令和6年度砂防学会研究発表会概要集

P-62

ハンディスキャナを用いた基盤図の補正および高精度化についての一考察
宮城県土木部 防災砂防課 渡邊 英彦・渡部 和也
株式会社パスコ○島崎 誠也・向平 拓司・榊 仁一・栃山 龍平・宮川 学
井關 登喜夫・上野 昂幹・蔡 惠美・徳楠 大祐
１.はじめに
これまで宮城県では土砂災害防止法に基づく基礎調査が実施され、土砂災害のおそれのある箇所について土砂災害警戒区域等の指定が行われてきた。近年は対策施設の新設・土地の造成・保全対象の増減等、現地状況に変化があった箇所を対象に、経年変化の把握と区域再設定のための繰返し基礎調査が進められている。
また、令和2年8月の土砂災害防止法における基本指針改訂１）を受け、宮城県では新たに土砂災害のおそれのある箇所を土砂災害基礎調査実施予定箇所として抽出した。今後は繰返し調査と並行し、新規抽出箇所の基礎調査も行われることとなる。

ハンディスキャナを用いた現地補測調査の標準的な作業フローは、作業規程の準則２）で定められた地上レーザ測量と同様である。以下に作業フローと実施例を示す。

図3.1 ハンディスキャナを用いた現地補測調査フロー（例）２.検討目的土砂災害警戒区域等は砂防基盤図をもとにした地形解析により設定される。砂防基盤図は宅地と斜面の境界や構造物等、区域設定に必要となる微地形を表現するために詳細な3次元地形データとして作成されており、砂防基盤図の精度が区域設定に大きな影響を与えている。
現在、航空レーザ測量成果を活用した、高精度な砂防基盤図作成による調査の省力化と効率化が進められているが、樹木の影響等で地形・地物が直接認識できない場所については、従来手法による現地補測により修正図化が行われている。この手法では、部分的に航空レーザ測量により計測したレーザ点群データ（以下、LPデータと記す）による砂防基盤図と修正図化範囲の精度差が生じることが懸念され、区域設定に影響を与える可能性がある。よって、精度の高い区域設定を行うためには、高精度な砂防基盤図の現地補測が重要となる。
本発表では、今後の砂防基礎調査における区域設定の効率化・高精度化を目的とした、高精度な砂防基盤図の作成手法について、手持ちレーザスキャナ測量機器（以下、ハンディスキャナと記す）の現地補測調査における適用性の検証を行った結果を報告する。

図3.2 製品写真とハンディスキャナによる現地補測の実施例

４.ハンディスキャナを用いた砂防基盤図修正の検証
LPデータから作成した砂防基盤図を補正するケースを想定し、ハンディスキャナの適用性を検証した。

4.1 ケース①：新規基盤図作成における現地補測調査
新たに砂防基盤図を作成する際に、LPデータが低密度となっている範囲内にある地形・地物や対策施設について、現地補測調査を実施する場合の、ハンディスキャナの有効性について検証した。
検証箇所は、インフラ管理敷地の背面にある対策施設（ブロック積擁壁）であり、現地立ち入りができなかった箇所であった。また、対策施設の上部には植生が繁茂し、一部範囲でLPデータが地上に到達していない低密度範囲が存在する箇所であった。
表4.1に検証箇所の現地条件を示し、次頁図4.1に検証結果を示す。
表4.1 ケース①：検証箇所の現地条件

３.計測手法ハンディスキャナは、小型レーザスキャナにSLAM技術を取り込んだ製品である。SLAMとは、位置特定と地図作成を同時実行する機能であり、ハンディスキャナを持ち歩くだけで高精度な三次元点群データを取得でき、高精度な測量や三次元モデルを作成することができる。
ハンディスキャナによる計測に必要な作業員は1～2名であり計測作業の省人化ができるほか、一度に大量の点群データを取得できるため、従来手法より効率的に三次元計測を行うことができる。
なお、今回のハンディスキャナの検証には、測定点数や価格等を考慮し、Leica社BLK2GOを使用した。以下に各機器の基本仕様を示す。
表3.1 基本仕様比較表

危険箇所種別急傾斜地（自然斜面）

対策施設等
一部対策施設
ブロック積擁壁

その他条件等対策施設（ブロック積擁壁）の上部が植生繁茂している。

4.2 ケース②：既存基盤図の局所的な修正
LPデータから高精度な砂防基盤図を作成した後に、地形改変等により局所的に砂防基盤図を修正する必要性が出た際に、現地補測調査を実施する場合の、ハンディスキャナの有効性について検証した。
検証箇所は、道路の側面に設置された対策施設（大型ブロック積擁壁）であり、植生は繁茂しておらず、上空視界が確保されており、LPデータが高精度で取得できている箇所であった。
表4.2に検証箇所の現地条件を示し、次頁図4.2に検証結果を示す。
表4.2 ケース②：検証箇所の現地条件- 459 -

危険箇所種別急傾斜地（人工斜面）

対策施設等
対策施設有
大型ブロック積擁壁

その他条件等
上空視界は確保されており、対策施設の変状も見られない。

５.ハンディスキャナの現地補測調査における有効性
前頁の検証結果を下表および5.1～5.2にまとめる。
表5.1 現地補測調査におけるハンディスキャナの有効性
作業項目
新規 基盤 図作 成にお ける 局所 的な現地補測調査
既存 基盤 図の 部
分的な修正

4.4ｍ擁壁勾配63.4°

評価
LP データの低密度範囲や構造物等の局所的な現地補測手法としての適用性は高い。ただし、LP 成果との精度検証は必要。
対策施設が新設された箇所等、部分的な砂防基盤図の修正が必要な場合の、基盤図補完作業としての適用性は高い。

適用性○◎

5.1 ケース①：新規基盤図作成における現地補測調査
ハンディスキャナによる補測なし
平面図

ハンディスキャナによる補測あり
平面図

断面図

断面図

LPデータの低密度範囲に存在する対策施設について、ハンディスキャナによる現地補測により構造物形状の再現性が得られた。特に高さ方向の現地補測効果が高い結果となった。よって、ハンディスキャナはLPデータの低密度範囲や構造物等の局所的な現地補測手法としての適用性が高いと考えられる。
ただし、小段等の一部箇所で点群データが取得できておらず、実際に本手法を適用する際には、現地のレーザ到達範囲と地形形状や立入り可能範囲等を勘案して、適正な適用範囲の判断が必要である。

5.2 ケース②：既存基盤図の局所的な修正

10.9ｍ

10.8ｍ

擁壁高擁壁勾配
家屋からの距離4.70ｍ
64.79°
10.9ｍ

△
○
○

擁壁高擁壁家屋からの距離

4.51ｍ
64.15°
10.8ｍ

○
○
○

図4.1 ケース①：ハンディスキャナによる現地補測効果の検証結果

LPデータが高密度に得られ、既に高精度な砂防基盤図が整備されている範囲について、ハンディスキャナを用いて局所的に砂防基盤図を修正した場合も同程度の精度が得られることが分かった。よって、砂防基盤図作成後の対策施設の新設等、部分的な修正が必要な場合においてもハンディスキャナの適用性は高いと考えられる。

5.3 砂防基盤図の高精度化による基礎調査への応用
検証結果から、ハンディスキャナが取得するレーザ点群は高密度であり、地形や構造物等の現地再現性が高く、LPデータを使用した高精度な砂防基盤図の補測調査手法として、有効性があると考えられる。よって、ハンディスキャナをもとにした砂防基盤図の高精度化により、新規および繰返し基礎調査において、効率的かつ高精度な区域設定に効果があると考えられる。

4.65m

６.ハンディスキャナを使用する際の留意点
61.9°

ハンディスキャナによる補測なし
平面図

ハンディスキャナによる補測あり
平面図

ハンディスキャナは高精度な砂防基盤図の現地補測調査手法として有効性があると考えられる。その一方で、部分的にはLPデータとの精度差があることに注意を要することも明らかになった。その他本検証内での留意点を以下にまとめる。
① ハンディスキャナ成果自体の精度検証を確実に行う。
② 斜面上部や小段等段差地形では現地再現性は劣る。
③ 既存基盤図との整合や LP データとの精度検証を行う。
④ 高温・降雨等、現地調査時の天候により精度が損なわれる危険性がある。

７.おわりに

断面図

断面図

13.7ｍ
擁壁高擁壁勾配
家屋からの距離測量技術の進展により、三次元地形データの高精度化が可能となっている。ハンディスキャナ等最新の測量機器を使用して砂防基盤図を高精度化することができ、より現地状況を正しく反映した区域設定が実現できると考えられるが、そのためには今後も測量機器の有効性についての検証３）などを行い、測量機器を使用する際の留意事項を整理する必要があると考えられる。

13.7ｍ
4.62ｍ
62.09°
13.7ｍ

○
○
○

擁壁高擁壁勾配
家屋からの距離4.70ｍ
63.45°
13.7ｍ○○○

図4.2 ケース②：ハンディスキャナによる現地補測効果の検証結果

参考文献
1) 国土交通省：土砂災害防止法基本指針（令和2年8月4日変更）
2) 国土交通省：公共測量作業規程（令和5年3月31日一部改正）
3) 榊ほか（2019）：砂防学会発表要旨集，p603-604- 460 -