長岡市における 2 時期同時解析による土地被覆変遷領域の抽出
環境リモートセンシング研究室

○緒方寿人

指導教官

力丸厚

向井幸男

高橋一義

１． 序論
1972 年、NASA（アメリカ航空宇宙局）

３． 使用データ・対象領域
本研究では長岡市全域を含む 2 時期のによって打ち上げられた地球資源技術衛星

LANDSAT-５

TM（Thematic Mapper）の８ERTS-1（後の LANDAST-1）を皮切りにそのビットデータを使用した。データの時期を以下

後次々と人工衛星が打ち上げられた。そして、に示す。

それらの衛星からもたらされた情報は気象やデータの選定理由として土地被覆分類に影

環境変動の状況の把握や様々な分野で利用響を及ぼす雲や積雪が見られず、さらに水田のされている。

育成状況が初期段階であることから草地と水土地被覆変遷領域の把握も例外ではなく衛田との分類が明確であることが挙げられる。

生データは広域な変遷領域の情報を入手する

・ 1993 年 5 月 28 日

手段の中の一つであり、平野部に存在する都市・ 1999 年 6 月 14 日

のみならず現地調査が困難である山間部などの現地調査が困難な都市を含む広域な土地被覆情報の入手を容易にした。

４． 解析方法
図１の手順に従がって土地被覆変遷領域の抽出並びに検証を行った。

２． 背景・目的
過去の論文 1)では土地被覆変遷領域の抽出を行う際にはまず 1 時期ずつ土地被覆分類を行った後土地被覆変遷領域の抽出を行っていた。しかし、各時期について同じ条件で分析するのは難しいと考えられた。そこで、本研究ではそれを回避するために各時期の解析を行わない。その代わり、指標の組み合わせ並びにその差を用いることにより土地被覆分類を行うことを目的とする。
なお、本研究で使用した指標は、NDVI（正図 1：画像の処理の流れ規化植生指標）、BI（裸地指標）、SI（陰影指標）、AVI（改良型植生指標）、CI（コンクリート指標）の５つである。

4-1．指標変化領域の判定
年度毎の各指標算出した後に、式(4.1)を用いることに指標変化値を求める。づき各指標における指標増加領域を示す画像データ、並びに指標減少領域を示す画像データ式(4.1)を作成した。

そして、式(4.1)により求められた正規分布曲線を図２に示す。尚、縦軸は頻度、横軸は変化値を示す。

4-2．土地被覆変遷領域の抽出手法
4-2 によって求められた指標変化領域を示す
画像データを用いて土地被覆変遷領域を抽出した。ここに、変遷領域の抽出手法を示す。
① 1993 年度並びに 1999 年度における代表的な変遷領域を選定する。
② ①により選定した変遷領域の各指標の変化に着目し、土地被覆変遷領域抽出に使用する指標を決定する。
③ 土地被覆変遷領域の抽出を行う。

図 2：式(4.1)により求められた正規曲線
まず、①についてだが、過去の論文 1)や土地これは、指標の変化が無い地域を使用画像のビ利用図等から北陽工業団地分譲領域並びにグット数の平均値に設定し、255（2ｎ n：使用画

リーンヒル長岡 GC（ゴルフクラブ）のゴルフ像のビット数）側を指標増加域、０側を指標減場をこの時期の代表的な変遷領域であると選少域としたものである。しかし、これでは例え定した。本研究では北陽工業団地分譲領域の土ば森林の微妙な活力の低下により森林が森林地被覆変遷をでないと判定される恐れがある。このような問ヒル長岡 GC のゴルフ場建造域を 森林開発域

人工構造物造成域 、グリーン

題を解決するために図 3 のように閾値を設定し、 と定めた。
平均値＋閾値以上の場所を指標増加域、平均値−閾値以下の場所を指標減少域と定めた。

そして、②についてだが代表変遷領域の指標の変化に注目し、その指標を用いることにより代表変遷地域と共に抽出された場所は代表地域と同じ土地被覆変遷変化領域であるといえる。例えば、北陽工業団地分譲領域と共に抽出された場所は人工構造物造成域 、グリーンヒル長岡 GC のゴルフ場造成地と共に抽出された場所は森林開発域である可能性が高い。

尚、各代表地域における指標の変化であるが、北陽工業団地分譲領域は SI が増加、CI が減少しており、グリーンヒル長岡 GC のゴルフ場造
図 3：閾値を用いた指標増加減少域の判定

成地は NDVI、SI、AVI が減少し、CI が増加していた。これらに基づき抽出した結果を図４に

本研究では、閾値を用いた指標増加減少域に基示す。図は例として閾値を 2.00σとした。

図 4：変遷領域の抽出結果（例：閾値 2.00σの場合）
表１：図４の変遷領域を示す色と指標の変化の関係

緑赤

NDVI SI― ↑↓ ↓AVI―↓CI↓↑

a：閾値 1.75σ

b：値 2.00σ

ｃ：閾値 2.25σ

a：閾値 1.75σｂ：閾値 2.00σ

ｃ：閾値 2.25σ

図 5：閾値の違いによる北陽団地の抽出量の変化

4-3．閾値の検討

さらに、過去の論文 1)においての北陽工業団地

この節は 4-1 節で述べた閾値に対する検討を分譲領域の誤差は−12.4％であった。この誤差行う。本研究では、北陽工業団地分譲領域の抽について、同論文内では 小さな空間規模を持出を例に、閾値 1.75σ、2.00σ、2.25σについつ変遷領域が北陽工業団地の区画内に多く存ての検討を行った。図 5 に閾値の違いによる北在しており、抽出できなかったためと思われ陽工業団地の抽出量の変化を示す。図中の赤いる。 と記してあった。

部分は閾値 2.00σと比較して抽出されなかっ表 3．算出面積と公表面積及びた場所、緑の部分は逆に抽出された場所を示す。
抽出結果を集計して誤差を求めた物を表 2 に示

過去の論文との比較す。

用地面積 変遷抽出面積

誤差

カテゴリー

表 2．公表面積と閾値の違いによる面積の照合

[ha]

[ha]

[％]

北陽工業団地

29.0

30.1

3.7

算出面積

誤差

グリーンヒル長岡 GC ゴルフ場

67.0

63.8-4.8

[ha]

[％]

雲出工業団地＋雪国植物園※

66.6

51.6-22.6

長岡市都市整備部のデータ

29.0―

1.75σ

32.8

13.1

2.00σ

30.1

3.7過去の論文 1)との比較

2.25σ

19.6

-32.4

北陽工業団地変化領域

表２より、閾値は 2.00σのときの誤差が 3.7％と他に比べて小さくなった。

※雲出工業団地 31.60ha（分譲済み面積）、雪国植物園 35.00ha

29.0

25.4

-12.4

５． まとめ・今後の進展
本研究において、指標の組み合わせ並びにその差を取ることによる解析を行うという目的

4-4．抽出面積と公表面積との照合の下閾値が 2.00σの時誤差が最小であったこ

4-3 節の結果を用いて実際の公共機関等で公とから閾値の設定は 2.00σが妥当であること、表されている面積と本研究により抽出された並びに過去の論文 1)に比べて誤差が改良された変遷領域の面積と比較した。その結果を表 3 にことから指標による土地被覆変遷領域の抽出示す。表 3 では、上記に加え過去の論文 1)によ手法は有効であることが明らかになった。今後り求められた北陽工業団地分譲面積についての展望として、今回は 何かが人工構造物になとも比較した。

った 、 森林が何かになった と変化の内容が北陽工業団地分譲領域並びにグリーンヒルあいまいであった。よって、今後は具体的に長岡 GC のゴルフ場の造成区域における算出面

森林が水田になった 、 森林が草地になっ積の誤差はいずれも 5.0％以下であったのに対たなどの変化の対応付けを行う必要がある。

し、雲出工業団地の面積の誤差は−22.6％と比較的大きな誤差が検出された。これは、抽出さ６． 参考文献

れた領域が雪国植物園との和であったと並び

1)山口健志に資料が 2001 年 9 月 30 日であったことがこの用いた長岡市における土地被覆変遷領域の空大きな誤差を生んだものだと思われる。

間的特徴の抽出手法

時系列 LANDSAT-TM データを2001