地上レーザースキャナーによる森林調査：
効率的な資源量把握に向けて西園 朋広・北原 文章
林野庁 細田 和男
小谷 英司

森林管理研究領域
東北支所

林業工学研究領域

中澤 昌彦・瀧 誠志郎

近年、効率的な森林調査のため、地上型レーザースキャナー（TLS）を導入する動きがみられます。本研究では、全国の針葉樹人工林で TLS の計測実験を行い、胸高直径は良好に計測され、樹高・材積は過小に計測されることを明らかにしました。次に、この樹高の過小計測結果を補正するために、補正式を考案しました。また、TLS と無人航空機（UAV）から得られたデータを結合することで、樹高の計測精度が向上することを明らかにしました。さらに、TLS を用いた森林調査コストをこれまでの手作業による調査コストと比べたところ、年間を通じ多くの森林調査を行う場合には TLS の利用が効果的であることを明らかにしました。

成果

価格となり、簡単には導入できません。そこで、従来型の手地上型レーザースキャナーの計測精度効果を試算し、検討しました（図4）。その結果、年間を通じ作業による森林調査と TLS による森林調査について、費用対森林の効率的な調査方法として、リモートセンシング技多くの森林調査を行う場合には TLS 計測が効果的ですが、調術を応用した地上型レーザースキャナー（terrestrial laser

査数量が少ない場合の導入は割高となることが分かりました。

scanner：以下、TLS と記す）を用いた計測技術があります。

なお、両者の関係が逆転する調査箇所数は条件によって異な

近年では森林調査に特化したハードウェア・ソフトウェアのるので、導入の検討にあたっては充分な留意が必要となります。

開発が進み、国有林や水源林造成事業などへの導入も始まりつつあります。このような新たな技術を林業現場へ効果的に手引きの作成導入するためには、計測精度や導入の費用対効果に関する検以上の検討を踏まえ、また、本研究で対象とした機器の概討が不可欠です。本研究では、全国50か所の針葉樹人工林で要や使い方のポイントなどを紹介するために、小冊子「地TLS の計測実験を行いました（図1、2）。その結果、①胸高上型レーザースキャナーと UAV による新しい森林調査」を

直径は良好に計測されること、②樹高・材積は全般的に過小作成しました（図5）。特に林業の現場において森林調査にに計測される傾向があり、特に、大きいサイズの樹木で計測携わる方々に、TLS の導入を検討する際の参考資料としてご誤差が大きいことが分かりました。また、樹種、林分サイズ、活用いただきたいと考えています。小冊子をご覧になりた

傾斜などの林分特性が計測誤差の発生に影響を与えることがい方は、以下の URL 又は QR コードからダウンロードして示されました。これらの林分特性に留意して、TLS を活用しく だ さ い。https://www.ffpri.affrc.go.jp/pubs/ていく必要があります。

chukiseika/4th-chuukiseika34.html

樹高計測の補正方法の提案

研究資金と課題

TLS による樹高の計測精度が十分でない場合にそれを補正する方法として、汎用的な樹高曲線式（胸高直径から樹高を本研究は⼀般財団法⼈⽇本森林林業振興会・森林林業振興助成事推定する曲線式）を作成しました。この方法では、現地で10

業「地上型レーザースキャナーによる効率的な収穫調査と素材⽣産本程度の立木の樹高を正確に測定すれば、TLS による胸高直現場への活⽤⽅法の提案」による成果です。

径から、補正された樹高を推定することができます。また、
TLS と無人航空機（UAV）から得られたデータを結合できる
場合には、樹高の計測精度が向上することが明らかになりました（図3）。

文献
北原 文章（2020）「特集号：地上型レーザースキャナ（TLS）を用いた森林計測」森林計画学会誌，54（1），2TLS 導入の費用対効果
TLS は効率よく森林調査を実施できますが、現状ではハードウェア・ソフトウェアを含めた1セットで数百万円以上の42

森林総合研究所（2020）第4期中長期計画成果34「地上型レーザースキャナーと UAV による新しい森林調査」

図1

TLS による森林計測の様子(p < 0.001, n = 1736)(p < 0.001, n = 1736)(p < 0.001, n = 1239)(p < 0.001, n = 1239)(p < 0.001, n = 1736)(p < 0.001, n = 1239)

図2

二種類の TLS における計測の様子を示しています。（左 の 事 例）一 脚 を 用 い て 本 体 を 固 定 し、10m 間隔の測定点で計測します。（右の事例）背負子を用いて本体を頭上に配置し、歩行しながら計測します。

TLS（一脚型）によるスギ人工林での計測

点線は y = x を示し、実線は計測データに y = ax をあてはめた回帰式を示しています。一部の外れ値を除くと、胸高直径（DBH）は良好に計測されます（実線と点線がほぼ一致する）が、樹高は全般的に過小に計測される（実線が点線よりも下側に位置する）ことが分かります。

(a)
(a)

(b)
(b)

(c)
(c)

(a)

(b)

(c)

TLS
TLS

UAV
UAV

TLS＋UAV
TLS＋UAV

地面・幹の良質な情報
地面・幹の良質な情報
TLS

林冠部の良質な情報
UAV林冠部の良質な情報

地面・幹・林冠部の良質な情報
TLS＋UAV
地面・幹・林冠部の良質な情報

図3

TLS と UAV のデータ

地面・幹の良質な情報
林冠部の良質な情報
TLS と UAV のデータを結合できる場合には、胸高直径だけでなく、樹高についても良好な計測が期待できます。
地面・幹・林冠部の良質な情報

機械費と人件費の合計（万円）
機械費と人件費の合計（百円）
機械費と人件費の合計（百円）
機械費と人件費の合計（百円）

機器購入費用機器購入費用
機器償却期間機器償却期間
人件費
人件費
セット人員
セット人員
機器購入費用
調査効率
調査効率
機器償却期間
600
600
人件費
500
セット人員
500
調査効率
400
600
400

手作業
手作業
30万円
30万円

手作業
3人1組
3人1組30万円
5か所/日5か所/日
3人1組5か所/日

TLS①
①TLS②
②
TLS①
TLS②
①②500万円
1000万円
500万円
1000万円
5年
5年2万円/人日2万円/人日
TLS①① 2人1組 TLS②
②500万円 2人1組 14か所/日
1000万円
7か所/日
7か所/日
14か所/日5年

2万円/人日
2人1組
7か所/日
14か所/日300
500300
手作業
手作業
ＴＬＳ①
ＴＬＳ①
ＴＬＳ②
ＴＬＳ②

200
400
200
100
300
100

0200
0100

000100
100

200
300
200
300
年間の調査箇所数
年間の調査箇所数

手作業
400
400
ＴＬＳ①ＴＬＳ②500500

図４ TLSの費用対効果の試算
TLS の費用対効果の試算
0 図4 100200300400500上表の条件を用いて年間費用を試算しました。調査箇所が増上表の条件を用いて年間費用を試算しました。調査箇所が年間の調査箇所数
えると、手作業・TLSともに年間費用は増加しますが、特に増えると、手作業・TLS ともに年間費用は増加しますが、手作業での増加が大きいので、調査箇所が多い場合にはTLS
特に手作業での増加が大きいので、調査箇所が多い場合にの方が有利になります。

図5 小 冊子「地上型レーザースキャナーと UAV による新しい森林調査」

は TLS の方が有利になります。

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