優秀賞「無人機の利用による海洋調査の拡充と離島の保全」
町田 卓也・東海大学大学院 海洋学研究科 海洋学専攻

本稿では海洋基本法に定める12施策のうち「海上輸送の確保」と「海洋調査の推進」、「離島の保全等」に焦点をあて、無人航空機（UAV）、無人航行船（UMV）の利用に関して述べていきたい。
我が国は国土面積を約38万平方km、内水を含む領海を約43万平方km、接続水域を含む排他的経済水域(EEZ)を約405万平方km、それぞれ有する。すなわち日本が管理することのできる海洋は約447万平方kmであり、これは国土面積の約12倍にも及ぶ。また島の総数は6852島あり、そのうち北海道、本州、四国、九州、沖縄島は本土と定義されているのでこの5つを除く6847島が離島ということになる。このうち人の居住する離島、有人離島は430島である。本土でも離島でも人間の生活するところでは日常のスケジュールを組むために、交通機関の安全性確保のために気象・海象の様々な現象を観測し、予測することが必要となる。
現在、気象庁は地域気象観測システム、通称アメダスを全国約1300地点に設置している。これは17km四方に1地点の割合である。さらに気象レーダーを全国に21基あり雨雲の監視を行っている。しかしこれは国土に限定した話であり、小笠原諸島のような遠方の離島は近隣の観測点が1つだけといった状況も見られる。
このような場合海上における気象観測が必要であるが、現状は気象庁所属の海上気象観測船「凌風丸」及び「啓風丸」の2隻が毎年4回海象及び海上気象の観測を、また漂流型海洋気象ブイが日本海、東シナ海、日本の東、南の各海域にそれぞれ年間４基が海象及び海上気象観測を行っている。海上保安庁では「昭洋」や「天洋」等の12隻や巡視船で遠洋の海象観測を行っているが、気象観測は沿岸気象のみで遠洋では行っていない。海象では漂流ブイ観測日本の近海で活動しているのは、2017年5月30日現在では2基である。離島においては陸上のアメダスのみに観測をたよっている状態である。特に小笠原諸島は気象レーダーも設置されず雨雲の接近といった本土の住民が当たり前にアクセスできる情報にアクセスできない。更に図に示したように気象庁が発表する海上警報・予報も小笠原諸島周辺海域は対象区域に入っていない。小笠原諸島は南方に位置し夏季には台風が日本の領域に最も早く侵入しその影響を最も早く受ける可能性の高い地域である。
海洋基本法の第二十六条では「国は、離島が我が国の領海及び排他的経済水域等の保全、海上交通の安全の確保、海洋資源の開発及び利用、海洋環境の保全等に重要な役割を担っていることにかんがみ、離島に関し、海岸等の保全、海上交通の安全の確保並びに海洋資源の開発及び利用のための施設の整備、周辺の海域の自然環境の保全、住民の生活基盤の整備その他の必要な措置を講ずるものとする。」{1}とあるが、このように海象及び気象観測が限定的な状況では発生する気象、海象現象を正確に予測できず、災害から海上交通の安全の確保も住民の生活基盤の整備も行えないのではないかと強く思う。気象においても海象においても時間スケールの長い現象が存在するので、長期的な変動の予報には定期的に観測を行い、データを蓄積することが重要である。しかし、陸上と海上での観測点の濃淡がある現状ではその予報を行うことも容易ではない。
これまで述べたように海上気象、海象の観測において有人観測によるものが大部分である状況は不十分であると考え、UAVやUMVのような無人で操縦できる航空機や船舶、探査機、自立型の観測機を海洋観測に積極的に利用することを提言する。UMVには洋上自立探査機(USV)、洋上無人探査機(ASV)、自立型海洋観測装置(AOV)等がある。UMVを用いた観測は2016年度から海上保安庁によってAOVを使用することで開始された。過去には気象庁気象研究所においてエアロゾンデと呼ばれるUAVを用いて台風や梅雨前線の観測が行われたこともあるが現在では定期観測は行われていない。
UAVやUMVによる観測のメリットは人員を搭載しないため操縦空間や居住空間が不要であり、全体的に軽量であり燃料コストがかからない、遠隔操縦を行うにあたり操縦士の交代が容易であるので長時間の観測が容易であること、万が一事故があった場合に乗組員がいないため遭難の恐れがないこと等があげられる。さらにAOVに限ったことではあるが動力源に太陽光発電によって得られた電気を使用するため24時間の観測が可能である。また、海上保安庁の例であるが平成29年度の予算では平成31年度就役予定の大型測量船一隻の建造費に32.7億円、一方、AOV整備には3.9億円が投入されている。製造コストからみても無人機が圧倒的に低い。反対にデメリットは無人であるが故に観測装置の故障を早期に修理できないこと、通信環境の悪化で航行不能になること、軽量なため突風などの突発的な気象現象に弱いこと、目視観測を行う場合に送信された画像や動画を見るため、それらが奥行きの無い二次元的なものになってしまうこと等がある。
これまで気象・海象観測における無人機のメリット、デメリットを述べたがこれらをどのように運用していくか。そのカギの一つになるのが日本各地にある離島である。UAVやUMVを運用する上で動力源の問題から中継基地が必要になる。日本には冒頭で述べたように6847もの離島を領有している。大部分が無人ではあるが、現状でも南鳥島に気象庁の職員が常駐していることを考えれば現在無人であっても常駐職員を配置することが可能である。活発な火山活動等で常駐が不可能な場合は定期的に職員を派遣しメンテナンスをさせることも考えられる。この場合、各基地のエネルギーをどのように確保するかであるが問題になるのは稼働するための動力源であるが常駐する場合は発電機などで発電するが常駐しない場合は太陽光発電や火山島の場合は地熱発電が可能であろう。
いずれも居住を考慮しない場合は考慮する場合より少なくて済む。しかし、これら離島の間隔や分布にはバラツキがあり、離島のみの利用は動力源と航走可能距離の問題から空白域が生まれる。この問題を解消するため現在ある有人観測船を利用が考えられる。各機関の保有する観測船を離島間の距離が離れている場合の移動型中継基地として用いることで、これら空白域を埋めることで先に述べた海洋における観測データの蓄積に貢献できる。
上記で無人機による観測網の拡充に離島を用いると述べたが、これが無人機の航路や航空路の開拓につながり海上輸送網構築の先例になるのではないか。
無人機は現在、比較的小規模貨物輸送での利用が検討されている。無人機は過去にメインデバイスとして使用された実績がないので観測目的ではあるが無人機を用いて航路や航空路に関するデータの蓄積することに意義があると考える。
無人機自体の性能に大きな違いはないのでこのデータは今後の無人機貨物輸送網の構築においても利用可能である。無人機で海上輸送の確保により離島住民の物資輸送の利便性確保がひいては離島への定住を促進し、海洋権益の確保に貢献できると考える。
陸上における無人機は都市部での安全性の問題等山積しているが、その利用に関して注目されている一方、海洋での無人機の利用は比較して注目されていない。日本は世界第6位のEEZを有する海洋大国である。これを利用し、気象・海象観測を皮切りに無人機の利用を広げ、実績を積み、それを多分野に拡大することが重要になるだろう。

図．海上警報・海上予報の発表海域

(http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/kurashi/umiyoho.html)＜引用＞{1}首相官邸

総合海洋政策本部

海洋基本法(http://www.kantei.go.jp/jp/singi/kaiyou/konkyo7.pdf)＜参考文献・URL＞
山田吉彦(2011) 『日本は「海」から再生できる』

海竜社

佐々木寛介ら(2016):UAV(Unmannced Aerial Vehicle)を用いた高層気象観測技術の開発.
京都大学防災研究所年報，56，395-402
西村一星ら(2017):自立型海洋観測装置(AOV)の運用に向けて.
海洋情報部研究報告，54，74-83
日本の海洋を総合的に観測するシステムの提案(http://oceanpolicy.jp/dai4kai%20slide/KH7-AKAI.pdf)
日本離島センター(http://www.nijinet.or.jp/info/faq/tabid/65/Default.aspx)
海上保安庁

平成29年度関係予算概要(http://www.kaiho.mlit.go.jp/soubi-yosan/H29ketteishiropan.pdf)
海上保安庁

自律型海洋観測装置（AOV）を用いた日本初の海洋観測網を構築(http://www.kaiho.mlit.go.jp/info/kouhou/h28/k20160803/k160803-1.pdf)【Ocean Newsletter】離島航路の確保と離島への定住促進による国境域管理を(https://www.spf.org/opri-j/projects/information/newsletter/backnumber/2008/19
9_2.html)
気象庁

平成19年5月25日報道発表資料(http://www.jma.go.jp/jma/press/0705/25a/yokeihou_ogasawara.pdf)
日本からみた船舶の無人航行システムとGNSS(http://www.eu-japan.eu/sites/default/files/presentations/docs/yoshida_jamstec.pdf)
漂流ブイの軌跡 海上保安庁

海洋情報部(http://www1.kaiho.mlit.go.jp/KANKYO/KAIYO/qboc/iridiumbuoy/main.html)

MSI Marine News 船舶型ドローン－

自立型無人船舶について

2016年11月2日(http://www.ms-ins.com/marine_navi/info/msi_news/pdf/MSIMarineNews201611
02.pdf)
日立造船、熊本でみちびき利用のUAVによる物資輸送実験 - 内閣府(http://qzss.go.jp/news/archive/hitz_170103.html)