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機械学習の応用による土層厚推定の精緻化と広域マッピング

研究課題

研究課題/領域番号 17K07865
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 森林科学
研究機関国立研究開発法人森林研究・整備機構

研究代表者

山下 尚之  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (30537345)

研究分担者 大貫 靖浩  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 地域研究監 (10353616)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード土層厚 / 土壌深度 / 機械学習 / マッピング / 広域評価 / 山地・丘陵地 / デジタル土壌マッピング / 空間推定モデル / 空間推定 / 広域スケール / 山地小流域 / 広域マップ
研究成果の概要

既存・新規の土壌断面・ボーリング・簡易貫入試験・土層強度検査棒等の大規模データを用いた機械学習回帰により、全国の山地・丘陵地における土層厚予測マップを作成した。土壌A層、A+B層および≦Nc5層(貫入抵抗値Ncが5以下の土層)における各マップのR2は0.25, 0.3および0.6、RMSEは11, 21および105 cmであり、微地形に起因する小流域スケールでの空間変動やテフラ堆積等による全国スケールでの地域間差が可視化された。特に≦Nc5層厚の予測精度をさらに向上させるには、山地・丘陵地の頂部斜面における土層厚測定によって地域毎の最大土層深の分布を明らかにする必要がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、全国スケールの土層厚予測マップが初めて報告された。土層厚は物質循環や水文モデルにおける大きな不確実性要因であるため、本研究の予測値を入力値として利用することにより、特に広域スケール適用時のモデル精度が大きく改善される可能性がある。また、本研究では予測誤差マップを同時に示しており、昨今のモデル研究で重要度が増している不確実性評価に対しての貢献も期待できる。土層厚マップの作成を通じた気候変動予測や防災リスクマップの高精度化による社会への波及効果は少なくないと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 沖縄本島最北部における皆伐後の土砂移動量と林床環境との関係2019

    • 著者名/発表者名
      大貫 靖浩、古堅 公、生沢 均、松浦 俊也、山下 尚之、新垣 拓也
    • 雑誌名

      森林立地

      巻: 61 号: 1 ページ: 23-29

    • DOI

      10.18922/jjfe.61.1_23

    • NAID

      130007684588

    • ISSN
      0388-8673, 2189-6275
    • 年月日
      2019-06-25
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 日本の山地・丘陵地における土層厚マッピングとその不確実性評価2020

    • 著者名/発表者名
      山下 尚之、大貫 靖浩
    • 学会等名
      日本森林学会第131回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 秩父地域を対象とした、機械学習によるデジタル土壌マッピングの試み2020

    • 著者名/発表者名
      嶋崎 明也、山下 尚之、橋本 昌司、益守 眞也、丹下 健
    • 学会等名
      日本森林学会第131回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Surface soil-thickness mapping and uncertainty estimation in mountainous, upland and hilly area of Japanese archipelago2019

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki YAMASHITA, Yasuhiro OHNUKI
    • 学会等名
      AGU FALL MEETING 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mapping of soil thickness in mountainous, upland and hilly area of Japan using small-catchment-scale and regional-scale sampling data2019

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki YAMASHITA, Yasuhiro OHNUKI
    • 学会等名
      Pedometrics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習を用いた日本の山地部の広域土層厚マッピング2018

    • 著者名/発表者名
      山下尚之、大貫靖浩
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会神奈川大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 北関東の低山帯小流域における表層土層厚マッピング -機械学習手法を用いた広域推定の試み-2018

    • 著者名/発表者名
      山下尚之、大貫靖浩
    • 学会等名
      日本地形学連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 日本の山地小流域における土層厚マッピング手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山下尚之、大貫靖浩
    • 学会等名
      第129回日本森林学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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