ALBを活用した海岸維持管理の高度化
いわべ岩部

のりやす

ど いぐち

然育1・土井口1国際航業株式会社

はな え

かとう

ひで き

かたやま華絵1・加藤 英紀1・片山
河川海洋部

みかたなか

美可1・田中あきゆき

昭幸1（〒183-0057 東京都府中市晴見町2-24-1）

現在，侵食が問題となっている海岸管理の一環として，陸部は航空レーザ測量，水部は深浅測量等，複数の手法で計測を行っている．しかし，同一時期に計測されないことによりデータ間に不連続等が生じ，海浜地形の変化を正確に捉えられない要因になっている．また，地形や波の状況によって予定通りに測量を行えない場合も多く，総じて，コストがかかる割に精度が低いという大きな課題がある．そこで
本検討では，ALBを用い，その適用性について検証した．その結果，従来と同様の計測精度を確保しつつ，その工期は，従来の5日間に比べて1時間と大幅に短縮された．また，ALBを活用した砂浜の健全度評価（フロー)を立案し，効果的な海岸管理手法としてとりまとめた．
Key Words : 航空レーザ測深，ALB，健全度評価，養浜海岸，維持管理，i-Construction

1．はじめに新潟港海岸（西海岸地区）（以後，新潟西海岸とする）は，信濃川が運ぶ土砂が日本海に流出して堆積，発達した砂浜海岸である．上流部の河川改修等の影響により流出土砂が減少し，海岸汀線は明治後期と比較し最大350 mほど後退した．このような背景 か ら 当 該 海 岸 で は ， 1989 年 よ り 潜 堤 （ L=2.39km），突堤（第1～5突堤），大規模養浜（3区画で延べ約110万 m3）を組み合わせた面的防護方式による侵食対策を実施している．
現在，海岸管理のための砂浜の点検は調査員の目視による巡視によって行われており，地形測量は，陸上は水中の計測が困難な近赤外パルスレーザによる航空測量，水中は船舶から扇状に音響ビームを照射して面的に海底地形を捉える深浅測量（ナローマ
ルチビーム 以後，NMBとする）等，異なる手法を組み合わせて行われている．
今後の対策を検討するためには，このような複数のデータを統合して一つのデータにした上で汀線位置や海浜地形全体の変化を総合的に判読する必要がある．しかし，測量日時が異なると，汀線部が不連続になり正確な変化が把握できない課題が生じる．
さらに，従来の方法では，地形や水深によって人や調査船が入れない場所，波により危険な場合では計測すら困難という課題もある．
昨今，これらの課題解決の一助となる新技術として，水陸を同時に計測可能な航空レーザ測深（Airborne Laser Bathymetry 以後，ALBとする）が注目されている．ALBは，航空機から波長の異なる２つのレーザ（近赤外パルスレーザ，及び水中を透過し水底で反射するグリーンパルスレーザ）を照射し，反射の時間差から水深を求める計測システムである．測深の性能はセッキ板を用いた透明度のおよそ1.5倍とされている．取得データは三次元かつ高密度であり，短時間で広範囲を計測することが可能であり，近年ではi-Constructionの推進やインフラ分野のDXに多く活用されている．
そこで，本検討では，砂浜管理のための地形計測手法におけるALBの適用性を確認するとともに，大規模養浜を行う新潟西海岸の維持管理の高度化・効率化の視点から，海岸モニタリング手法としてのALBの活用とその有効性を検証した．

2．砂浜管理のための地形計測手法の検討
例えば，他の直轄海岸である下新川海岸や仙台湾沿岸では，河口や地形変化が大きい重要箇所はALBやNMBにより地形を把握し，それ以外は横断測量や船舶の真下に音響ビームを照射し線的に海底地形を捉えるシングルビームにより測線の断面データを取得している等，複数の手法を組み合わせて砂浜管理を実施している．このような事例を踏まえつつ，当該海岸に適した計測手法の検討を行った．
当該海岸の特性として，汀線後退量が大きい1，2，4区画（図-1）において大規模な養浜を実施し，汀線の前進や浜幅の回復を図っている．また，海岸背後には護岸等の防護施設がなく，砂浜が最終防護施設である．そのため，砂浜の侵食が進むと背後の海岸道路等に大きな影響（道路への越波等による交通規制）を及ぼす可能性があり，養浜後の地形状況を詳細に把握する必要がある．しかし，従来の測線間隔25 m，測点間隔5 mでは，データ密度が粗く，詳細に変化を捉えるには不十分という課題があった．

そこで，当該海岸の特性，条件等から地形情報を3．ALBの計測概要合理的かつ適切に取得できる手法を検討し，選定するものとした．なお，選定に至る過程を図-2のよう2020年9月21日にALB計測を行った．また，ALBにフローで分かりやすく示すことにより，全国の他の計測結果の精度検証を目的として，2020年9月23の海岸の検討でも活用できるように工夫した．
日，26日から10月1日にかけて同一範囲で深浅・汀当該海岸におけるフローによる選定過程を概説す
線測量を実施した．なお，ALB計測は回転翼（ヘリる．まず，1つ目の【詳細地形の必要性】は，汀線コプター搭載）を用いて1時間程度で実施した．
後退量が大きく，砂浜の背後に防護施設がなく，砂ALB計測当日の有義波高は約0.5 m，透明度は4.5 m，
浜地形を常に細かく漏れなく管理する必要があるた
浮遊物質（SS）は1 mg/L，水質計による濁度は1め「必要」になる．次に，【計測面積の大きさ】は， FTU程度であった．
陸上から移動限界水深である8 m1 ） 程度までの合計は0.36 km2であるため「0.2 km2より広い」となる．
4．計測結果の検証
UAVの積算基準の標準面積は0.2 km2以下であり，それより広い面積になると，回転翼や固定翼での計測(1) ALBの計測結果のほうが優位になる可能性がある．最後に，【測量ALBで計測したデータを用いて作成した鳥観図を範囲の制約】は，当該海岸では，海岸構造物（突堤図-3に示す．地形変化の大きな汀線部や構造物周辺や離岸堤）の設置によって調査船で測量することがも含め，陸上部から海底部までシームレスな詳細地困難な箇所が存在し，測量範囲に制約を受けること
形を取得でき，海底部は概ね水深7～8 m程度（透明となるため，「有」となる．
度の1.5倍以上）まで測深できることが確認された．
以上により，条件に合う手法はALBとなった．
(2) 計測結果の精度検証
なお，新潟西海岸は，移動限界水深が8 m1 ）であALB計測結果（1 m×1 m間隔）と深浅・汀線測量ることから，ALB単一手法での計測が可能である．の計測結果（測線間隔25 m，測点間隔5 m）から5 m間隔に格子化した水深データを作成し，それらの差分を整理することで精度の比較検証を行った．図-4に地形差分図を示す．

図-1 計測範囲図
スタート【詳細地形の必要性】

1.海岸の管理手法に用いる測量デー
タの種別の選択

必要

面的管理の必要性が

図-3 ALBの計測結果を用いて作成した鳥観図

あるか不要【計測面積の大きさ】

0.2km2 より広い

2.海岸の計測区域の選択

計測面積が 0.2km2 より広いか

0.2km2 以下【測量範囲の制約】

有

船舶等での測量が困難な箇所(構造物等)があるか

3.測量範囲に制約があるか選択

図-4 深浅・汀線測量とALBの地形差分図

無区画の部分的の面的管理手法

従来の区画全体の面的管理手法

横断測量（トータルステーション）＋深浅測量（シングルビーム）

UAV レーザ測量＋深浅測量（NMB）*

航空レーザ測量+深浅測量（NMB）*

最新技術を活用
した面的管理手法
航空レーザ測深（ALB）(測深可能域:15m
透明度の 1.5 倍）＊汀線際の補間測量が別途必要

図-2 計測手法の選定フロー

求める最適な計測手法の選定

水深差(絶対値)の平均（C.D.L. m）

0.30

従来の断面管理手法↓許容制限値

0.25
0.20

0.23
0.19

0.15

↓水深全体の平均

0.16
0.14

0.10

0.13

0.12

0.12

0.13

0.15

0.05
0.00
‐9～‐8 ‐8～‐7 ‐7～‐6 ‐6～‐5 ‐5～‐4 ‐4～‐3 ‐3～‐2 ‐2～‐1 ‐1～0

深浅・汀線測量の水深（C.D.L m）

図-5 水深ごとの水深差（絶対値）の平均

図-4を見ると，水深差が許容制限値 ※に収まる面積（海岸構造物を除く砂浜地形）は全体の約90 %を占めており，ALBによる計測が深浅・汀線測量と同程度の精度を確保されることを確認した．
また，水深別に水深差（絶対値）を整理した結果を示した図-5を見ると，水深差（絶対値）の平均は0.14 mであり，許容制限値※以内であった．
本検証結果は，中村 2 ） ，壱岐ら 3 ） ，琴浦ら 4 ） が行った検証の結果とも概ね一致していることから，ALBは新潟西海岸の移動限界水深である水深8 m1 ）程度までは従来手法と同程度の精度を保った計測であり，海岸管理に用いる計測手法として提案できる.
※「水路測量関係規則集」による特級の水域における測定誤差の限度である±0.25 m

砂浜健全度指標は，表-1に示す通り，浜幅が60 m以上で「D（問題なし）」であり，35 m未満では「A（要事後保全）」となる．
また，当該海岸の陸側不動点位置は，表-2に示す通り，基準線から前浜天端肩までの距離，沖側不動点位置は基準線からC.D.L=-8.0 mまでの距離と定義されている．
そこで，今後ALBの計測データを活用した砂浜管理を行うための試行として，2020年9月に計測した結果と2021年10月に計測した結果を用いて，各区画の砂浜健全度評価を検討するとともに，不動点位置及び計画断面勾配の比較を行った．

(1) 健全度評価
ALBを活用して健全度評価を行うための指針となる考え方を立案した．ここでは，事務所全体の理解
5．ALBを用いた砂浜健全度評価の試行や後任担当者への引継ぎやすさ等を考慮し，分かりやすいフローで図示することに留意した．（図-6）
当該海岸では，砂浜の管理基準として，各区画でまず，フローに基づき検証するための測線として，砂浜幅の砂浜健全度指標（陸側，沖側の不動点位置）
2021年6月に実施した汀線測量結果より，道路境界が定められている（表-1，2）．
からC.D.L.±0.0 mまでの距離が最も短い5測線を設
表-1 砂浜健全度指標定した（図-7）．次に，抽出した測線でALB計測
A（要事後保全）
B（要予防保全）C（要監視）
D（問題なし）データから横断データ（測点間隔1 m）を切り出し，
波のうちあげ⾼＞
道路⾼か後浜天端
⼀時的な後退量5m
供⽤期間に対応した浜幅
供⽤期間以上浜幅を計算して健全度指標と照合した．
⾼の浜幅
考え⽅
Ｂ≦Ｃ＜（Ｂ＋供⽤期間×汀線
この結果「A」「B」「C」評価となった場合は，
浜幅 Ａ未満
Ａ≦Ｂ＜（Ａ＋５ｍ）
浜幅 Ｃ以上後退速度）
汀線位置の一時的な前進や後退といった変動で評価
汀線後退速度0.4m/年
健全度
50年間：0.4m/年×50年=20m 浜幅 60m以上
浜幅 35m未満
35m≦浜幅＜40m
指標を確定するリスクの低減のため，各区画の東側，西40m≦浜幅＜60m側での全体的な浜幅で再評価した．このことにより，
表-2 各区画の不動点及び計画断面勾配評価精度が向上するよう工夫した．
第４区画
第１区画
第２区画
再評価は，各区画の東西の既設離岸堤の影響を受けない測線の空間平均断面（平均幅100 m）に対し陸側不動点 C.D.L+4.0m C.D.L+4.0m C.D.L+3.6m
沖側不動点 C.D.L-8.0m C.D.L-8.0m C.D.L-8.0mて健全度指標と比較した．空間平均断面は，5 mご前浜勾配
1/10
1/12.5
1/12.5とに切り出した計20断面を平均し作成することで精外浜勾配
1/28
1/30
1/30
度の向上を図った．
1．検証測線を抽出する．
（深浅・汀線測量結果より）2．抽出測線を ALB のメッシュデータから切り出す．

3．切り出した断面データから汀線位置を計算し，浜幅を算出する．また，不動点位置を計算し計画値と比較する．

4．C 評価以上の測線で，離岸堤に影響のない測線の空間平均断面（平均幅 100m）を計算して，再度健全度評価に照らし合わせる．

Ｃ評価以上
砂浜健全度評価

Ｃ評価以上
Ｄ評価

図-7

各抽出断面，浜幅及び不動点位置

砂浜健全度評価

表-3 ALB計測を用いた砂浜健全度評価結果
Ｄ評価

No.14-1①②

Ｄ：問題なし

-

Ｄ：
①よりも注

③
Ｃ：要監視
Ｂ：要予防保全А：要事後保全

視が必要

図-6 ALB計測を用いた砂浜健全度評価の解析方法

No.20
第1区画
東側

No.23-1
第1区画
西側

No.29-1
第2区画
東側

No.34
第2区画
西側

70.4

60.9

67.9

83.4

82.8

67.5

63.3

66.3

78.9

68.0

第4区画
2020.9 浜幅
道路境界からC.D.L. 0.0mの距離
2021.10 浜幅
道路境界からC.D.L. 0.0mの距離
健全度

浜幅≧60m 浜幅≧60m 浜幅≧60m 浜幅≧60m 浜幅≧60m
DDDD'20:D,'21:D※2021.10 No.20は空間平均断面の値
単位：ｍ

64

陸側不動点:C.D.L.3.6m
113.0m道路

2020年9月

6．まとめ

2021年10月

地盤高 (C.D.L.m)

本検討で得られた主な結果を以下にまとめて示す．
(1)
当該海岸においての計測期間は，従来手法が5日0
浜幅程度であったのに対し，ALBでは，1時間程度に外浜勾配:1/30-2
道路境界大幅 に短縮され た．また， 従来手法に 比べ，沖側不動点:C.D.L.-8m-4
ALBでは1 m×1 m間隔でデータを取得でき，よ計画断面398.0m
り詳細に地形を把握することが可能となった．
-6
さらに，調査員の定性的な目視点検に比べ，統-850100150200250300350400450
一的な基準の定量的な評価が可能となったため，
岸沖距離 (m)管理水準の向上に寄与することができた．
図-8 第2区画（No.29-1）の断面(2) ALBによって，当該海岸の移動限界水深である8m1）程度まで測深することができた．このことに
表-4 ALB計測を用いた不動点位置，勾配比較より，地形変化の大きな汀線部を含め，陸上部
No.14-1 No.20 No.23-1 No.29-1 No.34
2021.10 ALB結果
第１区画 第１区画 第２区画 第２区画から海底部までのシームレスな詳細地形のモデ
第４区画
東側
西側
東側
西側リングが可能となった．
陸側不動点位置
現況
154.3 114.2 119.3 132.1 132.1（基準線から後浜天端肩の(3)ALBの計測結果を用いて浜幅健全度評価を立案，計画
147.0 107.0 107.0 113.0 113.0
距離）
沖側不動点位置試行した結果，養浜計画断面の陸側，沖側不動
現況417.2 405.4 390.5 375.2 404.4（基準線からC.D.L.-8.0mの計画
411.0 397.0 397.0 398.0 398.0
点位置及び前浜，外浜勾配を単一手法で確認で距離）
前浜勾配
現況
1/7
1/7
1/8
1/81/7
き，新たなモニタリング手法の礎となった．
（陸側不動点から汀線位置計画
1/10 1/12.5 1/12.5 1/12.5 1/12.5の勾配）(4) ALBを用いることで解析工程の大部分が半自動
外浜勾配
現況
1/29
1/32
1/29
1/26
1/31
的に行え，統一指標での比較・評価が可能とな（汀線位置から沖側不動点
計画
1/28
1/30
1/30
1/30
1/30の勾配）り，省力化や技術者不足の解消が期待できる．
単位：ｍ2

前浜勾配:1/12.5

養浜計画断面

空間平均断面の浜幅が60 m以上の場合，「D-：①7．今後の海岸管理よりも注視が必要」（図-6，②）とし，空間平均断面でも「A」「B」「C」となった場合，その評価が本検討では，ALBの断面地形を用いて，浜幅の健区画の評価となることとした（図-6，③）．
全度評価の解析手法の確立と浜幅健全度，不動点位
砂浜健全度評価を実施した結果を表-3，第2区画置，勾配を定量的に評価するこがすることができた．の評価結果を図-8に示す．健全度を整理した結果，今後は，ALB計測最大のメリットである，陸上か2021年10月の第1区画の測線No.20以外の区画（測線） ら水中までのシームレスな三次元詳細地形に加え，において，「D」評価となり，問題がないことが確同時にデータ取得が可能な垂直写真画像（オルソ画認された．第1区画の測線No.20は，単一断面での健像）の活用を行う．結果，的確な保全対策の必要箇
全度が「C」評価であったため，図-6に示す通り，所の抽出と養浜等の計画立案，対策工事までの予防
空間平均断面で再評価を行った結果，空間平均断面保全を効率的に実施することが期待される．の浜幅が60 m以上で「D-」評価となる．当該箇所は，他の区画よりも注視が必要であることが確認された． 謝辞：本稿では，国土交通省北陸地方整備局新潟港
湾・空港整備事務所より受託した業務成果の一部を引用しました．業務にあたり種々示唆いただいた新(2) 不動点位置及び計画断面勾配の比較
潟港湾・空港整備事務所海岸課の皆様、関係各位に健全度評価と同一の測線において，ALB計測結果感謝申し上げます．
から算出した不動点位置について，計画値と比較した結果を表-4，図-8に示す．なお，ALBで水深8 mま
参考文献
で計測できなかった測線では，計画外浜勾配で外挿1) 奥田聡，渡辺義，田中隆洋，平池智広，片野明良：して，沖側不動点位置を算出するよう工夫した．
砂浜の維持管理における健全度指数，土木学会論文
その結果，陸側不動点位置は，全測線で計画値よ
集 B2（海岸工学），Vol73，No.2，PI_1567-I1572，2017.
りも沖側に位置していることが確認された．沖側不2) 中村聡志：砕波帯内における航空グリーンレーザー
測量の精度検証，土木学会論文集 B2（海岸工学），
動点位置は，第2区画（No.29-1）で計画値に比べてVol74，No.2，I_1447-I1452，2018.
やや岸側に位置していたが，2020年9月の結果に比3)
壱岐信二，藤山達生，門脇極，横田智映，渡辺智晴，
べ2021年10月は計画値に近づいていることが確認さ
黒沼徳満，塚本吉雄：グリーンレーザによる北海道れた．また，その他の沖側不動点位置，外浜勾配は留萌海岸の測量，土木学会論文集 B3（海洋開発），計画値と概ね一致しており，前浜勾配は全体的に計Vol75，No.2，PI_115-I_120，2019.
画値よりも急勾配となっていた．なお，不動点位置
4) 琴浦毅，Sivaranjani JAYAPRASAD，今野洋幸，宮作は，断面形状の変化や海浜勾配にも影響するため，
尚宏，堺浩一，間野耕司：港湾事業における航空機今後も浜幅と同様にモニタリングしていくことを提測深技術 ALB 活用に関する検討，土木学会論文集
案した．
B3（海洋開発），Vol75，No.2，PI_109-I_114，2019.