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航空レーザデータを活用した森林の根系発達の推定と斜面崩壊予測に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H01369
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分04010:地理学関連
研究機関茨城大学

研究代表者

小荒井 衛  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (50419876)

研究分担者 村上 亘  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 (10353880)
桑原 祐史  茨城大学, 地球・地域環境共創機構, 教授 (80272110)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2019年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード航空レーザ / 斜面崩壊 / 根系発達 / 森林三次元構造 / 地形解析 / 花崗岩 / 阿武隈山地 / 八溝山地 / 森林構造
研究開始時の研究の概要

航空レーザデータから森林の樹高、本数、胸高直径等を推定することが可能となってきている。一方で、斜面崩壊の抑止効果として樹木の根系発達が挙げられている。根系の状況は樹木を倒してみないとわからないが、最近伐採跡地の作業道で根系の状況が観察できる箇所が多くなってきており、樹木の三次元構造と根系の発達状況との関連性のデータが蓄積されつつある。そこで本研究では、航空レーザの点群解析から森林の三次元構造を通して根系の発達状況を推定し、航空レーザで捉えた微地形の情報と組み合わせて斜面の安定性について予測する手法を開発する。その際に、レーザデータだけでなく光学センサの情報も併用することも視野に入れて研究する。

研究成果の概要

樹木の根系発達に表層崩壊の抑止効果があると考えられていることから、航空レーザ測量データから樹高、樹木本数、胸高直径などの森林三次元構造を求め、そこから樹木の根系発達を推定して斜面災害リスクを評価する手法の開発を目指した。伐採地における根系発達調査により、直径と根の横幅には弱い相関があることが分かった。また、航空レーザ測量データと伐採地での毎木調査結果を比較して、樹木密度の推定が可能であることがわかった。そのため、樹高と樹木密度から求まる根系強度指数を加味して斜面崩壊リスクの評価を行った結果、根系強度指数が大きいメッシュでは崩壊は発生していないことが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでのリモートセンシングでの斜面崩壊リスク評価では、地形情報のみか土地被覆情報を加味して行われることが多かったが、航空レーザで地形情報を取得する際にフィルタリング処理で除去されてしまう樹木に当った点群データを活用することで、森林の三次元構造を求め、樹木の根系発達の状況を推定することが可能であることが分かった。その結果を、斜面崩壊リスク評価に活用することが可能であり、航空レーザデータの森林管理分野への活用を促進させる研究成果であった。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

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 (13件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] ESTIMATING 3D FOREST STRUCTURE USING LIDAR DATA FOR RISK ASSESSMENT OF SLOPE COLLAPSE CONSIDERING ROOT SYSTEM DEVELOPMENT2022

    • 著者名/発表者名
      M. Koarai, I. Murayama, K. Watanabe, Y. Kurihana and A. Narikiyo
    • 雑誌名

      The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences

      巻: Volume XLIII-B3-2022 ページ: 907-912

    • DOI

      10.5194/isprs-archives-xliii-b3-2022-907-2022

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 八溝山地中部における堆積岩風化・地形と根茎発達の関係と航空レーザ測量データによる森林三次元構造把握の高精度化の検討2023

    • 著者名/発表者名
      渡辺啓太(指導教員:小荒井衛)
    • 学会等名
      第14回学生SDGsフォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 航空レーザ測量から推定した森林構造情報の斜面災害リスク評価への活用可能性2023

    • 著者名/発表者名
      小荒井衛・村山いであ・渡辺啓太・村上亘・桑原祐史
    • 学会等名
      日本写真測量学会令和5年度年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ESTIMATING 3D FOREST STRUCTURE USING LIDAR DATA FOR RISK ASSESSMENT OF SLOPE COLLAPSE CONSIDERING ROOT SYSTEM DEVELOPMENT2022

    • 著者名/発表者名
      M. Koarai, I. Murayama, K. Watanabe, Y. Kurihana and A. Narikiyo
    • 学会等名
      ISPRS(国際写真測量学会)2022年パリ大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LiDARデータを用いた森林3次元構造の推定2022

    • 著者名/発表者名
      村山いであ・小荒井衛・渡辺啓太・栗花優衣・成清茜
    • 学会等名
      CSIS DAYS 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 樹木の根系発達を考慮した斜面崩壊リスク評価のための 航空レーザによる森林構造の推定2021

    • 著者名/発表者名
      小荒井衛・村山いであ・渡辺啓太・栗花優衣・成清茜
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会第70回学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] LiDARデータを活用した地形及び花崗岩風化と根系発達の関係2021

    • 著者名/発表者名
      村山いであ・小荒井衛・渡辺啓太・栗花優衣・成清茜
    • 学会等名
      日本写真測量学会令和3年度秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 八溝山地中部の堆積岩地域における航空レーザ計測データによる森林の3次元要素の抽出2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺啓太・小荒井衛・村山いであ
    • 学会等名
      CSIS DAYS 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 航空レーザ測量を活用した樹木の根系発達の推定への課題2020

    • 著者名/発表者名
      栗花優衣・小荒井衛・成清茜・村上亘・小川泰浩
    • 学会等名
      日本写真測量学会令和2年度年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 斜面崩壊予測のための航空レーザによる森林構造の把握について2019

    • 著者名/発表者名
      成清茜・小荒井衛・村上亘・小川泰浩
    • 学会等名
      日本写真測量学会2019年度年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 阿武隈山地における航空レーザデータを用いた森林三次元構造の把握について2019

    • 著者名/発表者名
      成清茜・小荒井衛・村上亘・小川泰浩
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 航空レーザデータを用いた森林の三次元構造と根系発達の推定2019

    • 著者名/発表者名
      小荒井衛・成清茜・村上亘・桑原祐史
    • 学会等名
      2019年度日本地図学会定期大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of three dimensional structure of forest and development of roots of trees using LiDAR data2019

    • 著者名/発表者名
      小荒井衛・成清茜・村上亘
    • 学会等名
      International Cartographic Conference 2019 Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 急峻な山岳地帯を対象とした干渉SAR技術の応用による斜面災害域抽出2019

    • 著者名/発表者名
      田口智大・鴻野智崇・桑原祐史
    • 学会等名
      土木学会全国大会第74回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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