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令和４年度砂防学会研究発表会概要集
三次元点群データを用いた斜面災害リスク箇所抽出手法に関する基礎的検討
鳥取大学工学部 中村公一（株）ウエスコ 今西将文
岡山大学大学院 西山哲

1． はじめに
航測 LP データを用いた作成した微地形表現図を用いて地形判読を行なうことは一般的になってきた。また，令和 3 年度に示された道路防災点検要領（案）にも，三次元点群データを用いて検討することと明記されている。グリッドサイズ
は，実務では 0.5m または 1m が多く用いられており，これは国土地理院が公開している 5mDEM よりグリッドサイズが小さいことから，より小さい地物まで判別可能である。しかし，どのくらいの大きさの地物まで判読できるのかについて検討された事例はない。この検討では 2 つの検討が必要であり，ひとつはグリッドデータに適用したフィルタ（傾斜量図やウェーブレット解析図など）のグリッドサイズによる地物判別の分解能である 1)。もうひとつは，グリッドごとのグラウンドデータの存否はグリッドデータが実地形を十分に表現しているかに影響を与えることから，グラウンドデータの存否を考慮したグリッドデータの評価方法が必要である。本報告では，2 つめのグラウンドデータの存否を考慮したグリッドデータの評価方法について報告する。
2． グラウンドデータの評価方法
グリッドデータは，グラウンドデータから TIN を作成した後，内挿補間により作成される。このため，グラウンドデータの品質によっては，補間により作成されたグリッドが多くなるため，作成するグリッドサイズを小さくしてもより小さな地物が判読できるようにはならない。ASPRS2)は，グラウンドデータがない地点のグリッドを周辺のグラウンドデータから補間することはできるが精度はグラウンドデータ間の距離の依存すること，山間部のような複雑な形状の地表面ではグラウンドデータ数は重要であり補間では地表面を正確にモデル化することはできないことを指摘している。しかし，点群密度（点/m2）は，グラウンドデータ間の距離をよく表した情報とは言えない。図 13)は，単位面積にグラウンドデータが配置されている模式図である。図 1 a)は 1 点/m2，図 1 b)と図 1 c)はどちらも 4 点/m2 となる。しかし，これらの図から0.5m のグリッドデータを作成した場合，図 1 c)は全てのグリッドにグラウンドデータが含まれるが，図 1 b)はグラウンドデータがないグリッドが存在し，そのグリッドは周辺のグラウンドデータから補間されて作成される。このように点群密度が同じでも補間により作成されたグリッド数は異なる。
点群密度以外のグラウンドデータ評価方法として，2 つ考えられている 2,3)。ひとつは，グラウンドデータから作成した TIN を用いて，着目するグラウンドデータが含まれる TIN 全ての辺長から最大辺長を求め，これを着目点に情報として与え評価する方法である。グリッドサイズが 0.5m 図 1 グラウンドデータでありグラウンドデータが理想的であれば，辺長は 0.5m または約 0.71m となる。これと異なれ分布と点群密度 3)

ば歪な TIN が多いことが考えられる。もうひとつは，TIN をボロノイ分割し，着目するグラウンドデータにボロノイセルの面積，または面積の逆数を情報として与え評価する方法である。グリッドサイズが 0.5m でありグラウンドデータが理想的であれば，ボロノイセルの面積は 0.25m2 となる。これと異なれば，グラウンドデータの分布に偏りがあると考えられる。本報告では，ボロノイ分割を用いた方法による検討を行った。
3． 実データへの適用
検討対象は，岡山県一般国道 180 号において異なる 2 時期（冬季と夏季）に計測した結果を用

図 2 TIN の辺長 2)いた 4)。図 4 にはグラウンドデータ，図 5 にはこれより作成した微地形表現図（傾斜量図＋ウェーブレット）を示す。微地形表現図よりおおまかな尾根谷の傾向は同様であるが，落石発生限などの細かい地物の判別にはグラウンドデータの捕捉状況が影響を与える 4)。グラウンドデータは，冬季は 6.5 点/m2，夏季は 1.1 点/m2 である。冬季は夏季に比べて樹冠下にレーザー光が到達しやすいため，グラウンドデータ数が多くなっている。
図 6 と図 7 は以下の通り作成した。それぞれのグラウンドデータより 1m グリッドと 0.5m グリ 図 3 ボロノイセルのッドを作成する。はじめに，グリッド中心座標にグラウンドデータ数の情報を与える。つぎに，－ 389 －面積 2)

グラウンドデータが無い中心座標を削除した後，残りの中心座標を用いてボロノイ分割を行なった。なお，全てのグリッドにグラウンドデータが有る場合は，ボロノイ分割結果はグリッドと同じとなる。また，グリッドサイズの面積と同じボロノイセルの面積を白とし，面積が大きくなるほど赤としている。
このように，グラウンドデータ数が多い冬季であっても，十分にグリッドにグラウンドデータが存在していないと言える。
夏季は 1m グリッドでもほとんどグリッドにグラウンドデー(a) 冬季タが存在していないことがわかる。

(b) 夏季図 4 グラウンドデータ

図 8 は，各ボロノイセル面積（A とする）の範囲（A ≤ 0.25m2,0.25m2 < A ≤ 1m2 以下，1m2 < A ≤ 4m2,4m2 < A ≤ 9m2,9m2 < A ≤16m2）を総計し，これを検討対象範囲の面積で除したものであり，2m グリッドに適用した結果も示した。なお図の横軸は，0.25m2，1m2，4m2，9m2，16m2 としている。冬季はほぼ対象範囲全てが 2m グリッドとしてよいことがわかる。しかし，夏季は 2m グリッドとできるのは対象範囲の半分程度といえる。冬季 1m グリッドは，対象範囲の約 80%を 1m グリッドとしてよ(a) 冬季(b) 夏季図 5 微地形表現図

いといえる。これに対し 0.5m グリッドでは，0.5m グリッドといえるのは対象範囲の約 30%程度，1m グリッドに対応するのが約 65%と，グリッドサイズを小さくしてもグラウンドデータの存否状況は対応できていないことがわかる。夏季 1m グリッドと 0.5m グリッドの関係は，グリッドサイズを小さくしても 2m グリッドに対応するボロノイセル面積が多いことから，グリッドサイズを小さくしてもほとんどは補間により作成されるため斜面の平均傾斜を表すことはできるが，小さい地物による傾斜量の変化を捉えることができないと言える。

(a) 冬季(b) 夏季図 6 1m グリッドのボロノイ分割4． まとめ
ボロノイ分割を用いたグラウンドデータ存否を考慮したグリッドデータの評価方法を示した。グリッドに 1 点以上のグラウンドデータがあることが理想的であるが，実際にはコストなどの問題から困難である。したがって，微地形表現図を用いる際の注意点を考慮した利用が必要であり，判別できる地物サイズの定量化などの検討を進める予定である。
参考文献：

ズ等の諸条件に関する基礎的な考察，土木情報学シンポジウム講(a) 冬季(b) 夏季
図 7 0.5m グリッドのボロノイ分割

演集，Vol44，pp.9-12，2019．

100Naus, M.T. : Lidar Density and Spacing Specification Version 1.0.
Retrieved July 23, 2017,
http://www.asprs.org/wp-content/uploads/2010/12/Naus.pdf

3)Sergejs KODORS : Point Distribution as True Quality of LiDAR Point
Cloud, Baltic J. Modern Computing, Vol.5, No.4, 362-378, 2017.

4)

宮下征士，今西将文，宮田真考，西山哲：高密度航空レーザデー
タを使用した微地形強調図による落石発生源抽出の検証，土木学会論文集 F3（土木情報学），Vol73，No.2，pp.92-108，2017．

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総⾯積に対する2)

今西将文,西山哲,中村公一：LP 計測密度と判別可能な地物のサイ

各ボロノイセル⾯積の割合 (%)

1)

90
8070
冬季 2mグリッド60

冬季 1mグリッド50

冬季 0.5mグリッド

40

夏季 2mグリッド30

夏季 1mグリッド20

夏季 0.5mグリッド

10005

101520ボロノイセル⾯積 (m2)

図 8 各ボロノイセル面積のカバー率