAV(ドローン)測量の利便性を色々と解説させていただきました。機体・製品UAV写真測量カメラソフトウェアUAVレーザ。