ドローングリーンレーザ測量の実用性の実証：河川の 測量例

河 川 は 自 然 公 物 で あ り ， 日 々 そ の 姿 を 変 え る 河 川 に 対 し て そ の 差 分 を 把 握 し ， そ れ に 対 応 し て い く い こ と が 河 川 管 理 の 基 本 で あ り ，3 次 元 で 連 続 し て 河 川 を 把 握 で き れ ば ， 管 理 の 一 層 の 高 度 化 が 期 待 で き る ． 現 在 ， 全 国 の 一 級 河 川 で は 河 川 管 理 の た め に 定 期 横 断 測 量 が 実 施 さ れ て い る ． と こ ろ が ， こ の 河 川 定 期 横 断 測 量 は ， 縦 断 方 向 に 200m 間 隔 で 実 施 さ れ て お り ， 護 岸 部 の 局 所 的 な 洗 掘 状 態 や ， 瀬 や 淵 の 詳 細 な 地 形 な ど ， 河 川 管 理 に お い て 重 要 な 情 報 が 得 ら れ て い な い の が 実 情 で あ る ． ま た 河 道 内 の 水 部 は ， 主 に 音 響 測 深 機 に よ っ て 計 測 さ れ て い る が ， 計 測 自 体 が 多 大 な 労 力 と 時 間 を 要 す る 上 に ， 急 流 部 で は 計 測 作 業 自 体 が 困 難 と な る た め 充 分 な デ ー タ を 取 得 で き な い 課 題 が あ る ． こ れ ら の 課 題 に 対 し て ， 広 域 を 効 率 よ く 測 量 で き る 航 空 レ ー ザ を 活 用 し た 計 測 も 実 施 さ れ て い る が ， 計 測 作 業 に は 専 門 技 術 が 要 求 さ れ ， さ ら に 高 コ ス ト を 要 す る と い う 新 た な 課 題 が 発 生 し て い る ， 近 年 ， 迅 速 か つ 簡 便 な 計 測 手 法 と し て ド ロ ー ン に よ る レ ー ザ 測 量 の 普 及 が 期 待 さ れ て い る ． し か し な が ら ， 使 用 し て い る レ ー ザ は 近 赤 外 線 で あ り ， 陸 部 の み の デ ー タ し か 取 得 で き な い ． そ の た め ， ド ロ ー ン に よ る 計 測 が 普 及 し て も ， 河 道 内 を 効 率 よ く 面 的 に 計 測 す る 手 法 が 実 現 し な い と ， 河 川 管 理 に 有 効 な デ ー タ 取 得 が 抱 え る 課 題 は 解 決 さ れ な い ． 一 方 ， 水 部 の 計 測 に お い て ， 水 中 を 透 過 す る グ リ ー ン レ ー ザ を 用 い た 航 空 レ ー ザ 測 深（Airborne Laser Bathymetry：以 下 ALB）が 開 発 さ れ ， 河 川 測 量 へ の 適 用 が 試 み ら れ て い る が ， 専 門 的 な 技 術 を 要 し ， 高 コ ス ト に な る と い う 課 題 は 解 決 さ れ て い な い ．

こ こ で は ， 前 節 に 続 い て ， ド ロ ー ン に 搭 載 で き る グ リ ー ン レ ー ザ を 照 射 す る ス キ ャ ナ を 開 発 し ， 陸 上 部 だ け で な く 水 中 部 を シ ー ム レ ス で 測 量 で き る 技 術 の 実 現 に 取 り 組 ん だ 成 果 を 報 告 す る ． 対 象 は ， 由 良 川 お よ び 梓 川 ・ 上 高 地 で あ り ， 陸 上 部 と 水 中 部 を シ ー ム レ ス で 測 量 で き る ド ロ ー ン グ リ ー ン レ ー ザ 測 量 シ ス テ ム の 有 用 性 を 述 べ る ．

使 用 し た シ ス テ ム は ， 図 4-2 に 示 し た も の で あ る ． ま ず 由 良 川 へ の 適 用 例 を 述 べ る ．福 知 山 盆 地 を 流 れ る 由 良 川 の 中 流 部 は ，広 い 川 幅 と 緩 や か な 勾 配 に よ る 瀬・

淵 が 多 く 見 ら れ ， 多 様 な 魚 類 の 生 息 域 と な っ て い る ． こ の 由 良 川 を 対 象 に ， 本 研 究 に よ る シ ス テ ム を 用 い た 測 量 を 実 施 し た ．図 4-11 に は ，フ ラ イ ト プ ラ ン およ び

62

計 測 状 況 を 示 す ． ま た 図 4-12 に は ， 水 域 部 の 詳 細 な 断 面 図 を 示 し ， 図 4-13 に 平 面 図 お よ び 各 測 線 に お け る 断 面 図 を 示 す ． こ の よ う に ， 陸 域 と 水 域 の 同 時 計 測 状 況 を 確 認 す る こ と が で き る ．

図 4-11 左 図 ： フ ラ イ ト プ ラ ン 右 図 ： 計 測 時 の 状 況

図 4-12 水 域 部 の 詳 細 断 面

次 に 梓 川 ・ 上 高 地 で の 適 用 事 例 を 示 す ． 上 高 地 は 国 指 定 特 別 天 然 記 念 物 に 指 定 さ れ た 地 域 で ， 網 状 流 と ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ か ら な る 景 観 は 日 本 の 原 風 景 を 代 表 す る 河 川 地 形 と さ れ て い る ． 測 量 は ， そ の 代 表 地 点 で あ る 河 童 橋 よ り 横 尾 大 橋 に 至 る 図 4-14 に 示 す 延 長 約 6 kmを 区 間 で 実 施 し た ． 図 4-15 は 計 測 実 施 区 間 の 概 況 で あ る ．

63

図 4-13 測 量 平 面 と 各 測 線 で の 断 面 図

64

図 4-14 梓 川 ・ 上 高 地 の 飛 行 ル ー ト

図 4-15 梓 川 ・ 上 高 地 の 現 況

測 量 の 結 果 ，図 4-16に 示 す よ う な 全 域に 亘 る レ ー ザ 点 群 が 取 得 さ れ た ．図 4-17 に は ， 航 空 写 真 に よ る 現 況 を 示 す ． 図 に 示 す01 か ら 04の 代 表 区 間 の 空 撮 画 像 か ら は ， 砂 礫 河 床 と 河 畔 林 の 繁 茂 状 況 が 読 み と れ る ． こ の 区 間 の 立 体 的 な イ メ ー ジ

65

と し て 鳥 瞰 図 と 断 面 図 を ， そ れ ぞ れ 図 4-18 お よ び 図 4-19 に 示 す ． 図 に 示 す よ う に 河 床 と 河 畔 林 が 可 視 化 さ れ ， 樹 木 の 形 状 か ら 樹 種 同 定 も 可 能 な レ ベ ル の 精 緻 な 可 視 化 が 実 現 で き て い る こ と が 分 か る ．

図 4-16 レ ー ザ 点 群 測 量 結 果 ． 図 中 の 01～04 は 航 空 写 真 撮 影 箇 所

図 4-17 図 4-16に 示 す 01～04 の 個 所の 航 空 写 真

こ こ で の 測 量 対 象 は ， 飛 騨 山 脈 南 部 の 長 野 県 側 に 位 置 す る 上 高 地 で あ り ， 梓 川 上 流 河 谷 を 中 心 と す る 地 域 で あ る ． こ こ は 標 高 3000 m の 稜 線 に 挟 ま れ て い る に も か か わ ら ず ，幅 約 500mの 広 い 谷 底 平 野 が 広 が っ て い る と い う ，日 本 で は め ず ら し い 地 域 で も あ る ． 幅 の 広 い 谷 底 に は ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ の 群 落 が 形 成 さ れ ， 上 高 地 の 重 要 な 景 観 と な っ て い る 。 ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ は ， 日 本 で は 十 勝 地 域 を 中 心 と す る 北 海 道 と 梓 川 流 域 に の み 隔 離 分 布 し て お り ， 河 岸 や 中 州 上 の 日 当 た り の よ い 砂

66

図 4-18 網 状 流 と 河 畔 林 の3 次 元 イ メー ジ

図 4-19 河 畔 林 と 河 床 断 面

礫 地 に 定 着 す る の で ， 河 川 裸 地 が 形 成 さ れ る 地 形 変 化 に よ る 攪 乱 が 必 要 で あ る ． そ の た め ， 礫 床 網 状 河 川 は 流 路 の 移 動 な ど の 地 形 変 化 が 激 し い 箇 所 は ， ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ の 定 着 に は 適 し て い る ． 一 方 ， こ の よ う な 場 所 で は 発 芽 し た ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ が 激 し い 地 形 変 化 に よ っ て 消 失 す る 可 能 性 も 大 き く な る ． 上 高 地 の 梓 川 流 域 の よ う に ， ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ が 繁 茂 し て い る こ と は ， 地 形 変 化 の 激 し い 河 道 に あ っ て も 多 様 の 環 境 が 存 在 し ， 河 道 が 攪 乱 を 受 け る だ け で な く ， ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ が 定 着 で き る 場 所 に な っ て い る こ と を 示 し て い る ． 一 方 で ， 土 砂 移 動 が 激 し く ， 氾 濫 を く り 返 し て き た 梓 川 の 安 定 化 の た め に ， 上 高 地 で は 河 川 工 事 が 行 わ れ ， ケ シ ョ ウ

67

ヤ ナ ギ の 維 持 機 構 が 破 壊 さ れ て お り ，自 然 景 観 が 変 化 す る こ と が 危 惧 さ れ て い る ． こ の よ う な 河 川 環 境 の も と で ， ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ が 継 続 的 に 更 新 を く り 返 し て 定 着 で き る の か ， 河 川 工 事 は ど の よ う な 影 響 を 及 ぼ す の か と い う こ と を 明 ら か に す る こ と は ， 上 高 地 の 自 然 景 観 の 成 立 の し く み を 理 解 し ， 保 全 対 策 の 立 案 の た め に 重 要 と な り ， そ の た め に 河 道 地 形 の 変 化 プ ロ セ ス を 明 ら か に す る 必 要 が あ る ． 流 路 形 態 の 変 化 を 土 砂 流 量 ， 河 川 流 量 ， 河 床 勾 配 あ る い は 堆 積 物 の 粒 径 等 の 河 川 要 素 と 関 係 す る が ， こ の 流 域 で は ， 網 状 流 路 と い う 流 路 形 態 は 維 持 さ れ つ つ も 河 道 の 地 形 が 定 期 的 に 変 化 す る 現 象 が 生 じ て お り ， 前 述 の 河 川 要 素 の 変 化 に 対 応 す る 流 路 形 態 の 変 化 で は な い ． 近 年 ， 生 物 多 様 性 を 提 供 す る 場 と し て 礫 床 の 網 状 河 川 が 注 目 さ れ て い る が ， 河 道 内 の 流 路 の 移 動 や 侵 食 ， 堆 積 の 実 態 は 明 ら か に さ れ て い な い ． こ の 上 高 地 で の 河 道 の 動 態 を 解 明 す る に は ， 毎 年 生 じ る 河 道 の 地 形 変 化 の 実 態 と 地 形 プ ロ セ ス を 明 ら か に し て ， 変 動 す る 河 道 の な か で ど こ に ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ の 定 着 す る 場 が つ く ら れ る か ， ま た ど の よ う な 場 で ケ シ ョ ウ ヤ ナ ギ が 生 き の び 生 長 す る の か を 考 察 す る 必 要 が あ る ． 上 高 地 で は ， 河 道 と 氾 濫 原 の 位 置 関 係 が 数 100 年 ス ケ ー ル で 変 動 し て お り ， 現 在 の 景 観 は 河 道 の 現 在 の 位 置 へ の 移 動 後 に 生 じ た 河 道 地 形 の 年 々 変 動 の 積 み 重 ね に よ っ て 形 成 さ れ て き た も の で あ る ． し た が っ て ， そ の 変 動 の 様 子 を 明 ら か に す る こ と は ， さ ら に 長 い 時 間 ス ケ ー ル で の 景 観 形 成 の 解 明 に も つ な が る も の と な る ． 本 研 究 で 示 し た ド ロ ー ン グ リ ー ン レ ー ザ 測 量 シ ス テ ム の 活 用 に よ る 測 量 は ，こ の 1 年 ス ケ ー ル で 起 き る 網 状 河 川 の 地 形 変 化 プ ロ セ ス ， と く に 流 路 の 移 動 の し か た を 明 ら か に す る と と も に ， 地 形 変 化 の 激 し い 礫 床 網 状 河 道 に お い て も 場 所 に よ っ て 地 形 変 化 の 起 こ り か た や 頻 度 が 異 な る こ と を 明 ら か に 出 来 る と 期 待 さ れ る ．

こ の 網 状 河 道 の 微 地 形 を 考 察 す る た め の 解 析 結 果 を 示 す ．図 4-20は 植 生 除 去 後 の 陰 影 図 ， そ し て 図 4-21 は 陰 影 地 形 グ ラ デ ー シ ョ ン 図 で あ る ． こ れ ら の 図 で は ， 網 状 流 の 形 状 や 流 木 の 集 積 状 況 が 視 認 で き る ．ま た 図4-22 に 標 高 段 彩 図 ，図 4-23 に は ，図 4-22に 等 高 線 を 重 合 し た 図 を 示 す ．こ れ ら の 図 か ら ，容 易 に 微 地 形 が 読 み 取 れ る ．さ ら に ，図 4-24に 微 地 形 陰 影 図 を 作 成 し ，網 状 河 道 の 詳 細 な 地 形 を 可 視 化 す る こ と が 可 能 で あ る こ と を 示 す ．

68

図 4-20 植 生 除 去 後 の 地 形 陰 影 図

図 4-21 陰 影 地 形 グ ラ デ ー シ ョ ン

図 4-22 標 高 段 彩 図

上 高 地 で は ，1995 年 以 降 毎 年 同 位 置 で 図 4-24 に 示 す よ う な 実 測 が 実 施 さ れ て き た ． 図 に は 水 路 は 描 か れ て い る が ， 水 中 部 の 情 報 は 無 い ． 今 回 は 水 陸 同 時 計 測 す る こ と で ， 水 中 を 含 む 網 状 流 や 河 畔 林 の 立 体 形 態 も 河 童 橋 か ら 横 尾 ま で の 区 間 で 可 視 化 さ れ て お り ， 本 手 法 の 有 用 性 が 実 証 さ れ た ．

69

図 4-23 図4-22 に 等 高 線 を 重 ね た 標 高 段 彩 図

図 4-24 微 地 形 陰 影 図

図 4-25 1996 年 作 成 の 実 測 地 形 図

70

4.3 第 4章の結論

71