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September 2018

和風スマートシティづくりを目指して

IoT やビッグデータなどの最新技術を活用して、日本独自のスマートシティをデザインする
新たな研究に取り組んでいます。

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70 September 2018

オフィスやレストラン、鉄道のような各種の都市サービスを提供しているシステムを、情報通信技術（ICT）
を活用して統合的にデザインするスマートシティ計画が世界各地で進んでいます。一方、PC やスマートフォンなどの身近な ICT 機器だけでなく、オフィスや家庭で利用されているあらゆる「モノ」がインターネットに接続してサービスを提供する技術 IoT (Internet of Things,
モノのインターネット ) が急速に発展しています。この

IoT を活用して、家庭のエアコンや冷蔵庫などが省エネを考慮して自動的に制御されはじめています。将来は、自動運転による交通サービス（スマートモビリティ）が実現される可能性もあります。
今後、IoT が急速に広く普及すると、私たちの居住環
境や交通はどのように変わるでしょうか。新たな IoT の時代に、安全で健康に楽しく生活できる都市を実現する
ため、どのようなまちづくりが必要になるでしょうか。
私たちの研究チームでは、日本独自の視点からスマー
トシティをデザインし、その実現に向けて、東京を対象としていろいろな研究を行っています。ここではその一部を紹介します。

和風スマートシティづくりを目指して● Interview 研究者に聞く

IoT 時代の和風スマートシティの実現を目指すp4 ～ 9● Summary

IoT・ビッグデータ時代の都市システム・デザイン

p 10 ～ 11● 研究をめぐって都市システム・デザインに関する
p 12 ～ 13
国際研究● 国立環境研究所における「GCP/ 都市モデルに関する研究」
p 14
のあゆみ
表紙：和風スマートシティ・デザインのイメージ例

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nterview

研究者に聞くIoT 時代の和風スマートシティの実現を目指す土地利用が変わると二酸化炭素量も変化する

多くの人が集まり、社会経済活動の盛んな都市は、地球温暖化の原因である二Q：ご専門の研究分野は何ですか。

酸化炭素の排出量が多く、その削減が必

山形：システム科学です。システム科学とは数理的な要です。近年では、大気中の温室効果ガモデルで自然科学から社会科学まで様々な分野の複雑スを削減する「緩和策」だけでなく、当なシステムの挙動を、コンピュータなどを使って分析面避けることのできない地球温暖化によしようとする学問分野です。その中で環境やエネル

る被害を回避・軽減する「適応策」も同

ギー問題といった課題に関する研究に大学時代から取時に進めることが求められています。

り組んでいます。

こうした地球温暖化対策の視点から都

Q：国立環境研究所にはいつ入所されたのですか。

市構造を見直すことが差し迫った課題と山形：1991 年です。入所したときは、人工衛星の画なっています。グローバルカーボンプロ

像を使って都市化に伴う森林や湿原などの土地利用変

ジェクト（GCP） つくば国際オフィス化を調べていました。土地利用とは、土地の状態や利代表の山形与志樹さんは、情報通信技術

用の状況のことです。土地利用を調べると、その土地（ICT）を活用して、都市を分 析し、住の将来の多様な利用方法の良し悪しを研究することがみやすくて環境負荷の少ないスマートシできます。たとえば、森林を伐採する（土地利用が変ティの実現を目指して都市システム・デわる）と、地球温暖化を進行させることになります。

ザインの研究に取り組んでいます。

一方、1997 年に採択された「京都議定書」では、森林コラム❶ モノのインターネット（

IoT）とスマートシティ

生活の中のあらゆるものがインターネットに接続され、情報交換をすることで相互に制御する技術は「モノのイン
ターネット（IoT）」と呼ばれています（図 1）。IoT を活用することにより、生活の利便性を向上させる各種のサービスが可能となってきました。身近な例としては、自宅に近づ■ 図 1 IoT のネットワーク
IoT によりスマートフォンやス
マートウォッチのほか、街中にある車や気象センサー、家の鍵や体重計など様々なモノがインターネットにつながる。

いたことをスマートフォンが位置情報で検知して、家のエ
アコンやお風呂のスイッチを自動で入れることなどがすでに可能になりつつあります。
スマートシティとは、こうした IoT を活用することで都市における生活基盤サービス（交通、電力、水道など）を4

今後、世界では都市への人口集中がより進むことが予測される状況にあって、ビッグデータ（コラム 2 参照）なども効率的に管理・運営した、また環境に配慮した、持続可能

活用しながら、より効率的で環境問題に配慮した各種サーな都市像を指します。また、電力輸送の需要・供給を考慮

ビスやエネルギー管理が求められています。横浜市など

しながら最適化する送電システムであるスマートグリッド

では、家庭内の電力消費をモニタリングして見える化するや、電気自動車を導入し CO2 排出量ゼロを目指すゼロエ

HEMS（Home Energy Management System）や 電 気ミッションなどの取り組みを含む、都市における包括的な自動車の大規模導入など、スマートシティ化に向けた実証

取り組み自体のことを指す場合もあります。

実験が進められています。

山形 与志樹（やまがた よしき）
地球環境研究センター、気候変動リスク評価研究室主席研究員、 グ ロ ー バ ル カ ー ボ ン プ ロ
ジェクト（GCP）つくば国際
オフィス・代表

2000 年以降の 20 年近くはあまり変化していません。
ただ、都心では近年住宅の高層化が進んで、地価が下がったため、再び人口が増え始めています。

Q：データはどこから集めてくるのですか。
山形：最近は、特に人工衛星や航空機からの高分解能のリモートセンシング手法が発展し、ビルや木の高さを正確に計測できるようになりました。この手法で首都圏すべてのビルや樹木の 3 次元構造を解析しています。また、カーナビでも利用されている地理情報を、
東京大学空間情報科学研究センターと連携して、長年かけて収集し GIS（地理情報システム）を構築してきの再生が CO2 を吸収し、地球温暖化の防止に寄与すました。おそらく私たちの研究室には、東京都市圏にることが示され、各国の削減数値目標の達成に、森林関する各種地理情報が日本で一番集まっていると思いの CO2 の吸収や排出量をカウントできることになります。現在、最も力をいれて集めているのは、建築物ました。その時、私は IPCC（気候変動に関する政府の利用情報と交通量のデータです。

間パネル）での国際交渉の政府代表団にも参加してい建築物ならビルか戸建ての家か、鉄筋か木造か、ビましたので、それ以来、土地利用の視点から気候変動

ルなら、デパートなどの商業施設かオフィスなのかとの政策と科学に関わる研究に取り組むことになりまし

いった細かいデータを集め、お店に何人のお客さんがた。特に最近は IPCC の「土地利用と気候変動」報告

来店しているか、エネルギーがどれだけ使用されてい書の査読編集者、2021 年に発行が予定されている第るかなどを推定しています。特に最近は、ビッグデー

6 次評価報告書の新しい「都市システム」の章の主執タを活用して、実際に都市の中で起こりつつある現在筆者になりましたので、それらに貢献できる研究に取の変化を把握する研究も開始しています。

り組んでいます。

Q：具体的にはどんな分析をするのですか。

東京都市圏の変化をモデル化する

山形：1970 年代から 40 年間の人工衛星の画像から
土地利用の変化を調べ、「土地利用―交通モデル」と

Q：東京はどのように変化しましたか。

言われているシミュレーション手法を開発しました。

山形：私たちの分析によれば、1960 年代に始まっこのモデルを使って、東京が将来どう変化するのか、た高度経済成長期から 1990 年代初頭のバブル期のまたどのようなデザインが可能なのか、という将来のころまで、東京の土地利用は大きく変化しましたが、土地利用を研究してきました。近年では、コンパクト

コラム❷ ビッグデータ
情報通信技術の進展に加えて、Twitter や Facebook な
どの SNS や、各種センサー（GPS やカメラを用いた屋外
屋内での人の移動、図 2）、電子商取引（Amazon、Suicaなどのカード）、地図情報検索機能（Google のカーナビなど）の普及により、多種多様かつ高解像度（場所、時間）の
大容量のデータが蓄積されつつあり、「ビッグデータ」と呼ばれています。個人情報やプライバシーを保護しながら、これらの膨大なビッグデータを活用して社会に役立つ新しいサービスを開発することが、重要な研究課題となっています。

■ 図 2 スマートフォンから取得した東京都 23 区における通勤時間帯（午前 9 時台）の GPS データの分布
白くなっている箇所は GPS の密度が高い場所を表す。鉄
道路線上にデータが集中していることがわかる。

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■ 図 3 暑熱リスク対策のためのモニタリング
広範囲における暑熱環境をリアルタイムに評価するには、高所からの観測が有効です。航空機
や衛星ではリアルタイムの観測が難しいため、研究チームでは、日本気象協会と協力し、東京
スカイツリー展望台に熱赤外カメラを設置して墨田区押上・京島地区を 24 時間撮影し、熱画
像の時間変化情報を取得しました。この情報と航空機から観測したより詳細な熱観測情報を組み合わせることで、墨田区押上・京島地区の周辺を含めた 24 時間の地表面温度の推定と、室内外の暑熱リスクの評価に取り組んでいます。

シティという概念が一般にも言われるようになってきに関する詳細で、しかも大量のデータ（ビッグデータ）

ました。これは、都市の中心部に様々な都市機能を集が手に入ります。ビッグデータの時代になって、小さ中させた都市形態のことをいいます。コンパクト化すなスケールの分析ではデータが集めにくいという問題

ると車での移動を少なくできるメリットがあるか、あが解決に向かい、研究のテーマやニーズも変化しつつるいはコンパクト化しなくても電気自動車や再生可能あります。

エネルギーなどの新技術を導入すると CO2 の排出量

Q：ビッグデータからどんなモデルができるのです

がどのくらい減らせるのか、など土地利用シナリオをか。

用いて分析してきました。車は主要な CO2 排出源で山形：どんな情報で人々の行動がどう変わるかとい

すから、建築物の利用と交通量のデータを組み合わせ

う、行動変容を研究しており、特に、省エネ行動と交ると、東京からの CO2 排出の要因を分析でき、将来通行動に注目しています。たとえば、
人は、
エネルギー

の低炭素都市の設計に役立てることができます。

の使用量の情報が見えると不必要な電気代を節約しよ

Q：そのような研究成果は、行政などにも生かされてうとしますし、渋滞がわかればそれを回避する経路をいるのですか。

選ぼうとします。こうした行動変化によって、エネル

山形：過去には東京都市圏全体についての都市モデル

ギーを節約でき、結果として CO2 排出を減らせます。

分析手法を使って、圏央道やつくばエクスプレスの開これ以外にも、ビッグデータの使い道にはいろいろな通などが土地利用変化に与える影響を調べ、計画の参可能性があります。

考にされたこともありました。ただ、広域的なまちづ

Q：熱中症予防アプリも開発していますね。

くりへの応用はなかなか難しいのです。それは、一都

山形：熱中症の予防には、リアルタイムの情報が重要

六県の東京都市圏をまとめて管轄する、関東州のようです。いくら気温が 35 ℃だと言われても、実際にはな行政組織がないことが関係しています。

道路や公園では地表面温度はかなり違います（図 3）。

ビッグデータを活用したまちづくり

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そこで、NTT ドコモと連携して、利用者がいる場所の地表の温度がリアルタイムでわかるアプリを開発

Q：なるほど難しい問題ですね。

し、公開しました（現在は休止中）。たとえば、お母

山形：そこで、最近は具体的な都市計画に貢献できるさんがその情報を見て、グラウンドで遊んでいるお子

ような小さいスケールの都市を研究しています。都市さんを気温の低い芝生に移動させることができれば、圏全体を対象としたマクロな分析ではなく、ミクロな熱中症を防ぐことができます。

分析により、まず街を変えていくという発想です。たQ：温暖化の適応策ですか。

とえば、墨田区のまちづくりについて、建築物と交通

山形：たしかにこのような行動は適応策といえます

に関するシミュレーションを使って、都市のシステね。遠い将来ではなく、現実に今起きている問題に取ム・デザインを議論しています。区レベルのような小り組むことも重要だと思います。夜間の熱中症対策

さい計画のほうがより具体的で、実現性が高いのです。

に向けて、日本気象協会などと協力して東京スカイツ

Q：都市を分析するのは難しいのですか。

リーから 24 時間、赤外線による熱画像観測実験を実山形：これまでの分析モデルは主に国の統計データに施しました。その結果、墨田区にある木造高密度地域よるものです。これは、東京都市圏などの広域を対象

では、住宅の屋根や壁の温度は夜になっても予想以上にしており、市町村のような小さい行政区分の分析に高いままであることがわかりました。このような地に必要なデータはありませんでした。しかし、いまは域にはクーラーを使わない高齢者の方が多く、危険な

IoT 技術が進歩し、たとえば、カーナビなどから交通状態であることがわかります。さらには、2020 年東京オリンピック・パラリンピック時の危険性も指摘されています。温暖化が進行すれば、今年の夏のような都市が変われば、世界も変わる

高温が続くことは避けられません。熱中症対策に必要

Q：国際的な連携も進めているそうですね。

な行動をすべての人にとってもらうために、効果的な

山形：私が代表をつとめているグローバルカーボンプ

ナビゲーターを開発する研究の提案を、共同研究者とロジェクト（GCP）国際オフィスを通して、国際的な検討しています。

連携を進めています。GCP は、様々な研究分野を含

Q：データが一目でわかるのはいいですね。

めて国際的に進められている研究プログラム Future

山形：そうですね。百聞は一見にしかずということでEarth のコアプロジェクトで、世界中に関連研究者のしょうか。たとえば、CO2 の排出量をマッピングし、ネットワークが広がっています。近年は途上国での都可視化すると、目に見えない CO2 がどこで大量に発市化が加速しており、世界中の人々が都市に集まりつ生しているかが具体的にわかるので、住民の CO2 につあります。
都市における温暖化対策なしには、
グロー

対する意識が高まります。また、熱画像で室内や室外

バルな持続可能性は実現できません。

の気温変化をリアルタイムで可視化すると、どこで熱Q：アジアの国々も地球温暖化対策を進めた都市づく中症対策をすればよいのかが一目でわかります。

りをしているのでしょうか。

Q：墨田区以外でも研究していますか。

山形：はい。いまや中国でも、石炭火力から急速に方

山形：これまでは、墨田区のほか埼玉県の浦和美園駅

向転換し、再生可能エネルギーの導入を積極的に推進周辺で研究してきましたが、これからは品川駅周辺にし、その発電量は世界一になっています。
アジアの国々

もテストサイトを設定して、研究を始める予定です。

では、物やサービス、場所などを、多くの人と共有し品川駅周辺は、かつての東海道の宿場町として興味深て利用する「シェアリングエコノミー」が進んでおり、

いまちづくりが進んでいますが、一方で、JR の新駅

むしろ、東京が新たな動きから取り残されている感がやリニアモーターカーの始発駅ができるなど、東京のぬぐえません。しかし、アジアの研究者と話してみる

中でも特に大きな湾岸地域開発が進みつつあります。

と、東京の現状がアジアの都市のモデルとして魅力的

そこで、現状の詳細なデータをもとに、将来の環境であるとともに、東京の今後の行方が注目されている変化を分析して、CO2 排出量をできるだけ少なくし、ことを感じています。

かつ快適な都市にするためのデザインを検討し始めま

Q：日本では、東京以外の場所はどうでしょうか。

した。

山形：大阪、名古屋、福岡、札幌などの大都市以外の東京大学などと協働してワークショップも開催しま

地方都市において、人口の減少が深刻です。地方が持した。IoT 時代の技術を活用しつつも、日本独自の過続不可能な形で衰退しないように、
バランスよく発展、去と将来を調和させるような「和風スマートシティ」

あるいは縮小することが喫緊の課題です。地球温暖のデザインを目指したいと考えています。

化で農業なども影響を受け始めており、課題が山積し■ 図 4 ジオタグ（位置情報）付きツ
イートを活用した熱波状況の推定「暑い」や「ムシムシ」といった暑さに関連したツイートをするタイミングは、
気温自体よりも気温上昇にかなり高い
相関関係があることが明らかになりました。これらの結果から、暑さに関連したツイートのような、SNS から取得可能なビッグデータが観測場所が非常に限られている気温観測情報を空間的に補間し、さらには人間の心理・生理的な暑熱リスク自体をより正確に補足できる可能性があることが明らかになり、暑熱リスク対策への応用を検討しています。
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りよいデザインに合意することができれば、経済的にも価値が出ますし、環境負荷も大幅に低減できる可能性があります。さらに、地域全体でまちづくりを進め
れば、日本人が本来持っている美意識に合った美しい街並みを再構築できます。そのためには、建築物だけ
でなく交通や人の動きなども考慮した持続可能で魅力的なデザインを提示し、合意形成を図らなければなりません。都市システムをデザインするという視点での研究を進めていきたいと考えています。

Q：海外では都市デザインは進んでいるのですか。
山形：たしかにいくつかの先進的な事例が出てきつ■ 図 5 国内外の多様なステークホルダーの参加による都市システム・
デザインスタジオ
国内外の研究者、実務家、大学院生が参加して、建築デザイン、交通、
エネルギーなどテーマ別のグループに分かれ、現状の３D の都市モデルをベースとして将来の都市デザインシナリオを構築し、シナリオ別の環境評価シミュレーションを実施して持続可能な都市システム・デザインを提案します。

つあります。たとえば、スペインでは、EU の支援を受けて「スマートサンタンデールプロジェクト」で IoT
プラットフォームを導入した都市システムがデザインされました。最新の ICT 手法を活用して都市デザイ
ンをシミュレーションする研究が注目され、Googleなどもカナダのトロントでのプロジェクトを開始しています。今後のスマートシティでは、自動運転車などています。そこで、地方では「ジオデザイン」というのスマートモビリティと、シェアリングエコノミーと東京都とは全く異なるアプローチで、地域に密着したを組み合わせた都市デザインがますます重要になるで研究に取り組んでいます。これは Well-being（健康、しょう。都市デザインに IoT を組み合わせた研究で国幸福、豊かさ）に注目して、地元の市民や政策担当者、際的に有名な米国のジョージア工科大学とも連携し研究者が協働して将来の土地利用を考えるというものて、日本でも先進的なプロジェクトを提案したいです。

です。この研究では、北海道、長野、山梨などをテス

Q：将来どんな街をつくりたいですか。

トサイトにしています。また、都市と地方の人の往来

山形：今、私が新たな構想として温めているのは「和連携を強化することも重要な課題と考えられ、地方に風スマートシティ」です。日本でスマートシティとい関わりのある「関係人口」という新たなアイデアも議うと、ICT 技術を駆使した環境エネルギー性能の高い論され始めました。

まちづくりというイメージですが、それに加えて、本来の日本らしい「和風」の景観や人々のつながりを維

都市システムをデザインする

持あるいは再生させる視点を大切にしたいと思いま

Q：都市づくりに重要なものは何でしょうか。

す。海外から日本にいらした方に魅力的に見える「ま山形：都市を変えるためには、新しいコンセプトのデち」はこのような場所ではないでしょうか。幸い、東ザインが重要です。日本では、都市の土地が細分化さ

京近辺にも昔ながらの地域のよさが多く残されていまれ、都市のいたるところに小さい古いビルが乱立してす。IoT を活用して、お年寄りや海外からの観光客もいます。このような土地利用は景観や居住環境に問題含めたすべての人々が、このような和風スマートシがあるだけでなく、エネルギー効率や安全性にも問題

ティに滞在し、歩いて楽しく過ごせるようになればとがあります。土地所有者が協力して、街区レベルでよ

願っています。たとえば、川越、北品川、
谷根千地区（谷■ 図 6 和風スマートシティのコンセプトに基づく商店街の提案
現在の駅から埼玉スタジアム（さいたま市浦和美園）に続く駅上の空間に、川越などの昔ながらの和風景観を再生しつつ、各種
IoT 技術を活用して暑熱リスクなどをコントロールして快適に歩くことができる「通り」のデザインを作成します。
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中・根津・千駄木）の通りは、そのような場所として
若い人たちの注目を集めています。このような多様な人々で賑わう「通り」が、和風スマートシティの核に■ 図 7 和風スマートシティデザインの全体像
浦和美園駅から埼玉スタジアムまでの導線には、図 6 で示したような和風な景観で各種 IoT 技術を生かした快適に移動可能な空間や、その周辺には緑地と建築物を混在させた空間のデザインを盛り込んだ提案がなされました。

なると思います。IoT を活用して、さらに快適かつ持続可能な「通り」をデザインできるかが、今後の大きなチャレンジだと考えています。

コラム❸ 東京オリンピック・パラリンピック時における熱中症対策
2020 年東京オリンピック・パラリンピックは、酷暑の中で行われることが予想されており、アスリートのみならず、観客を含めた熱中症対策が差し迫った課題になっています。研究チームでは、地球温暖化適応策として、航空機による高解像度の地表面温度観測を共同研究者と実施しました。これにスマートフォンから取得された GPS データ
を重ね合わせて（図 8）、暑熱リスクを考慮した人の歩行環境（Walkability）の評価研究に取り組んでいます。
■ 図 8 2020 年東京オリンピックのマラソンコースにおける 2016 年
8 月 5 日 11 時～ 13 時半の地表面温度と同日同時刻の GPS データ（東京都新宿区神楽坂付近）
東京オリンピックのマラソンコースの一部でもある外堀通りや、飲食店や商店が集中する神楽坂に GPS データが多く分布しています。街路樹が多い外堀通りですが、実際には地表面温度は高く、オリンピックに向けて早急な暑熱リスク対策が必要であることがわかります。また、多くの人が歩く神楽坂の通りにおける歩行者の行動を観測して、暑熱リスク
をコントロールすることで、暑熱リスク対策と経済活動の活性化の両立に向けた検討を共同研究者と進めています。
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Summary
IoT・ビッグデータ時代の都市システム・デザイン

生活の中にある、ありとあらゆるモノがインターネットにつながった IoT 時代に、都市環境はどのような変革に迫られ、またどのようなことが実現できるでしょうか。快適性や省エネ性を併せ持つスマートな都市システムの実現に向けて、これまで私たちが進めてきた研究プロジェクトとともに紹介します。

建築物・道路単位の CO2 マッピング

いデータを収集することで、CO2 排出量の時空間変動

地 球 温 暖 化 が 進 行 す る 中、 都 市・ 地 域 単 位 で のを推計することが期待できます。幸い近年では、建築

CO2 排出量の管理に関心が高まっています。2015 年

物・道路別の基礎属性情報、自動車の位置情報、モバに採択された気候変動に関する国際的枠組み「パリ協イル GPS データといった詳細レベルの建築物・交通定」では、温室効果ガスの削減目標が提示され、また関連データが入手可能です。こうしたビッグデータを世界中の 228 の都市が 2020 年までに計 454 ギガト

活動量とみなすことで、時間的・空間的に詳細な排出ン / 年の CO2 の削減を誓約するなど、国より詳細な単量の推計に役立てます。

位での CO2 の管理・削減に向けた動きが加速していまた、排出原単位に関しても、延べ床面積別・用途ます。私たちの研究では、モバイルデバイスによって別の原単位のような、建築物・道路のマイクロな属性収集した GPS データや、病院やオフィスなどの建築を考慮するのに役立つ情報が公開されています。い物用途別に推計されたエネルギー消費量原単位など

つ・どの建築物や道路がどれだけ CO2 を排出していを用いながら、地理情報システムの上で統合解析し、るかを地図上でわかりやすく可視化したことで、国やCO2 排出量の時空間変動について 3 次元でのマッピングを試みました（図 9）。
CO2 マッピングを行うことで、各排出源の相対的市区町村といった政策担当者のスケールではなく、市民が把握できるスケールでの CO2 排出量削減行動を喚起し、促すような結果が得られました。

な影響力の把握、効果的な政策の立案、政策の効果検こうした IoT による省エネ化は、ゆくゆくはパリ協証、ホットスポットや想定外の大きな排出（例えば、定の目標実現の切り札として期待されています。今後

事故渋滞に伴う排出）の早期発見などが可能になりまは、墨田区周辺部における CO2 排出量や風向によるす。マッピングにあたり、建築物と道路に関する基礎影響の考慮も検討し、東京スカイツリーでの CO2 濃

情報、活動量、排出原単位を収集しました（図 10）。

度観測との関連も解析する予定です。

建築物・道路別、時間別といった時空間的解像度の高■ 図 9 CO2 排 出 量 推 計 に必 要 な GIS
データ
各建築物、道路ごとの時間別 CO2 排出量の大小を色と高さで表しています。 通勤・通学の時間帯である午前 7 時台では建築物より道路の CO2 排出量が大きいですが、出勤・登校後の 9 時台では転じて建築物からの排出が大きくなることがわかります。
20 時台では繁華街（特に錦糸町駅周辺）で排出量が大きくなっています。
10

■ 図 10 時間別建築物・道路別の CO2 排出量推計
建築物、交通それぞれについて、
基礎情報、活動量、排出原単位を掛け合わせることで時間別 CO2 排出量を推計しています。ビッグデー
タが得られるようになったことで、個別の建築物・道路単位での活動量を把握することができるようになってきています。 研究チームでは、ウェブ上の口コミサイトや地図アプリで公開されている店舗の平均的な混雑度や待ち時間をプロ
グラミング言語を用いて自動収集したり、スマートフォンから取得する GPS データの軌跡から交通手段を機械学習手法を用いて分類したりすることで、詳細な単位ごとの活動量を推計しています。

航空機観測・タワー観測・ツイッター
情報を活用した熱波モニタリング
熱中症の死者数は国内外で近年急増しており、熱波対策が急務となっています。研究では、時々刻々と変結果と、人の位置情報（GPS）データを組み合わせて、熱中症などの熱波リスクを低減する都市システム・デ
ザインづくりに共同研究者と取り組んでいます。

都市デザイン・スタジオ化する熱波状況を詳細にモニタリングするための試み

GCP つくば国際オフィスでは、上記のような研究として、（a）東京スカイツリーからの熱画像観測、お成果を踏まえて教育・アウトリーチ活動として、定期

よび（b）航空機からの熱画像観測を融合した熱波状的に国際ワークショップおよび設計スタジオを開催し況の推定を試みました。
（a）は 24 時間の観測ですが、ています。2004 年に同オフィスが開設されて以来、斜方観測であり正確な緯度経度は把握できません。一

その数は 20 以上にのぼります（一例は 15 ページを参方、（b）は鉛直観測であり正確な緯度経度が把握可能照）。これらのイベントには、科学者、政策立案者、ですが、観測は 1 時点のみしかできません。
（a）と（b）

若手研究者、学生、地域住民が参加し、スマートかつを組み合わせて、24 時間の空間詳細な地表面温度を持続可能でレジリエントな（回復力のある）都市イニ

把握することを試みました。結果、午前の急激な地表

シアティブの発展と推進のためのコ・デザイン（協働

面温度の上昇や午後の緩やかな温度低下、道路、屋根、で研究活動を設計すること）を行っています。

壁面の温度変化パターンの違いといった、地表面温度

たとえば、2017 年 3 月には、2020 年の東京オリンの時空間変化パターンを 24 時間にわたって推計する

ピックの開催地のひとつである埼玉県さいたま市（浦ことに成功しました（図 3）。

和美園）でスマートシティをデザインする設計スタジ

こうした観測に基づく解析のほかに、ハザード（気オを実施しました（図 5，6，7，11）。このスタジオ

温、気温上昇など）、曝露（人の空間分布状況など）、はジョージア工科大学および東京大学と共同で実施さ脆弱性（人々の状態）といった各種の熱波リスク状況

れ、都市設計とモデリング、都市分析、IoT、スマー

をリアルタイムに把握する上で、twitter を対象にしトビルディング、スマートモビリティ（移動）、グリーて情報を収集した位置情報（ジオタグ）付きツイート

ンファイナンスの分野の専門家と地域の政策担当者を収集し、解析しました（図 4）。

や企業が参加しました。参加者は、スマートで環境に研究では、ツイートの熱波モニタリングへの有用配慮したパイロットシナリオの作成に重点的に取り組性検証の第一歩として、「暑い」の類語を含むツイー

み、スマートシティが日本でどのように設計され、評トである“heat-tweet”と気温との関係を分析しま

価され、資金調達がなされているかを検討し、この結した。それにより、気温と heat-tweet 頻度との相関

果を地元自治体と共有する、といった一連のデザイン

はそれほど強くないが、気温変化と heat-tweet 頻度

プロセスを体験しました。2018 年 3 月にも、東京都との相関は強いこと、気温が急激に上昇した場合に墨田区京島にて同様のスタジオを実施し、別の国際

heat-tweet が急増することなど、いくつかの興味深

ワークショップ「IoT 時代における環境にやさしいス

い結果が得られました。現在は、熱波モニタリングのマートシティを目指して」とも連携して開催しました。
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研究をめぐって

都市システム・デザインに関する国際研究
高度な情報基盤の整備と都市への人口集中が進む中で、IoT や人工知能を活用した都市システム・デザインへの期待が高まっています。スマートフォンや IoT センサーから得られるビッグデータの活用によって、省エネ化・効率化した都市システムを実現する取り組みを推進しています。

世界では2 を超えると予測しています。都市人口の増加ととも

IoT 機器の普及が進む中でどのように都市システムをデザインしていくのか、また、最先端の ICT やビッに都市インフラの限界も指摘されており、渋滞の増加

グデータの活用が都市システムに対してどのような影害に対する回復力があり、持続可能で、環境にやさし響を及ぼし得るのかについて、高度化する情報基盤の

く、市民の健康と幸福感を増進させる都市システムを開発と並行して検討されています。

デザインするために、IoT や人工知能技術の活用へのなどが懸念されています。人口増に対応しながら、災国 連 経 済 社 会 局 が 2018 年 に 発 表 し た「World

期待が高まっています。具体的なスマートシティへのUrbanization Prospects」では、都市に暮らす人の世界人口に対する割合が 1950 年には 30% であったのが、100 年後の 2050 年には 68% と全体の 3 分のIoT 応用事例としては、スペインのバルセロナが挙げられます。街中の駐車場には IoT センサーが取り付けられ、インターネットを介してその稼働状況がドライ■図 11 スタジオで作成された都市デザインとシミュレーションの例
景観の観点以外にも、商店や住宅の配置、建築物の高さや構造によって快適性や気温の分布が異なるため、環境・エネルギーの観点からも複数のデザインを検討・作成し、シミュレーションソフトを用いてそのパフォーマンスを評価しました。

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低遅延の通信環境を実現する次世代移動通信システム（5G）の事業化が 2020 年に始まろうとしています。
みちびきによる高精度の位置情報に基づいた情報提供
や、5G によるリアルタイムなエンド・ツー・エンドの相互通信が可能になり、個人に応じた情報フィード
バックの利用がより進むことが見込まれています。また、人々の状況をリアルタイムに集めることで効率的な都市システムの構築が期待されています。
現在世界最大のメガシティである東京都市圏では、
こうしたシステムやサービスを活用して、低炭素かつ
水害や熱波などの気候変動リスクに対してレジリエン■図 12 都市システム・デザインに関する書籍
書籍では、低炭素であり災害や経済不況などの主要な脅威に対して回復力があるスマートシティの実現に向けて、都市のシステムや経営・管理、土地利用といった研究の理論と実証的知見をまとめています。

トな都市をどのように構築してゆくかについて、世界の目が向けられています。

国立環境研究所ではバーのもつスマートフォンなどにリアルタイムに提供

国立環境研究所に設置されている GCP つくば国際

されていたり、ごみ箱の裏につけたセンサーからごみオフィスでは、「都市と地域における炭素管理（Urbanの量や腐敗度が通知されて効率的な収集経路を選択しand Regional Carbon Management: URCM）」

たりするといったことに活用されています。また、環イニシアティブを国際的に推進しています。この一環

境、交通、防災といった分野間での円滑なデータ利として私たちはスマートで持続可能な都市に関する研活用やサービス連携を目的として、「FIWARE（ファ究に取り組んでいます。

イウェア、Future Internet-WARE）」というスマー

主な研究活動として、スマートシティ・プロジェク

トシティの IoT による計測情報を一括管理して、GISト（例：ICT、IoT、ビッグデータ）が低炭素かつ様々や各種解析ソフトウェアを統合して都市の各種オペな災害などに対してレジリエントなコミュニティをつレーションに活用する、オープンソースの IoT プラッ

くることにどのように貢献し得るかを、環境分野の研トフォーム（スマートシティOS）の開発が進んでいま究者だけでなく都市デザインを専門とする研究者と共す。

に検討しています。たとえば、スマートウォッチやバ

日本では

イタルセンサーなどのモバイルデバイスから得られた
ビッグデータを、平常時とともに花火大会やマラソン

この FIWARE を活用した国内事例としては、高松など交通が規制される非日常時についても収集・分析

市などで観光と防災の分野で開発が始まっています。

し、様々なシナリオ下での移動パターンを理解するこ

具体的に、観光分野では、国内外の観光客が利用するとを目指しています。この分析により、都市の歩きや

レンタサイクルに GPS を取り付け、利用されたルーすさの改善や、気候変動の緩和と適応に貢献するだけ

トや立ち寄りスポットを国籍などの属性別に分析し、でなく、市民の健康と幸福感を増進させる低炭素な交

潜在的な観光スポットの発掘や観光ガイドの配置の効通システムの普及を目指しています。

率化に活用されています。また、防災分野では、災害

また、都市の CO2 排出量をマッピングする研究を対策として水路や護岸に水位センサーや潮位センサーを設置し、その情報を市役所でリアルタイムにモニタ

Future Earth や WUDAPT などの国際組織と連携しながら進めています。この研究では、GPS やモバイリングすることで、市民への周知手順を効率化し早期ルデバイスから得られる位置情報のビッグデータを活対応に活用されています。

動量として利用し、建築物と交通に由来する CO2 排

実際、日本ではこうした IoT プラットフォームの利出量を推計しています。

活用を加速させる高度な情報基盤が世界に先駆けて整この研究の成果を用いて、環境にやさしく市民の幸備されつつあります。誤差がセンチメートル単位の測

福感が増す都市システム・デザインや政策提言を目指

位衛星サービスである準天頂衛星システム「みちびきしています。いくつかの研究成果は、書籍にまとめら（日本版 GPS）」の運用が 2018 年に始まり、さらに、れています（図 12）。

20 秒間に 10GB を超える高速通信や 1 ミリ秒以下の13

国立環境研究所における「GCP ⁄ 都市モデルに関する研究」のあゆみ
国立環境研究所では、グローバルカーボンプロジェクト（GCP）に関する研究を行っています。
ここでは、その中から、都市モデルに関するものについて、そのあゆみを紹介します。

年度

課題名

2007〜 2011 統合システム解析による空間詳細な排出・土地利用変化シナリオの開発 ＊1
2008〜 2010 低炭素型都市づくり施策の効果とその評価に関する研究 ＊2
2010〜 2014 高解像度気候変動シナリオを用いた大都市圏の風水害脆弱性評価に基づく適応に関する研究 ＊3
2011〜 2015 地球温暖化に関わる地球規模リスクに関する研究 ＊4
2012〜 2016 気候変動リスク管理に向けた土地・水・生態系の最適利用戦略 ＊2
2015

アジア太平洋の都市における気候変動の緩和と適応のための統合されたレジリエンスな都市計画 ＊5

2016〜 2018 水害リスク情報提供サービス設計手法の開発 ＊6
2017〜 2019 地球温暖化対策のための地表面温度の時空間解析の高度化 ＊6＊1 環境省地球環境研究総合推進費＊2 環境省環境研究総合推進費＊3 文部科学省 気候変動適応研究推進プログラム＊4 所内重点プログラム＊5 アジア太平洋地球変動研究ネットワーク（APN）助成金＊6 文部科学省（日本学術振興会）科学研究費補助金

グローバルカーボンプロジェクト（GCP）つくば国際オフィス

http://www.cger.nies.go.jp/gcp/
山形与志樹

https://yamagatay.jimdo.com/

本号で紹介した研究は、以下の機関、スタッフにより実施されました（所属は当時、敬称略、順不同）。
〈研究担当者〉
国立環境研究所：山形 与志樹、瀬谷 創、哈斯 巴干、中道 久美子、村上 大輔、Ayyoob SHARIFI、松井 加奈絵、吉田 崇紘、Yihan WU、Dararat KHAMCHIANGTA、尾島優雅子
アジア工科大学：Shobhakar DHAKAL
ジョージア工科大学：Perry YANG、Robert BINDER、Soowon CHANG、Michael TOBEY
東京大学：村山顕人

14

GCP ⁄ 都市モデルに関する国際会議開催
年度

会議名（開催地）

2010 都市のエネルギーと炭素モデリングに関する国際ワークショップ（オーストリア）
2011 都市における水・エネルギー・炭素の関連（東京）2012 気候変動対策に適した都市発展—都市の評価フレームワークの構築に向けて（タイ）2013

持続可能な発展のためのグリーンエネルギーに関する国際会議・ユーティリティエキシビジョンにおけるセッション（タイ）2014 リスク適応シナリオ：創成的対話アプローチ（沖縄）2014

国連・豊田市共催「持続可能な都市に関するハイレベルシンポジウム～人と環境と技術の融合～」における
GCP ワークショップ（豊田）2015 都市レジリエンス評価のための指標とツールに関する国際ワークショップ（東京）2016

グロ ー バ ル な 都 市 炭 素 マッピングに関 する GCP-WUDAPT 国 際ワークショップ：Future Earth のKnowledge Action Networks への貢献に向けて（スイス）2016

第 1 回都市インテリジェンスに関する GCP ワークショップ—気候変動に対するレジリエントな都市発展に向けた経済モデリングと気候変動リスクモデリングのインターフェイスの検討（つくば）2016 都市持続性評価の実務と研究に関するワークショップ（東京）2016 東京スマートシティスタジオ 2017 ワークショップ（東京、つくば、さいたま）2016 東京スマートシティシンポジウム（東京）2017 東京スマートシティスタジオ 2018 ワークショップ（東京、つくば）2017 IoT 時代における環境にやさしいスマートシティを目指して（東京）2018 気候変動の緩和のための都市ソリューションの体系化・高度化（ドイツ）

環境儀 No.70—国立環境研究所の研究情報誌—2018 年 9 月 28 日発行
編

集

国立環境研究所編集分科会（担当 WG：広兼克憲、山形与志樹、江守正多、石垣智基、
石濱史子、岩崎一弘）

発

行

国立研究開発法人

国立環境研究所〒 305-8506 茨城県つくば市小野川 16-2
問合せ先

国立環境研究所情報企画室

編集協力

有限会社サイテック・コミュニケーションズ

印刷製本

株式会社イセブ

pub@nies.go.jp

無断転載を禁じます

15

「

環

境

儀

」

既

刊

の

紹

介

21 世紀の廃棄物最終処分場─高規格最終処分システムの研究No.47
2013 年 1 月

化学物質の形から毒性を予測する─計算化学によるアプローチ

No.25
2007 年 7 月

環境知覚研究の勧め─好ましい環境をめざして

No.48
2013 年 4 月

環境スペシメンバンキング─環境の今を封じ込め
未来に伝えるバトンリレー

No.26
2007 年 10 月

成層圏オゾン層の行方─ 3 次元化学モデルで見るオゾン層回復予測

No.49
2013 年 7 月

東日本大震災─環境研究者はいかに取り組むか

No.27
2008 年 1 月

アレルギー性疾患への環境化学物質の影響No.50
2013 年 10 月

環境多媒体モデル─大気・水・土壌をめぐる有害化学物質の可視化

No.28
2008 年 4 月

森の息づかいを測る─森林生態系の CO2 フラックス観測研究No.51
2014 年 1 月

旅客機を使って大気を測る─国際線で世界をカ
バー

No.29
2008 年 7 月

ライダーネットワークの展開─東アジア地域のエ
アロゾルの挙動解明を目指して

No.52
2014 年 4 月

アオコの有毒物質を探る─構造解析と分析法の
開発

No.30
2008 年 10 月

河川生態系への人為的影響に関する評価─よりよい流域環境を未来に残す

No.53
2014 年 6 月

サンゴ礁の過去・現在・未来―環境変化との関わりから保全へ

No.31
2009 年 1 月

有害廃棄物の処理─アスベスト、PCB 処理の一翼を担う分析研究

No.54
2014 年 9 月

環境と人々の健康との関わりを探る―環境疫学

No.32
2009 年 4 月

熱中症の原因を探る─救急搬送データから見るその実態と将来予測

No.55
2014 年 12 月

未来につながる都市であるために―資源とエネ
ルギーを有効利用するしくみ

No.33
2009 年 7 月

越境大気汚染の日本への影響─光化学オキシダ
ント増加の謎No.56
2015 年 3 月

大気環境中の化学物質の健康リスク評価―実験
研究を環境行政につなげる

No.34
2010 年 3 月

セイリング型洋上風力発電システム構想─海を旅するウィンドファーム

No.57
2015 年 6 月

使用済み電気製品の国際資源循環―日本とアジアで目指す E-waste の適正管理

No.35
2010 年 1 月

環境負荷を低減する産業・生活排水の処理システム〜低濃度有機性排水処理の「省」「創」エネ化〜

No.58
2015 年 9 月

被災地の環境再生をめざして―放射性物質による環境汚染からの回復研究

No.36
2010 年 4 月

日本低炭素社会シナリオ研究─ 2050 年温室効果ガス 70％削減への道筋

No.59
2015 年 12 月

未来に続く健康を守るために―環境化学物質の継世代影響とエピジェネティクス

No.37
2010 年 7 月

科学の目で見る生物多様性─空の目とミクロの目

No.60
2016 年 3 月

災害からの復興が未来の環境創造につながるまちづくりを目指して―福島発の社会システムイノベーション

No.38
2010 年 10 月

バイオアッセイによって環境をはかる─持続可能な生態系を目指して

No.61
2016 年 6 月「適応」で拓く新時代！―気候変動による影響に備える「シリカ欠損仮説」と海域生態系の変質─フェリー
No.39
2011 年 1 月 を利用してそれらの因果関係を探る

No.62
2016 年 9 月

地球環境 100 年モニタリング―波照間と落石岬
での大気質監視No.40
2011 年 3 月

VOC と地球環境─大気中揮発性有機化合物の実態解明を目指して「世界の屋根」から地球温暖化を探る―青海・
No.63
2016 年 12 月 チベット草原の炭素収支

No.412011 年 7 月

宇宙から地球の息吹を探る─炭素循環の解明を
目指して

No.64
2017 年 3 月

PM2.5 の観測とシミュレーション―天気予報のよ
うに信頼できる予測を目指して

No.42
2011 年 10 月

環境研究 for Asia/in Asia/with Asia ─持続可能なアジアに向けて

No.65
2017 年 6 月

化学物質の正確なヒト健康への影響評価を目指して―新しい発達神経毒性試験法の開発

No.43
2012 年 1 月

藻類の系統保存─微細藻類と絶滅が危惧される
藻類

No.66
2017 年 9 月

土壌は温暖化を加速するのか？―アジアの森林
土壌が握る膨大な炭素の将来

No.442012 年 4 月

vitro バイオアッセイ

試験管内生命で環境汚染を視る─環境毒性の in

No.67
2017 年 12 月

遺伝子から植物のストレスにせまる―オゾンに対する植物の応答機構の解明

No.452012 年 7 月

干潟の生き物のはたらきを探る─浅海域の環境変動が生物に及ぼす影響No.68
2018 年 3 月

スモッグの正体を追いかける─ VOC からエアロ
ゾルまで

No.46
2012 年 10 月

ナノ粒子・ナノマテリアルの生体への影響 ─ 分子サイズにまで小さくなった超微小粒子と生体との反応

No.692018 年 6 月

宇宙と地上から温室効果ガスを捉える─太陽光による高精度観測への挑戦●環境儀のバックナンバーは、国立環境研究所のホームページでご覧になれます。

http://www.nies.go.jp/kanko/kankyogi/index.html「 環境儀」

地球儀が地球上の自分の位置を知るための道具であるように、『環境儀』という命名には、われわれを取り巻く多様な環境問題の中で、われわれは今どこに位置するのか、どこに向かおうとしているのか、それを明確に指し示すしるべとしたいという意図が込められています。
『環境儀』に正確な地図・行路を書き込んでいくことが、環境研究に携わる者の任務であると考えています。
2001 年 7 月 合志 陽一（環境儀第 1 号「発刊に当たって」より抜粋）

このロゴマークは国立環境研究所の英語文字
N.I.E.S で構成されています。N= 波（大気と水）、
I= 木（生命）、E・S で構成される○で地球（世界）を表現しています。ロゴマーク全体が風を切って左側に進もうとする動きは、研究所の躍動性・進歩・向上・発展を表現しています。

70 September 2018 国立研究開発法人 国立環境研究所

No.24
2007 年 4 月