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微地形と植生の関係評価手法に関する研究

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Academic year: 2021

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(1)

平成 25 年度 課程博士学位請求論文

LIDAR データを用いた丘陵地における

微地形と植生の関係評価手法に関する研究

立正大学大学院地球環境科学研究科 環境システム学専攻

平春

(2)

i

Abstract

Th e o bj e ct i v e of t hi s s t u d y i s t o d e ve l o p t h e i n fo r m a t i on t o b e pr ov i d e d fo r na t u r al r e ge n e r at i on b y i nv e s t i ga t i n g t h e r el at i o ns hi p be t we e n M i c r o - La nd fo r m a nd ve g et at i o n i n hi l l y ar e a of

Higashi-matsuyama City in Saitama Pref

. Th e M i c r o - La nd fo r m w as cl a s s i f i e d b a s ed on t he c on v e rsi on l i ne o f t h e s l op e a n gl e d e ri v ed f ro m DE M (d i gi t al e l ev at i on m od el ) ge n e r at e d fr om LID A R ( La s e r Im a gi n g D et e ct i o n A nd R a n gi n g). F u rt h er m o r e , w e s um m a r i z e d t h e c l as s i fi c at i o n s i t u at i on o f e a c h M i c ro - La n d fo rm b y e v e r y t r e e m e a s u r em e nt . F i n a l l y, t h e r e l at i on s h i p b e t w e en v e ge t at i o n an d M i c ro - La n d fo rm i n t h e s t u d y a r e a w a s d e t e ct ed b y a na l yz i n g t he r e l at i on s hi p be t we e n t h e s um m a ri z e d s i t u at i on o f M i c ro - Lan d fo r m an d t h e w o od y l i f e t yp e c o r r es po nd i n g t o t h e Mi c ro - La n d fo rm c l as s i fi c at i o n us i n g TW IN S PAN .

(1 ) In c ha pt e r on e , t h e ba c k gr ou nd , o ri en t at i on , ob j e c t i on , pr e vi ou s s t u di e s an d ch a r a c t e ri s t i c s of t h i s r es e a r ch w e r e d es c ri b ed . T hi s r es e a r ch i s d e s i gn e d t o ob t a i n t h e d i r e ct i o n o f t h e s u bj e ct o f n at u r a l r e ge n er a t i on .

(2 ) In ch a pt e r t w o, t he ch a r a ct e ri s t i c s o f t h e s t u d y a r e a an d t h e d at a us ed i n t hi s s t ud y w e re d es c ri b ed . We s um m a r i z e d t h e t o po gr a ph i c co n di t i o ns an d v e ge t a t i o n c o ndi t i on s o f t h e s t u d y a r e a a nd p e r fo rm e d fi el d s u rv e y f o r t h e a r e a t h a t n ot un d e rgoi n g v e ge t at i o n m a n a ge m ent i n

Iwadono Forest Park

. T h e LID A R d at a an d r adi o co nt r ol h e l i co pt e r a e ri al p ho t o gr a p h y t ha t us e d a s r es e a r ch da t a w e r e al s o d e m o ns t r at e d .

(3 ) In c ha pt e r t hr e e , t h e a cc u r a c y a s s es s m e nt o f LID A R da t a w a s

pe r f or m ed . In o r d er t o d er i v e t h e D EM d at a f r om LID A R d a t a, t h e l as e r

pul s e d at a w as fi l t e r ed , a nd t h e l as e r pu l s e t h a t r e ga r d e d as gr ou nd

s u r f ac e w as t h en ex t r ac t ed t o i n t e r p ol at e . B a s ed o n t h e f i l t e ri n g

al go ri t h m pr op os e d b y K r au s , whi l e t a k i n g t h e i nd i vi d ua l f e at u re s o f

t a rge t d at a i nt o co ns i d e r at i on , w e u s ed t he Q u ad - Tr e e m e t h o d t o ut i l i z e

t h e fi n al hi e r a rc hi c a l d at a m o d el t h at ge ne r a t e d b y di vi d i n g t he s at i s f i e d

gr i d i nt o q u a rt e rs r e pe a t edl y. T h e e r ro r be t we e n t h e m e as u r e d e l ev at i o n

da t a an d fi l t e ri n g r e s ul t s w as c al cu l at e d , whi c h h as a go o d a gr e em e nt

(3)

ii

wi t h a c c u ra c y a s s e s s ed a r e a.

(4 ) In ch a pt e r f o ur, w e i nv es t i ga t ed t h e po s s i bi l i t y o f a ppl yi n g t h e r ad i o c o nt ro l h e l i co pt e r a e ri al p ho t o gr a ph y f o r an al yz i n g v e ge t at i on an d t e r r ai n as w e l l a s as s e s s e d t h e a c cu r a c y. We ex am i n e d t h e r el at i o ns hi p be t we e n t h e d e gr e e o f t h e s k y o p e ni n g o f t h e f or e s t an d t h e s p a t i al di s t r i b ut i o n o f t he l a s er pu l s e LID A R d a t a f o r b ot h t h e a r e a u nd e r

Weeding work and the area that not under Weeding work as a corresponding to

v e ge t at i on m an a ge m en t a ct i v i t i e s . Th e d e gr e e o f s k y op e ni n g o f t h e fo r es t w a s c al c ul at e d b y usi n g t h e cl as s i fi c at i on r e s ul t of fo r e s t c ro w n an d

between the crown

f r om a e ri al p hot o gr a p hs o f ra di o co nt r ol h e l i co pt e r

. The result shows that, in the managed area, much more

l a s t pu l s e a r e r e fl e ct e d fr om t h e s p a c e b e t w e e n c ro wn s , wh i ch has a l ow a v e r a ge e r ro r b y c o m p a ri n g w i t h fi el d m e as u r ed d at a. H ow e v e r, t h e r e w as a co nt r a r y r e s ul t i n t h e ar e a wi t ho ut m a n a ge m e nt . B a s ed on t h e di s t an c e b et w e e n t h e l a s e r p ul s e an d gr ou nd s u rf a c e , w e c r e at e a di s t r i b ut i o n m a p of t r e e h ei gh t . T he n b y i n ve s t i gat i n g s p at i al di s t r i b ut i o n o f t h e l a s e r p ul s e an d i t s p e rm e ab i l i t y, t he v e rt i ca l di s t r i b ut i o n of t h e f or e s t w a s ob t ai n e d.

( 5 ) In c h apt e r f i v e, t h e M i c ro - La nd fo r m cl as s i fi c at i on w as pe r f or m ed b a s e d o n t op o gr a phi c a l s u rv e y, fi e l d o bs e rv at i o n , a nd ge ol o gi c al an d s oi l s u rv e y. F i e l d ob s er v at i o n i s t o ob s e rv e t he p os i t i o n of p ar t i c ul a r c on v e rt ed po i nt a nd t h e s ha pe o f pl a n e a t a s l o p e as w el l as t h e c on di t i o n o f col l a ps e d t er r ai n . To po gr a ph i c al s u r v e y i s t o c a pt u re t h e co nv e rs i o n p oi nt at a s l o p e b y u s i n g t he r e f e r en c e p oi nt s t ha t u s ed t o v a l i d at e t h e a c c ur a c y o f t h e LID A R d at a fi l t er i n g b y t h e t o ol o f TS . S oi l s u rv e y i s t o i n v es t i g at e t h e c ha n ge o f M i c ro - La n d fo rm a t a s l op e du e t o di ff er e nt s oi l l a ye r s , b e c a us e t he w at e r e ro s i on co ul d c a us e t hi ck n es s o f a c cu m ul a t ed s edi m e nt o f t en c h an ge . A c co r di n g t o t h e r es ul t , t h e l o c al Mi c ro - La nd f o rm c o ul d b e cl a ssi f i e d a s Lo w e r s i d es l op e , C r e s t s l o p e , Up p e r s i d e s l op e , H e ad h ol l ow an d l o w e r si d e s l op e .

( 6 ) In c h ap t er s i x , T h e Mi c r o - La n d fo r m w a s cl as s i fi e d b y us i n g

co n ve r s i on l i n e o f t h e i n cl i n a t i o n a n gl e f r om D EM ge n e r at e d f ro m

LID A R d at a. Th i s r es ul t w as c om p a r ed wi t h t h e M i c r o - La n d fo rm

cl a ssi f i e d b y t h e f i e l d m e as u r em en t d at a, a nd t h e r es ul t i n di c at ed t h at

(4)

iii

t w o cl a s s i f i ca t i on d a t a we r e co ns i st e nt w i t h h i gh a c cu r a c y.

( 7 ) In c h a pt e r s ev e n, t h e l i f e t yp e of t h e t r e es i n hi l l y a r e a w a s

i nv e s t i ga t e d b y s u m m ar i z i n g t h e s i t u at i o n o f t h e M i c r o - La n d fo rm

cl a s s i f i c a t i on a f t e r m e a s u r em e nt o f e v er y t r e e i n t he s t u d y a r e a. Fi n al l y,

t h e r el a t i ons hi p b et w e en v e ge t at i o n t ype an d M i c r o - La n d f or m i n t he

s t u d y a r e a w a s r ev e al e d b y a n al yz i n g t h e r el at i on s h i p b et w e en t h e

Mi c ro - La nd f o rm cl as s i fi e d i n t hi s st u d y a n d w oo d y l i f e t yp e

co r r es p on ds t o t h e M i c ro - La nd f o rm c l a ss i fi c a t i o n us i n g TW IN S PA N .

( 8 ) In c h apt e r ei ght , s um m a r y o f t h e m a i n r e s u l t s .

(5)

iv

要 旨

本 論 文 は , 埼 玉 県 東 松 山 市 に 位 置 す る 岩 殿 丘 陵 を 対 象 と し , 丘 陵 地 に お け る 微 地 形 と 植 生 の 関 係 を 評 価 し , 自 然 再 生 に 供 す る 情 報 を 推 定 す る こ と を 目 的 と し た 。微 地 形 の 区 分 に は

LIDAR

Laser Imaging Detection And Ranging) か ら 生 成 し た DEM

を 使 用 し た 。 こ の

DEM

か ら 傾 斜 角 の 変 換 線 を 抽 出 し , 微 地 形 の 区 分 を 行 っ た 。 対 象 地 域 に お け る 毎 木 調 査 を 行 い , 微 地 形 区 分 に 対 応 す る 木 本 植 生 生 活 型 と の 関 係 を 解 析 し , 対 象 地 域 研 究 地 域 の 植 生 と 微 地 形 の 関 係 の 評 価 手 法 に つ き 検 討 し た 。

本 論 文 は

8

章 か ら 構 成 さ れ る 。

1

章 で は 研 究 背 景 と 位 置 づ け , 研 究 目 的 , 既 往 の 研 究 , 及 び 研 究 特 徴 に つ い て 述 べ た 。 す な わ ち , 自 然 再 生 と い う 課 題 に 注 目 し , 微 地 形 と 植 生 の 関 係 を 評 価 す る こ と よ り そ の 方 向 性 を 把 握 す る こ と で あ る 。

2

章 で は 研 究 対 象 地 域 の 特 徴 , 使 用 デ ー タ に つ い て 述 べ た 。 対 象 地 域 の 地 形 概 況 と 植 生 概 況 を ま と め た 。 研 究 調 査 地 は , 比 企 丘 陵 自 然 公 園 に 位 置 す る 下 草 刈 り 管 理 を 行 っ て い る 場 所 と し て い な い 場 所 , 二 つ の 小 流 域 で 設 置 し た 。 研 究 使 用 デ ー タ で あ る

LIDAR

デ ー タ と ラ ジ コ ン ヘ リ デ ー タ に つ い て 簡 単 な 説 明 を し た 。

3

章 で は , ラ ジ コ ン ヘ リ に よ り 撮 影 し た 空 中 写 真 を 使 用 し て ,

LIDAR

デ ー タ の 植 生 と 地 形 解 析 に 応 用 す る 可 能 性 , 精 度 な ど を 検 討 し た 。 植 生 管 理 に 応 じ て 分 別 さ れ た 下 草 刈 り 作 業 行 っ て い る 場 所 と し て い な い 場 所 で ,

LIDAR

デ ー タ の レ ー ザ ー パ ル ス の 空 間 分 布 と 森 林 の 開 空 度 と の 関 係 を 調 べ た 。 森 林 の 開 空 度 は ラ ジ コ ン ヘ リ に よ る 空 中 写 真 よ り 樹 冠 と 樹 冠 の 間 と 分 類 し た 結 果 を 使 用 し た 。 こ の 結 果 , 管 理 さ れ て い る 場 所 で は 樹 冠 の 間 か ら 反 射 す る ラ ス ト パ ル ス が 多 く , 現 地 測 量 デ ー タ と 比 較 し た 平 均 誤 差 が 低 い 。 管 理 さ れ て い な い 場 所 で は こ の 結 果 が 逆 だ っ た 。 ま た , レ ー ザ ー パ ル ス の 地 表 面 か ら の 距 離 よ り 樹 高 分 布 図 を 作 成 し , そ の レ ー ザ ー パ ル ス の 空 間 分 布 を 調 べ , そ の 透 過 性 か ら 森 林 の 垂 直 分 布 状 況 を 把 握 で き た 。

4

章 で は ,

LIDAR

デ ー タ に よ り

DEM

を 作 成 し , 現 地 測 量 デ ー タ と 比

較 し そ の 精 度 を 検 証 し た 。 レ ー ザ ー パ ル ス デ ー タ を フ ィ ル タ リ ン グ 処 理

し , 地 表 面 と 考 え ら れ る レ ー ザ ー パ ル ス を 抽 出 し , そ れ を 補 間 し

DEM

(6)

v

を 作 成 し た 。フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 手 法 は ,Kraus ら が 開 発 し た フ ィ ル タ リ ン グ ア ル ゴ リ ズ ム に 基 づ き , 四 分 木 (

Quad-Tree

) 法 を 用 い て , 解 析 対 象 デ ー タ の 局 部 特 徴 を 配 慮 し な が ら ,一 定 な 条 件 を 満 た す 格 子 に 限 り , 該 当 格 子 を 繰 返 し 四 等 分 割 し , 最 終 的 に 階 層 的 な デ ー タ モ デ ル を 利 用 し た 。フ ィ ル タ リ ン グ 結 果 を 現 地 測 量 に よ る 標 高 デ ー タ と の 誤 差 を 計 算 し , そ の 精 度 を 検 証 し た と こ ろ よ く 一 致 し た 。

5

章 で は , 現 地 観 察 と 地 形 測 量 , 地 質 調 査 と 土 壌 調 査 手 法 に よ り 微 地 形 分 類 を 行 っ た 。 現 地 観 測 に は 斜 面 の 特 等 的 な 傾 斜 変 換 点 や 平 面 の 形 状

( 凹 凸 型 ) な ど の 位 置 と 崩 壊 地 形 の 状 態 を 調 査 し た 。 地 形 測 量 に は , ト ー タ ル ス テ ー シ ョ ン を 使 用 し ,

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ 精 度 検 証 に 使 用 し た 基 準 点 を 利 用 し て , 斜 面 の 傾 斜 変 換 点 を 捉 え 測 量 を 行 っ た 。 土 壌 調 査 で は , 水 の 浸 食 作 用 で 運 ば れ る 堆 積 物 の 厚 さ が 変 わ り , そ れ よ り 斜 面 微 地 形 の 土 壌 層 が 違 う た め そ の 変 換 を 調 査 し た 。 こ の 結 果 現 地 の 微 地 形 を 頂 部 斜 面 , 上 部 谷 壁 斜 面 , 谷 頭 凹 地 , 下 部 谷 壁 斜 面 な ど に 区 分 で き た 。

6

章 で は ,

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 よ り 作 成 し た

DEM

を 利 用 し , 斜 面 微 地 形 分 類 を 行 っ た 。 こ の

DEM

よ り 傾 斜 角 を 計 算 し , 断 面 図 を 作 成 し , 断 面 上 の 傾 斜 の 変 換 点 を 抽 出 し た 。 そ の 傾 斜 変 換 点 を つ な げ , 傾 斜 変 換 線 を 作 成 し , 斜 面 微 地 形 の 分 類 を 行 っ た 。 ま た , 現 地 測 量 に よ る 微 地 形 分 類 図 を 比 較 し ,

LIDAR DEM

に よ る 分 類 し た 微 地 形 分 類 図 の 精 度 を 検 討 し た 結 果 , よ く 一 致 し た 。

7

章 で は , 研 究 地 域 に お け る 植 生 と 地 形 の 関 係 評 価 を 行 っ た 。 ま ず , 研 究 地 域 に お け る 毎 木 調 査 を 行 い , 樹 種 ,

DBH

, 樹 木 の 位 置 , 樹 高 を 測 定 し た 。 次 に , 樹 種 と 樹 木 の 位 置 情 報 を 利 用 し , そ の 対 応 の 地 形 条 件 を 調 べ , 微 地 形 ご と に 分 類 し た 。 そ の あ と , 各 樹 種 の 植 生 生 活 型 を 調 べ ,

TWINSPAN(Two-Way Indicator Species Analysis

) を 用 い て 微 地 形 と 樹 木 植 生 生 活 型 の 関 係 を 評 価 し , 研 究 地 域 に お け る 植 生 と 微 地 形 の 関 係 を 明 ら か に し た 。

8

章 で は , 本 論 文 に お け る 成 果 を ま と め た 。

(7)

目 次

Abstract ... i

要 旨

... iv

1

章 序 論

... 1

1.1 研 究 背 景 ... 1

1.1.1

自 然 再 生 の 必 要 性

... 1

1.1.2

植 生 と 地 形

... 2

1.2

研 究 目 的 と 特 徴

... 3

1.3

研 究 方 法

... 4

1.4

本 論 文 の 構 成

... 5

2

章 研 究 対 象 地 域 の 概 況

... 7

2.1

対 象 地 域

... 7

2.1.1

地 形 概 況

... 7

2.1.2

地 質 概 況

... 9

2.1.3 植 生 概 況 ... 11

3

LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性 と 精 度 検 証

... 13

3.1

既 往 の 研 究

... 13

3.2

使 用 デ ー タ

... 15

3.2.1LIDAR

デ ー タ

... 15

3.2.2

ラ ジ コ ン ヘ リ に よ る 空 中 写 真

... 17

3.2.3

現 地 測 量 デ ー タ

... 19

3.2.4

そ の 他 の デ ー タ

... 25

3.3LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性 と 透 過 性 を 解 析 手 法

... 26

3.3.1LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性

... 26

3.3.2

空 中 写 真 に よ る 樹 冠 と 樹 冠 間 の 解 析

... 27

3.3.3 LIDAR

デ ー タ の 透 過 性 の 検 討

... 28

3.3.4 LIDAR

デ ー タ の 精 度 検 討

... 29

3.4 LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性 と 透 過 性

... 29

3.4.1LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性

... 29

3.4.2

樹 冠 と 樹 冠 間 の 解 析 結 果

... 37

(8)

3.4.3LIDAR

デ ー タ の 透 過 性 の 検 討

... 39

3.4.4LIDAR

デ ー タ の 精 度 評 価

... 39

3.6

考 察 と ま と め

... 42

4

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ と 精 度 検 証

... 45

4.1LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ

... 45

4.1.1

フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 の 必 要 性

... 45

4.1.2

既 往 の 研 究

... 46

4.2

フ ィ ル タ リ ン グ 方 法 と 精 度 検 証

... 47

4.2.1

フ ィ ル タ リ ン グ 方 法

... 47

4.2.2

フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 の 精 度 検 証

... 51

4.3

フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 と 精 度 検 証 結 果

... 52

4.3.1

フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 の 結 果

... 52

4.3.2

フ ィ ル タ リ ン グ 精 度 評 価 結 果

... 56

4.3

考 察 と ま と め

... 59

5

章 現 地 測 量 に よ る 微 地 形 分 類

... 60

5.1

丘 陵 地 の 自 然 環 境

... 60

5.1.1

丘 陵 地 の 自 然 環 境

... 60

5.1.2

丘 陵 地 の 地 形 分 類

... 60

5.2

微 地 形 分 類 方 法

... 64

5.2.1

現 地 測 量

... 64

5.2.2

土 壌 調 査

... 66

5.3

微 地 形 分 類 結 果

... 67

5.3.1

微 地 形 分 類 結 果

... 67

5.3.2

土 壌 調 査 結 果

... 69

5.4

考 察 と ま と め

... 70

6

LIDAR

デ ー タ に よ る 微 地 形 分 類

... 72

6.1

既 往 の 研 究

... 72

6.2LIDAR

デ ー タ に よ る 微 地 形 分 類 方 法

... 73

6.2.1

条 件 検 索 方 法 に よ る 微 地 形 分 類

... 73

6.2.2

断 面 図 の 解 析 に よ る 微 地 形 分 類

... 74

6.3LIDAR

デ ー タ に よ る 微 地 形 分 類 結 果

... 76

6.3.1

条 件 検 索 方 法 に よ る 微 地 形 分 類 結 果

... 76

6.3.2

断 面 図 解 析 に よ る 微 地 形 分 類 結 果

... 76

6.4

考 察 と ま と め

... 78

(9)

6.4.1

条 件 検 索 方 法 の 考 察

... 78

6.4.2

現 地 測 量 に よ る 微 地 形 分 類 結 果 と の 比 較

... 78

6.4.3LIDAR DEM

に よ る 地 形 表 現 と 地 形 図 と の 比 較

... 80

6.4.4

ま と め

... 80

7

章 微 地 形 と 植 生 の 関 係 解 析

... 82

7.1

既 往 の 研 究

... 82

7.2

微 地 形 と 植 生 の 関 係 評 価 方 法

... 82

7.2.1

植 生 調 査

... 82

7.2.2

植 生 生 活 型 の 分 類

... 83

7.2.3

微 地 形 と 植 生 の 関 係 解 析

... 85

7.3

微 地 形 と 植 生 の 関 係 評 価 結 果

... 87

7.3.1

植 生 調 査 結 果

... 87

7.3.3

微 地 形 と 植 生 の 関 係 解 析

... 89

7.4

考 察 と ま と め

... 93

8

章 結 論

... 95

謝 辞

... 97

参 考 文 献

... 98

(10)

1

第 1 章 序 論

1.1

研 究 背 景

1.1.1

自 然 再 生 の 必 要 性

人 間 が 行 っ て き た 自 然 の 再 生 産 能 力 を 超 え た 自 然 資 源 の 過 度 な 利 用 な ど の 行 為 に よ り , 自 然 環 境 の 悪 化 が 進 ん で き た 。 そ の 結 果 , 生 物 多 様 性 は 減 少 し , 人 間 生 存 の 基 盤 で あ る 有 限 な 自 然 環 境 が 損 な わ れ , 生 態 系 は 衰 弱 し て い る 。 自 然 に 対 す る 人 為 の 働 き か け に よ っ て 維 持 さ れ て き た 里 地 里 山 等 に お け る 二 次 的 な 自 然 環 境 の 質 も , 生 活 ・ 生 産 様 式 の 変 化 , 人 口 の 減 少 な ど , 社 会 経 済 の 変 化 に 伴 い , そ の 働 き か け が 縮 小 撤 退 す る こ と に よ り 変 化 し て い る 。 こ の よ う に , 直 接 間 接 を 問 わ ず , 様 々 な 人 間 活 動 , 人 為 の 影 響 等 に よ っ て , 自 然 海 岸 や 干 潟 , 湿 原 な ど が 減 少 し て い る ほ か , 人 工 林 や 二 次 林 の 手 入 れ 不 足 , 耕 作 放 棄 地 の 拡 大 等 に よ り , 日 本 の 生 態 系 の 質 の 劣 化 が 進 ん で お り , 身 近 な 野 生 生 物 の 絶 滅 の お そ れ が 高 ま る な ど , 自 然 環 境 は 大 き く 変 化 し て い る 。

こ の よ う な 過 去 に 損 な わ れ た 生 態 系 そ の 他 の 自 然 環 境 を 取 り 戻 す こ と を 目 的 と し た 自 然 再 生 推 進 法 が , 平 成

15

1

1

日 よ り 施 行 さ れ て い る 。 こ の 法 律 で は , 生 物 多 様 性 の 保 全 に と っ て 重 要 な 役 割 を 担 う も の で あ り , 行 政 機 関 , 地 域 住 民 ,

NPO, 専 門 家 な ど 様 々 な 方 の 参 加 に よ り

行 わ れ , 河 川 , 湿 原 , 干 潟 , 藻 場 , 里 山 , 里 地 , 森 林 , サ ン ゴ 礁 な ど の 自 然 環 境 を 保 全 , 再 生 , 創 出 , 又 は 維 持 管 理 す る こ と を 求 め て い る ( 環 境 省 ,

2003

)。 こ の 自 然 再 生 事 業 は 都 市 公 園 ・ 緑 地 事 業 , 河 川 事 業 , 港 湾 事 業 等 の 所 管 事 業 を 通 じ て , 湿 地 の 再 生 , 蛇 行 河 川 の 復 元 , 干 潟 ・ 藻 場 の 保 全 ・ 再 生 , 樹 林 地 や 里 山 の 保 全 ・ 再 生 な ど 様 々 な 自 然 再 生 に 関 す る 取 組 を 地 域 の 多 様 な 主 体 の 参 画 を 得 て 進 め て い る( 国 土 交 通 省 ,

2003

)。

こ の 場 所 の ほ と ん ど が 二 次 的 自 然 で あ り , 人 間 の 手 よ り 本 来 の 生 態 系

が 変 わ っ て い る 。 で は , 自 然 再 生 事 業 で は こ の 二 次 的 自 然 を 元 に 戻 し た

ら よ い の か ? 現 存 の 状 態 を 保 全 し た ほ う が よ い の か ? な ど 方 向 性 を 決 め

る 必 要 が あ る 。 こ の 問 題 が 二 次 林 管 理 , 里 山 再 生 な ど に 関 わ り , 環 境 を

回 復 す る に は ど こ ま で 回 復 す れ ば よ い か ? 現 存 植 生 を 残 す の か ? , 潜 在

植 生 を 取 り 戻 す の か と い っ た 点 を 把 握 す る 必 要 が あ る 。以 上 の 課 題 に は ,

(11)

2

現 存 植 生 と 立 地 環 境 の 関 係 を 解 析 し , 関 係 性 が 高 い も の を 残 し , 関 係 性 が 低 い も の を 計 画 す る こ と に よ り , 生 態 系 の 再 生 と 保 全 の 方 向 性 と 決 め る 必 要 が あ る 。

1.1.2

植 生 と 地 形

現 存 植 生 と 立 地 環 境 の 関 係 解 析 の 一 つ 目 と し て , 現 存 植 生 状 況 を 把 握 す る た め に 環 境 省 か ら 自 然 環 境 保 全 基 礎 調 査 を 実 施 さ れ 全 国 の 1

/2.5

万 の 植 生 図 の デ ー タ 整 備 を し て い る 。 植 生 調 査 に お い て は , 作 成 年 度 が 異 な る 植 生 調 査 情 報 を 比 較 す る こ と で , 全 国 の 植 生 概 況 の 変 遷 を 把 握 す る こ と が で き て い る 。 植 生 調 査 結 果 の 集 計 に 当 た っ て は , 全 国 の 現 存 植 生 図 を 基 準 地 域 メ ッ シ ュ 単 位 で 小 円 選 択 法 に よ り 群 落 コ ー ド 化 し , 全 国 現 存 植 生 図 ( 1

Km2

メ ッ シ ュ 単 位 ), 主 要 群 落 の 全 国 分 布 図 等 の 作 成 , 植 生 自 然 度 別 の 集 計 等 を 行 っ て い る 。 こ こ で 「 植 生 自 然 度 」 と は , 植 物 社 会 学 的 な 観 点 か ら , 群 落 の 自 然 性 が ど の 程 度 残 さ れ て い る か を 示 す 一 つ の 指 標 と し て 導 入 さ れ も の で あ る 。植 生 自 然 度 は ,10 ラ ン ク に 区 分 さ れ て い る ( 環 境 省 , 生 物 多 様 性 調 査 セ ン タ ー ,

1998

)。 し か し な が ら , 自 然 再 生 事 業 で は , 植 生 自 然 度 が 高 い 植 生 を 保 全 し , 自 然 度 が 低 い 植 生 を 廃 棄 し , 潜 在 植 生 に 取 り 戻 し た 方 が 良 い と は 言 い 難 い 。 そ の た め , 現 存 の 植 生 調 査 を 行 う と 伴 に , 現 地 の 地 形 を ベ ー ス と し た 立 地 環 境 の 調 査 を 行 い , 植 生 と 地 形 の 関 係 を 評 価 す る 必 要 が あ る 。 こ の 評 価 よ り 関 係 が 強 い 種 類 を 保 全 し , 弱 い 種 類 を 計 画 す る こ と に よ り , 自 然 再 生 事 業 の 方 向 性 を 決 め る こ と が 重 要 で あ る 。

現 存 植 生 と 立 地 環 境 の 関 係 解 析 の 二 つ 目 と し て , 立 地 環 境 は , 地 表 に

起 伏 が あ る こ と か ら 導 き 出 さ れ , 大 き な 起 伏 か ら 生 ま れ る 高 度 差 か ら ,

植 生 帯 の 垂 直 分 布 が 出 現 す る 。 起 伏 が あ れ ば こ そ 斜 面 が 現 出 し , 斜 面 の

方 位 ,傾 斜 の 別 が 生 ま れ ,そ れ ら の 違 い は 日 射 や 風 あ た り ,積 雪・残 雪 ・

土 壌 水 分 な ど の 差 を 生 み だ し , そ れ ぞ れ 特 有 の 植 生 が 成 立 さ れ る 。 植 生

の 分 布 に 対 す る 直 接 的 な 要 因 は , 気 候 条 件 や 土 壌 条 件 で あ る が , 地 形 は

そ れ ら の 条 件 を 生 み 出 す 背 景 で あ り , 植 生 に 対 す る 要 因 と し て は 間 接 的

条 件 で あ る 。 こ こ で い う 地 形 の 起 伏 は 微 地 形 , 小 地 形 , 亜 小 地 形 , あ る

い は さ ら に 大 き い 地 形 ス ケ ー ル の 起 伏 の こ と を 指 し , 起 伏 を 生 み 出 し た

地 形 形 成 作 用 が , 現 に 生 き て い る 植 生 に 大 き な 影 響 を 与 え て い る 。 大 き

い ス ケ ー ル の 植 生 の 分 布 は 気 象 条 件 や 土 壌 条 件 の 影 響 は 決 定 的 作 用 が あ

り , 大 き い ス ケ ー ル の 地 形 条 件 に 対 応 し て い る が , 小 さ い ス ケ ー ル の 植

(12)

3

生 分 布 に は 微 地 形 の 作 用 が 大 き い 。 そ の た め , 細 か い 自 然 再 生 事 業 の 計 画 , 里 山 再 生 を す る に は 微 地 形 の 分 類 を 行 い , 現 地 の 植 生 を 調 べ , 地 形 と 植 生 の 関 係 を 評 価 す る 必 要 が あ る と 考 え ら れ る 。

1.2

研 究 目 的 と 特 徴

本 研 究 で は , 自 然 再 生 事 業 , 里 山 再 生 な ど に 代 表 さ れ る 自 然 と 共 生 す る 社 会 を 実 現 す る 重 要 な 課 題 に 着 目 し , 土 地 と 環 境 要 素 の 関 係 を 定 量 的 に 評 価 し , 土 地 の も つ ポ テ ン シ ャ ル と 環 境 要 素 と の 関 係 の 強 さ を 見 積 も り , 関 係 が 強 い 要 素 を 保 全 し , 自 然 再 生 事 業 の あ り 方 を 決 定 す る 必 要 が あ る も の と 考 え る 。 以 上 の 背 景 か ら , 本 研 究 で は , 植 生 と 丘 陵 地 に お け る 微 地 形 構 造 と の 関 係 を 定 量 化 に 評 価 す る こ と を 目 的 と し た 。 微 地 形 に つ い て ,従 来 の 方 法 を 改 良 し ,最 も 高 精 度 化 す る た め に ,LIDAR デ ー タ を 使 用 し た 。 植 生 の 生 活 型 を 調 べ ,

TWINSPAN(Two-Way Indicator Species Analysis)を 用 い て 地 形 と 植 生 の 関 係 を 評 価 す る 手 法 を 提 案 し ,

現 地 観 測 結 果 を 踏 ま え て 実 証 的 に 検 証 す る 。

微 地 形 と 植 生 の 関 係 評 価 手 法 に 関 し て , 既 往 の 研 究 で は 定 性 的 な 評 価 手 法 が 多 く , 定 量 的 に 評 価 す る 手 法 を 開 発 す る 必 要 が あ る 。 ま た , 既 往 の 方 法 に よ る 微 地 形 は 現 地 観 測 や 空 中 写 真 判 読 よ り 分 類 し て い た が , 現 場 に 立 ち 入 る 事 が 出 来 な い , 空 中 写 真 判 読 の 精 度 の 限 界 が あ り , 森 林 の 下 の 地 形 を 見 に く い こ と が あ る 。 広 い 範 囲 の 微 地 形 を 把 握 す る こ と や , 森 林 下 の 地 形 を 計 測 す る た め に ,

LIDAR

パ ル ス の 中 で も 森 林 を 通 り 地 面 か ら 反 射 す る パ ル ス を 利 用 し て

DEM

を 作 成 す る こ と で き れ ば , さ ら に 数 値 地 図 か ら 微 地 形 の 判 読 が 可 能 に な る と 考 え ら れ る ( 土 支 田 ほ か ,

2007, 大 野 ほ か ,2008)。 本 研 究 で は LIDAR

デ ー タ を 利 用 し て 丘 陵 地 の 微 地 形 を 把 握 す る 方 法 を 開 発 し , そ の 精 度 を 検 討 し た 。

ま た , 微 地 形 と 植 生 の 関 係 を 定 量 的 に 評 価 す る た め , 植 生 の 生 活 型 を

調 べ ,

TWINSPAN

を 用 い て 微 地 形 と の 関 係 を 評 価 し た 。 生 活 形 は 植 物

の 外 部 形 態 を 類 型 的 に と ら え た も の を い う 。 生 物 の 生 理 的 な 機 能 と 外 部

形 態 , 構 造 は 周 囲 の 環 境 と の 長 い 年 月 に わ た る 相 互 作 用 の も と に つ く り

だ さ れ た も の で あ る た め , 生 活 型 は 環 境 条 件 を 反 映 し て い る と 考 え ら れ

る 。

(13)

4 1.3

研 究 方 法

本 研 究 の 目 的 と 設 置 し た , 丘 陵 地 に お け る 微 地 形 と 植 生 の 関 係 性 を 評 価 す る こ と を 目 指 し , 既 往 の 研 究 を 調 査 お よ び 考 察 す る こ と で ,

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 に よ り

DEM

を 生 成 し , さ ら に 微 地 形 の 分 類 を 行 い , そ の 結 果 を 現 地 調 査 に よ る 微 地 形 分 類 結 果 を 比 較 検 討 し , 植 生 の 生 活 型 と の 関 係 を 評 価 す る た め の 方 法 論 と 流 れ を 図

1

1

に 提 示 す る 。

1

1

研 究 フ ロ ー

LIDAR

空 間 分 布 特 性 フ ィ ル タ リ ン グ

ラ ジ コ ン ヘ リ 地 形 測 量 全 天 写 真

精 度

精 度 検 証

DEM

微 地 形

精 度 検 証

TWINSPAN

地 形 と 植 生 関 係 評 価 土 壌 調 査

植 生 調 査

生 活 型

微 地 形

(14)

5 1.4

本 論 文 の 構 成

本 論 文 は 本 章 を 含 め て 全

8

章 か ら 構 成 さ れ る 。 そ の 構 成 は

1.2

で 示 し て い る 研 究 目 的 の 流 れ に 準 拠 し て い る 。

1

章 で は 本 研 究 の 背 景 ,研 究 目 的 ,本 研 究 の 特 徴 と 構 成 を 説 明 す る 。 第

2

章 で は 本 研 究 の 対 象 地 域 の 概 況 と 研 究 方 法 を 説 明 す る 。 概 況 で は 地 形 概 況 , 植 生 概 況 と 植 生 管 理 の 概 況 を 紹 介 す る 。

3

章 で は ,ラ ジ コ ン ヘ リ 空 中 写 真 を 使 用 し て ,LIDAR デ ー タ の 植 生 と 地 形 解 析 に 応 用 す る 可 能 性 , 精 度 な ど を 検 討 す る 。 具 体 的 に 植 生 管 理 に 応 じ て 分 別 さ れ た 下 草 刈 り 作 業 行 っ て い る 場 所 と し て い な い 場 所 で ,

LIDAR

デ ー タ の レ ー ザ ー パ ル ス の 空 間 分 布 と 森 林 の 開 空 度 と の 関 係 を 調 べ る 。 こ こ で 森 林 の 開 空 度 は ラ ジ コ ン ヘ リ に よ る 空 中 写 真 よ り 樹 冠 と 樹 冠 の 間 と 分 類 し た 結 果 を 使 用 す る 。

4

章 で は

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 の 流 れ と そ の 結 果 の 精 度 検 証 を 紹 介 す る 。 ま ず , フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 の 既 往 の 研 究 事 例 を ま と め , 自 分 の フ ィ ル タ リ ン グ 手 法 を 開 発 し , 実 現 す る 。 次 に , そ の 結 果 を 検 証 す る た め , ト ー タ ル ス テ ー シ ョ ン (

Total Station

; 以 下

TS

と 称 す る ) を 使 用 し , 国 家 基 準 点 か ら ト ラ バ ー ス 測 量 を 行 い , 対 象 地 域 周 辺 に 測 量 基 準 点 を 設 置 し , 地 表 面 標 高 測 量 を 行 う 。 こ の デ ー タ を 使 用 し

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ 精 度 を 検 討 す る 。

5

章 で は , 現 地 観 察 と 地 形 測 量 , 地 質 調 査 と 土 壌 調 査 手 法 に お け る 微 地 形 分 類 手 法 と そ の 結 果 を 紹 介 す る 。 現 地 観 測 に は 斜 面 の 特 等 的 な 傾 斜 変 換 点 や 平 面 の 形 状 ( 凹 凸 型 ) な ど の 位 置 と 崩 壊 地 形 の 状 態 を 調 査 す る 。 地 形 測 量 に は ,

TS

を 使 用 し て

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ 精 度 検 証 に 使 用 し た 基 準 点 を 利 用 し て ,斜 面 の 傾 斜 変 換 点 を 捉 え 測 量 を 行 う 。 土 壌 調 査 で は , 水 の 浸 食 作 用 で 運 ば れ る 堆 積 物 の 厚 さ が 変 わ り , そ れ よ り 斜 面 微 地 形 の 土 壌 層 が 違 う た め そ の 変 換 を 調 査 す る 。

6

章 で は ,

LIDAR

デ ー タ の フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 よ り 作 成 し た

DEM

( 以 下

LIDAR DEM

と 称 す る ) を 利 用 し , 斜 面 微 地 形 分 類 手 法 と そ の 結 果 を 紹 介 す る 。 こ の

LIDAR DEM

よ り 傾 斜 角 を 計 算 し , 断 面 図 を 作 成 し , 断 面 上 の 傾 斜 の 変 換 点 を 抽 出 し , そ の 傾 斜 変 換 点 を つ な げ , 傾 斜 変 換 線 を 作 成 し , 斜 面 微 地 形 の 分 類 を 行 う 。 ま た , 現 地 第

5

章 で 作 成 し た 微 地 形 分 類 図 を 比 較 し ,

LIDAR DEM

に よ る 分 類 し た 微 地 形 分 類 図 の 精 度 を 検 討 す る 。

7

章 で は , 植 生 と 地 形 の 関 係 評 価 を 行 う 。 ま ず , 植 生 調 査 の 結 果 を

(15)

6

ま と め , 植 生 生 活 型 ( 詳 し い 説 明 は 第 7 章 よ り ) を 調 べ る 。 そ の 結 果 を 利 用 し , 第 6 章 で 分 類 さ れ た 微 地 形 分 類 図 を 使 用 し ,

TWINSPAN

で 植 生 と 微 地 形 の 関 係 評 価 を 行 う 。

8

章 で は , 総 括 と し て 全 体 の ま と め を 行 う と と も に , 今 後 の 課 題 お

よ び 展 開 を 述 べ る 。

(16)

7

第 2 章 研 究 対 象 地 域 の 概 況

2.1

対 象 地 域

本 研 究 で は , 埼 玉 県 東 松 山 市 岩 殿 観 音 付 近 に 位 置 す る 比 企 丘 陵 自 然 公 園 で 研 究 対 象 地 域 を 設 置 し た 。 研 究 対 象 地 域 内 に 植 生 管 理 状 況 が 異 な る 小 流 域 , 駐 車 場 に 調 査 地 域 を 設 置 し た 。

2

1

研 究 対 象 地 域

2.1.1

地 形 概 況

研 究 対 象 地 域 が 位 置 す る 岩 殿 丘 陵 は , 埼 玉 県 東 松 山 市 の 比 企 郡 鳩 山 町 ・ 嵐 山 町 ・ と き が わ 町 ・ 入 間 郡 毛 呂 山 町 , 越 生 町 に 広 が る 丘 陵 地 で あ り ,関 東 山 地 東 北 縁 の 比 企 丘 陵 と 接 し て い る た め , 「 比 企 丘 陵 」や「 比 企 南 丘 陵 」 と も 呼 ば れ る 。 ま た 最 高 点 に 物 見 山 と い う 地 名 が あ る こ と か ら

『 物 見 山 丘 陵 』 と も 呼 ば れ て い る ( 図

2

2

)。 岩 殿 丘 陵 は , 南 北 に 荒 川

の 支 流 で あ る 越 辺 川 と 都 幾 川 の 沖 積 低 地 が 広 が り , 東 に は 高 坂 台 地 が 位

置 す る , 東 西 約

9.5km

, 南 北 の 約

8km

の 丘 陵 地 で あ る 。 そ の 標 高 は

70

(17)

8

140m

で , 同 じ 埼 玉 県 内 で も 南 に 位 置 す る 狭 山 丘 陵 や 加 治 丘 陵 と 比 べ る と 低 い ( 埼 玉 県 農 林 部 林 務 課 ,

1999)。

調 査 地 は , 岩 殿 丘 陵 の 北 東 部 に 位 置 す る , 東 西 に 並 ん だ

2

つ の 小 流 域 に 設 定 し た 。

2

つ の 小 流 域 の う ち 西 側 に 位 置 す る 流 域 で は , 幅 ・ 深 さ と も に 約

1m

の 水 路 が 存 在 し , 普 段 は 水 流 が 見 ら れ な い も の の , 降 雨 の あ っ た 翌 日 な ど に は 水 流 が 見 ら れ る 。 こ れ に 対 し , 東 側 の 流 域 は , 上 流 部 に は 水 路 が 存 在 せ ず , 下 流 部 で は , 水 路 は 存 在 す る も の の 西 側 の 流 域 に 比 べ 浅 く , 水 流 は ま と ま っ た 降 水 後 に 見 ら れ る 程 度 で あ る 。 調 査 地 な い に は , 谷 に な っ て い る た め 傾 斜 が 急 に な っ て い る と こ ろ が 多 く , 地 す べ り が 起 き た 形 跡 な ど も 見 ら れ る 。

2

2 岩 殿 丘 陵 周 辺 の 概 観 ( 久 保 ,2000)

(18)

9 2.1.2

地 質 概 況

岩 殿 丘 陵 で は , 丘 陵 地 南 部 の 谷 間 お よ び 物 見 山 山 頂 か ら 北 側 斜 面 に か け て , 中 期 中 新 世 (

1580

万 ~

1100

万 年 前 ) の 地 層 が 分 布 し て い る 。 こ の 地 層 は , 礫 岩 ・ 砂 岩 の 互 層 を 主 と す る 松 山 層 群 の 鎌 形 層 や 凝 灰 質 砂 岩 を 主 と す る 神 戸 層 か ら 構 成 さ れ て い る ( 小 池 ほ か ,

1985

, 図

2

3

。 南 側 斜 面 に は , 層 厚

50

60cm

の 礫 層 ( 物 見 山 礫 層 ) が 分 布 し て い る ( 図

2

3

)。 こ の 礫 層 は , 北 側 斜 面 に 分 布 す る 中 期 中 新 世 の 地 層 を 不 整 合 に 被 っ て お り , 前 期 更 新 世 (

75

万 ~

175

万 年 前 ) に 扇 状 地 を 形 成 し た と 考 え ら れ る 。 こ の 礫 層 に 含 ま れ る チ ャ - ト や 砂 岩 な ど の 礫 は , 荒 川 水 系 起 源 の 亜 円 ~ 円 礫 が 多 く ,直 径 数 ~

10cm

で ,20cm を 超 え る も の も 見 ら れ る ( 西 川 ,

1992

, 埼 玉 県 立 自 然 史 博 物 館 ,

2004

)。

ま た ,丘 陵 の 北 部 に 分 布 す る 中 新 統 は 下 位 か ら ,上 唐 子 層( シ ル ト 岩 ),

岩 殿 層 の 神 戸 礫 岩 部 層( 礫 岩 ,砂 質 礫 岩 ),根 岸 砂 岩 部 層( 塊 状 の シ ル ト 質 中 粒 ~ 細 粒 砂 岩 ), 将 軍 沢 シ ル ト 岩 部 層 ( 塊 状 砂 質 シ ル ト 岩 ), 鳩 山 砂 岩 ・ シ ル ト 岩 部 層 ( 中 粒 ~ 粗 粒 砂 岩 と シ ル ト 質 細 粒 砂 岩 ~ 砂 質 シ ル ト 岩 の 互 層 ),今 宿 砂 岩 部 層( 中 粒 ~ 粗 粒 砂 岩 )に 区 分 さ れ ,上 唐 子 層 と 神 戸 礫 岩 層 間 の み 不 整 合 の 関 係 に あ る ( 小 池 ほ か ,

1985)。 そ の 上 位 に 不 整

合 で 物 見 山 礫 層 が 丘 陵 の 南 部 に 分 布 し て い る . 物 見 山 礫 層 は 層 厚 約

50

60m

, 前 ~ 中 期 更 新 世 頃 に 堆 積 し た 扇 状 地 性 の 河 成 礫 層 で あ る と 考 え ら れ て い る が , 詳 し い 堆 積 年 代 は わ か っ て い な い 。 物 見 山 礫 層 の 分 布 は 岩 殿 丘 陵 に 限 定 さ れ ,そ の 層 相 は 亜 円 ~ 亜 角 礫 の チ ャ - ト ,砂 岩 ,泥 岩 , 緑 色 岩 , 閃 緑 岩 な ど で あ る が , 圧 倒 的 に 風 化 に 強 い チ ャ - ト が 多 く , 場 所 に よ っ て 礫 の 風 化 程 度 が 異 な る が 平 均 し て 半 分 程 が ク サ リ 礫 化 し て い る ( 中 井 ほ か ,

2006

)。

本 研 究 の 対 象 地 域 周 辺 で は 将 軍 沢 シ ル ト 岩 部 層 と 物 見 山 礫 層 が 分 布 し て い る( 図

2

4

)。将 軍 沢 シ ル ト 岩 部 層 は『 岩 殿 観 音( 巌 殿 山 正 法 寺 )』

の 裏 手 の 崖 に み る こ と が で き ,

2

枚 の 凝 灰 岩 を 挟 ん だ 灰 緑 色 の シ ル ト 岩

層 か ら な る 高 さ

10

m 程 の 露 頭 を 観 察 で き る ( 図

2

4

)。そ の 上 位 に あ る

物 見 山 礫 層 は , 物 見 山 山 頂 よ り 北 西 方 向 の 物 見 山 駐 車 場 に あ る 高 さ

4m

程 の 露 頭 で 観 察 で き る .チ ャ - ト が 多 く ,半 分 以 上 く さ り 礫 化 し て お り ,

円 ~ 亜 角 の 礫 径 平 均

2

5cm

程 , 礫 径 最 大 の も の で は

30cm

程 で あ る 。

(19)

10

2

3

研 究 対 象 地 域 周 辺 の 地 質 概 況

(20)

11

2

4

研 究 対 象 地 域 の 地 質 概 況 ( 佐 藤 ,

2012)

2.1.3

植 生 概 況

調 査 地 と し て 選 ん だ 小 流 域 は , ア カ マ ツ や コ ナ ラ , ヤ マ ザ ク ラ が 主 と な る 二 次 林 で あ り , 両 流 域 の 下 流 部 と 東 側 流 域 の 谷 頭 の 上 部 に は , ス ギ が 点 在 し て い る 。 そ の う ち ,

M

地 域 上 流 部 は , 東 松 山 市 に よ り 「 市 民 の 森 」 と し て , 定 期 的 な 管 理 が な さ れ て い る 範 囲 内 に 位 置 す る ( 図

2

5

a

)。

「 市 民 の 森 」 は , 東 松 山 市 の 南 西 部 , 鳩 山 町 と の 市 境 に 位 置 す る 公 有 林 で ,1986 年( 昭 和

61

年 )に 国 有 林 の 払 い 下 げ に よ り 東 松 山 市 が

32ha

を 買 い 上 げ , 管 理 し て い る 。 現 在 ,「 市 民 の 森 」 の 植 生 管 理 に つ い て は , 東 松 山 市 は 造 園 業 者 に 委 託 し て お り , 「 市 民 の 森 」で 行 わ れ て い る 植 生 管 理 は , 主 に 下 草 刈 り で , 樹 木 に つ い て は 倒 木 処 理 を 行 う の み で あ る 。 最 近 は ,「 市 民 の 森 」 全 体 を

6

つ の ブ ロ ッ ク に 分 け , 毎 年

1

箇 所 ず つ 下 草 刈 り を 行 っ て い る が , そ れ 以 前 か ら も 管 理 自 体 は 行 っ て い た 。 ま た , 遊 歩 道 周 辺

10m

に つ い て の み ,毎 年 ,下 草 刈 り が 行 わ れ て い る 。下 草 刈 り は , 秋 に 行 わ れ て お り , 斜 面 上 部 を 中 心 に , 林 床 を 一 様 に 刈 り と る 。

こ れ に 対 し て

N

流 域 で は ,

M

流 域 の よ う に 定 期 的 な 管 理 が 行 わ れ て お

ら ず , 常 緑 低 木 や 背 の 高 い ア ズ マ ネ ザ サ が 茂 っ て い る 。 し か し , 二 次 林

が 成 立 し て い る こ と や , 萌 芽 し た コ ナ ラ が 見 ら れ る こ と か ら , 以 前 は 管

理 が 行 わ れ て お り , そ の 後 , 放 棄 さ れ た と 思 わ れ る ( 図

2

5

- b )。

(21)

12

ま た , 研 究 対 象 地 域 で は , 宮 下 (

2007

) に よ り , 植 生 調 査 を 行 っ て い る 。 こ の 結 果 に よ る と ,

M

地 域 で は , 定 期 的 に 下 草 刈 り 作 業 を 行 わ れ , 低 木 層 が ほ と ん ど 形 成 さ れ て い な い 状 態 で あ り ,樹 木 の 高 さ が 約

15

m 以 上 の 高 木 層 と そ れ 以 下 の 亜 高 木 か ら 形 成 さ れ た 森 林 構 造 で あ る と 報 告 さ れ て い る 。

N

地 域 で は , 定 期 的 な 下 草 刈 り 管 理 が 行 わ れ て い な い た め , 高 さ が 約

15

m 以 上 の 高 木 層 ,

8~15

m の 亜 高 層 ,

1.5

6m

の 低 木 層 か ら 形 成 さ れ た 森 林 構 造 を 持 っ て い る 。

a

M

地 域

( b )

N

地 域

2

5

研 究 対 象 地 域 の 林 床 概 況

(22)

13

第 3 章 LIDAR デ ー タ の 空 間 分 布 特 性 と 精 度 検 証

3.1

既 往 の 研 究

航 空 機 搭 載 型 の レ ー ザ ー 計 測(

LIDAR:Light Detection andRanging

) は , 上 空 か ら レ ー ザ ー 光 線 を 発 射 し , 地 表 面 と の 距 離 を 直 接 測 定 す る も の で , 航 空 機 の 位 置 と 姿 勢 を

GPS

IMU

( 慣 性 計 測 装 置 ) で 同 時 に 測 定 す る こ と に よ り ,高 精 度 の 地 形 デ ー タ を 取 得 す る 方 法 で あ る( 図

3

1

)。

反 射 し た レ ー ザ ー に は 最 初 に 受 信 さ れ る フ ァ ス ト パ ル ス (

Fi rst Pulse

) と 最 後 に 受 信 さ れ る ラ ス ト パ ル ス (

Last Pulse

) が あ り , 森 林 で は そ の 2 つ が 樹 冠 と 地 面 を 示 し , 森 林 の 階 層 構 造 を 表 示 で き る ( 図

3

2

)。

3

1 LIDAR

計 測 シ ス テ ム の 説 明 図

3

2 LIDAR

デ ー タ の 断 面 図 樹 冠

地 面

標 高

m

距 離 (

m

(23)

14

こ の 構 造 に よ り , 樹 冠 部 の 高 さ と 地 面 の 高 さ を 区 別 で き る 。 初 期 反 射 パ ル ス か ら 作 成 す る も の

DSM

Digital Surface Model

: 被 覆 物 の 表 層 メ ッ シ ュ デ ー タ )は で ,樹 林 地 帯 で は 樹 冠 部 の 高 度 分 布 を 意 味 す る 。

DEM

Digital Elevation Model

: 地 盤 高 の メ ッ シ ュ デ ー タ ) は , 樹 木 の 隙 間 を 通 過 し て 地 表 面 に 達 し た 最 終 反 射 パ ル ス を 使 用 し , さ ら に 人 工 構 造 物 な ど の 除 去 処 理 を 加 え て 作 成 さ れ た 地 形 モ デ ル を 作 成 す る こ と が で き る 。 こ れ よ り ,LIDAR デ ー タ は 森 林 計 測 や 地 形 判 読 ,地 形 分 類 研 究 に 多 く 使 用 さ れ る よ う に な っ た 。

LIDAR

デ ー タ を 用 い た 森 林 計 測 は ,森 林 の 三 次 元 構 造 ,毎 木 位 置 や 高 さ , 樹 冠 な ど 単 木 単 位 で 森 林 構 造 の パ ラ メ ー タ を 取 得 が 可 能 で あ る と 期 待 さ れ て い る ( 瀬 戸 島 ら ,2001; 加 藤 ら ,

2004)。LIDAR

デ ー タ を 用 い て ,樹 木 の 高 さ を 推 定 す る( 田 村 ら ,2000,蔡 ら

2006,Takahashi et al.2005

),樹 冠 量 の 推 定( 伊 藤 ら ,

2008),材 積 ・ 炭 素 量 の 推 定( 米 ら , 2002), 森 林 バ イ オ マ ス を 計 算 す る (Mariano García et al.2010

R.

Nelson et al.2012

) な ど 研 究 が 行 わ れ て い る 。 そ の

LIDAR

デ ー タ の 精 度 に つ い て は , 佐 藤 ほ か (

2004) は LIDAR

デ ー タ に よ る

DEM

の 高 さ 方 向 誤 差 が 1

m

以 下 で あ る こ と を 確 認 し , 従 来 の 写 真 測 量 で 得 た 等 高 線 デ ー タ と 比 べ て 精 度 が 高 い こ と を 明 ら か に し た 。 し か し な が ら , 森 林 中 で は

LIDAR

の パ ル ス が 地 面 に 到 達 し て い る か ど う か に よ り ,

LIDAR

の 精 度 が 変 わ っ て く る と 推 定 さ れ る 。

森 林 構 造 の 計 測 結 果 を 利 用 す る た め に は

LIDAR

の 精 度 を 検 討 す る 必

要 が あ る 。森 林 域 で の

LIDAR

の 精 度 は

LIDAR

パ ル ス の 地 表 面 へ の 透 過

性 と 大 き な 関 係 が あ る と 考 え ら れ る ( 平 春 ,

2012

2013

)。 本 章 で は ,

現 地 測 量 に よ り 得 た

DEM

か ら

LIDAR

パ ル ス の 距 離 の 分 布 図 を 作 成 し ,

LIDAR

の 垂 直 分 布 特 性 を 明 ら か に し た 。そ の 特 性 を ,ラ ジ コ ン ヘ リ を 用

い て , 開 空 度 が 異 な る 二 つ の 調 査 域 で

LIDAR

の 透 過 性 と 比 較 し た 。 ま

た ,

LIDAR

デ ー タ と 現 地 測 量 デ ー タ と の 誤 差 を 計 算 し ,そ の 精 度 を 検 討

し た 。 地 表 面 と レ ー ザ ー パ ル ス の 距 離 の 差 を 樹 高 と し , 樹 高 の 分 布 図 を

作 成 し ,管 理 に よ っ て 異 な る 森 林 垂 直 分 布 を 調 べ ,LIDAR デ ー タ の 空 間

分 布 か ら 推 定 さ れ る 森 林 構 造 の 状 況 を 把 握 し た 。

(24)

15 3.2

使 用 デ ー タ

3.2.1LIDAR

デ ー タ

朝 日 航 洋 か ら 提 供 さ れ た

LIDAR

デ ー タ を 使 用 し た 。 こ の デ ー タ は , セ ス ナ 機 搭 載 型 ( 図

3

3

) に 搭 載 さ れ た 航 空 レ ー ザ ー ス キ ャ ナ

Laica/ALS50

計 測 機 材( 図

3

4

)を 用 い て

2006

12

25

日 に 計 測 さ れ た 。計 画 さ れ た 計 測 密 度 の 設 定 は 1 点

/4m2

以 上 で あ り ,計 測 仕 様 を 表

3-1

に 示 す 。

3

1

計 測 仕 様

項 目 計 測 仕 様

計 画 計 測 密 度 約

4.0m2

に 一 点

実 質 計 測 密 度 約

1.0m2

に 一 点

レ ー ザ ー パ ル ス 頻 度

65

000Hz

ス キ ャ ン 角 度

±18

ス キ ャ ン 頻 度

45Hz

レ ー ザ ー ビ ー ム 径

0.3mrad

( 対 地 高 度

1200m

時 地 上 で

40cm

程 度 )

測 定 時 飛 行 対 地 高 度 約

1200m

( 地 表 面 の 凹 凸 に よ る )

測 定 時 飛 行 速 度

252km/h

計 測 コ ー ス 間 ラ ッ プ 率

40%

計 測 コ ー ス 間 隔

180m

測 定 プ ラ ッ ト フ ォ ー ム 固 定 翼 セ ス ナ

404

タ イ タ ン (

JA5257

(25)

16

3

3

計 測 機 器 搭 載 機 ( セ ス ナ

404Titan)

3

4

計 測 機 器 (

Laica/ALS50

( 左 上 : レ ー ザ ー ス キ ャ ナ , 左 下 コ ン ト ロ ー ラ , 右 下 :

電 源 ・ デ ー タ 収 録 装 置 )

(26)

17 3.2.2

ラ ジ コ ン ヘ リ に よ る 空 中 写 真

本 研 究 で は , イ メ ー ジ ワ ン 会 社 か ら 提 供 し た ラ ジ コ ン ヘ リ

MD

200

を 使 用 し て ,

2011

8

3

日 に 研 究 対 象 地 域 の 空 中 写 真 を 撮 影 し た( 図

3-5

) 。 こ の ラ ジ コ ン ヘ リ は 重 さ

200g の カ メ ラ を 載 せ る こ と が で き ,

バ ッ テ リ ー 使 用 時 間 約

20

分 ,電 波 距 離 は 1

Km

で あ り ,撮 影 ル ー ト を あ ら か じ め プ ロ グ ラ ム で 作 成 し て コ ン ト ロ ー ル す る こ と が で き る 。 ま た リ ア ル タ イ ム で 下 向 き の カ メ ラ の 映 像 と カ メ ラ 中 心 点 の 高 さ(

GPS

に よ る ) を チ ェ ッ ク し な が ら 写 真 を 撮 る こ と が で き る 。

3

5

本 研 究 で 使 用 し た ラ ジ コ ン ヘ リ

空 中 写 真 を 撮 影 す る に は , 物 見 山 駐 車 場 か ら ラ ジ コ ン ヘ リ を 飛 ば し 図

3-6

の 撮 影 位 置 に お け る 空 中 写 真 を 撮 影 し た 。そ の 日 の 観 測 条 件 は 表

3

2

の 通 り で あ る 。 撮 影 高 さ は 約

100m , 地 上 分 解 能 は 2. 5

c m ぐ ら い ,

オ ー バ ー ラ ッ プ は

60

% , サ イ ド ラ ッ プ は

30

% で あ る 。 同 じ 地 点 で 2 枚

の 写 真 を 撮 影 し ,同 時 に

GPS

の タ イ ム ,位 置 情 報 ,方 位 角 な ど パ ラ メ ー

タ を 記 録 し た ( 表

3

3

) 。

(27)

18

3

6

空 中 写 真 を 撮 影 し た 位 置

3

2

ラ ジ コ ン ヘ リ の 撮 影 仕 様

項 目 仕 様 項 目 仕 様

写 真 縮 尺

5882.35

3

横 方 向 の 実 距 離 ( m )

76.47

カ メ ラ の 焦 点 距 離

cm

1.7

縦 方 向 の 実 距 離 ( m )

101.76

飛 行 高 度 ( m )

100

撮 影 面 積 ( ㎡ )

5 7782.0

地 上 解 像 度 (

cm) 2.52

ス テ レ オ 有 効 面 積 ( ㎡ )

07 2178.9

オ ー バ ー

ラ ッ プ

60%

論 理 平 面 位 置 (

c

m )

62 2.52

サ イ ド ラ ッ プ

30%

論 理 標 高

cm

8.26

撮 影 基 線 長 ( m )

30.58

横 方 向 (

cm

1.30

コ ー ス 間 隔 ( m )

71.23

縦 方 向 (

cm

1.73

(28)

19

3

3

空 中 写 真 を 撮 影 パ ラ メ ー タ

* 高 さ は 駐 車 所 か ら の 高 さ

3.2.3

現 地 測 量 デ ー タ

LIDAR

デ ー タ の 精 度 を 検 証 す る た め に ,研 究 域 に お け る ト ー タ ル ス テ

ー シ ョ ン( 以 下

TS

と す る ,ニ コ ン 制

NST

305Cr

,図

3

7

)を 使 用 し ,

地 盤 測 量 を 行 っ た 。測 量 す る に は ,物 見 山 に 設 置 し て い る 国 家 三 角 点( 図

3-8

,図

3

9

)か ら ト ラ バ ー ス 測 量 を 行 い ,調 査 域 周 辺 に 基 準 点 を 設 置

し た ( 図

3

10

)。 こ こ で は , 平 面 直 角 座 標 系

JGD2000

9

系 を 使 用 し

た 。TS を 用 い て 測 量 す る 場 合 ,機 械 を 設 置 す る 基 準 点 と 後 視 点 あ る い は

北 方 向 が 必 要 で あ る 。 つ ま り , 精 確 な 位 置 情 報 を 持 っ て い る 二 つ の 点 が

必 要 で あ る 。 今 回 , 機 械 設 置 用 の 基 準 点 は 国 家 三 角 点 を 利 用 し , 後 視 点

を 国 家 基 準 点 か ら 約

10m

の 場 所 で 設 置 し ,リ ア ル タ イ ム キ ネ マ テ ィ ッ ク

GPS(Real Time Kinematic GPS

) を 用 い て 測 量 し た 。

RTK GPS

Trimble 5700

を 使 用 し た 。

RTK GPS

測 量 の 精 度 を 確 か め る た め , 国

家 基 準 点 で の 測 量 も 行 っ た 。こ の 測 量 は

2009

7

10

日 に お い て ,二

つ の 点( 国 家 基 準 点 と 後 視 点 )で

4

時 間 ぐ ら い

GPS

受 信 し( 図

3

11

),

(29)

20

そ の デ ー タ を 電 子 基 準 点 情 報 ( 国 土 地 理 院 ) に よ り 補 正 し た 。 国 家 基 準 点 で の

RTK

測 量 結 果 に よ る と ,

XYZ

方 向 の 誤 差 は そ れ ぞ れ

0.189m

0.14m,0.713m

だ っ た 。高 さ 方 向 の 誤 差 が 大 き い た め ,設 置 し た 後 視 点 の

Z( 標 高 ) を 国 家 基 準 点 か ら オ ー ト レ ベ ル (NIKON AS

2

) を 用 い て 測 量 し た( 図

3

12

)。ト ラ バ ー ス 測 量 用 基 準 点 の 座 標 と 研 究 対 象 地 域 周 辺 に 設 置 し た 基 準 点 の 座 標 を 表

3

3

3

4

に 示 す 。

研 究 対 象 地 域 周 辺 に 設 置 し た 基 準 点 か ら

TS

を 用 い て ラ ン ダ ム で 標 高 測 量 を 行 っ た ( 図

3

10

, 約

600

点 )。

LIDAR

計 測 シ ス テ ム の 高 さ 方 向 の 誤 差 を 検 討 す る た め , 物 見 山 駐 車 所 の 標 高 測 量 を 行 っ た 。 駐 車 所 で は 山 地 と 違 っ て , 傾 斜 角 に よ る 発 生 す る 高 さ 方 向 の 誤 差 は 少 な い た め ,

LIDAR

計 測 シ ス テ ム の 誤 差 を 検 討 す る 。

3

7 NTS

305Cr

3-8

国 家 三 角 点 ( 物 見 山 ・ 石 坂 )

(30)

21

3

9

国 家 基 準 点 の 情 報

3

10

研 究 対 象 地 域 に 設 置 し た 基 準 点

(31)

22

3

11 RTK GPS

測 量 ( 左 : 国 家 基 準 点 , 右 : 後 視 点 )

3

12 電 子 基 準 点 に よ る RTK

測 量 の 補 正

(32)

23

3

13 オ ー ト レ ベ ル (NIKON AS

2

) と 水 準 測 量

3

3

ト ラ バ ー ス 測 量 用 基 準 点 の 座 標

ID x y z

1 -42428.175 117.539 175.520 2 -42411.788 124.052 177.050 3 -42435.866 115.355 177.050 4 -42470.761 139.432 168.414 5 -42517.578 181.890 160.923 8 -42496.731 159.490 163.672 9 -42446.106 89.309 170.322 10 -42434.727 56.337 172.702 11 -42420.934 83.989 175.542

標 尺

( Ⅰ )

水 準 器

b a

標 尺

( Ⅱ )

高 低 差=ab

(33)

24

3

4

現 地 測 量 用 基 準 点 の 座 標

ID X Y Z

1 -42584.767 186.789 118.995 2 -42548.723 198.405 118.826 3 -42594.861 190.732 118.377 4 -42597.491 211.165 113.907 5 -42658.311 222.705 106.963 6 -42672.425 219.441 115.108 7 -42694.168 190.501 125.693 8 -42680.583 172.579 122.235 9 -42658.379 150.712 121.278 10 -42635.436 142.714 120.901 11 -42607.066 150.934 121.202 12 -42593.821 176.480 120.478 13 -42588.603 237.559 102.169 14 -42601.160 252.087 95.179 15 -42585.412 263.704 90.885 16 -42612.521 248.569 94.768 17 -42611.655 272.679 91.448 18 -42616.081 235.505 98.999 19 -42634.274 245.407 96.433

(34)

25

3

14 TS

に よ る 現 地 測 量 結 果

3.2.4

そ の 他 の デ ー タ

そ の 他 の デ ー タ と し て

1/2500

の 国 土 基 本 図 を 使 用 し た 。 こ の デ ー タ の 等 高 線 の 間 隔 は

2m

で あ り , 市 販 の 地 形 図 の う ち 斜 面 の 地 形 を 表 現 す る 精 度 が 高 く , 比 較 的 に 良 い も の で あ る ( 図

3

11

の 背 景 図 )。

ま た

LIDAR

デ ー タ の 透 過 性 を 検 討 す る た め , 魚 眼 レ ン ズ (

NIKON fisheye converter fc

e9 0.2x) を 用 い て , 全 天 写 真 を 撮 影 し た ( 図 3

16)。 全 天 写 真 の 撮 影 位 置 は TS

で 測 量 し た ( 図

3

15)。

3

15

全 天 写 真 の 撮 影 場 所

(35)

26

3

16

全 天 写 真 ( 左 か ら 地 点

1

, 地 点

2

, 地 点

3

3.3LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性 と 透 過 性 を 解 析 手 法

3.3.1LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性

LIDAR

デ ー タ の 垂 直 分 布 特 性 を 調 べ る た め に 同 じ 向 き を 持 つ 二 つ の 小 流 域 ( 図

3

17

) に お け る 断 面 図 を 作 成 し , レ ー ザ ー パ ル ス の 分 布 特 性 を 調 べ た 。 ま た , 現 地 測 量 に よ り 作 成 し た 地 表 面 デ ー タ ( ポ イ ン ト デ ー タ ) か ら

TIN

を 作 成 し , さ ら に

DEM( 解 像 度 0.6m

) を 作 成 し た 。 重 な り 合 う フ ァ ー ス ト パ ル ス と ラ ス ト パ ル ス を , フ ァ ー ス ト パ ル ス か ら ラ ス ト パ ル ス の 距 離 に よ っ て

5

つ の 区 間 に 分 類 し た 。 距 離 は

20

30m , 15~20

m ,

10

15

m ,

5

10m ,0~5

m の

5

つ の レ ベ ル に 分 け た 。 こ れ に よ っ て ,LIDAR デ ー タ の 垂 直 分 布 特 性 を 調 べ る こ と が で き た 。レ ー ザ ー の パ ル ス は ,

0

5

m は 下 層 植 生 か ら ,

5m

10m

は 低 木 か ら ,

10m

15m

は 亜 高 木 か ら ,

15m

以 上 は 高 木 か ら 反 射 し た も の と 想 定 し た 。ま た , 調 査 地 に お け る 現 地 観 測 を 行 い ,植 生 状 況 を 確 認 し ,LIDAR に よ る 樹 高 分 布 と 比 較 し た 。

3

17 両 流 域 の 断 面 図 M

地 域

N

(36)

27

3.3.2

空 中 写 真 に よ る 樹 冠 と 樹 冠 間 の 解 析

ラ ジ コ ン ヘ リ に よ り 撮 影 し た 空 中 写 真 は 位 置 情 報 を 持 っ て い な い た め , 幾 何 補 正 を す る 必 要 が あ る 。 本 研 究 で は 空 中 写 真 で 判 読 で き る 地 上 物 を

GCP(Ground Control Point

) と し , 幾 何 補 正 し た 。 そ の 地 上 物 は 物 見 山 駐 車 所 の 囲 い の 角 と 看 板 , 電 波 塔 の フ ェ ン ス の 角 な ど を 利 用 し , 基 準 点 か ら

TS

で 測 量 し た ( 図

3-17

)。 測 量 結 果 を 表

3

5

に 表 示 し て い る 。GCP を 空 中 写 真 か ら 判 読 し ,位 置 を 約

1

ピ ク セ ル( 約

5cm

)ま で 合 わ せ た 。モ ザ イ ク 処 理 は ,写 真 の 中 心 点 の

GPS

デ ー タ と 方 位 角 を 利 用 し 写 真 を 回 転 さ せ , 同 じ 地 上 物 を 判 読 し , 対 応 の ピ ク セ ル を 合 わ せ た 。 幾 何 補 正 し た 空 中 写 真 の 輝 度 値 の 閾 値 を 決 め ,

2

値 化 分 類 し , 樹 冠 と 樹 冠 間 を 分 類 し た 。 閾 値 は ,

RGB

空 中 写 真 の

G

バ ン ド の 輝 度 値 の ヒ ス ト グ ラ ム を 作 成 し , 最 大 値 を 用 い て 決 め た ( 図

3

18

)。

3

17 GCP

測 量 地 点 図

(37)

28

3

5 GCP

の 座 標

Id Y X

1 153.013

42676.388

2 151.129

42675.169

3 149.245

42673.876

4 147.435

42672.768

5 148.662

42681.449

6 145.928

42682.742

7 202.473

42530.105

8 199.305

42537.472

9 197.348

42541.601

10 196.280

42573.276

11 196.351

42575.198

3

18

輝 度 値 の ヒ ス ト グ ラ ム

3.3.3 LIDAR

デ ー タ の 透 過 性 の 検 討

本 研 究 で は ,3.3.2 に お い て 樹 冠 と 樹 冠 間 と を 分 類 し た 結 果 を 用 い ,M 地 域 と

N

地 域 に お け る レ ー ザ ー の パ ル ス の 透 過 性 を 検 討 し た 。樹 冠 間 に 位 置 す る レ ー ザ ー パ ル ス は 地 面 に 到 達 し て い る と 考 え ら れ る の で , 樹 冠 間 か ら 反 射 し て い る レ ー ザ ー パ ル ス の 割 合 を 計 算 し た 。 本 研 究 で 使 用 し た

LIDAR

の ビ ー ム 幅 は 約

40cm

で あ る た め , レ ー ザ ー パ ル ス の ポ イ ン ト デ ー タ よ り

20cm

の バ ッ フ ァ ー を 作 成 し , 樹 冠 間 か ら 反 射 し て い る か

ピ ク セ ル の 数

輝 度 値

50.1 12.6 76.3 140.

0

203.8

(38)

29

ど う か を 確 認 し た 。 確 認 さ れ た 精 度 を 確 か め る た め , 魚 眼 に よ り 撮 影 し た 全 天 写 真 か ら 開 空 度 を 計 算 し , 空 中 写 真 か ら 計 算 さ れ た 樹 冠 の 割 合 と 比 較 し た 。

3.3.4 LIDAR

デ ー タ の 精 度 検 討

本 研 究 で は , 物 見 山 駐 車 場 の

TS

に よ る 地 表 面 標 高 デ ー タ を 利 用 し て

LIDAR

計 測 シ ス テ ム の 誤 差 を 検 証 し た 。

LIDAR

デ ー タ の ラ ス ト パ ル ス が 正 し く 地 表 面 を 表 し て い る か を 調 べ る た め に ,

TS

に よ る 現 地 調 査 デ ー タ か ら 作 成 し た

DEM( 解 像 度 1m)と 比 較 し た 。こ の DEM

は ,

TS

測 量 ラ ン ダ ム の デ ー タ か ら

TIN

を 生 成 し , さ ら に ラ ス タ ー デ ー タ (

DEM

) に 変 換 し た も の で あ る 。 空 中 写 真 で 分 類 し た 樹 冠 間 か ら 反 射 し て い る パ ル ス デ ー タ と こ の

DEM

と の 差 分 を 計 算 し ,開 空 度 が 異 な る

M

地 域 と

N

地 域 で の

LIDAR

デ ー タ の 精 度 と 透 過 性 を 検 討 し た 。

3.4 LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性 と 透 過 性

3.4.1LIDAR

デ ー タ の 空 間 分 布 特 性

M

地 域 の

LIDAR

デ ー タ の 分 布 図 ( 図

3

19

) は ,

X

軸 で

250m

以 上 の 部 分 か ら 管 理 が 行 き 届 い て い な い 部 分 に 入 っ て し ま っ て い る 。 グ ラ フ 左 半 分 の 管 理 さ れ て い る 森 林 の 断 面 を 見 る と , ラ ス ト パ ル ス が 地 表 面 ま で た ど り つ い て い る も の と , 樹 冠 で 止 ま っ て し ま っ て い る も の と の

2

つ に わ か れ て い る 。 反 対 に , 右 半 分 の 管 理 さ れ て い な い 森 林 で は , 樹 冠 で 止 ま っ て い る ラ ス ト パ ル ス は 少 な い が , 地 表 面 ま で 届 か ず に 樹 冠 と 地 表 面 の 間 に 表 示 さ れ て い る ラ ス ト パ ル ス が 多 く 見 ら れ る 。

次 に ,

N

地 域 の

LIDAR

デ ー タ の 分 布 図 ( 図

3

20

) だ が ,

M

地 域 も

N

地 域 の グ ラ フ の 右 半 分 に 見 ら れ た の と 同 じ よ う に , ラ ス ト パ ル ス が 地

表 面 と 樹 冠 の 間 に 多 く 表 示 さ れ て い る 。 こ の 地 表 面 か ら 離 れ た ラ ス ト パ

ル ス は ほ と ん ど が 地 表 面 か ら

3m

程 度 ま で の 距 離 に 収 ま っ て い る こ と も

わ か る 。ま た ,フ ァ ー ス ト パ ル ス に 関 し て も ,N 地 域 に 比 べ て

M

地 域 の

ほ う が 上 下 の ば ら つ き が 大 き い よ う に 思 わ れ る 。

(39)

30

3

19 M

地 域 の

LiDAR

デ ー タ の 分 布 図

3

20 N

地 域 の

LiDAR

デ ー タ の 分 布 図

LIDAR

デ ー タ の 垂 直 分 布 特 性 を 明 ら か に す る た め , 各 距 離 帯

20

30

m ( 図

33

21

),

15

20

m ( 図

3

22

),

10~15

m ( 図

3

23),5~10

m ( 図

3

24),0

5

m ( 図

3

20

) の 分 布 を 示 す 。 特 徴 的 な 結 果 と し て は ,距 離 が

20m

30m

離 れ て い る と こ ろ は 谷 に な っ て い る と こ ろ が 多 か っ た こ と ,10m ~

15m

5m~10m

の と こ ろ で は

M

地 域 周 辺 に あ ま り 分 標

m

距 離 (

m)

標 高

m

距 離 (

m)

距 離 (

m

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