学術論文

日本ヒートアイランド学会論文集 Vol.9 (2014)
Journal of Heat Island Institute International Vol.9 (2014)

熱画像データを用いた地表面温度と暑熱環境に関する分析
Analysis of Land Surface Temperature and Hot Environment by using the Thermal Image Data
伊東 大悟*1
Daigo Ito

森田 真一*1

田中 勝哉*1

後藤 圭二*2

清水 桐郎*2

三笹 晶子*2

Shinichi Morita Katsuya Tanaka

Keiji Goto

Kirio Shimizu

Akiko Misasa*1 株式会社パスコ PASCO Corporation* 吹田市環境部 Department of Environment, Suita City（平成 23 年度当時）
2

Corresponding author: Daigo Ito, doatii5276@pasco.co.jp
ABSTRACTThe purpose of this study is to investigate the actual situation of land surface temperature and is to analyze
the hot environment. This research clarified the distribution of land surface temperature in Suita City by using athermal infrared sensor mounted on an aircraft. By using the thermal image data, the effects of land use on thetemperature was revealed quantitatively. We developed the model to explain the Grove temperature and WBGT
(Wet-Bulb Glove Temperature) which is the index of hot environment. This model figured out the effects of solar
radiation and land surface temperature on WBGT.
キーワード:熱画像, 地表面温度, 土地利用, WBGT, 熱中症
Key Words : Thermal image, Land surface temperature, Land use, Wet-Bulb Glove Temperature, Heat stroke

１.はじめに吹田市では第 2 次環境基本計画（平成 21 年 3 月）の重点
プロジェクトにヒートアイランド対策を位置づけ，取り組

わが国は，都市化の進展に伴い，地表面がアスファルト

んでいるところである．そこで，今後対策を進めていくにやコンクリート等の人工被覆で覆われるようになり，大都あたり，地表面対策と熱中症対策に着目し，実態調査およ市圏ではヒートアイランド現象が生じている．羽島ら(1)は，び対策効果に関する基礎的な分析を行うこととした注 1)．

関東 1 都 6 県において，都市的土地利用への変化が気温上

地表面対策は表面温度の上昇を抑制し，大気中に移動す

昇に影響をもたらしたことを明らかにしている．また，大る顕熱量を抑制する対策が求められる．大西ら(8)や澤田ら

都市圏では，人工被覆率と気温との間に相関性が認められ

(9)

(2)

は，衛星画像を用いて地表面温度と土地利用との関係性

ることが統計的に明らかにされている ．近年では，地方について分析し，緑化による熱環境緩和効果を明らかにし都市においてもヒートアイランド現象が生じている事例がた．また，田中ら(10)や佐川ら(11)，山下ら(12)は航空機搭載型

報告されている(3)(4)．

熱赤外センサーで撮影した高解像度熱画像を用いて土地利

大阪管区気象台の観測データによると，大阪の気温はこ用分類別の表面温度の特性について分析を行っている．地の 30 年間で約 1.0℃上昇し，熱帯夜数は約 15 日増加した．

表面対策は屋根の高反射化や土地利用の改変等，さまざま

都市化に伴う気温上昇は，生活環境の質を低下させるばかな種類の対策が想定される．このため，地表面被覆の違い

りではなく，最近注目される熱中症の発生リスクを高めるによる温度較差を詳細にとらえ，より多くの対策効果の定要素となっている．2010 年の実績(5)(6)では，熱中症による量的な評価が可能なモデルの構築が求められる．

死者数は 1,700 人を超え，救急搬送者は 50,000 人を上回っ

一方，熱中症対策においては，被害の軽減に向けた早急た．このような背景から，熱中症対策を含め，ヒートアイ

な取り組みが求められる．熱中症予防の啓発は，現在多くランド対策の推進は喫緊の課題となっている．

の自治体で実施されており，熊谷市(13)や草津市(14)等では気2011 年度，環境省はヒートアイランド現象の抑制を図る

象 観 測 デ ー タ を も と に 熱 中 症 の 危 険 度 を 表 す WBGT

緩和策と人体への熱ストレス等の軽減を図る適用策につい（Wet-Bulb Glove Temperature : 湿球黒球温度）をホームペ(7)て整理し，ヒートアイランド対策マニュアル をとりまとージや携帯電話に公開する等，先進的な取り組みが見られめた．ここに示された対策は，各自治体において推進される．ここで WBGT とは，湿球温度，黒球温度，乾球温度かていくことが期待される．

ら評価される指標であり，このうち黒球温度は日射や照り- 23 -

返し等，人体が直接受ける輻射熱の強さを表す指標である．
山田ら

(15)

や入船ら

(16)

T＝300（K）の場合，放射強度が最大となる波長はλ m

は地表面状態の違いによって WBGT

＝9.6（μm）である．このため，地表面温度の測定においに較差が生じることや，地表面温度と WBGT との間に線形てはλm 周辺の赤外放射が観測される．通常，放射温度計(17)性が認められることを明らかにしている．また，村山らを用いた測定では，水蒸気の吸収量が少ない 8～13μm 付

は，黒球温度計の熱収支モデルに気象観測データをあては

近の放射量が用いられる．

め，地表面の状態の違いや風速等によって黒球温度に較差

航空機の測定では約 8～10μm および約 10～13μm のバが生じることを明らかにしている．しかし，都市部の黒球ンドを観測した．地表面温度の測定にあたっては 8～13μ温度の状況について分析した事例はほとんど見られない．

m 付近の放射量をとらえる必要があることから 2 種類の

これらの背景を踏まえ，本研究では，実態調査として航DN 値を用いることとした．表 1(a)は DN 値と地表面温度

空機搭載型熱赤外センサーを用いて吹田市域の地表面からとの関係式(2)を，重回帰分析を用いて推定した結果を表しの放射量を測定し，地表面温度への補正処理を行い，夏季ており，昼間，
夜間ともに決定係数の高い結果が得られた．

の昼間と夜間の熱画像データを作成した．次に，地表面対

図 1 は，地表面温度の実測値と式(2)から得られた推計値と策の基礎的な分析として，都市計画基礎調査データと熱画の誤差分布を示している．この結果，熱画像は昼間で±6℃，像データとの関係性を分析し，土地利用が地表面温度に与夜間で±2℃程度の誤差を有すると考えられる．

える影響を把握した．また，熱中症対策について，黒球温度に関する分析を行い，日射や地表面温度が黒球温度や𝑇𝑠 = 𝑎1 𝑥1 + 𝑎2 𝑥2 + 𝑐

WBGT に与える影響を把握するとともに，効果的な対策に

𝑎, 𝑐：係数ついて考察を行った．

𝑇𝑠 ：地表面温度（℃）(2)

𝑥1：DN 値（約 8～10μm） 𝑥2：DN 値（約（10～13μm）
２.熱画像データの作成
表 1 DN 値を用いた地表面温度の推計式
2.1 作成方法(a)2 変数の DN 値を用いた推計式

地表面温度の実態を把握するため，航空機搭載型熱赤外センサー（AZM）を用いて海抜 2,400m の高度から 3m 解
像度の熱画像を撮影した．撮影は 2011 年 8 月 10 日の夜間
（23:07～23:38）と 8 月 11 日の昼間（12:00～12:30）に行った．当日の市内の気象条件は，吹田市北消防署の観測値によると最高気温が 33.9℃，最低気温が 27.1℃で快晴の真夏日であった．センサーの観測波長は，約 8～10μm およ

変数 x
DN 値 (約 8～10μm)
DN 値 (約 10～13μm)定数項 c決定係数 R2
サンプル数

変数 x

視野角は 80°で撮影コースの走査幅は約 4km である．こDN 値 (約 10～13μm)定数項 c決定係数 R2
サンプル数

プを 40%確保して吹田市域を撮影した．

夜間
2.97×10-3
5.03×10-3-128.910.893
41(b)1 変数の DN 値を用いた推計式

び約 10～13μm の 2 種類のバンドを使用した．センサーののため，单北に 3 コースを設定し，コース間オーバーラッ

係数 a昼間
7.59×10-4
6.08×10-3-108.64
0.953
41
係数 a
昼間
6.92×10-3-108.25
0.953
41

夜間
8.22×10-3-126.450.875
41

撮影した熱画像は，地表面から放射される赤外線の強度が各ピクセルに DN 値（Digital Number）
として記録される．

表 1(b)は地表面温度の説明力が高い約 10～13μm の DN

撮影時は撮影位置直下周辺の現地の 41 箇所で，放射温度計

値のみを用いて回帰分析を行った結果を示しているが，誤を用いて地表面温度を測定し，現地観測結果と DN 値との差分布は図 1 とほぼ同等の結果を得た．表 1(a)の推計式は関係性から DN 値を地表面温度に変換した．また，熱画像

変数間の相関が高い多重共線性の問題が生じる可能性が考は撮影位置の中央部と両端でセンサーから地表面までの距えられるが，推計値としては表 1(b)の推計式とほぼ同等の離が異なるため，大気の影響による誤差が生じる．そのた結果が得られたため，妥当であると判断した．

め，センサーの位置からの距離に基づく補正処理を行った．

ただし，熱画像の撮影においては，放射率を一定と仮定
し，表面材質ごとの補正を行っていない．このため，放射2.2 熱画像データの補正処理

率が約 0.9～1.0 のアスファルトやコンクリート，裸地，草(1)温度補正処理

地，水面等は場所によって微小の誤差を伴う．また，金属

あらゆる物体が出す放射量の大きさは，その物体の温度等の特殊な素材で覆われた箇所では十分な測定結果が得らに依存することが知られており，ウィーンの変位則によるれない場合も考えられる．しかし，作成した熱画像は上記と卖位波長あたりの放射強度が最大となる波長λm（μm）のような誤差を含むものの，建物の屋根や周辺の裸地，草(18)

は温度 T（K）に反比例し，式(1)で表わされる．

地，道路等の相対的な温度較差を十分把握することが可能であり，ヒートアイランド対策の検討に役立てることがで

λm = 2897 ∕ T(1)

きると考える．
- 24 -

𝑦 = 𝑎𝑥 2 + 𝑏𝑥 + 𝑐

6.0

(3)
2

実測値と推定値の差（℃）

4.0

2.0

∆𝑦1 = 𝑐 − 𝑦 = −𝑎𝑥 − 𝑏𝑥(4)∆𝑦2 = 𝑦 − 𝑐(5)

𝑦 ′ = 𝑦 + ∆𝑦1 + ∆𝑦2 = 𝑦 − 𝑎𝑥 2 − 𝑏𝑥 − 𝑐 + 𝑦(6)𝑎, 𝑏, 𝑐 ∶ 係数
𝑥 ∶ 撮影位置に対する座標（m）（西側を − 東側を + ）

0.0
0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

𝑦 ∶ 地表面温度（℃）

70.0∆𝑦1 ∶ センサー視野角による補正量（℃）-2.0∆𝑦2 ∶ 各コース間の補正量（℃）
𝑦 ∶ 近似式 1 の𝑦切片𝑐の全コースの平均（℃）-4.0

𝑦 ′ : 補正後の地表面温度（℃）
𝑦-6.0
昼間の地表面温度実測値（℃）(a) 昼間熱画像の誤差分布

コース間の較差補正

𝑦

Δ𝑦2

6.0

Δ𝑦1

𝑐
視野角による較差補正

4.0

実測値と推定値の差（℃）

𝑥
0

2.0

西側

撮影位置

東側

図 2 撮影コースの補正処理のイメージ
0.0
0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

表 2 撮影コース別の補正式とコース間補正量-2.0(a)昼間の補正式(b) 夜間熱画像の誤差分布

コース番号
Course1R2=0.91
Course2R2=0.92
Course3
R2=0.94

図 1 地表面温度の補正値と実測値の誤差分布(b)夜間の補正式

-4.0

-6.0
夜間の地表面温度実測値（℃）

コース番号
Course1R2=0.86
Course2R2=0.89
Course3
R2=0.96(2) 撮影コース間の補正処理
熱赤外センサーの視野角によって生じる温度較差や撮影
時間差によって撮影コース間に生じる温度較差の補正処理を行った．
補正処理は，図 3 に示すように撮影位置を含む 240m 間

c

Δy2

-6

-2.74×10-4-3.76×10

50.168-0.4176-2.84×10-6

3.10×10-4

50.714-0.9253-2.05×10-6-9.11×10-6

48.4081.3429

a

b

a

b

c

Δy2

-6.79×10-7

8.06×10-5

29.6190.2841-7.35×10-7

1.31×10-4

28.2900.0226-8.69×10-7-3.10×10-5

29.028-0.3066

Course2

Course12

R は式(2)の決定係数

隔の直線を設定し，直線上の熱画像の画素をサンプリング
して平均値を算定した．次に，図 2 に示すように，撮影位置から左右方向の距離と 240m 間隔に得られた熱画像の平均値との関係を 2 次曲線式(3)で近似した．その後，撮影位
置中央の温度から乖離した分の補正量を，式(4)を用いてピクセル卖位に算出した．
また，コース全体に生じた較差は，
式(3)の y 切片 c の 3 コースの平均値をyとし，yと各コースの y 切片 c との差分を式(5)で補正した．最終的に補正式は式(6)で表わされるが，その推計結果は表 2 に示すとおりである．直線上のサンプル数は 2,260 程度であり，様々な種類の地物の温度が各直線上に均等に含まれると仮定した．
ただし，各直線の平均値に大きな影響を与える大規模な緑
Course3

地や河川の部分はサンプルから除外した．

図 3 サンプリングの直線（Course1～3 は撮影位置）- 25 -

2.3 昼間と夜間の熱画像データと地表面温度分布の特徴

地利用が地表面温度に与える影響を分析した．分析手法と図 4 は，補正処理を行って作成した熱画像を示している．

しては，地表面温度と土地利用のメッシュデータを用いて昼間は全体的に緑被率が大きい北部の地表面温度が低く，

重回帰分析を適用した．メッシュデータを用いることによ

緑被率が小さく建物が多い单部の地表面温度が高い傾向がって，熱負荷の程度や対策効果の評価を同一区画卖位で定見られた．また，夜間は道路等のアスファルト面の地表面

量的に行い，相対的な比較を行って，対策が必要な地域の温度が相対的に高くなる特徴が見られた．その他，市北部

把握や効果的な対策の検討を行えるようにした．メッシュの万博公園周辺の大規模な屋外駐車場は，昼間に多くの日

サイズは熱負荷の地域的な比較や建物・敷地に対する対策

射量を受けることから昼夜間ともに地表面温度が高くなる効果の検証等を行う目的から 100m とした．

特徴が見られた．地表面温度が特に高くなる場所としては

はじめに，昼間と夜間の地表面温度をメッシュ卖位で集

人工芝運動場もあげられ，70℃前後まで温度が上昇してい

計し，メッシュ平均地表面温度データを作成した．次に，たことが分かった．

都市計画基礎調査の土地利用現況データ（平成 22 年度）と

ここで道路に着目すると，昼間は広幅員の道路や東西方

建物用途現況データ（平成 21 年度）を重ね合わせて，デー向の道路の温度が高くなる傾向が見られ，夜間は交差点のタが互いに重ならないように処理を行い，土地利用データ

温度が高くなる特徴が認められた．これは朝から夕方にかを作成した．データはメッシュ卖位で合計面積を集計してけて日陰等の影響が少なく，アスファルトの蓄熱量が増加

土地利用メッシュデータを作成した．

したことが理由の一つとして考えられる．また，建物の屋

土地利用現況データは 20 種類前後の土地利用区分が調根に着目すると，材質の特性によって昼間は戸建て住宅の査されたものであるが，熱環境分析に使用する目的から，

屋根の温度が高くなる傾向があり，夜間は非木造系の建物調査区分を表 3 のように統合・整理した．一方，建物用途の屋根の温度が高く維持される傾向が見られた．

現況データは 40 種類前後の建物用途区分が建物形状デー
タごとに調査されたものであるが，屋根の材質や特性を考３.地表面温度に関する分析

慮し，戸建と戸建て以外の建物の 2 区分に整理した．また，緑地や街路樹等の緑被は，吹田市緑被率調査成果（平成 16

3.1 分析方法

年 4 月）を使用し，土地利用データの緑地と重ならない部

地表面温度の特徴をより具体的に明らかにするため，土(a)昼間の熱画像分の緑被データを作成した．

(b)夜間の熱画像
図 4 夏季の地表面温度の熱画像- 26 -

表 3 土地利用現況データの調査区分の統合・整理

表 5 土地利用面積が 1,000m2 増加した場合の寄与度

土地利用現況区分
道路
鉄軌道敷
公共施設
官公署
一般市街地
商業業務地
工場地
畑
田・休耕地
公園・緑地
山林
水面
学校
その他空き地
運動場・遊園地
社寺敷地，公開庭園
墓地
低湿地・荒蕪地
集落地
原野・牧野

土地利用
緑地
緑被（緑地除く）
水面
戸建
戸建以外の建物
道路
鉄道敷
宅地
学校・空地
大規模駐車場・人工芝
運動場・遊園地

統合・整理した調査区分
道路（幅員の細い道路は地形図より作成）
鉄道敷
宅地（都市計画基礎調査の建物用途現況図の建物形状と重なる部分を削除）

緑地

昼間（℃） 夜間（℃）-1.150-0.240-1.232-0.247-1.7500.165
1.062-0.5250.711-0.094
0.328
0.321
0.577
-0.066
0.377
0.073
0.319
0.060
1.496
0.376
0.293
－

水面
学校・空地

表 5 は土地利用が 1,000m2 増加した場合の寄与度を表し

運動場・遊園地ている．この結果，緑地や緑被は昼夜間ともに地表面温度―（未作成）を下げる効果があり，地表面対策として緑化は有効である
ことが認められた．また，水面は昼間の地表面温度を下げ―（該当なし）る効果が高いことが明らかとなった．さらに，戸建の屋根

大規模駐車場・人工芝データは地形図（平成 20 年）より作成したは昼間熱せられ地表面温度を上げる効果があるが，夜間は冷めやすく地表面温度を下げる方向に働くことが分かった．

3.2 重回帰分析の結果

道路は昼夜間ともに地表面温度を上げる要素といえるが，

表 4 は重回帰分析の結果を示している．係数の信頼度を

寄与度の割合から，夜間の熱環境を改善する視点において示す t 値はすべて 1%有意水準を満足した．変数間の相関係はアスファルトの対策が重要になると考えられる．局所的数は絶対値で 0.4 以下であり，多重共線性は生じていない．

に見ると，大規模駐車場・人工芝は地表面温度を上げる効

この結果，メッシュ平均地表面温度の相対的な較差に与え果が高い．この理由としては，大規模駐車場が一日を通しる影響は土地利用によって十分説明ができると考えられる． て日射量を多く受けることや，アスファルトの蓄熱性が高いこと等が考えられる．人工芝は昼間に 70℃前後まで上昇
表 4 メッシュ平均地表面温度の重回帰分析結果
変数 x
緑地
緑被
（緑地除く）
水面
戸建
戸建以外
の建物
道路
鉄道敷
宅地
学校
・空地
大規模駐車場
・人工芝
運動場
・遊園地
定数項 c
決定係数 R2
サンプル数する特性があることから，このような熱環境の厳しい場所

係数 a，( )内は t 値

では，熱中症も含めた対策が重要であると考えられる．

昼間-0.00115010(-16.63)-0.00123242(-32.21)-0.00175010(-17.69)0.00106178(13.66)0.00071070(8.53)
0.00032848(4.20)
0.00057733(7.38)
0.00037664(5.39)
0.00031933(4.46)

夜間-0.00024038(-18.81)-0.00024696(-20.14)0.00016528(6.85)-0.00052474(-28.99)-0.00009442(-4.73)0.00032068(20.35)-0.00006641(-3.94)0.00007285(6.20)
0.00006049(4.70)

0.00149636(16.96)0.00037560(15.75)0.00029302(3.85)－

47.7338524(66.39)0.755
3227

29.8803883(238.25)
0.534
3227

４.黒球温度に関する分析
4.1 黒球温度
熱中症予防の対策にあたっては，屋外の暑熱環境指標として式(7)で定義される WBGT が用いられる．この指標は，
ISO7243 や JIS Z 8504 で規格化されており，現場作業や運動時の熱ストレスを評価する有用な指標として用いられている．本研究では，都市部における WBGT の分布を把握するにあたって，黒球温度に着目し，観測時の条件と黒球温度との関係性について分析を行った．
𝑊𝐵𝐺𝑇 = 0.7 × 𝑇𝑤 + 0.2 × 𝑇𝑔 + 0.1 × 𝑇𝑎

(7)

𝑇𝑤 : 湿球温度
𝑇𝑔 : 黒球温度
𝑇𝑎 : 乾球温度
ここで，黒球温度は日射や地表面等からの放射熱の強さを表わす指標である．黒球温度計の表面の熱収支は，黒球を水平の平板に置き換えると図 5 に示すモデルで表わされ

推計式：𝑇𝑠 ＝𝑎1 𝑥1 + 𝑎2 𝑥2 + ⋯ + 𝑎11 𝑥11 + 𝑐
夜間について運動場・遊園地は t 値が有意ではないため除外した．

る(17)．

- 27 -

直達
日射

散乱
日射

S1

S2
σTs4

大気からの
赤外放射

L

黒球からの
赤外放射

黒球からの
顕熱輸送量

σTg4

Hg

σTg4

Hg

ref S

向の黒球温度は 50℃前後であるのに対し，雲や建物で日射が遮られると 40℃前後まで低下し，直達日射の有無によって黒球温度には 10℃前後の変化が生じていたことが分かった．また，雲や陰の影響がない日向で風がある条件下では黒球温度が 5℃前後低下する結果となった．これは，図 5

地表面からの赤外放射 反射日射に示したように，風によって黒球からの顕熱量が増加し，黒球温度が低下した影響と考えられる．風の有無による影※矢印は放射あるいは熱輸送の方向を表す

響は日陰の観測地点においても認められた．観測結果は，

σ：ステンファン・ボルツマン定数

高層建物が多い江坂地区と低層住宅が広がる藤白台地区の

ref：アルベド値が混在しているが，地域特性による違いは特に見られな

図 5 黒球温度計表面の熱収支

かった．

これによると，黒球温度は理論上，直達日射，散乱日射，
大気からの赤外放射，地表面からの赤外放射，反射日射，
黒球からの顕熱輸送量によって決定される．このうち，直達日射 S1 は建物等の陰によって大きく変化する．また，散乱日射 S2 や大気からの赤外放射 L は天空率に比例することが知られている(19)．さらに，黒球からの顕熱輸送量 Hg は

図 7 は現地観測を行った地表面温度と昼間の熱画像デー
タの地表面温度との関係を表している．相関係数は 0.837と高く，両者は最大で±6.6℃程度の誤差であった．このことから，現地観測を行った 8 月 17 日の地表面温度は熱画像を撮影した 8 月 11 日の地表面温度に近い値であったといえる．
80

踏まえ，黒球温度に影響すると考えられる日射や天空率，

70

地表面温度，風等の条件を現地で観測し，黒球温度との関60

係性について分析を行った．

50

黒球温度（℃）

風の状況によって変化する特性がある(17)．これらの事象を

4.2 分析方法
はじめに，黒球温度，地表面温度，天空率，風の有無，

曇り

曇り

40
30

ディタイプの黒球温度計と放射温度計を用いて計測を行っ10た．観測地点では魚眼レンズ（フィッシュアイコンバータ

0

写真を撮影した．レンズの射影方式は等距離射影方式で，

日陰
風あり

20

直達日射の有無について現地観測を行った．観測は，ハンーFC-E8，Nikon）を装着したデジタルカメラを用いて全天

日向
江坂地区
藤代台地区

観測地点

図 6 黒球温度の観測結果と観測条件撮影した全天写真は CanopOn2(20)を用いて解析し，天空率65.0を算出した．また，風の有無，直達日射の有無は目視また
60.0
現地観測における地表面温度（℃）

は体感によって確認した．観測場所はオフィスビルや集合住宅が多い江坂地区周辺と低層住宅地が広がり周囲に緑地が多い藤白台地区の 2 地区を設定し計 48 地点の観測値を得た．観測日は熱画像を撮影した日の気象条件に近い 2011年 8 月 17 日で最高気温は 33.9℃，
最低気温は 28.6℃であった．観測は日中の気温が高くなる 12:00～15:00 の時間帯に徒歩で移動して実施した．観測中，黒球温度は同一条件下（日向，無風）で最大 6℃程度の変化が見られたが，観測値の時点補正は行わなかった．

y = 0.9974x
R2 = 0.6677

55.0

50.0
45.0

40.0
35.0

次に，観測結果に重回帰分析を適用し，地表面温度，天
30.0
30.0

空率，風の有無が黒球温度に与える影響を把握した．ここで，直達日射は黒球温度に与える影響が大きいと想定されることから，直達日射の有無別で分析を行ったほか，直達
日射の有無をダミー変数で考慮して分析を行った．

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

熱画像データの地表面温度（℃）

図 7 現地観測の地表面温度と熱画像の地表面温度の関係
4.4 黒球温度の推計

4.3 現地観測結果
図 6 は，黒球温度の現地観測結果を観測時の雲や風，陰の状況別に並び変えて整理したものである．この結果，日(1)直達日射の有無別の重回帰分析結果
表 6 は，現地観測した地表面温度と天空率，風の有無を用いて黒球温度を推計した結果を示している．推計は直達- 28 -

日射の有無別に行い，風の有無はダミー変数（あり：1，な

表 7 全サンプルの重回帰分析結果

し：0）を用いて考慮した．

変数
地表面温度
天空率
風ダミー
直達日射ダミー定数項 c
決定係数 R2
サンプル数

この結果，直達日射ありの地表面温度の係数には有意性が認められなかったが，その他の係数は 10%または 5%有
意水準を満足した．直達日射がある状態では，黒球温度は日射の影響を強く受けることから，地表面温度が黒球温度に与える影響を十分評価できなかったものと考えられる．

係数 a
0.123
0.066
-3.3266.898
33.445

標準偏回帰係数
0.162
0.185-0.297
0.658
－
0.922
21

t値
2.48
3.54
-6.95
10.37
17.26

日向の地表面温度が黒球温度に与える影響を正確に把握するためには，観測時に黒球に直接日射が当たらないようにする等の工夫が必要であり，今後の課題と考える．

4.5 WBGT の推計と地表面温度の影響評価

推計結果からは，天空率の 10%の低減は黒球温度を 0.4℃

都市部における WBGT の平面的な分布を把握するため，～1.0℃程度低減させ，風は 2.3℃～4.5℃程度低減させる効

熱画像から得られた地表面温度を式(8)に代入し，式(7)を用果があることが分かった．
また，直達日射がない状態では，いて WBGT を推計した．ここで，天空率は現地観測結果の

地表面温度の 10℃の低減は黒球温度を 1.8℃程度低減させ

平均値 37.19%で一律とし，風がなく直達日射がある状態をる効果があると推計された．

仮定した．また，前提条件として，乾球温度と湿球温度はそれぞれ熱画像の撮影時の気象条件である 33.9℃，22.5℃

表 6 直達日射の有無別の重回帰分析結果
変数 x
地表面温度
天空率
風ダミー
定数項 c
決定係数 R2
サンプル数とした．図 8 は吹田市の单西部における推計結果であり，係数 a，( )内は t 値
直達日射あり直達日射なし0.06622(0.87)
0.17635** (3.12)
0.10045** (3.55)
0.04058*(1.87)-4.52184** (-6.46) -2.35361** (-4.28)
42.0554** (10.54)
31.7295** (16.21)
0.697
0.751
27
21

赤色に近い場所である程 WBGT の値が相対的に高く熱中症の危険度が高いことを表している．ここで，建物の屋根
は歩行空間ではないことから黒色の表現とした．表 8 はそれぞれの場所において式(7), (8)を用いて推計した WBGTの値である．また，表 9 は地表面温度の変化が WBGT と黒
球温度に与える影響を示している．
この結果，人工芝や道路，学校の運動場では WBGT の値

推計式：𝑇𝑔 ＝𝑎1 𝑥1 + 𝑎2 𝑥2 + 𝑎3 𝑥3 + 𝑐，*10%有意，**5%有意が相対的に高く，日本体育協会の熱中症予防のための運動(2)全サンプルを対象とした重回帰分析結果

指針によると運動中止の基準に該当した．一方，公園等の表 7 は観測結果の全サンプルを用いて式(8)をもとに黒球

緑被地では WBGT が相対的に低い値となった．また，日陰温度を推計した結果を示している．直達日射の有無はダミの場所の WBGT は日向の場所と比較して 1.4℃以上低い値

ー変数を用いて考慮した．

として推計された．このことから，公園等の緑被地の活用

この結果，すべての係数は 5%有意水準を満足し，決定や日陰の創出は熱中症の対策として効果があることが認め係数の高い推計式が得られた．説明変数間の相関係数は地られた．さらに，地表面温度を 10℃下げる対策を行った場

表面温度と直達日射ダミーで 0.73 と高いが，分散拡大係数

合は，WBGT を 0.25℃低減させる効果があると推計された．

VIF は 10 未満であり，多重共線性は生じていない．各変数の影響度は表 6 と比較すると，直達日射がある場合とない

表 8 WBGT の推計結果

場合の平均的な値として推計されたことが分かる．黒球温

場所
人工芝
道路
（アスファルト面）
学校の運動場公園（緑被地・芝生）
田畑

度に与える影響は直達日射による影響が最も大きく，影の創出等によって 6.9℃程度の低減効果があることが明らかとなった．
地表面温度の分布状況が既知である場合は，式(8)を用いると黒球温度の平面的な分布を推計することができる．た

日向
日陰
日向
日陰

31.6
31.2
29.2
31.0
30.6
29.2
30.4

推計値（℃）（運動中止）（運動中止）（厳重警戒）（運動中止）（厳重警戒）（厳重警戒）（厳重警戒）

だし，
この推計式は最高気温が 33.9℃であった 8 月 17 日の( )内は日本体育協会の熱中症予防のための運動指針

気象条件下において推定したモデルである．

日陰は直達日射ダミー変数を 0 として推計した値

𝑇𝑔 = 𝑎1 𝑇𝑠 + 𝑎2 𝑅𝑠 + 𝑎3 𝜆𝑈 + 𝑎4 𝜆𝑅 + 𝑐(8)

表 9 地表面温度の変化が WBGT と黒球温度に与える影響

𝑎, 𝑐 ∶ 係数
𝑇𝑠 ：地表面温度（℃）

地表面温度の低減
（℃）
-1.0
-5.0
-10.0
-15.0
-20.0

𝑅𝑠 ：天空率（％）
𝜆𝑈 ：風ダミー変数（あり：1，なし：0）
𝜆𝑅 ：直達日射ダミー変数（あり：1，なし：0）- 29 -WBGT の低減
（℃）
-0.02
-0.12
-0.25
-0.37
-0.49

黒球温度の低減
（℃）
-0.12
-0.62
-1.23
-1.85
-2.47

５.おわりに
本研究は，航空機搭載型熱赤外センサーを用いて吹田市域の夏季の熱画像を撮影し，地表面温度の実態を明らかにした．次に，作成した熱画像データを用いて，土地利用が
地表面温度に与える影響について分析を行った．また，暑熱環境を表す黒球温度と日射や地表面温度との関係性について分析を行い，都市部における WBGT の分布を平面的に推計した．これらの分析から得られた結果は，以下のとおりである．
・地表面温度の熱画像データを作成した結果，昼間は人工
芝や屋外駐車場，戸建住宅の屋根の温度が相対的に高くなる傾向を明らかにした．また，夜間は道路や屋外駐車場等のアスファルト面が高い温度を維持していることを明らかにした．
・土地利用が 100m メッシュの平均地表面温度に与える影響を分析した結果，昼間の地表面温度を下げる対策としては，緑化や水面の創出による効果が大きく，次に戸建住宅の屋根対策の効果が大きいことが分かった．また，
局所的には大規模駐車場や人工芝等の対策の効果が大きいことを明らかにした．一方，夜間の地表面温度の低減
にあたっては，道路対策の効果が大きく，次に緑化による効果が大きいことを明らかにした．
・地表面温度が WBGT に与える影響を分析した結果，10℃～20℃の地表面温度の低減に対して WBGT は 0.25℃～

図 8 WBGT の推計値の分布

0.49℃の低減が見込まれ，地表面温度の低減は熱中症対策に効果があることを明らかにした．また，日陰の形成

表 10 WBGT の推計条件
項目
乾球温度
湿球温度
天空率
直達日射
風

は，WBGT を 1.4℃以上低減させる効果があり，歩行空

条件
33.9℃
22.5℃
37.19%ありなし

間における熱中症対策としては日陰の活用や創出が最も効果的であることが分かった．
・地表面温度の熱画像データを用いて黒球温度を推計し，
WBGT の分布を推計する方法を提案した．モデルの検証や改良点等の課題はあげられるが，熱中症予防のための一つのツールとして活用することができる可能性を示し

図 8 は熱中症の危険度を色別に表示した WBGT の分布のた．

推計値を表しているが，表 10 に示すように天空率が一定でヒートアイランドの対策の推進にあたっては，上記の結
日陰のない状態を想定する等さまざまな仮定を行っている． 果を踏まえ，長期的な視点で，より効果的な対策手法につ
実際は場所によって建物等の陰が生じており，天空率も異いて検討を行う必要がある．本研究では地表面温度を下げなることから，凡例の上限と下限の幅は現状よりも広がるるという点に着目し，効果的な対策について考察を行ったものと考えられる．天空率や日陰の状況は，建物形状デー

が，ヒートアイランド現象を抑制するためには地表面温度タ等を活用すると GIS（地理情報システム）を用いて計算の低減が気温の抑制にどの程度の効果があるのかという点できる要素であることから，より現実的な WBGT の推計がについて，より定量的な評価を行う必要があると考えられ可能である．また，図上の青色の場所は WBGT が相対的にる．また，ヒートアイランド現象は，エアコン等の普及に小さいが，必ずしも安全な場所とは限らないことから，表伴って人工排熱の増加が影響を及ぼしている面も考えられ現の仕方については今後の検討課題といえる．

るため，人工排熱の低減についてもあわせて検討を行う必

しかし，このような熱中症の危険度を表したマップを市

要がある．

民に配布することは，日常生活空間における危険性を把握

熱中症対策としては，クールスポットの創出等，快適なすることができ，日々の暮らしの中で熱中症を意識するこ

歩行空間の整備が求められる一方，高齢化の進展に伴ってとにつながるため，予防対策としては効果があると考えら

屋内において熱中症の被害が生じるケースも見られる．これる．

のため，気温や湿度に注意することや，屋内でも適度に水- 30 -

分補給を行うこと等，熱中症予防に関する基礎知識につい(15) 山田宏之・養父志及夫・中島敦司・中尾史郎・松本勝正, 異て，あわせて啓発を行う事が重要であると考えられる．

なる地表面状態の屋外空間における夏季暑熱環境の評価, ランドスケープ研究 63(5) (2000), pp543-546.

謝辞(16) 入船嘉之・山田宏之, 種々の舗装材を用いた屋外グラウンド

本研究の遂行にあたっては，関西大学，宮崎ひろ志専任の夏季暑熱環境の比較, 平成 20 年度日本造園学会関西支部研講師をはじめ，諸先生方から有益な助言を頂きました．記

究・事例発表会(2008)

して，ここに感謝の意を表します．

(17) 村山貢司・登内道彦, 暑熱環境指標 WBGT の連続観測と黒球

注(18) 近藤純正：地表面に近い大気の科学(2000), 財団法人東京大学

温度の推定, 日本気象学会大会講演予稿集( 2005)

1) 吹田市が実施する上記の一連の調査は株式会社パスコが受託して行った(21)．

出版会, pp.13.
(19) (財)日本システム開発研究所・ヒートアイランド現象抑制対策手法検討委員会, 平成 11 年度ヒートアイランド現象抑制の

参考文献
(1)

ための対策手法報告書( 2000), 環境省

羽島知洋・清水庸・大政謙次, 都市域の気温変化と土地利用(20) 竹中明夫, 全天写真解析プログラム CanopOn2 (2009), http://変化の関連性の分析, 農業気象 60(4) (2004), pp291- 297.
(2)takenaka- akio.org/etc/canopon2/index.html(社)環境情報科学センター, 平成 22 年度熱中症とヒートアイ(21) 吹田市, 平成 23 年度吹田市熱環境調査報告書(2012)

ランド現象の関係解析調査業務報告書(2011), 環境省(3)

赤塚慎・宇野忠・十二村佳樹・杉田幹夫, 甲府盆地における夏季夜間のヒートアイランド現象, 日本ヒートアイランド学（Received September 18, 2012, Accepted October 9, 2013）

会論文集 Vol.6(2011), pp16-22.
(4)

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土 地 利用 との 関係 分析 , 環 境 情報 科 学論 文集 25 (2011),
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(5)

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環境省, ヒートアイランド対策マニュアル( 2011)(8)大西暁生・森杉雅史, 名古屋市中心部における空閑地緑化が都市熱環境緩和効果に与える影響 , 社会技術研究論文集
Vol.8(2011), pp149-158.

(9)

澤田大介・本條毅・丸田頼一・木村圭司, ランドサット TM
データによる都市の緑被地と表面温度分布との関係の解析,
環境情報科学論文集, Vol.16(2002), pp.393-398.

(10) 田中貴宏・森山正和・佐川朊子・山下卓洋, 夏季の大阪市中心部における放射輝度温度分布の詳細な特徴－熱画像と GIS
データを用いた夏季の大阪市中心部における放射輝度温度の解析その 1－, 日本建築学会環境系論文集, No.599(2006),
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(11) 佐川朊子・田中貴宏・森山正和・笹川正, 屋上面の実態調査と屋上緑化・クールルーフ化の可能性評価－熱画像と GIS データを用いた夏季の大阪市中心部における放射輝度温度の解析 そ の 2 － , 日 本 建 築 学 会 環 境 系 論 文 集 , No.608(2006),
pp.53-58.
(12) 山下卓洋・田中貴宏・森山正和, 用途地域指定が地域の熱環境に与える影響－神戸市長田区における熱画像解析を通して－，日本建築学会計画系論文集，No.622(2007), pp.145-152.
(13) 熊谷市ホームページ「あっぱれ！熊谷流 熱中症予防情報」,
http://wbgt-jwa.on.arena.ne.jp/kumagaya/(14) 森本武利・中井誠一・寄本明・芳田哲也, 高温環境とスポー
ツ・運動－熱中症の発生と予防対策(2007), 篠原出版新社- 31 -