技−５１

マルチビーム測深結果を用いた水中部の現況図作成について

小樽開発建設部小樽港湾事務所 ○本 山

賢 司

上久保 勝 美富岡 直 基１．はじめにN

小樽港北防波堤（図-1）は、高基混成堤の0100

5001000m

北日本冷蔵

防波堤であり、平成 17 年度から改良工事に着

消防署
高島出張所

北防波堤1560mの内860m

高島警察署
出張所

消防団第九分団本部

高 島 二
丁 目

手している。明治 41 年に 1,289m が完成し、高島稲荷神社

高島冷凍工場

公設冷凍物
地方卸売市場

製氷冷凍工場

高 島 二丁 目

小樽フィッシュモール
協同組合

日本製粉小樽工場

大正 10 年までに 419m の延伸し、その後、起

高 島 二
丁 目

高島ポンプ場

三菱石油油槽所

高 島 二
丁 目

小田野レミコンホクレン
小樽種子工場
松田冷蔵

ホクレン
道央支店

点側の埋立や上部工の嵩上げを経て現在に至ネルトン隧 道
平磯
平 磯
末広中学校
北日本石油

小樽福音キリスト教会
手宮 陸

上競

技 場

平磯公園

3 1.8

平磯公園

手宮漁揚場

る。昭和 39 年度には階段状に配置したコンク

日清製粉小樽工場

サーム桜一丁目
貳番館

広場公園

日清製粉

駅前広場

ホクレン小樽建設中
石黒ホーマ
中央下水終末処理場

中央バス手宮ターミナル

リートブロック（以下、捨塊）や捨石マウン

小樽鱗友協同組合
若竹小学校

第二 埠

頭

若竹小学校

若竹小学校

小樽市港湾部
建設事務所

第 一埠

勝 納 埠 頭頭

グラウンド

小樽水産高等学校

漁業協同組合地方卸売市場若 竹

小樽水産高等学校
旧日本郵船
小樽支店

隧 道

小樽築港

漁業協同組合潮見ヶ丘神社

勝納ポンプ場

大同冷蔵

北海製罐

潮見台高架
橋

大同倉庫

港湾労働者
福祉センター

勝納大橋

港湾合同庁舎
食糧事務所
穀物検査所

小樽変電所
桜中学校

勝納跨線橋

小樽 市 下水道
勝納 汚水中継ポン プ場

勝納橋
大同冷蔵

ドが被災し、原型への復旧工事を行っている

小樽インターチェンジ

潮見台高架橋日通小樽支店

東 雲 町

公設青果物
地方卸売市場旭橋

若竹跨線橋
ホンダプリモ小樽

若 竹 町

潮見台中学校図-1 防波堤位置図（図-2）。この施工後 40 年が経過して、港外側階段部の捨塊が移動し、隣り合う捨塊の不陸や捨塊が傾斜している状況が見受けられ（図-3）、災害復旧工事出来型図とは港外側階段部及び法面部の形状が異なるため、施工前に潜水士の調査により新たに現況図を作成することとした。
港内側

港外側

法面部

階段部

階段部

法面部

図-2 災害復旧工事出来型図
港外側

港内側
2.37

L.W.L+0.00

H.W.L+0.40

0.57-2.19 -1.89-2.49-2.52-2.89-3.3-3.09 -3.39-3.99 -4.02-4.46-4.46-5.0-4.96-5.16-6.16 -5.96-6.8

図-3 現況断面図2.370.55

現況図の作成にあたっては、不陸がある状態で新たに方塊を重ねた場合にできる隙間は重ねた方塊の安定性を損なうおそれがあることから、捨塊個々の平面位置及び水深を計測し、捨塊の不陸を捉えた詳細な現況図を作成する必要があった。このような災害による被害が著しい施設や古い施設の改良等では、出来高図で現況を確認することが困難であり、現況図を作成するために格子状に深浅測量を実施する、又は潜水士による人力計測を実施し、面的な状況を把握して、現況の調査及び測量に多くの時間や労力を必要としている。この詳細な現況図を作成するためには、平成 18 年度の実績で、80mの延長に対しておよそ２ヶ月を期間を要している。当該施設では 780m の調査を予定しており、現況確認作業の効率化が求められている。
一方、深浅測量技術は目を向けると、音響測深が一般的に行われている中で、日本の海洋調査では、1983 年にナローマルチビーム測深器が導入され高密度・高精度測量の時代に入り、1995 年のＲＴＫ－ＧＰＳの導入により位置精度も向上している１）。さらに、今滝ら２）によって、マルチビーム測深と GPSを併用して立体的な状況を把握するシステムが提案され、現況を確認する作業の省力化が期待されている。
このような状況から、小樽港では現況図作成の省力化及び効率化を目的として、マルチビーム測深結果から現況図を作成する方法について検討を行ってきた。本報告は、小樽港の防波堤を事例として、マルチビーム測深結果を用いた現況図の作成方法を報告するとともに、潜水士による人力計測から作成した現況図と検証した結果について報告するものである。

２．マルチビーム測深
マルチビーム測深装置は SEABAT8125（図-4）を使用し、その性能は、0.5 度幅のビーム 240 本により 120 度の測深幅を持ち、データ更新レートは最大で 40 回/秒であった。現況図を作成するた
めには、捨塊個々を判別できるデータが必要であり、ブロックの据付精度を考えて取得するデータ間隔は 10cm 未満にすることを目標とした。また、水面付近の測深ではノイズが多くなることが考えられたため、次のように測深を行った。
① 防波堤前面の航行であっても、船体が安定し、計測が可

図-4 マルチビーム測深装置

能な船速を 3 ノット程度とした② ビーム角 120°を考慮して、２回以上の計測が出来るような測線間隔を設定した
なお、このようなマルチビーム測深で 10cm 未満のデータが取得しているが、鳥瞰図をパソコンで表示させる際に解析能力を超えるデータ量になったため、ノイズ処理後に 10cm 間隔のメッシュデータに整理し、現況図を作成した。

３．現況図の作成手順(1) ノイズ処理
測深地点における堤体前面の最も浅い水深は 60cm 程度であり、海面上の波浪の影響や構造物付近での多重反射等によって、正確な測深データが取得できていないデータ（以下、ノイズ）になりやすい。
このようなノイズは欠測として扱うこととし、測深データがノイズであるか否かについて次のように判別した。

① 構造物や捨石のような形状から突き出ている点(図-5)② 隣り合う点の比高差が 3m を超える点

図-5 ノイズの例(2) 等深線図・陰影図・鳥瞰図の作成
ノイズ処理後のデータを 10cm 間隔のメッシュデータに整理し、３次元表示可能なソフトウェアを用いて、以下に示す図-6～8 等深線図・陰影図・鳥瞰図を作成した。

60604040202000-20-20-40-40

1180

1190

1200

1210

1220

1230

1240

1250

1260

1270

1180

図-6 等深線図

1190

1200

1210

1220

1230

1240

1250

1260

1270

図-7 陰影図

図-8 鳥瞰図
(3) 捨塊のトレースから現況図を作成
捨塊の形状をトレースする前にブロックの分布状況や水深の傾向を等深線図（図-6）で確認し、パソコンの画面上でマウスを用いて陰影図から捨塊の４角をトレースして座標を得る（図-9）。トレースで得られた座標を CAD 上で図化し、捨塊の現況図とした。

(4) 不明瞭箇所の捕捉
平面図のみでは判別が困難である傾いた捨塊については、鳥瞰図（図-8）を様々な視点方向から俯瞰して捨塊の向きや平面形状の確認を行ったが、捨塊が傾いている場合や水深差がほとんどない場合には、陰影図や鳥瞰図でも判別は困難であった。このような場合、サイドスキャンソナー調査から得られるモザイク図（図-9）は、捨塊個々を判別する有効な方法と考えられる。
以上の手順を経て、図-10 に示す現況図を作成した。

図-9 サイドスキャンソナー調査によるモザイク図(P40.00)(P30.00)(P20.00)

SP.100

SP.50

SP.0

図-10 マルチビーム測深を用いた現況図

４．潜水士による人力計測から作図した現況図との比較(1) 潜水士による人力計測手順
潜水士による人力計測から作図した現況図を図-11 に示す。潜水士が捨塊の４角を確認し、スタッフを立て、防波堤法線の測点に据付た光波測定器から距離と法線からの偏角を測定し、捨塊の平面上の位置を測量した。次に、捨塊の４角の測深については、水深計を使用して作業の効率化を図った。なお、水深計は波による水面の変化や潮位を誤差として捉えることから、10 秒間隔で５回計測し、上下２点を除く平均値を水深計の測定値とした。この値は、レベルを用い視準した水深と比較したところ、±10cm 以内の精度であった。

図-11 潜水士による人力計測から作図した現況図(2) 現況図の比較
マルチビーム測深結果を基にした現況図の捨塊は、ノイズ処理や画面上でのトレースから捨塊個々を判断するため作業者の主観の影響が大きいのに対して、潜水士による人力計測から作図した現況図
は、人の目で個々の捨塊を確認している点が重要と考えられる。これらを考慮して、平面として重要な情報である捨塊の個数と捨塊の中心位置の２点に着目し、以下のような結果を得た。
①

捨塊の個数については、階段部では４個の差があり、法面部では一致した。階段部で個数に差が出来た原因については、マルチビーム測深結果は階段部の上段・下段を区別せずに作図していたことと、捨塊が傾き２面が上を向いた捨塊をそれぞれ別々のものと判別したことによる。

②捨塊の位置については、階段部では法線平行方向に 0.5m 程度の差異があり、法面部では 1m 程度の差異であった。法面部で差異が大きくなった要因としては、堤体から離れたために、潜水士による人力測定の測量精度が低下したたものと考えられる。ただし、階段部における差異は北防波堤基部側に一様に発生しているもので、測点位置の修正によりほぼ一致する場合も考えられる。

なお、現況図としては、捨塊の４角の水深や捨塊の形状も重要な情報であるが、水深の違いは測量方法の違いであり、捨塊の形状は双方の誤差が大きいと考えられるため、比較する項目から省くこととした。

５．まとめ
本報告では、マルチビーム測深を用いた水中部の現況図の作成方法を報告した。作成方法は次のとおりである。
① ノイズ処理したマルチビーム測深結果から等深線図・陰影図・鳥瞰図を作成する② 等深線図でブロックの高低差を把握しつつ、陰影図で捨塊の４角をトレースして、座標を確認し、CAD にプロットする③ 捨塊の形状が不明瞭な部分は、鳥瞰図を様々な視点方向から俯瞰して捕捉する
次に、潜水士による人力計測から作図した現況図は目視で個々の捨塊を確認している点に着目し、捨塊の個数と位置について比較し、次のような結果が得られた。

① 捨塊の個数については、階段部で４個の差があったが、下段の捨塊を捉えていたこと及び傾いて上側に２面見えている捨塊を数えたものであり、法面部は一致した。
② 捨塊の位置については、階段部では法線平行方向に 0.5m 程度の差異があり、法面部では 1m程度の差異であった。
上記手順で作成した現況図の捨塊の個数及び捨塊の中心位置は、潜水士による人力測定結果と同程度の精度があった。なお、堤体から２列目までの捨塊は、直方体に見えない形状の捨塊があったことから、水深 2m 以浅のデータは、2m 以深のデータに比べて、ノイズが多かった。

６．今後の課題
マルチビーム測深を用いて水中部の現況図を作図する場合の今後の課題については、次のように考える。
第一に、捨塊が傾いている場合や水深差がほとんどない場合の個体判別の方法がある。今回、サイドスキャンソナー調査結果の使用が有効であったが、船体動揺補正では処理後でも歪みが多く、単純に重ね合わせるのみで使用することができなかった。サイドスキャンソナー調査とマルチビーム測深の位置精度をそれぞれ向上させる、又は機材を改良して同時に調査及び測深が行えるようにすることが考えられる。
第二に、作図作業の省力化がある。データの取得精度を高めるために測量点数を増やす方法を採ったが、最終的なノイズ処理や捨塊の個体の判別は全て人の手で行われたため、多くの時間を必要とした。これに対しては、作図作業を補助するソフトウェアなどの開発で省力化することができる。
第三に、位置精度の更なる向上がある。ＲＴＫ－ＧＰＳのデータ更新頻度を上げることで、測深器の動揺補正における移動中の物体の位置精度を高めることが可能になると考えられる。
第四に、浅い海域に適した測深方法の開発がある。水深が 2m 以浅の箇所では捨塊の形状が不明瞭であったことから、浅い海域で測深を実施する場合には、多くの重複データを取得して補完できるようにしておく、又は浅海域に適した仕様を開発する等の対応が必要であると考える。

参考文献
1)

海洋

情報

研

究

セン

ター

ホー

ム

ペー

ジ

：

http://www.mirc.jha.or.jp/knowledge/survey/history.html
2)

今滝茂樹,佐藤亘,鈴木浩一：港湾工事における測深技術の高度化について，第 49 回北海道開発
局技術研究発表会，港－38