リモートセンシング・GIS 等を活用した河川環境評価技術の開発
Development of river environment evaluation methods by applying remote sensing and GIStechnologies（研究期間

環境研究部 河川環境研究室
River Environment DivisionEnvironment Department室長
Head主任研究官
Senior Researcher
交流研究員
Guest Research Engineer

平成 15 〜 17 年度）

藤田 光一
Koh-ichi FUJITA
大沼 克弘
Katsuhiro ONUMA
井上優
Yutaka INOUE

By applying remote sensing technologies, we tried to measure depth and temperature of water andheight of tree, and classify vegetation and grain size. Applying GIS technologies, we developed thetool for estimating habitats based on information of depth of water, velocity of ﬂow, vegetation and soon. After that, by using the tool we estimated the plans of river improvement.
［研究目的及び経緯］
本研究は、面的データが取得できる等のリモートセンシングの特徴や、GIS が持つ空間分析機能（オーバレイ、バッファリング等）や様々な分析・予測・評価モデルとの相性の良さを最大限に活かして、地盤高、水深、水質、粒径分布、土地被覆等の環境要素について把握し、ダム事業や河道掘削事業等による環境への影響を予測・評価する手法の高度化、効率化に寄与することをねらいとしている。

試みた。
多摩川永田地区では、赤色光の反射率から水深の推定を行ったところ、現地での水深計測結果が９cm 〜 80cm であったのに対して、RMSE が 12cmと推定の精度は高かった。
しかし、この手法による推定は、水面からの光の反射がある瀬、底質の色調が他のエリアに比べ白っぽいところ、濁度が高い排水が放流される排水樋管周辺で実測値との誤差が大きい傾向が見られた。
濁度が高い遠賀川では、懸濁物質の影響によって［研究内容］赤色光バンドでの推定精度が悪かったため、青色光リモートセンシングを活用した環境要素の面的把反射率と赤色光反射率の比及び緑色光反射率と赤握については、主に航空機搭載型センサを用いた色光反射率の比を用いた。その結果、１m 程度よ様々な試みを行った。さらに、GIS を活用したハビり浅い水深であれば最も相関性が高かった緑色光反タット評価ツールを構築し、これに、別途研究によっ射率と赤色光反射率の比を用いると RMSE が 11cmて構築した植生消長も考慮した２次元河床変動解析と高い精度が得られたが、１m 以上の比較的深いモデルを用いて行った各種河道掘削案による掘削後ところでは水深の推定値が１ｍ程度で頭打ちとなるの経年的な物理環境（水深、流速、地盤高等）、植傾向があり、推定精度は悪かった。
生の面的変化予測結果を入力することにより、河道 （2）地盤高、樹高推定
掘削後のハビタットの変化について評価を行った。
多摩川永田地区を対象に、着葉期と落葉期の２時期について、航空機レーザースキャナにより計測［研究成果］されたデータから DSM（Digital Surface Model：１．航空機搭載型センサを用いた諸解析
樹木等の表面の高さ）及び DTM（Digital Terrain
レーザースキャナ、ハイパースペクトルセンサ、 Model：地盤高）を作成した。
３ラインセンサ、熱赤外センサを用いて、水深計測、地盤高については、DTM と実測の地盤高の残差
樹高計測、植生分類、粒径分布区分、表層水温計測について RMSE を求めたところ、着葉期は 0.44 ｍ、等を試みた。
落葉期は 0.27 ｍとなり、やはりレーザーパルスが（1）水深計測
地表面を捕えやすい落葉期のほうが高い精度が得ら
多摩川、中津川、遠賀川、太田川を対象に３ライれた。
ンセンサにより取得したデータをもとに水深計測を
樹高については DSM から DTM を差し引くこと114

により推定を試みた。検討ケースは①着葉期 DSM
多摩川永田地区におけるパワードパラグライダー− 落 葉 期 DTM、 ② 着 葉 期 DSM − 着 葉 期 DTM、からの低高度撮影デジタル画像から、自動的に礫の③落葉期 DSM −落葉期 DTM の３ケースとした。
輪郭を抽出する試み等を行った。その結果、水域にこれらの樹高推定値と実測樹高（平均 12.71 ｍ）とついては試みたいずれの手法でも礫の自動抽出は困の残差について RMSE を求めたところ、ケース①難であった。陸域については、写真で視認できる程は 1.38 ｍ、ケース②は 1.31 ｍ、ケース③は 10.48 ｍ
度の大きさ（２cm：撮影高度 70 ｍ）以上の礫であとなり、①、②については高い精度で樹高を推定でれば２値化法及び Watershed 手法により抽出するきること、着葉期だけのデータを用いたケース②でことが可能であった。
も２時期のデータを用いたケース①と比較し精度は （5）表層水温計測あまり変わらなかった。
多摩川多摩大橋付近を対象に、熱赤外線センサに（3）植生分類よる表層水温計測を試みたが、地上観測による表層本研究では、教師付き分類法を用いて、①ハイパー水温の測定結果の相関性は極めて高かった。下水処スペクトルセンサを利用した植生分類、②レーザー理水の流入により水温が上昇している状況を面的にプロファイラによるレーザーパルス反射強度を利用捉えることができた。
した植生分類、③複合技術を利用した植生分類を多２．GIS を活用したハビタット評価ツールの構築と摩川及び相模川水系中津川を対象に行った。
それを用いた河道掘削後のハビタット評価①については、対象エリアでの植生区分ごとのス水深、流速等の物理環境や植生等の環境区分をもペクトルグラフから、赤色域から近赤外域にかけてとに、GIS を用いて HEP によるハビタット評価をの反射率について植生ごとの相違が見られたことか行うことができるツールを構築した。さらに、別途ら、NDVI による分類を試みた。中津川については、 研究によって遠賀川及び穂波川を対象として構築し赤色域の反射率が他種に比べて高いシナダレスズメ
た植生消長も考慮した２次元河床変動解析モデルをガヤや、近赤外における反射率が他種に比べて高い用いて行った河道掘削案による掘削後の経年的な物
カナムグラについては 100％の的中率であったが、 理環境（水深、流速、地盤高等）や植生の面的変化
オギ・ツルヨシ群落はスペクトルが類似しているセ予測結果と、いくつかの生物種について水深等項目
イタカアワダチソウに誤分類されることが多く、的ごとに設定した SI（Suitability Index）曲線から、中率が 43％と低い等植生区分ごとに的中率に大き構築したハビタット評価ツールを用いてそれぞれのな相違があった。
河道掘削案について掘削後のそれぞれの生物種につ②については、レーザーパルスの反射強度によるいての HSI（ハビタット適正指数）の面的分布の変草本類と木本類の区分等を行った。レーザーパルス化を算出し、その種にとってのハビタット適正度合の反射強度については概ね木本類＜草本類という関いの変化を各種河道掘削について比較した。
係が見られたことから、閾値を設定してそれ以上の反射強度の領域を草本類、閾値以下の反射強度の領 ［成果の発表］域を木本類として分類した。その結果、例えば多摩・井上優、大沼克弘、藤田光一：３ラインセンサを川永田地区については、草本類（アズマネザサを含用いた河川の水深分布推定、第 60 回年次学術講む）で 75％、木本類で 70％の的中率となった。
演会、2005. ９
ハリエンジュ群落とアズマネザサ群落のスペクトルパターンが類似しているため両者の分離が①では ［成果の活用］難しかったが、レーザーパルスの反射強度と樹高推
例えば河床高のデータであれば、リモートセンシ定結果のデータとを併せて用いることにより分離がングを活用することにより従来の横断測量等を用い容易になる等③によるさらなる精度向上を図ることたものよりもきめ細かく現況評価、事業による影響ができた。
予測、事業後のモニタリング等を行うことができる。
（4）粒径分布区分
今後、事務所等現場での活用ができるよう資料と
多摩川永田地区の河川敷表層の粒径分布を、航空してまとめ、実際の適用事例を積み重ねていくこと機からのスリーラインセンサによる画像の各種演算により、有用性や適用限界等の課題について整理
値と 10 地点の地上観測データとの相関分析の結果をさらに進め、河川管理における PDCA（Plan Doから求めた。別途研究のために人為的に大きな礫をCheck Action）のサイクルにおいてリモートセン置いている実験エリアの分布の状況、水際部に比較シングや GIS を有効に活用する方法について別途的大きな礫が分布している状況、水際から離れるに研究課題と関連づけながら検討を進める予定であ
従って粒径が小さくなっている状況等、粒径分布のる。
大小の概ねの傾向を捉えることができた。

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