学位論文題名A Study on Wildfire Management in Terms of Project N/Ianagement of Sentinel Asia

博 士 （ 情 報 科 学 ） 加 来 一 哉

     学位論文題名

A Study on Wildfire Management in Terms of     Project N/Ianagement of Sentinel Asia

（センチネルアジア・プロジェクトマネジメントによる      森林火災管理に関する研究）

学位論文内容の要旨

  

近年世界中 で大規模な森林火災が多発しており、それにより、火災被害のみならず煙害による健康 被害、社会生 活への影響が深刻化している。更に、地球温暖化の要因となると考えられている二酸化 炭素が森林火 災により多量に放出される 。気候変動に関する政府間パネル(IPCの2007年版レポート によると人間 活動により放出される二酸 化炭素271億トンに対して森 林火災によるものは60‑150億 トンとされて いる。また、森林火災は本来二酸化炭素の吸収源である森林を放出源に変えてしまう。

森 林 火 災 の 低 減 、 制 御 （ 森 林 火 災 管 理 と 呼 ぶ ） は 地 球 規 模 で の 急 務 と な っ て い る 。

  

宇宙航空研 究開発機構(JAXA)がりモー トセンシング技術を応用したアジア太平洋地域の災害管理 を目的として 推進している センチネルアジア の取り組みにおいても、森林火災制御もテーマのー っとして取り 組まれている。この取り組みでは、衛星による火災の検知、検知した火災の延焼予測な どによるりス ク分析、その結果をアジアの現地消火隊へ情報提供し火災の抑制・消火活動に活用する ことを考えて いる。これらの研究を北海道大学をはじめとするアジアの研究機関・研究者の協カを得 て実施してい る。筆者はセンチネルアジアのプロジェクトマネジメントを担当している。本研究は、

センチネルア ジア・プロジェクトマネジヌントの立場から森林火災管理に関する以下の課題に取り組 んだものであ る。

(1)

火災検知 アルゴリズムの評価

衛星による火 災検知が本取り組みの核心部分となるが、そのアルゴリズムの開発・改良が研究者によ り研究されて いる。それらのアルゴリズムについて公平に評価し、プ口ジェクトとしてどれを採用す るかを決める ことが必要であり、その評 価方法について研究した。

(2)MTSAl'

に よる火災検知

衛 星に よる 火災 検 知は 、NASAの ニつ の 衛星

Aqua

とTerraに搭 載さ れたセンサー

MODIS

の赤外デー タが世界的に 利用されている。プロジェクトマネジメントの観点からは更に多くの検知手段を準備し ておくことが有用であり、MTSAT（ひまわり）の赤外データを用いた火災検知の研究を行った。MTS/U:

は 静止 衛星 であ り 、そ のデ ー夕 分解 能

4km

は

MODIS

の

lkm

に比 して 低いが、1時間 毎の高頻度観測 に利点がある 。

(3)

地球温暖 化低減のためのプロジェクト

地球温暖化低 減という観点からは、火災の制御・消火のみならず衰林の保全、住民の教育など総合的 な取り組みが 必要となる。これらの活動を総合したプロジェクトについて検討し、各活動の優先度の 評価を行った 。

ー859 ‑

  

研究 方法お よび その結 果は以 下の通 りであ る。

  (1)

に つ い て は 、

Web

―

GIS

を 用 い た 評 価 方 法 を 提 案 し た 。種 々 の ア ル ゴリ ズ ム で 検 出さ れ た 結 果

（ ホ ット ス ポ ッ ト と呼 ば れ る ） と衛 星 の 高 分 解 画像 に よ る 森 林火災 情報お よび地 上で の火災 情報をGIS 上 で 比 較す る こ と に より 、 ア ル ゴ リ ズム で 検 出 さ れた ホ ッ ト ス ポッ ト の 真 偽 を判 別 し た 。GISの ズ ー ム イ ン 機能 に よ り 詳 細な 比 較 が 可 能 とな っ た 。 ま た、Web機能 に よ り 、 本 シス テ ム は イ ンタ ー ネ ッ ト に よ ルア ル ゴ リ ズ ムの 開 発 者 本 人を 含 め て 誰 で もア ク セ ス し 追検 証 す る こ とが 可 能 である 。こ の意味 でこ の方法 は公正 な評価 方法 を提供 するも のであ る。

  

夕 イ を 対 象 と し た 評 価 シ ス テ ム を 構 築 し 、

5

つ の ア ル ゴ リ ズ ム を 対 象 に 評 価 を 実 施 し た 。

MODIS

用 の ア ル ゴ リ ズ ム と し て は

NASA

が 開 発 し た

MOD14

が 標 準 的 に 広 く 用 い ら れ て い る が 、

JAXA

が こ れ を 改 良 し た ア ル ゴ リ ズ ム が

MOD14

よ り 多 少 良 い 検 出 結 果 を 与 え た る こ と が わ か っ た 。

（ 評 価 シ ス テ ム

  http://arrs. adrc. or.j p/adrcrMyMap/wildfire

―

0703/index.jsp)   (2)

に つ いて は 、MTSAJ'に よる 自 動 火 災 検出 シ ス テ ム を構 築 し た 。 オ ース ト ラ リ ア・ピ クト1」ア 州 で の2009年

2

月 の 大 火 災 、 夕 イ で の

2007

年

3

月 の 火 災 、 お よ び

2009

年

8

月 の イ ン ド ネ シ ア ・ カ

1

」 マ ン タ ン で の 泥 炭 火 災 を 対 象 に ホッ ト ス ポ ッ ト の検 出 を お こ なっ た 。 こ れ ら3ケ ー ス に 対し て

MODIS

の デ ー タ か ら

MOD14

に よ り 検 出 し た ホ ッ ト ス ポ ッ ト と

MTsAr

に よ る ホ ッ ト ス ポ ッ ト の 比 較 を 行 っ た 。 特 に 、 イ ン ド ネ シ ア の 事 例 で は 、MODISと

MTSAT

で ほ ぼ 同 時 刻 の 観 測 で あ り 、 良 い 条 件 で 比 較 が 行 え た 。 こ の 結 果 、

MTSAT

の ホ ッ ト ス ポ ッ ト と

MODIS

の ホ ッ ト ス ポ ッ ト は 、MTSAl'の

1

ピ ク セ ル （ デ ー タ の 分 解 能 で4km)程 度 の 精 度 で 一 致 し て い る こ と が わ か り 、

MTSAl'

の ホ ット ス ポ ッ ト は

MODIS

の ホ ット ス ポ ッ ト を補 完 す る も の とし て 利 用 で きる こ と が わ かっ た 。 （ ホ ット ス ポ ッ ト 表 示 シ ス テ ム

http://arrs

．

adrc.asia/adrc

′

M

）

rMap

／

HotSpot

． ―

MTSAr/indexjSp

）

  

（

3

） に つ いて は 、イン ドネシ アな どのア ジア地 域を対 象に した森 林・泥 炭地の 管理サ イク ルを構 築し た。 管理サ イクルは、政治的な対策（A1）、住民の啓発・教育（．A2）、森林管理・保全（A3）、火災検知・

制 御

CA4

） 、 燃え 跡 の同定 と森林 復興 （A5）か らなる 。管 理サイ クルの 各活動 の優 先度を 定量的 に評価 す る た め、 心 ロ 〔Analり

icHerarchyProcess

：階 層分 析法） および それを 発展 させた 心岬（Anal如cNetwork

ProcesS

） を 適 用 し た 。

AHWANP

は 意 思 決 定手 法 と し て

T

．

Saa

りに よ り 開 発 され た も の で 、

2

つ の 要 素 の 比 較（ ベ ア ー 比 較） を 積 み 上 げる こ と に よ り 全体 の 評 価 を 与え る 手 法 で ある 。 ペ アー比 較に おいて は 評 価者 の 感 覚 的 の評 価 を 取 り 扱う こ と が 可 能 であ り 、 感 覚 的な 評 価 を も とに 定 量 的な評 価結 果を得 る こ と が で き る 。 試 行 的 に 心 岬 を 適 用 し た 結 果 、

A4

と

A3

の 優 先 度 が 高 く 、

A1

と

A5

が 次 に 高 く 、

A2

が低 いとい う結 果が得 られた 。

  

最 後 に ， これ ら の 結 果 によ ル セ ン チ ネル ア ジ ア の 森 林火 災 に 対 す る取 り 組 みを 推進す ること がで き た。 実 際 、

JST/JICA

の 枠 組 み によ る 研 究 プ ログ ラ ム に 北 海道 大 学 を 中 心 とし た インド ネシア ・カリ マ ンタ ン の 火 災 、炭 素 管 理 プ ロ ジェ ク ト が 採 択さ れ た 。 これ は、(3)の管 理サ イクル 全体を 対象と した 学 際 的 な 総 合 プ 口 ジ ェ ク ト で あ り 、

A4

の 部 分 に セ ン チ ネ ル ア ジ ア も 参 画 し て い る 。

―860―

学位論文審査の要旨 主査    教授    本間利久 副査    教授    金子俊一 副査    教授    小野里雅彦

副査    教授    福田正己（アラスカ大学      国 際 北 極 圏 研 究 セ ン タ ）

     学位論文題名

A Study on Wildfire IVIanagement in Terms of     Project Management of Sentinel Asia

（センチネルアジア・プロジェクトマネジメントによる      森林火災管理に関する研究）

  

近年世界中で大規模な森林火災が多発しており、それにより、火災被害のみならず煙害による健康 被害、社会生活への影響が深刻化している。更に、地球温暖化の要因となると考えられている二酸化 炭素が森林火災により多量に放出される。気候変動に関する政府間バネル(IPCC)2007年版レポートに よる と人間 活動に より放 出される 二酸化 炭素271億トンに対して森林火災によるものは60‑150億卜 ンとされている。また、森林火災は本来二酸化炭素の吸収源である森林を放出源に変えてしまう。森 林 火 災 の 低 減 、 制 御 （ 森 林 火 災 管 理 と 呼 ぷ ） は 地 球 規 模 で の 急 務 と な っ て い る 。

  

宇宙 航空研 究開発機構(JAXA)がりモートセンシング技術を応用したアジア太平洋地域の災害管理 を目的として推進している センチネルアジア の取り組みにおいても、森林火災制御もテーマのーつ として取り組まれている。この取り組みでは、衛星による火災の検知、検知した火災の延焼予測など によるりスク分析、その結果をアジアの現地消火隊へ情報提供し火災の抑制・消火活動に活用するこ とを考えている。これらの研究を北海道大学をはじめとするアジアの研究機関・研究者の協カを得て 実 施 し て い る 。 筆 者 は セ ン チ ネ ル ア ジ ア の プ ロ ジ ェ ク ト マ ネ ジ ヌ ン ト を 担 当 して い る 。

  

本論文は、センチネルアジア・プロジェクトマネジヌントの立場から森林火災管理に関する課題に ついて取り組んだものである。

  

第1章では、研究の背景としてセンチネルアジアにおける森林火災管理の問題を概観し、本研究の 位置付けと目的を明らかにしている。

  

第2章では、本論文の核心部分のひとつである衛星による火災検知について述ベ、そのアルゴリズ ムの開発・改良に関する研究状況をまとめている。それらのアルゴリズムについて公平に評価し、プ ロジ ェクト として どれを採用するかを決めることの必要性から、その評価方法について研究してい る。

  

第3章 では、 衛星に よる火 災検知 は、NASAのニつの衛星AquaとTerraに搭載されたセンサーMODIS の赤外データが世界的に利用されている問題点を述べ、プ口ジェクトマネジメントの観点からは更に 多くの検知手段を準備しておくことの有用性から、MTSAT(ひまわり）の赤外データを用いた火災検知 の研 究を行 ってい る。MTSATは静止衛星であり、そのデー夕分解能41anはMODISのllanに比して低い が、1時間毎の高頻度観測に利点がある。

―861ー

  第 4章 で は 、 地 球 温 暖 化 低 減 と い う 観 点 か ら 、 火 災 の 制 御 ・ 消 火 の み な ら ず 森 林 の 保 全 、 住 民 の 教 育 な ど 総 合 的 な 取 り 組 み の 必 要 性 に つ い て 述 べ 、 こ れ ら の 活 動 を 総 合 し た プ ロ ジ ェ ク ト に つ い て 検 討 し 、 各 活 動 の優 先 度 の 評 価 を 行っ て い る 。

  第5章 は 本 論 文の 結 論 と な っ て いる 。

  第 1章 で は 、 セ ン チ ネ ル ア ジ ア で 取 組 む 自 然 災 害 の 中 で 森 林 火 災 の 低 減 化 の 重 要 性 を 地 球 規 模 的 環 境 保 全 お よ び経 済 的 側 面 か ら 指摘 し て い る 。

  第2章 で は 、Web‑GISを 用 い た 評 価 方 法 を 提 案 し た 。 種 々 の ア ル ゴ リ ズ ム で 検 出 さ れ た 結 果 （ ホ ッ ト ス ポ ッ 卜 と 呼 ば れ る ） と 衛 星 の 高 分 解 画 像 に よ る 森 林 火 災 情 報 お よ び 地 上 で の 火 災 情 報 をGIS上 で 比 較 す る こ と に よ り 、 ア ル ゴ リ ズ ム で 検 出 さ れ た ホ ッ ト ス ポ ッ ト の 真 偽 を 判 別 し た 。GISの ズ ー ム イ ン 機 能 に よ り 詳 細 な 比 較 が 可 能 と な っ た 。 ま た 、Web機 能 に よ り 、 本 シ ス テ ム は イ ン タ ー ネ ッ ト に よ ル ア ル ゴ リ ズ ム の 開 発 者 本 人 を 含 め て 誰 で も ア ク セ ス し 追 検 証 す る こ と が 可 能 で あ る 。 こ の 意 味 で こ の 方 法 は 公 正 な評 価 方 法 を 提 供 する も の で あ る 。

  夕 イ を 対 象 と し た 評 価 シ ス テ ム を 構 築 し 、5つ の ア ル ゴ リ ズ ム を 対 象 に 評 価 を 実 施 し た 。MODIS用 の ア ル ゴ リ ズ ム と し て は NASAが 開 発 し たMOD14が 標 準 的 に 広 く 用 い ら れ て い る が 、 JAXAが こ れ を 改 良 し た ア ル ゴ リ ズ ム がMOD14よ り 多 少 良 し ゝ 検 出 結 果 を 与 え た る こ と が わ か っ た 。 （ 評 価 シ ス テ ム htや ： ／／arrs．adrc．orjp/adrc／MyMap／wild出e0703／mdex．jSp）

  第 3章 で は 、MTSATに よ る 自 動 火 災 検 出 シ ス テ ム を 構 築 し た 。 オ ー ス ト ラ1」 ア ・ ビ ク ト リ ア 州 で の 2009年 2月 の 大 火 災 、 夕 イ で の2007年3月 の 火 災 、 お よ び2009年8月 の イ ン ド ネ シ ア ・ カ リ マ ン タ ン で の 泥 炭 火 災 を 対 象 に ホ ッ ト ス ポ ッ ト の 検 出 を お こ な っ た 。 こ れ ら3ケ ー ス に 対 し てMODISの デ ー タ か らMOD14に よ り 検 出 し た ホ ッ ト ス ポ ッ ト とMTsATに よ る ホ ッ ト ス ポ ッ ト の 比 較 を 行 っ た 。 特 に 、 イ ン ド ネ シ ア の 事 例 で は 、MODISとMTSATで ほ ぼ 同 時 刻 の 観 測 で あ り 、 良 い 条 件 で 比 較 が 行 え た 。 こ の 結 果 、MTSATの ホ ッ ト ス ポ ッ ト とMODISの ホ ッ ト ス ポ ッ ト は 、MTSATの1ピ ク セ ル （ デ ー タ の 分 解 能 で4km） 程 度 の 精 度 で 一 致 し て い る こ と が わ か り 、MTSA．Tの ホ ッ ト ス ポ ッ ト はMODISの ホ ッ ト ス ポ ッ ト を 補 完 す る も の と し て 利 用 で き る こ と が わ か っ た 。 （ ホ ッ ト ス ポ シ ト 表 示 シ ス テ ム ht中 ． ，／ ／ ．rrs．adrc．asia/adrC爪 あ 小 舶p／HotSpotMTSATパndexjSp）

  第4章 で は 、 イ ン ド ネ シ ア な ど の ア ジ ア 地 域 を 対 象 に し た 森 林 ・ 泥 炭 地 の 管 理 サ イ ク ル を 構 築 し た 。 管 理 サ イ ク ル は 、 政 治 的 な 対 策 （A1） 、 住 民 の 啓 発 ・ 教 育 （A2） 、 森林 管 理 ・ 保 全 （A3） 、 火 災 検 知 ・制 御

（A4） 、 燃 え 跡 の 同 定 と 森 林 復 興 （A5） か ら な る 。 管 理 サ イ ク ル の 各 活 動 の 優 先 度 を 定 量 的 に 評 価 す る た め 、 心 口 （Am1舛icmerarchyProcesS二 階 層分 析 法 ） お よ び そ れを 発 展 さ せ た 心 岬（ Anal舛icNetworkProcesS） を 適 用 し た 。 そ の 結 果 、A4の 優 先 度 が 高 く 、A1、 問 とA2の 順 に 高 く 、A5が 低 い と い う 結 果 が 得 ら れ 、 A4に 対 応す る セ ン チ ネ ル アジ ア プ ロ ジ ェ ク ト の重 要 性 カ ミ 確 認 でき た 。

  以 上 を 要 す る に 、 著 者 は 、 森 林 火 災 検 知 ア ル ゴ リ ズ ム を 公 正 に 評 価 す る た め のWめ −GIS評 価 方 法 を 開 発 し 、 そ の 有 用 性 を 明 ら か に し た 。 ま た 、 従 来 の 火 災 検 知 頻 度 を 高 め る た め に 静 止 衛 星 に よ る 火 災 検 知 シ ス テ ム を 開 発 し 、 従 来 の 検 知 精 度 を 保 証 し た 高 頻 度 火 災 検 知 シ ス テ ム を 実 現 し た 。 ま た 、 森 林 管 理 ・ 保 全 お よ び 火 災 検 地 ・ 制 御 の 重 要 性 を プ 口 ジ ェ ク ト マ ネ ジ ヌ ン ト の 観 点 か ら 明 ら か に し た 。 本 研 究 の 成 果 は 、 リ モ ー ト セ ン シ ン グ 分 野 な ら び に プ 口 ジ ェ ク ト マ ネ ジ メ ン ト 分 野 の 発 展 に 寄 与 す る と こ ろ 大 な る も の が あ る 。 よ っ て 、 著 者 は 北 海 道 大 学 博 士 （ 情 報 科 学 ） の 学 位 を 授 与 さ れ る 資 格 あ る も の と 認 め る 。

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