ＧＰＳ機能を利用した用水路施設管理支援システムの活用について
藤本
はじめに嘉三では一般的に普及しているタブレット端末に本シス

農業農村整備事業の伸展に伴い、建設される農業テムをインストールすることで、平常時及び緊急時

水利施設は、事業の完了と共に地元管理団体に管理の現場作業等の機動性が格段に向上することが可能

委託又は施設譲与され管理運用されている。になってきている。

管理に当たっては、水利管理は河川法に基づく水

本報告は、本システムと Windows タブレット端末

利使用規則及び管理規程・取水規程等の法的規制にによる現場調査アプリ（FieldWork）を合体すること関わる操作要領書等の管理資料、施設管理には竣工で、ＧＰＳ機能の利用を可能とし、現地に不慣れな図集及び施設台帳等の管理資料が事業主体より管理場合でも、目的地への移動をより迅速且つ確実にす団体に提示される。

ると共に、現場情報を簡単に記録することを可能と

特に、地中埋設物のため目視確認の出来ない管水するシステムの概要について紹介する。

路の施設管理にあたっては、用水路管理図・管理調書が示され適正な管理が行えるよう配慮されている。

１．用水路施設管理支援システムの基本的開発ス
タンス

施設管理は、管水路においては初期充水作業、管路の漏水事故等への対応作業、水位及び水圧調整弁

本システムは、施設管理支援を主目的として、施等その他機器の故障への対応作業などが行われ、施設管理を円滑に行うために必要と思われる情報を抽設の耐用年数を迎える段階から更新作業、施設整備出し、表示すべき情報の内容及び書式を検討し、更を必要とするケースが多くなる。更に、近年の農地に、情報検索機能を充実させることにより、より使の流動化と農村整備事業の進展は目覚ましく、耕地い易いソフト作りを目指した。の再整備、道路、排水路等の整備に伴う用水路施設

本システムの内容については、すでに「報文集（第の移設などにより施設管理は、様々な影響を受ける11 号）」に発表しているところであるが、再度シス現状にある。

テムの特徴と基本機能について概説し、次頁のＧＰ

このため、①施設情報を正確・詳細に保管し、検Ｓ利用の記述への足がかりとしたい。

索機能を完備していかに迅速に情報を得るか、②農ソフト開発上特に留意した点を以下に列挙する。

業水利施設の耐用年数期間中における新素材開発、①データベースの構築

営農技術、農村環境の推移等による変化に対応した、本システムは、農業水利施設の管理を主目的追加・改修工事記録等を容易に現状データに反映さと考えるばかりでなく、施工管理をも視野に入せるか、という課題に対応することが重要である。

れており、設計と実施間の変更にも対応可能なこれらへの対応として、当社においては「用水路ように、修正時の操作性に重点を置いている。

施設管理支援システム」の開発を行い、これまで国このため、本システムに必要なデータは、用営土地改良事業 16 地区についてシステム構築・導入

途別に必要最小限のデータ単位にデータベースの実績がある。

化し、このデータベースを修正することにより、近年の情報通信インフラの進展などにより、今日― 39 ―施設情報の更新を迅速に行えるようにしている。

（図-2）
住所録or （図-6）
用水路施設検索

全体用水系統図
S=1/50,000

路線情報

路線作工箇所調書
異形管調書

（図-3）
管 割 図旗上表示指定

管理平面図
S=1/5,000

用水路施設検索（図-6）

路線用 地 図旗上縦 断 図※ 縦平面図でも対応可能

（図-4）

（図-4）
構 造 図

構造物詳細情報

旗上（図-4）

（図-5）

位 置 図

メニューより選択
ダブルクリック

施設調書

図-1 用水路施設管理支援システム検索の流れ②

背景図の有すべき情報
農業水利施設の建設に当たっては、用地買収、地上権設定等の関係から、IP 点等には公共測量座標系による位置づけが成されている。
本システムは、路線情報としてこの座標情報を利用すべく、背景図に座標系を持たせ、路線表示が正確で且つ容易に行えるものとしている。

③作工物設置位置の表示
農業用用水施設には、空気弁・排泥弁・制水弁等多くの附帯作工物が設置されている。これ
図-2 全体用水系統図

らの位置を示すものとして、設計上は測点として位置情報が示される。
本システムでは、先に示した座標要素を応用①

基本的データ処理及び表示機能

していることから、路線上の測点から座標位置・全体用水系統図表示（水源施設から末端用水が計算可能であり、この処理を自動的に行い作路まで水の流れに沿った用水系統図（5～10工物位置を正確且つ容易に表示することを可能万分の 1 地形図等を使用）を表示、図-2）にしている。

・管理平面図（用水路の所属する地域の地理情報、受益区域、用水路施設位置等を地図上に1-1 システムの機能概要表示する。情報表示画面の設定は階層構造と具体的な本システムの機能的特徴を列記すると以することにより目的項目の選択表示が可能、
図-3）下のとおりである。

・路線情報（附帯作工物位置、施工経緯、材質・― 40 ―

図-3 管理平面図

図-4 作工物詳細情報
図-5 作工物調書
規格等の必要情報を選択表示）
・管路情報（用水路の敷設状況、対象流量等の設計・施工条件を表示）縦平面図使用可能。
・附帯作工物情報（施設諸元、施工経緯、構造― 41 ―図、作工物設置位置（目印からの位置を写真表示）を表示、図-4）
・各種台帳（附帯施設の工種毎の詳細情報（部品メーカー、商品名、設定条件等）を台帳形方向、半径）を基にした座標データより、自動的式にて表示、図-5）に全体系統系統図及び管理平面図上に精度の高いデータ構成描画（線種・色彩は任意）を可能としている。
（図②-3 参照)

(1) 地区全体用水系統図用背景図（1/50,000 程度の地形図（地区全体を網羅する）を使用。

・作工物旗上げの自動描画機能

データには公共測量座標系を付加する。
）

作工物の旗上げは、自動描画された路線上の測(2) 管理平面図用背景図（通常は 1/5,000 程度点から座標を自動計算し、工種別に旗上げパターの地形地番図をラスターデータ化して使用。

ン（形状、色彩、階層）を分けて路線単位で一括

データには公共測量座標系を付加する。航空描画するため、高い精度で効率的な作業を可能と写真でも対応可能。
）

している。（図-3 参照)(3) 管路データベース（IP 点平面座標情報、縦・多彩な検索機能

断情報（測点、地盤高、施工基面高等）、管割

用水路施設配置の精通度、外部からの通報等に情報）よる対象施設の位置情報（施設名、近隣の住宅等）(4) 施設データベース（測点、構造、規格、作等、システム上で対象施設を検索する様々な状況

工物情報、施工情報等）を想定し、下記の検索方法により管理平面図を表(5) 作工物情報（構造図、設置位置の写真）示する機能を有している。

(6) 受益区域位置（全体用水系統図及び管理平＜用水路施設検索＞

面図に受益エリア・ローテーションブロック

施設名が明確な場合は、本機能により、水源施情報を登録）

設及び幹線用水路で支線用水路までの絞り込みが(7) その他関連資料（水源施設等の諸元表、構可能で、更に、作工物の工種別の絞り込みにより造図及び写真、水利使用規則、管理規程、取対象施設を選択すると、対象施設が画面の中央に水規程等の既存資料の登録も可能）表示される。
（図-6 参照)

1-2 本システムの機能特性
本システムが有する独自機能は、以下のとおりで

○○ダム
○○頭首工
△△頭首工
□□頭首工
○○取水口
△△揚水機場○○ファームポンドある。

・縦断図及び管割図等の自動作図機能
上記の(3)及び(4)のデータベースを基に、下記

第１号○○幹線用水路
第２号○○幹線用水路△△幹線用水路□□幹線用水路○○第１用水路○○第２用水路○○第３用水路△△第１用水路○○揚水機幹線用水路
・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・の処理を自動化した。

第１－１号○○支線用水路
第１－２号○○支線用水路
第１－３号○○支線用水路
第２－１号○○支線用水路
第２－２号○○支線用水路
第２－３号○○支線用水路
第２－４号○○支線用水路△△１支線用水路△△２支線用水路△△３支線用水路□□支線用水路○○第１－１支線用水路○○第１－２支線用水路○○第１－３支線用水路○○第２－１支線用水路○○第２－２支線用水路○○第３－１支線用水路△△第１－１支線用水路△△第１－２支線用水路△△第１－３支線用水路△△第１－４支線用水路○○揚水機支線用水路

 縦断図及び管割図をディスプレイ上に自動作図（工事成果の縦平面図及び管割図の代用可能)
 作工物名称をもよりの測点より自動旗上げ表示

図-6 用水路施設検索

 旗上げに構造諸元情報を付加（手動により、構造図、設置位置の写真等の詳細情報を付加する

・施設調書作成機能ことが出来る。）

メインのデータベースより必要情報を抽出して・路線位置の自動描画機能

施設整理台帳を自動作表し Excel データとして保路線位置は、縦平面図に記載されている「中心線座標成果表」若しくは IP 点情報（測点、ＩＡ、― 42 ―存が可能なことから、財産管理を強力にサポートする。
（図－５参照）

・外部プログラム起動作成手順を記載する。
①

ＰＣ内にインストール済みのプログラム（デー背景図の作成タ指定可能）を設定することで、メニューボタン

背景図として必要な座標情報が付加されたラをクリックすると設定したプログラムを起動するスタデータ（GeoTIFF）の作成は、一般的に汎用ことが出来、関連するプログラムと連動した使用の GIS ソフトが必要であるが、今回、GIS ソフが可能となる。

トが無くても容易に GeoTIFF データへの画像変換を可能とする変換ソフトを作成した。

２．ＧＰＳ機能の利用

画像の左上Ｘ座標・Ｙ座標、右下Ｘ座標・Ｙ

用水路施設の管理は、平常時の定期的点検の他、座標、入力画像名、出力画像名（GeoTIFF）を入

施設の劣化等による漏水事故発生や車両等の接触に力し、実行すると GeoTIFF データが作成される。

よる施設の破損など、突発的に発生する非常時におなお、使用する座標は、平面直角座標系の座標値で、Ｘ座標が横方向、Ｙ座標が縦方向の算いては、特に迅速な対応が求められる。

数座標となっている。

突発的な事故発生時に、管理区域全体の用水路施②設に関して熟知した管理担当者が常に対応が可能な状態とは限らない。

路線のシェープ（ＳＨＰ）ファイル 2）化
路線の座標データ（点情報）より、ポリライン 3）の作成機能を持つ、ArcGIS4)を利用し路線

このようなとき、用水路施設の損傷等の拡大及び二次災害防止のため最優先に要求されることは、現ＳＨＰファイルを作成した。

地での状況確認と応急対応である。

複数の路線を一括作成するため、データベーＧＰＳ機能を利用した用水路施設管理システムは、

スには、路線名、順番、Ｘ座標、Ｙ座標を整理

施設位置に精通していなくても、対象施設まで確実した。

且つ迅速な移動を可能とする。このシステムのさら③なる有効活用について以下に紹介する。

作工物のＳＨＰファイル化
作工物の属性情報として必要な、路線名、作工物名、測点、Ｘ・Ｙ座標で構成されるデータ

2-1 位置情報データの作成

ベースを基に、ポイント型ＳＨＰファイルを作成した。

用水路施設管理支援システムでは、路線及び作工物の位置情報として、座標（平面直角座標系）情報

2-2が既に入力されている。
この座標情報をベースに、ＧＩＳデータを現地で活用する現地調査ツールとして開発（有限会社ジFieldWork の機能概要

FieldWork は、GIS データを現地で活用する現地調査ツールとして開発されたものである。

ー・ディー・アイ）された FieldWork1)を連動させる

Windows パソコンで動作し、地図データを現地にことで、現在地と対象施設との位置関係を明確にし、持ち出し、現場で作図（描画）や情報（属性）やそ対象施設までの移動を確実且つ迅速な対応を可能との他の写真を取得するなど、現地調査の作業軽減をした。

目的に開発されたソフトウェアである。
タッチパネル機能にも対応しているため、地図や＜利用する用水路施設管理支援システムデータ＞
・管理平面図の背景図（1/5,000 地形図）航空写真などを背景に、調査情報の記録、写真撮影、・路線の座標（起終点及びＩＰ点）メモ入力等を行うことが出来るので、Windows タブ・作工物の座標（路線及び施設名称含む）レット端末で最大の効果を上げることが出来る。

下記に FieldWork で利用する位置情報データの― 43 ―主な特徴を列記すると以下とおりである。

・オープンソース GIS5)（MapwinGIS）を活用した GIS

2-3 用水路施設管理支援システムへの活用ソフトで、現地で使用する機能に絞り込んでいる

用水路施設管理支援システムの外部プログラム設

ため、ArcGIS、MapInfo6)に比べ安価。（カスタマ

定機能により FieldWork を起動するメニューボタンイズによる機能追加可）を追加することで、本システムでのＧＰＳ機能の利・シンプルな操作性（タッチパネル）で、なおかつ用を可能とした。現地にて、ＧＰＳ機能を利用した慣れ親しんだ Windows ツールバー形式等を採用。

本システムの活用事例について以下に報告する。

・既存のＧＩＳデータを活用できる利便性。
（シェープファイル標準、座標付きラスタ対応）①

使用機器
用水路施設管理支援システムと FieldWork を・汎用的なＳＨＰ形式で運用でき、図形・属性入力が可能。

インストールしたタブレット端末及びＧＰＳ受信機として使用した機器は下記のとおりである。

・ＧＰＳ対応のため、エリアの制限なく現在位置の測位が可能。
（リアルタイムの画面中央表示）＜タブレット端末＞
・名称：Surface Pro4

・現在位置から指定施設（目的地のドロップダウン選定）への方向表示。

・ＯＳ：Windows10 Pro（64 ビット）・ＣＰＵ：第 6 世代 Intel Core i5

・調査項目（メモリスト）を現場毎に書き換えられる自由さ。

・ＨＤＤ：128GB・メモリ：4GB＜ＧＰＳ受信機＞＜機能概要＞①

・名称：HOLUX Wireless GPS Logger M-241

データ・更新レート：1 秒

 レイヤーの表示のオン・オフ切替え

・衛星受信感度：-159ｄＢｍ

 表示色・透過率変更、ラベル表示・単独測位 レイヤーの順序変更

位置 3mCEP SA 無し

 レイヤー属性の閲覧・検索

0.1 秒/ｍ テーブル表示エリアの拡大・縮小

時間 0.1 マイクロ秒で GNSS 時間と対応

 オブジェクト選択と画面の中央表示②・DGPS/ディファレンシャル測位
2.2m 水平面の 95%

モード

 移動（地図描画エリアの移動、拡大・縮小）

5m 鉛直面の 95% 描画（ポイント、ポリライン、ポリゴン） 属性（上記オブジェクトへの属性入力）
 表示（モード切替えアイコンの表示切替え） 外部ファイル（リンク追加、表示）③カメラ

 写真撮影（オブジェクト指定、現在位置のシンボル追加）
 ＧＰＳ情報付き jpeg 画像の取込み④

ＧＰＳ

 現在の位置・自動追跡ボタンの表示・非表示
 GPS ユニットの接続可能

図-7 タブレット端末・ＧＰＳ受信機― 44 ―

②

現在位置表示施設選択後「確認」を押下すると、選択施設現在位置は、移動に追従し常に画面の中央に表示（＋印）される。管理区域内で、現在地表を画面中央に表示（☆印）し、施設及び施設周辺状況の確認も可能である。（図-10）

示状況について確認した結果、測位精度につい更に、「表示」を押下すると現在位置から目的ては、大きなずれも無く運用上支障がないレベ施設までの方向が表示される。
（縮尺は任意設定ルであった。

可能、図-11）

ただし、画面は進行方向に拘わらず、画面上移動中も常に現在位置が画面中央に表示され、方が常に北になる北固定地図表示となっている。

目的施設に近くなると画面内に目的施設が表示（図－８）される。（図-12）

空気弁

空気弁

現在地表示

現在地表示

図-8 現在地表示状況③

施設選択及び方向表示
平常時又は緊急時において、現地確認等のため施設へ移動の際の機能として、目的施設を選定（路線名及び施設名リストから選定、図-９）し、施設位置の確認及び現在位置から目的施設への方向表示（直線）を行うことが出来る（図施設名リスト-11、12）。
この機能は、現地の習熟度が浅い管理者等の移動をサポートするものとして有用と考える。
図-9 施設選択画面― 45 ―

この要因としては、ＧＰＳ受信機の更新レート（１秒）若しくはＰＣの画像処理能力（背景図画像データ 1.7ＧＢ）が考えられるが、左折又は右折する際は減速することとなるため、そのズレは小さくなり実運用上支障となるものではないと思われる。

選択施設（☆）を画面中央に表示②

道路情報追加によるルート検索機能
現時点では、指定した施設への方向表示のみのため、道路等の画面確認が可能な表示（Ｓ＝
図-10 選択施設確認画面（S=1/2,500）

1/5,000）にした場合（目的施設が遠く画面内に表示されない）の表示範囲では、現在位置の道路が目的地までのルートとして有効か否かの判方向表示

断が出来ないため、方向表示方向に画面をスライド（手動）し、ルートの確認が必要となる。
このため、次のステップとして、必要に応じて道路情報を登録（ＳＨＰファイル作成）することで、ルート検索が可能な機能の追加が課題である。

おわりに図-11 方向表示画面

用水路施設管理支援システムは、施設情報を電子データとして保管することで、資料の劣化防止及び選択施設省スペース化を図り、迅速に情報を得ることを目的方向表示に開発したものである。
これまで、本システムの外部プログラム設定機能により、別途整備されていた、図書検索システムやダム管理報告書作成システム等との連動を図り、施設管理の一元化を実現してきた。
この度、本システムで整理されていた背景図及び図-12 移動中の方向指示画面

用水路施設の座標データを基に、FieldWork 用のデ2-4 本システムの実用性と展開方向①ータ作成を行うことで、ＧＰＳ機能の利用を可能に現在地表示の追従性した。また、現場において、現在位置と施設との位

現地において、車両での移動中における現在置関係を明確にすると共に、目的施設までの移動をサポートする機能を得ることにより、現場での活用地表示の追従性の確認を行った。
走行速度 40km/hr 程度で、交差点を通過したを充実することが可能となった。

際、交差点通過後に画面が更新され、1 秒程度

今回ＧＰＳ機能の利用のため連動した FieldWorkの遅れ（通過後 10～15m 程度）があることが確は、前述した如く、GIS ソフトで SHP ファイルを取認された。

込むことが出来るため、一般的な GIS ソフトで作成― 46 ―

した施設位置図（地形図等の背景図に用水路及び施用語解説設位置を描画）のデータを利用出来るので、本シス

1) FieldWork；有限会社 ジー・ディー・アイ

テムとは関係なく、単独での使用も可能である。

2)

シェープファイル；ベクタデータの記録形式のこのＧＰＳ機能を利用することで、管理経験が浅一つ。一般に広く公開されており、GIS 業界の標

く施設位置への移動に不安がある管理者、現地の地準フォーマットとも言われており、多くの GIS ソ

理情報に不慣れな場合等において、現場移動時のサフトウェアで利用が可能。

ポート機能として有用と思われる。

3)

更に、写真撮影モードによる写真撮影と施設へのポリライン；連続した線で表された線データのことで、ＧＩＳで地図等を描く場合に使用される。

関連付け機能、属性入力モードによるメモ機能（チ4) ArcGIS、；米国 Esri 社が開発した GIS ソフト

ェックリスト作成も可）があり、現地にて写真デー

5)

オープンスースＧＩＳ；あるライセンス契約のタや作業記録等の整理が完結するため、膨大な施設元、ソースコードが公開されているソフトウェアの現地調査を行う機能診断業務等での作業軽減が期のことであり、そのライセンス下ではソフトウェ待できるものと思われる。

アの改変とその再配布が許されている。

ただし、現状でのタブレット端末のバッテリー駆

6) MapInfo；米国 MapInfo 社が開発したＧＩＳソフ

動時間は約 2 時間（機種、使用状況によって異なる）と制約があるため、長時間の使用の際は、自動車バッテリー電源による充電対応が必要となる。
また、使用環境によって、防水・防塵機能を有するタブレット端末を選択するなどの検討が必要であろう。

今回、本システム検証の機会を与えて下さいまし
た関係機関に対し厚く御礼申し上げると共に、本報文集において弊社の開発実績について発表の機会を頂きました北海道土地改良設計技術協会に謝意を表します。
なお、FieldWork 開発元である有限会社ジー・ディー・アイ阿部直人氏には、本ソフトの機能追加等にあたり技術協力を得ましたことに厚くお礼を申し上げる次第です。
（㈱アルファ技研）― 47 ―ト