技術資料

高標高帯における積雪分布の連続計測
山田 嵩

西原 照雅

村上 泰啓

他にも、雪崩発生の前兆を検知することや雪崩対策

１．はじめにの効果を検証するために地上レーザ測量により積雪分
積雪寒冷地において積雪は非常に重要な水資源であ布を複数回計測した例5）や、山間部において融雪期にり、春から夏にかけて長期間安定した水を供給してい積雪が減少していく様子を地上レーザ測量及びUAV

1）る 。一方、融雪期の豪雨による融雪出水や土砂災害

写真測量を同時に行って追跡した例6）もある。の要因となる場合もある、このため、山間部における本研究では、積雪包蔵水量の推定において、特に不積雪の量及びその分布を正確に把握することは、水資明な点が多い高山帯の堆積プロセスの解明を目的とし源管理及び防災の面で重要である。て、北海道の旭岳ロープウェイ姿見駅周辺の高山帯に近年では、航空レーザ測量の普及により広範囲の地おいて、複数回の地上レーザ測量により高山帯特有の表面を、高解像度・高精度で計測できるようになった。

積雪の面的堆積プロセスを明らかにすることを試みた。

2）

国内でも西原・谷瀬 が北海道の大雪山系旭岳周辺において、航空レーザ測量により積雪分布を計測し、樹２．対象範囲と使用データ

林帯においては標高と積雪深との間に線形の関係があること、高山帯においては地表面の地上開度3）と積雪対象範囲を図－1に示す。地上レーザ測量に必要な深との間に線形の関係があることを報告している。し機材の運搬や天候が急変した際の安全確保のため、黒かしながら、航空レーザ測量はコストが高く定期的に積雪分布を計測することは困難であり、西原・谷瀬2）の計測も積雪のピーク期に行われたのみである。
一方で，地上レーザ測量の普及が進んでいる。この技術による地表面の計測では、広範囲の計測は困難でଲে൥ҕ

あるが、コストが低く機動性も高いことから、高頻度での計測が可能である。
しかしながら、地上レーザ測量は機材が高価であり、観測の際に機器を設置した位置から死角になる範囲の計測ができないといったデメリットがある一方

ѶֹԻચで、多少の強風時や降雪時にも計測が可能であることから、山間部の高山帯のような、積雪期に晴天日が少ᅜᅵᆅ⌮㝔ࡢ㟁Ꮚᆅᙧᅗ㸦ࢱ࢖ࣝ㸧ࢆຍᕤࡋసᡂ

ない範囲において定期的に積雪分布を計測するメリットがある。例えば、Fey et al.4）はオーストリアの山‫ە‬ᆅୖ࣮ࣞࢨ 㔞ࡢィ Ⅼ

岳地帯において、2014年～2018年にかけて23回の地上レーザ測量により積雪分布を計測している。この中で、積雪調査により計測した積雪深を用いて、地上レーザ測量から求めた積雪深の精度が高いことが検証されている。また、このようなデータセットが、積雪分布の時間的な変化の特徴から風による再堆雪プロセスを解明すること、積雪を観測している地点の代表性を検証することや、積雪分布を計算するモデルのキャリブレーション等に活用できることを示した。
寒地土木研究所月報№817

2021年４月 

図－1

地上レーザ測量の対象範囲

13枠で示した旭岳ロープウェイ姿見駅周辺とした。図－計測に使用した地上レーザスキャナは、図－3に示

1下に示した対象範囲周辺の標高分布によると、姿見

すRIEGL社製のVZ-1000である。最長測定距離が1400

駅周辺に比較的平坦な範囲があり、ここから北側及びmのモードで水平方向（360°）及び鉛直方向（100東側に向かって標高が高くなる。対象範囲における主°）を0.03°ピッチで計測した。1回の計測に要するな植生は、樹高が1～2m程度のハイマツ、高山植物で時間は約24分である。雪面上に三脚を設置する際、脚あり、一部に裸地や露岩している箇所がある。積雪期を深く雪中に入れて固定し、計測中に機器の姿勢が変には、これらの植生等は積雪下に完全に埋没した状態化しないようにすること、外気と機器の温度差によになる。

り、レーザ照射面が曇らないようにすることに留意し対象範囲周辺における気象データは、姿見駅の屋根た。また、機器を設置した位置から死角になる範囲はの上に図－2に示す複合気象センサー（VAISALA社

計測できないため、図－1に示した4箇所から計測を行製WXT536）を設置して観測した。観測した気象要

い、データの欠損が少なくなるようにした。

素は、気温、湿度、風向風速、気圧、降水量である。

計測により得られた点群データは、日ごとに1つのまた、対象範囲からは多少離れているが、旭岳温泉データに結合した。結合した点群データの位置合わせ（旭岳観測所）において旭川開発建設部が降水量及びには、図－4に示す旭岳ロープウェイ姿見駅及び旭岳積雪深を観測している。

石室の屋根及び壁面を使用した。具体的には、2018年9月4日に、屋根や壁面上の位置を特定しやすい点（具体的には三角屋根の頂点）の座標を予め計測してお３．方法

き、この中から点群が取得できた点を標定点として使地上レーザ測量による積雪の計測は、2019年1月～4用し、点群データを平面直角座標系12系に変換した。

月初旬にかけて、概ね1ヶ月間隔で3回実施した。対象

なお、屋根上の積雪や壁面への積雪の付着により、予範囲は冬期に見通しの良い晴天日がほとんどないた

め座標を計測した点が、図－4の右側に示すように冬め、実際に計測ができた日は、2019年1月13日、2019期に視認できない可能性があるため、9月の計測の際

年2月20日～21日（以降2月20日と表記）、2019年4月2は、視認できない可能性があるため、できるだけ多く日であった。強風や降雪により積雪分布が変化する可の点の座標を取得するよう留意した。位置合わせ後の能性があることから、計測は1日で実施することが望点群データに対し、ロープウェイの施設等の地物を取ましい。しかしながら、2月20日は断続的に弱い降雪り除くフィルタリングを行い、積雪表面から反射したと霧により視界が悪くなったため、計測に2日間を要データを抽出した。2月の計測時には弱い降雪があっした。

たが、空中の降雪粒子から反射したデータはここで取図－214

複合気象センサー

図－3

地上レーザスキャナ
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4

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3210
5/1

4/1

3/1
2/20

り除いている。

2/1

図－51/131/1

位置合わせのために計測した点の例

12/1

11/1

図－4

旭岳温泉地点の積雪深（2018年-2019年）

10

られる点群データの特徴として、機器を設置した位置から離れるにしたがい点密度が小さくなる傾向がある

0-10

Ẽ

（不整三角網）を作成した。地上レーザ測量により得(℃)

次に、積雪表面から反射した点群データからTIN-20

ことや、死角による欠損があることが挙げられる。こィ ᪥を防ぐため、作成されたTINのうち、最大辺長が2mを50超えるTINを除外してから積雪表面のDEM（Digital40

Elevation Model）を作成した。積雪深は積雪表面のDEMと地表面のDEMの標高差とする。旭川開発建設部から提供を受けた地表面のDEMの水平解像度が1m

㢼㏿ (m/s)のため、点を取得できなかった範囲が内挿されること

-30
ィ ᪥

3020

地表面のDEMの標高差がマイナスとなったメッシュはデータから除外した。

図－6

姿見駅の気温（上）及び風速（下）（2018年-2019年）

5/14/1

3/12/20

2/1

01/131/1の水平解像度は1mとした。なお、積雪表面のDEMと12/1

1011/1であったことから、これに合わせて積雪表面のDEM

４．結果

30
気象観測結果図－5に示した旭岳温泉地点の積雪深では、2018年11月～12月の間に積雪深が徐々に増加し地上レーザ測量を行った期間に当たる2019年1月～4月の間は多少の増減はあるものの、積雪深が2～3mの間で推移している。積雪深のピークは3.01mであった。同地点におけも若干積雪が少ない年であったといえる。

1004/2小で2.80m、平均で3.22mであり、2019年は平均より203/27

る過去10年間の積雪深のピークは、最大で3.57m、最㢼㏿ (m/s)

４．１

図－7

姿見駅の風速（3/27～4/1）

図－6に姿見駅において観測した10分平均の気温及び風速を示す。また、図－7には2019年3月27日～4月1ザスキャナのレーザの波長は1550nmであり、融雪等日までの姿見駅の風速を示す。気温を見ると、同地点により水分が多い積雪から反射しにくい特性があるこにおいては11月～4月に間に気温が0℃を上回ることがとが指摘されている4）。しかし、対象期間の気温は氷ほとんどなく氷点下であり、地上レーザ測量を行った点下を大きく下回り、この影響はほとんど無かったと

日の気温は－10～－20℃であった。使用した地上レー考えられる。図－6の風速を見ると、頻繁に10m/s以

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2021年４月 1525%
๼੤๼20%

3m未満～3m超のレンジで図示した。また、図－11には積雪深の変化（図－10の測線を対象）を示す。図－

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15%

10より、対象範囲の北西側に、積雪が多く堆積している箇所があるが、ここには、北西からの主風向に概ね10%正対する向きに傾斜の大きい斜面があり、この手前は5%

੤౨

0%

窪地になっており、無雪期は池になっている。ここは、図－11上図の始点から0～100m付近が対応するが、斜面に吹き付ける雪が風上から風下に向かって堆ೈ੤

ೈ౨ೈ

図－8

姿見駅の風配図（2018年-2019年）

積し、徐々に池が埋まっていく様子が見てとれる。さらに、図－11を見ると、深い窪地以外の地表面の凹凸上（図中赤枠）には、1月13日の時点で、平滑化された積雪表面が形成されており、これに続く2月20日、4月2日にかけて積雪表面の形状はほとんど変化していない。実際に図－10（1）の対象範囲内の79％の領域において、積雪深の増減は±1m以内であった。

上の強風が観測されている。気温にもよるが、積雪粒子は風速4～5m/s以上になると転動や跳躍を開始し、５．考察

風速8～9m/s以上になると浮遊する粒子が現れることが報告されており7）、計測範囲においては、積雪の再移動が頻繁に発生している可能性がある。

図－10の1月13日～2月20日の積雪深の変化量は空間的にばらつきがあった．これは、降雪の量や時期、風図－8に姿見駅の風配図を示す。期間は2018年11月1

による積雪の再移動が影響している可能性がある。実日から3回目の計測の前日までで（2019年4月1日）あ際に、図－5及び図－6を見ると、1月13日～2月20日はる。本図より、対象範囲付近の主風向は北西であり、頻繁に積雪深の増加や10m/s以上の強風が観測されて積雪分布は北西風に強い影響を受けていることが想定おり、この期間は積雪の再移動が生じていたことが推される。

察される。このことにより積雪深の変化量に空間的なばらつきが見られたと考えられる。

４．２

地上レーザ測量結果

一方、2月20日～4月2日の変化はほとんどの領域で図－9に3回の計測により得られた積雪分布を示す。

積雪深の増加を示していた。これは1月13日～2月20日

図中の赤枠線は計測対象範囲を示している対象範囲をとの気象条件の違いが原因と考えられる。2月20日～4

できるだけカバーできるよう、4箇所から計測したが、月2日は、計測日直前の3月27日にまとまった降雪が観計測地点から離れた範囲（計測範囲の東側）に欠損が測されている（図－5）のみである。また、30m/s以多く見られる。これは、観測地点から死角になる範囲上の強風も観測されているが、降雪イベント後の3月を計測できないことが要因である。また、積雪により27日以降は10m/s以上の強風があまり観測されていな死角となる範囲が毎回異なるものの、欠損となった範い（図－7）こともわかる。また、まとまった降雪の数囲の傾向は概ね一致している。

日前ではあるが、3月下旬に気温が0℃を超えた日があ

図－9の積雪分布を概観すると、全体的に1月から4り（図－6）、積雪表面の雪質は、ざらめ雪に変化し月に向かって積雪深が増加していく傾向が見られるていた可能性が示唆される。すなわち、2月20日～4月

が、池のような窪地の周辺、展望台のような上に凸な2日の積雪深の変化は、積雪の移動が起こりにくいざ

地形の周辺、谷に沿った範囲（図中赤枠）に局所的にらめ雪の上に、降雪があり、10m/s以上の強風は少な積雪深が大きい箇所が見られる。一方で、平坦な地形

く，さほど積雪の再移動が生じなかったため、全体的の範囲（図中紫枠）では、積雪深がほとんど変化してに増加傾向となったと推察される。

いない。図－10に3回の計測により得られた積雪分布の変化を示す。図－10の背景にはDEMの陰影図を用いている。5mを超える変化を示した地点があるが、わずかであったため、全体の傾向を見やすいよう－16

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図－10$

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積雪深の変化量の空間分布

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積雪深分布ᶆ㧗 (m)

６．まとめ%̓

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



測では、深い窪地を除き、積雪期の前半に概ね平坦な৉਀એ

の高山帯において、複数回の地上レーザ測量により積雪深を計測し、積雪の堆積過程を分析した。今回の計

༟㉺㢼ྥ



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本研究では、北海道の旭岳ロープウェイ姿見駅周辺

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図－9༟㉺㢼ྥ઩ਡऊैभ෱௞ P)

図－11

積雪深の変化（上: 測線A-A’，下: 測線B-B’）

積雪表面が形成され、以降は積雪表面の形状に大きな変化が見られなかった。また、積雪深の変化量の空間分布は、当時の気象条件から概ね推定可能であった。
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2021年４月 17今後、多雪年での積雪計測結果と合わせて、これらの特徴の表示、写真測量とリモートセンシング、第特徴から、積雪ピーク時期における積雪分布の推定に38巻4号、pp.26-34、1999.

活用できるか検討を行っていきたい。

4） Fey, C., Schattan, P., Helfricht, K. and Schöber, J.:
A compilation of Multitemporal TLS Snow

謝辞：地上レーザー測量を行うに当たり、ワカサリゾ

Depth Distribution Maps at the Weisssee Snowート（株）旭岳事業部（旭岳ロープウェイ）のご協力

Research Site（Kaunertal, Austria）, Water

で観測機器を設置させて頂いた。また、1mメッシュ

Resources Research, 55, pp.5154–5164, 2019．のDEM、旭岳温泉の積雪深データは国土交通省北海5） Deems, J. S., Gadomski, P. J., Vellone, D.,

道開発局旭川開発建設部から提供を受けた。ここに記Evanczyk, R., LeWinter, A. L., Birkeland, K. W.

して謝意を表す。

and Finnegan, D. C.: Mapping starting zone snow
depth with a ground-based lidar to assist
avalanche control and forecasting, Cold Regions

参考文献

Science and Technology, Vol.120, pp.197-204,
1） 小野延雄、石川信敬、新井正、若土正暁、青田昌
秋：雪氷水文現象（基礎雪氷学講座Ⅵ）、古今書

2015．
6） Eker, R., Bühler, Y., Schlögl, S., Stoffel, A. and院、p.17、1994.

Aydın, A.: Monitoring of Snow Cover Ablation

2） 西原照雅、谷瀬敦：航空レーザ測量を用いた風衝

Using Very High Spatial Resolution Remote

斜面及び風背斜面における積雪分布の分析、土木Sensing Datasets, Remote Sensing, 11, p.699, doi:

学会論文集B1（水工学）、Vol.74、No.4、I_883-I_888、2018.

10.3390/rs11060699, 2019.
7） 亀田貴雄、高橋修平：雪氷学、古今書院、pp.258-

3） 横山隆三、白沢道生、菊池祐:：開度による地形18

259、2017.

山田 嵩
YAMADA Takashi

西原 照雅
NISHIHARA Terumasa

村上 泰啓
MURAKAMI Yasuhiro

寒地土木研究所
寒地水圏研究グループ
水環境保全チーム
研究員

寒地土木研究所
寒地水圏研究グループ
水環境保全チーム
主任研究員（現 国土交通省北海道局
水政課開発専門官）

寒地土木研究所
寒地水圏研究グループ
水環境保全チーム
主任研究員
博士
（工学）

寒地土木研究所月報№8172021年４月