関東森林研究 73 (2022)

速 報

地上型レーザースキャナを用いた樹高計測：誤差に与える樹種の影響
西園朋広 1・北原文章 1・齋藤英樹 1
１ 森林総合研究所
要旨：地上レーザースキャナ（TLS）を用いた樹高計測の誤差に対して樹種の違いが与える影響を詳細に検討するために，隣接した複数のスギ・ヒノキ・カラマツ林分において TLS 計測を実施し，樹高の計測誤差を調べた。樹高はサ
イズの小さい個体では適切に計測されるが，サイズが大きくなると過小に計測される傾向があった。しかし，予想に反して，スギ・ヒノキ・カラマツの樹種間差は認められなかった。また，計測木に曲りがある場合に，計測がより過小になる傾向が認められた。
キーワード：地上型レーザースキャナ，TLS 計測，樹種間差，樹高の過小計測

Effect of tree species difference on measurement errors for tree height using terrestrial laser scanning
Tomohiro NISHIZONO1, Fumiaki KITAHARA1, Hideki SAITO1
1 Forestry and Forest Products Research Institute

Ⅰ はじめにを定性的に記録した。さらに，同じ個体について，TLS地上型レーザースキャナ（terrestrial laser scanner：以下，を用いて胸高直径・樹高を計測した（TLS 計測と記す）。

TLS と記す）は，効率的な森林調査のための有望なツー

TLS 計測には，森林３次元計測システムＯＷＬ（アドイルだと期待される。著者らは，TLS を適切に活用するたン研究所）を用い，OWL Manager ver. 1.7.3.1 により直径・めの基礎情報の一つとして，測定誤差の発生の特徴を明樹高を算出した。対象木の全てを含むように，マニュアらかにしてきた(１～３)。先行研究において（１，３），ルに従って，間隔が概ね 10m となるように TLS の測定条件の異なる複数の林分で，TLS を用いて立木サイズを点を配置した。測定木の概要を表-１に示す。

計測し，測定誤差の発生要因を調べた。その結果の一つ

通常法の測定値を真値とみなし，TLS 計測から得た直として，樹種の違いが計測誤差の発生に影響を与える可径・樹高の誤差を求めた。通常法で測定したサイズと誤能性があり，特にスギ林・ヒノキ林と比べて，カラマツ差との関係に一次式を回帰して，樹木サイズと誤差との林における樹高の計測が著しく過小になる事例を示した。

関係を調べた。集団間（樹種の違い・曲りの有無で分類）

ただし，対象としたカラマツ林が２林分と少ないためさで一次式の係数に差があるモデルと係数に差がないモデらなる検討が必要である。本研究では，樹種の違いが計ルを AIC で比較し，AIC の小さいモデルを適切なモデル測誤差に与える影響をより詳細に検討するために，隣接として選択した。選択されたモデルに基づいて，集団間した複数のスギ・ヒノキ・カラマツ林分において，TLSで回帰式に差があるかどうかを判断した。

計測を実施し，その計測誤差を調べた。
表-１.
樹種

Ⅱ 材料と方法測定木の概要
平均直径
平均樹高（cm）（m）

測定本数（本）

本数密度（本/ha）

１．対象地 森林総合研究所千代田試験地（茨城県かスギ

28.421.7381349

すみがうら市）内の平坦地に成立するカラマツ林・スギ

カラマツ

27.919.842712

林・ヒノキ林を対象とした。

ヒノキ
20.5
16.4171504
注）平均直径・平均樹高は従来調査の値から算出した。

２．調査方法と解析方法 2021 年９月に，同林内のカラマツ 42 個体，スギ 48 個体，ヒノキ 17 個体について，Ⅲ 結果と考察

直径巻尺・測高器で胸高直径・樹高を計測した（通常法

胸高直径の誤差の平均値（平均誤差）はスギで 0.40 cm，と記す）。また，計測時に各個体の特徴（曲り，二又など）

ヒノキで 0.93 cm，カラマツで 0.74 cm であった。それぞ－149－（受理日 2022 年 1 月 24 日）

れ平均胸高直径の 1.4％，4.5％，2.6％に該当し，全般的本研究では，TLS による樹高の過小計測の傾向についに誤差は小さかった。樹高の平均誤差はスギで-4.58 m，て，樹種間の差は認められなかった。本研究と先行研究

ヒノキで-0.71 m，カラマツで-3.77 m であった。それぞれ（１，３）で結果が異なる理由については，先行研究の平均樹高の-21.1％，-4.3％，-19.0％に該当し，誤差はヒノカラマツではスギ・ヒノキと比べて曲りが多かった可能キで小さく，スギ・カラマツで大きかった。

性が考えられるが，現段階では明確ではない。先行研究

誤差の発生をより詳細に検討するために，図-１に全て及び本研究のデータを併せてより詳細な解析を行うなど，の対象木における通常計測・TLS 計測の比較を示す。図

今後の検討課題としたい。

-１a より，胸高直径は一部の外れ値を除いて，TLS により適切に計測されていることがわかる。一方，図-１b より，樹高は，TLS によりサイズの小さい個体では適切に計測されるが，サイズが大きくなると過小に計測されていることがわかる。以上の結果は，先行研究（１～３）と合致している。以下では，樹高計測についてのみ，詳細に検討する。
図-２a に，樹高の誤差分布を樹種別に示す。３つの直線は樹種別に求めた一次式の回帰結果であり，得られた

図-１. 通常計測と TLS 計測の比較

一次式が樹種ごとに異なるかどうかをAIC に基づいて調

点線・実線は 1:1 の関係・回帰式を示す

べたところ，差は認められなかった。以上の結果は，樹高サイズが樹高の計測誤差に与える影響にはスギ・ヒノキ・カラマツの樹種間差は認められないことを示している。先行研究において（１，３），スギ林・ヒノキ林と比べて，カラマツ林における樹高の計測が著しく過小になる要因として，以下の二つを想定した。一つは，カラマツ枝葉の形態特性としてレーザーを反射しにくいため梢端部を適切に再現できないことである（要因①）。もう一つは，カラマツ林では比較的曲がり個体が多く，通直な幹を想定したアルゴリズムで梢端位置を正確に把握でき

図-２. TLS 計測の誤差分布ないことである（要因②）。本研究の結果（樹高サイズが計測誤差に与える影響に樹種間差が認められなかったこと）は要因①を支持していないと判断できる。また，先謝辞：現地調査にご協力頂いた森林総合研究所の小田龍述のように本研究ではヒノキの樹高の平均誤差がスギ・聖博士に感謝申し上げる。本研究は一般財団法人日本森カラマツよりも小さかった。この樹種差は，樹種特有の林林業振興会の森林林業振興助成事業の助成を受けた。

枝葉の形態特性に起因するものではなく，単純にヒノキ測定木の樹高がスギ・ヒノキと比べて小さいこと（表-１）

引用文献に起因していると考えられる。

(１) 細田和男ら（2020）地上型レーザースキャナーに要因②について検討するために，全ての対象木を「曲よる効率的な収穫調査と素材生産現場への活用方法の提り」の有無に基づいて２集団（「曲りあり」・「曲りなし」）

案（概要版）．http://www.center-green.or.jp/jff/jyosei/2020/rに分類した。図-２b に樹高の計測誤差の分布を集団別に

eport2019_3.pdf，8pp示す。２つの直線は集団別に求めた一次式の回帰結果で(２) 西園朋広ら(2020)ヒノキ人工林における地上型レーあり，得られた一次式が樹種ごとに異なるかどうかをザースキャナを用いた樹木サイズの計測－間伐履歴や林AIC に基づいて調べたところ，集団間に差が認められた。

分条件が計測誤差に与える影響－. 森林計画学会誌 54「曲りあり」集団では，樹高が大きくなるにつれて，よ(1):37-44り過小計測になる傾向があった。この結果は，曲りの存(３) 西園朋広ら(2021) 地上型レーザースキャナによる在によって，過小計測の傾向が強くなることを示してお樹木サイズの測定誤差：多数の計測事例の分析. 日林学

り，上記の要因②の可能性を示唆している。

術講 132:114－150－