「デジタル観測手法を統合した里山の GIS 解析」

空間情報科学研究センターシンポジウム

GIS による里山研究の目的と方向性
鈴木 康弘 （愛知県立大学情報科学部）

過去 50 年間に 「どこで（5m-DEM）」 「どのような樹木が（樹種・樹齢）」 「どれだけ（高さ）」 成長したか？ それは「なぜか」？ これらが分かれば森林成長に関する将来予測ができる．森林の成長は，地点ごとの地形・地質・土壌・森林施業履歴などや森林の空間構造・樹種構成などによって大きく規定される．そのため，それらの諸条件との関係を知ることが重要である．数 km 四方というスケールに展開する「森」を 5m 解像度で見ると，情報量は 105～106 オーダーになる．環境要素ごとにそれだけの情報量がある．そのような膨大な数の森林成長に関わる情報について，相互の相関（経験則）を知るには GIS を用いることが有用である．それらの経験式をモデル化することで，将来の自然環境を予測したい．

的には環境変化の予測システムの構築を試みる．

1．研究の趣旨．研究の趣旨
本稿では，地域環境 GIS 研究会 （事務局：愛知県立大学情報

このように，我々が目指すものはあくまでサイエンスとしての予科学部）が目指す一連の研究の目的と方向性の概要を述べ，基測研究であり，今回の対象地域（2005 年日本国際博覧会開催予

本的スタンスを明確にしたい．

定地周辺）を一つのモデルとして，予測システムの技術開発を目「近未来に身近な自然環境がどのように変化するのだろうか？」標としている．したがって，開発などの個別な社会的目的のため

このような素朴な疑問に対して，今日なお我々は，社会が求めるに実施されてきた従来のアセスメントとは一線を画するものである．

精度で明確に答えることはできない．地球規模の環境変動の影響

必要に応じて他地域との比較も検討するし，対象地域の限定や拡や地域スケールで生じる自然環境変動，さらには人間活動など張も行っていく．明らかになった事実（データ）は積極的に公開し，様々な影響を考慮しなければならない複雑な問題であることもあ

アルゴリズムを明確にした予測計算を目指す．これらの成果は環って，環境変化予測に関する科学は，20 世紀末の時点で最も立境共生に関する社会的議論に資すると共に，森林の二酸化炭素

ち後れた科学領域の一つとも言えよう．複雑な要因が環境変化に固定量評価とも密接に結びつくために，地球温暖化問題の検討

およぼす機構を個別に明確化できない時点では，過去から現在にも貢献するものであると考えられる．

までの経緯に学ぶことが近未来を知る最も基本的な正攻法である．
2．研究の全体像．研究の全体像

このことは，地理学がかねてから教えるところであるが，予測研究

本研究の流れは以下のようにまとめられる．

において現時点では十分に活かされているとは言えない．本研
究はこのような見地から，様々なデジタル観測手法を用い，その（1） DPW （ Digital Photogrammetry Workstation System ） を用

結果をGIS上で統合することによって環境変化予測研究を推進することを目指している．

いた写真測量によって，1948 年以降の数時点における森林

人間活動と自然環境との共生が大きな社会問題となっている今の樹冠頂面の 5m メッシュ DEM （Digital Elevation Model） を日，「里山」に注目が集まっている．「里山」は都市域に近接する森

作成し，時系列的に比較することで森林成長量分布を明らか林であり，標高も比較的低いために，古来，人間活動と自然の営にする（図１はその例）．

みが互いに影響を及ぼし合いながら共存してきた．その関係は将（2） 地形・地質・土壌などのデータを原則として 5m メッシュで GIS

来も変わらない．自然から受ける有形無形の恩恵を重視し，保全化して，成長量との相関式を検討する．

したいという流れの中で，「里山の緑が今後どのように変化する（3） 同様に数時点の空中写真を用い，写真判読に基づく植生分か」を注意深く見守りながら，その場における人間活動を自主規類を行い，時系列変化を明らかにする．

制しようという世論も高まっている．このような背景の中で，本研究（4） ヘリコプターからのレーザレーダ解析によって，50cm メッシ

会では「里山」の自然環境をリモートセンシングや現地観測など

ュの樹冠頂面の DEM を作成し，樹木本数の計測などを行う．

様々な角度から詳細に調査し，そのデータベースの構築を図る．

（5） MSS （マルチスペクトルスキャナー） による画像解析によっ

さらにはそれらの自然現象をコンピュータでシミュレートし，最終て，森林の活性度評価を行なったり，また季節ごとの撮影を行- 42 -

相互関係を検討する．③20 世紀後半における森林成長量の時間うことで，樹種判別の自動化・高解像度化を試みる．

的・空間的分布から経験則をモデル化し，④将来予測シミュレー（6） 以上の検討結果を統合することによって森林成長をモデル

ションを行う」という方向性は，「現象の時間的空間的分布に注目化し，成長予測シミュレーションを実現させる．

して，その中から法則性を見いだす」という論理に基づいている．
このため，冒頭に述べた将来予測の正攻法を具現化するものでもなお，上記の各項目についての進行状況や詳細な検討結果にある．その論理は明快であり，GIS 上で展開される透明性の高い

ついては別発表に委ねる．
ところで，このような流れで行われる本研究は，表現を代えれば，（精度が見える）将来予測として，社会的にも有用であろう．また将「どこで（5m-DEM）」 「どのような樹木が（樹種・樹齢）」 「過去 50

来にわたる観測によって，そのモデルおよび予測精度を検証し，年間にどれだけ成長したか（成長量）」のデータを取得し，それが改善することも可能になる．

「なぜ」であるかを，地形・地質・土壌・森林の施行履歴などの要素

なお，本研究は，理学・農学・工学の研究者，およびリモートセと GIS 上で重ね合わせることで明らかにしようというものである．

ンシング，環境調査，写真測量などの実務者との産学協同研究と「なぜ」の部分がモデル化できれば，将来の成長予測をシミュレ

して，多くの分野の技術を総合して初めて実現し得るものである．

ートすることができる．このようなシミュレーションは，伐採，植林，多様な知識，技術の集積の場としても GIS は重要である．

地形改変など，様々な条件を設定することができるため，開発に
4．今後の検討課題．今後の検討課題

伴う予測という方面へも応用可能になるはずである．
また，森林成長は二酸化炭素固定にも寄与する．しかしながら

各検討項目において，森林成長の計測精度の検証や，予測計

現状においては，その固定量をある程度の拡がりを持つ森林単算のためのアルゴリズムの検討など今後の課題は多い．それらに位で実際に計測することはできていないため，陸上植生の地球環

ついては別発表において個別に述べられる．

境（炭素循環）の中での貢献を直接評価できていない．森林成長

地球環境問題に資する二酸化炭素固定量の評価という点からを具体的に計測し，二酸化炭素固定量の見積もりができるようには，航空機以下の高度からのリモートセンシング観測とグランドトゥ

なることは，地球環境問題を解明するためにも重要であり，その予

ルースによって，最終的に森林のバイオマスの増加量を評価する

測シミュレーションという点での発展性も高い．

ことがとくに重要である．今後ますます森林計測学・森林生態学的な検討を深める必要がある．
また，将来予測研究にとって重要なことは，予測結果の検証で

3．将来予測研究にＧＩＳを活用するメリット．将来予測研究にＧＩＳを活用するメリット
5mメッシュの膨大な数値情報（DEM）を位置情報と共に管理し，ある．予測シミュレーションの構築を進める一方，定点観測などの成長量を計算し，その他の環境要素との相互関係を計算するとい将来にわたる継続的な観測システムを整備していくことも検討しなう作業を行うにあたり，GISはツールとして不可欠であり，その有用くてはならない．さらに，今回取り上げたような数平方 km という狭性を疑う余地はない．しかしながら，将来予測研究にGISを用いる

い地域ではなく，より広域的なエリアを対象とした森林成長シミュ

利点は単にそれだけではない．

レーションや二酸化炭素固定量評価を，次の段階としては目指し
たい．そのような発展も見据えて，IKONOS などの高解像度衛星

本研究が目指している，「①自然環境の膨大な 4 次元数値情報の利用可能性についても検討を始める必要がある．

を同一座標系上に整理し，②レイヤー化することで，環境要素の

図 1 DEM 比較による 1949 年から 1995 年までの森林成長量（例）- 43 -