リモートセンシングを活用した国土地理院の防災への取り組み
国土防災リモートセンシング研究会ワークショップ2014
2014年11月27日

国土地理院 地理地殻活動研究センター
地理情報解析研究室長

中島 秀敏

Ministry of Information
Land, Infrastructure,
Transport
Geospatial
Authorityof Japanand Tourism

1本日の内容1.

国土地理院の紹介

2.

リモートセンシングによる災害状況の把握① 東日本大震災② 平成24年九州北部豪雨③ 「地理院地図」公開後・平成25年台風26・27号災害（伊豆大島）
・平成26年8月豪雨（広島県）

3.

研究開発の事例紹介

2

国土地理院の概要
• 歴史•
••
•
•
•
•

1869年：前身機関の創立
1888年：陸軍参謀本部 陸地測量部
1945年：内務省に移管 地理調査所
1960年：国土地理院に改称
1979年：筑波研究学園都市に移転
1998年：地理地殻活動研究センター発足
2001年：災害対策基本法に基づく指定行政機関となる

陸地測量部（東京三宅坂）• 組織• 本院（６部２センター：茨城県つくば市）• 地方測量部（全国10カ所、札幌～那覇）

国土地理院本院• 測量と地図作成を司る行政機関（特別の機関）

3国土地理院のしごと：測地測量
国土の位置の基準を管理するため、全国に配置されている基準点の測量を行っています。

三角点
約109,000点

ＶＬＢＩ観測電子基準点

約1,300点

GNSS（全球測位衛星システム）の信号を常時受信水準点
約18,000点

国土地理院のしごと：基本図整備・提供
電子化された地図の位置の基準となる基盤地図情報、地図の基本である
電子国土基本図を整備・更新・提供しています。
地図情報

正射画像

地名情報

電子国土基本図

国土地理院のしごと：防災・減災
測量・地図分野の最新技術を活用した防災・減災施策を推進しています。

測量用航空機「くにかぜ」
GNSSリモート観測装置

人工衛星によるSAR観測

最新技術を活用し、巨大地震や火山噴火に伴う地殻変動を捉え、データを提供

災害発生時に航空機から各種測量を行い、迅速に被災状況を提供

ハザードマップ等の基礎情報となる各種主題図を整備・提供しています

土地条件図都市圏活断層図

国土地理院のしごと：地理空間情報の活用促進
地理空間情報の効率的な整備と幅広い活用を促進する施策を行っています。
公共測量行政測量成果の利用促進

基本測量：約１％

明治以来の大量の基本測量成果を整備・保有している。

国土地理院
公共測量：約８割

その他の測量：約２割

我が国の測量体系
測量法に基づき測量の重複を排除し、正確さを確保

研究開発
施策の遂行に必要な研究開発を実施

検索

利用者

公共測量成果が国土地理院に集まる。
国の機関
都道府県提供地理空間情報ライブラリー

測量成果を集約しHPで公開

市区町村

近未来の「地理空間情報高度活用社会（G空間社会）」
誰もがいつでもどこでも必要な地理空間情報を使ったり、的確な情報を入手し行動できる社会

国土の利用、整備及び保全の推進、災害に強く持続可能な国土の形成

安全・安心で質の高い暮らしの実現

変化する国土の状況が適時適切に把握可能になるとともに、位置や時間による切り口での様々な解析が可能となる

身の回りの様々な情報が、場所と結びつけられ的確な行動や対応を可能とする

国土のよりよいマネジメント安全・安心な暮らし・生活利便性の向上

新たなサービス・産業の創出

行政の効率化・高度化、新しい公共屋内外問わず、位置をキーとした様々な情報の融合が可能となることにより、新たなサービスや産業が生まれる

行政事務で取り扱う地域に関する多くの情報が地理空間情報として効率的に共有化され、活用される

経済や社会に新たな活力

多様な主体との連携促進、地域の活性化

リモートセンシングによる災害状況の把握① 東日本大震災

9震災前の地殻変動

東北地方太平洋沖地震 (東日本大震災)
平成２３年３月１１日
１４時46分発生
マグニチュード９．０
最大震度７
東北から関東地方の太平洋岸で津波

東京大学地震研究所HPより

その時、国土地理院は何を行ったか？
まず、何が起きているのかを明らかにする必要がある
そして、それを正確に伝える必要がある

GEONETによる地殻変動量の検出
12日の地震調査委員会に提出

5.3m移動（牡鹿）1.2m沈降（牡鹿）「だいち」（ALOS)とSAR干渉解析©JAXA

合成開口レーダー（ＳＡＲ）アンテナ
２時期のデータを用いてSAR干渉解析

光学センサ
（２種類）

・2006年１月24日打ち上げ

地上・約100分で地球を１周・４６日で元の場所へ戻る
・太陽同期準回帰軌道
14衛星－地表間の視線方向の変位を色の変化で表現
15合成開口レーダ（SAR）と電子基準点（GNSS連続観測点）の融合解析
による地殻変動
電子基準点「牡鹿」水平方向変動量＝5.3m（東南東方向）
垂直方向変動量＝1.2m（沈下）16空中写真の撮影と提供
3月12日より撮影、13日より提供
地震発生後２日間に空中写真を撮影した場所

空中写真の撮影と提供
3月12日より撮影、13日より提供
地震発生後1か月間に空中写真を撮影した場所

仙台港フェリーターミナル付近

津波浸水範囲の判読 14日から提供開始

被災範囲の把握、自衛隊による捜索等に活用

20

浸水範囲概況図

浸水範囲概況図

津波による浸水面積を市区町村ごとに集計
総浸水面積は561km2
山手線の内側の約９倍

2万5千分1簡易オルソ画像図 18日から提供開始

東北地方測量部が調製し、現地災害対策本部等に配布

23

5千分1正射写真地図 22日から提供開始

東北地方測量部が冊子化し、被災自治体等に直接配布

液状化の調査
関東地方の液状化発生地の分布
液状化が集中発生した地域
・ 東京湾岸（特に北部）
・ 利根川流域（鬼怒川，小貝川を含む）
・ 九十九里平野
・ 荒川低地・ 那珂川，久慈川流域
関東地方整備局・地盤工学会（2011）による

平成23年3月11日東北地方太平洋沖地震（M9.0）に伴う液状化被害の判読特性（茨城県潮来市日の出地区） 小荒井ほか（2011）＜検討に使用した画像＞・4月12日撮影GeoEye-1画像 ※現地写真は、6月16日撮影

道路の噴砂と波打ち。衛星画像では噴出した水が確認できるが、現地調査時点では水は無い。

©GeoEye
農地や学校のグランドや大規模郊外店舗の駐車場での噴砂痕は判読がしやすく明瞭である。

傾倒したグラウンドの柵の鉄柱

2011年4月11日
福島県浜通りの地震による地表地震断層の出現
小荒井・岡谷（2011）

主な調査結果・井戸沢断層西側で断層によるズレ（垂直方向に最大約2m）
・湯ノ岳断層でも断層によるズレ（垂直方向に約80cm）
・両断層の延長上で新たに断層のズレが出現
・建物全壊は両断層の直上で発生・斜面崩壊が両断層の直上や近傍で発生（湯ノ岳断層と平行に斜面崩壊の多発域あり）
・井戸沢断層東側直上で斜面崩壊や亀裂等が集中

SAR干渉画像(2011.3.3-2011.4.18）に見られる変位の不連続の分布
A

▲
B☆ ★
C ☆

★

☆

★

Analysis by GSI from ALOS raw data of JAXA, METI

★

E

★

白破線：SAR干渉画像
から変状があると推察される場所及び領域

★
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D☆
☆
×☆

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★★
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××
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×E’

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▲
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▲
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××××★
☆☆
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★★
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☆☆
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★☆
上釜戸の大崩壊☆★★D’
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★☆

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☆
××
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☆
×
☆

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▲

☆
☆
☆
☆

×☆B’

☆
▲

×
☆
×
☆

▲
○

凡例

×××

× ：斜面崩壊▲ ：建物倒壊等☆
☆
×

A’ ☆C’★ ：断層変位○F☆ ：亀裂等○ ：液状化☆
☆

5km

平成23年4月11日福島県浜通りの地震（M7.0）による地表地震断層の判読特性（福島県いわき市塩ノ平） 小荒井ほか（2011）

西側（写真の右側）が約70cm低下。
電信柱が傾いている。

垂直方向の変位→約190cm©GeoEye

道路や水田に段差があることは判読できる。
河川の河床で東側（下流側）が隆起したため淵が出現したが、その様子が判読できる。

断層破砕帯が存在→繰り返し断層が活動してきた

航空レーザ測量の実施
・被災地における地盤沈下量の面的把握が必要
・復興計画のために、正確な地盤高が必要
・津波に備えて正確なシミュレーションが必要
航空レーザ測量により精密に標高を測量した
１．震災直後（2011年3～4月）に宮城県と共同で緊急実施
２．同年5月から、岩手県～千葉県沿岸を実施
３．2012～2013年に、北海道～鹿児島の太平洋・瀬戸内沿岸のうち、未実施だった箇所を実施

航空レーザ測量とは
 航空機に搭載したレーザ測距装置等を使用して、高さを計測する方法
 3つの技術から実現①レーザスキャナ
飛行機から地表への方向と距離②GNSS（GPS）受信機
飛行機の位置③IMU（慣性計測装置）
飛行機の傾き2万5千分1デジタル標高地形図（石巻地区）

２～５mメッシュの数値標高モデル（DEM）
33
地形図と組み合わせ、低地の標高を詳細に分かり易く表現震災前後の標高比較（名取川河口付近）

２．２ 平成24年九州北部豪雨

35

平成24年(2012年）7月九州北部豪雨【概要（2012年8月16日19時現在）】
災害発生時期 : 7月11日～14日
災害地域 : 九州北部
現象 : 停滞した梅雨前線による大雨
河川の氾濫、土石流が発生

気象庁作成資料

人的被害 :
死者30名
行方不明者2名
住宅被害 :
全壊363棟半壊1500棟

熊本県阿蘇市
最大1時間降水量＝108ミリ
最大24時間降水量＝507.5ミリ

平成24年(2012年）7月九州北部豪雨【被害状況写真】

九州地方整備局報道発表資料より抜粋

平成24年(2012年）7月九州北部豪雨
インターネット上に公開した災害情報共有マップ

アイコンをクリックすると斜め写真や空中写真を表示

平成24年(2012年）7月九州北部豪雨
斜面崩壊の空中写真

堤防決壊の空中写真

平成24年(2012年）7月九州北部豪雨
斜め写真九州北部豪雨 (堤防決壊箇所)

九州北部豪雨 (くにかぜ撮影空中写真)

なぜ、ここが決壊したのか・・・？

九州北部豪雨 (堤防決壊箇所)
デジタル標高地形図 1/5,000 2mメッシュ
堤防決壊場所九州北部豪雨

米軍写真(USA-R241-No.2-55) 1948/04/09撮影

九州北部豪雨 (堤防決壊箇所)
治水地形分類図

堤防決壊場所九州北部豪雨 （防災にどう生かすか）
様々な地理空間情報の比較による分析が重要

地形分類と土地条件図・データ
１９６０（昭３５）から作成開始

・縮尺２万５千分の１
・地形分類（地形の成り立ち、形成年代、構成物質で分類）
・防災機関･施設を表示
・１４９面整備 （平成２６年２月現在）
・地形、災害に関する解説付（報告書または裏面）
1:25,000 土地条件図「苫小牧」の一部（平成23年発行）

治水地形分類図
昭和51年の台風17号による長良川の破堤で大きな被害を受けたのを契機に、堤防の安全性の再確認を行うことを背景として実施。
治水対策等を進める基礎資料として作成

土地条件調査に準じて実施
・ 洪水関連地形を図示
・ 河川施設等を追加
・ 低地以外は大幅に簡略化

２．３ 「地理院地図」公開後・平成25年台風26・27号（伊豆大島）
・平成26年8月豪雨（広島県）

49

平成25年 台風26号の災害（伊豆大島）
災害への対応緊急撮影した空中写真

関係機関への迅速な地理空間情報の提供
東京都、大島町、関係省庁など

災害情報の提供（地理院地図）「くにかぜ」緊急撮影による被災状況の把握
地理空間情報の見える化
・火山土地条件図
・火山基本図 など
地理空間情報も閲覧可能

正射画像を用いた被災前後の把握
被災前

被災後

被災箇所（斜め写真）

平成26年 8月豪雨（広島県） 地図画像

51

平成26年 8月豪雨（広島県） オルソ画像

52

平成26年 8月豪雨（広島県） 写真判読図

53

平成26年 8月豪雨（広島県） 治水地形分類図54

平成26年 8月豪雨（広島県） 立体図（WebGL３D）
自由に回転・拡大縮小が可能

55

３．研究開発の事例紹介

Ministry of Information
Land, Infrastructure,
Transport
Geospatial
Authorityof Japanand Tourism

57

人工的に改変された丘陵地

昭和３９年改測 ２万５千分１地形図「仙台東南部」「仙台東北部」より

GISによる盛土の抽出
宅地造成に伴う切土・盛土分布図

緑ヶ丘４丁目緑ヶ丘（四）

緑ヶ丘（三）

緑ヶ丘２丁目緑ヶ丘（二）
緑ヶ丘（一）

緑ヶ丘３丁目

緑ヶ丘１丁目300m※切土・盛土分布図作成用データは東北学院大学宮城教授提供

1978年宮城県沖地震による仙台市緑ヶ丘地区の盛土変状60
被害分布。
東北大学理学部地質古生物学教室（1979）より引用、加筆。

緑ヶ丘の盛土被害箇所（2011年）
N

滑動的変状箇所

切土盛土※鉛直方向は2倍に拡大

61

西之島噴火への対応
 2013年11月20日 噴火により陸地出現
 2013年12月 4日 くにかぜⅢにより空中写真撮影
 2013年12月17日 同上（2回目）
 2013年12月19日以降，立体図及び標高データ公開
 2014年 1月24日 3Dプリンタ用VRMLデータ公開
 2014年 2月16日 くにかぜⅢ空中写真撮影（3回目）
 2014年 3月22日 無人航空機（UAV）による空中写真撮影
 2014年 7月 4日 UAVによる2度目の空中写真撮影

3Dプリンタによる立体模型

赤色立体地図による4時期変化

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西之島の最高標高と体積の変化

撮影日
最も高い標高（参考値）
新たに噴出した溶岩等の海面上の体積
海面上への溶岩の流出速度

平成25年12月17日

平成26年2月16日（「くにかぜⅢ」による撮影） （「くにかぜⅢ」による撮影）

平成26年3月22日（UAVによる撮影）

約39 m

約66 m

約71 m

約80万m3

約790万m3

約1,130万m3

1日当たり約12万m3

1日当たり約10万m3

 どうやって標高や体積を求めるのか？
＊通常は写真測量により図化．
＊UAV撮影の際は，SfM（Structure from Motion）技術を用いて簡易的に作成

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UAVによる西之島撮影（3/22）
 撮影自体はUAVを持つ会社に発注
 西之島に近い小笠原父島を発着地として，航続距離約260kmの長距離を自律航行により撮影
 撮影枚数：454枚

64

UAVで撮影した西之島の空中写真
2014.3.22撮影

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SfM-MVS技術とは

 SfM（Structure from Motion）：カメラ位置推定
 MVS（Multi-View Stereo）：３次元モデル生成
 画像処理をベースとした３次元形状復元技術や撮影位置推定技術（精度にこだわらなければ半自動生成） コンピュータビジョン分野（VR, AR, 映像制作，セキュリティ産業，ロボット自律制御等）で発展
 地形や考古学分野（石碑等）にも応用可能

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オルソ画像作成・地形データ（DSM）作成
 オルソ画像：空中写真を地図と重ね合わせることができるように補正した画像．
 DSM：この場合はDEM（標高モデル）と同等

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SfM‐MVSによる斜面災害状況把握－平成26年台風8号（南木曽）－• 国土地理院航空機「くにかぜ」から撮影した位置情報付
斜め写真を用いてSfMソフトにより３Dモデルを作成• オルソ化した垂直写真も作成

測量としての精度確保が今後の研究課題

68速報：だいち２号干渉SARによる地殻変動の検出（平成26年11月22日長野県北部の地震）

2014/9/29-11/24だいち2号合成開口レーダーPALSAR-2干渉解析（南行、右照射62°）
地震予知連絡会SAR解析ワーキンググループ
原初データ＠JAXA

まとめ
地球や国土を客観的に把握し、防災・減災に役立てるとともに、災害への迅速な対応のためには、正確な地理空間情報の活用が不可欠です
国土地理院では、空中写真、航空レーザ測量、リモートセンシング衛星などを用いて、関係機関と協力の下で地理空間情報による防災・減災を推進します。
そして、その推進のために必要な研究と、地球科学の発展に資する研究を、関係機関と連携して実施していきます。

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ご清聴ありがとうございました。

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