広島工業大学紀要研究編
第 ₄₆ 巻（₂₀₁₂）85 – 90

論

文

衛星リモートセンシングによる庄原災害調査と検証
島重章*・白間宏紀**（平成₂₃年₁₀月₃₁日受付）

Investigation and Inspection of Downpour Disaster in Shobara by Satellite Remote Sensing
Shigenori SHIMA and Hiroki HAKUMA(Received Oct. 31, 2011)

Abstract
In our country, the typhoon cause many damages of human and materials in various places everyyear. For example, the case of downpour disaster in Kii peninsula that was caused by typhoon Talas in2011 was beyond the scope of supposition. Also, the debris was caused by the heavy rain various placesin Shobara on July 16, 2010. The author investigated the disaster in Shobara by satellite remote sensing
technology. It is effective for investigation of the disaster because this system can widely analysis andobservation. Finally, this study shows evaluation and inspection for mudslide in Shobara.
Key Words: multiple regression analysis, heavy rain, satellite remote sensing

₁ ．はじめに広島県庄原市では₂₀₁₀月 ₇ 月₁₆日に集中豪雨（ゲリラ豪雨）により大規模な土石流が発生し，土砂災害により多くの人的・物的被害を被った。庄原市で，死者数 ₁ 名，重傷者 ₁ 名，全壊₁₄戸，半壊 ₃ 戸，床上浸水 ₁ 戸，一部損壊₁₀戸，床下浸水₃₆戸，道路₁₉箇所，河川₃₉箇所，農作物の被害面積 ₅₅.₉ ha，林業の被害面積 ₉₄.₆ ha となっている。
降雨状況では，大戸（治山雨量）観測所で，₁₇時₂₀分から₃₀分の₁₀分間に ₄₄ mm もの雨量を観測した。図₁.₁に観図₁.₁

₁₀分間雨量データ（大戸観測所）

測データを示す₁︶。同時刻に周辺の観測所では ₀ ～₁₀ mmの値であった。この地域では，₁₁日の朝より₁₄日までの断（ALOS）の衛星画像を使用し，県道中迫川北線を中心に画続的に時間雨量 ₂₅～₅₀ mm の先行雨量があり，₁₆日の降雨像解析を行う。そのなかから図₁.₃に使用した画像を示す。

で容易に飽和に達し，河川の水位は急激に上昇した。避難北 緯 ₃₄°₅₉′₆.₇₅″～ ₃₄°₄₉′₄₈.₃₂″，東 経 ₁₃₂°₅₈′₂₃.₂₀″～

勧告が出たころには，車が流されるほど溢れており，更に₁₃₃°₁₀′₇.₇₃″の約 ₁₇.₅ km 四方の範囲とした。大規模な崩各地で土石流が発生した。土石流は特に県道中迫川北線

壊の発生は突発的に生じるため，予知・予測が困難であ（県道₄₄₅号線）沿いに流れ，庄原市の南側を流れる西城川る。近年，多方面に利用されているリモートセンシング技₂︶まで行き着いた。災害発生直後の航空写真を図₁.₂に示す 。

術は地域の広域情報を解明するのに使用されている。そこ

本研究では，₂₀₀₉年 ₆ 月₂₆日観測の陸域観測技術衛星

で，人工衛星によるリモートセンシングを用いて地盤情報* 広島工業大学工学部都市デザイン工学科** 広島工業大学工学系研究科建設工学専攻
─ 85 ─島重章・白間宏紀

図₃.₁

地表物質の反射特性きる（非接触性）ことがあげられる。技術の進歩によって観測精度は年々高まる傾向にある。
図₁.₂

衛星データは，光学センサとマイクロ波センサに大別さ

災害発生直後の航空写真れるが，ここでは地球表面の物質の分光反射率が異なることを利用した光学センサについて説明する。地表面にある物体は太陽光を受けると，物体の種類・特性に応じて異なる電磁波を反射する。その電磁波は可視光線の他にも赤外線や紫外線，マイクロ波等広い波長帯をもっている。搭載されたセンサで波長帯ごとに分けてデータを観測することにより，地表の分類識別や物体の温度，植生指標や海面温度の解析を行うことができる。人工衛星が地球へ送信してくる観測情報は，反射光に対応したデジタルデータを反射波長データとして提供し，地表物質の違いをデータ処理することで画像表示が可能となる。なお，ここに使用した衛星データは，陸域観測技術衛星 ALOS であり，搭載センサ

図₁.₃

AVNIR-₂ および PRISM は光学センサに分類される₄︶₅︶。

使用した画像を解明すれば，土砂災害が発生しそうな位置や規模を予測₃.₂₃︶使用した衛星データ

ALOS は Advanced Land Observing Satellite（陸域観測技出来ることが可能だと考え ，災害に対する対策の一環に術衛星）の略で，世界最大級の地球観測衛星であり，「だい寄与できると考えた。

ち」と称する。地球資源衛星 ₁ 号「ふよう」（JERS-₁）と地₂ ．研究背景・目的

球観測プラットフォーム技術衛星「みどり」（ADEOS）の

広島県庄原市では₂₀₁₀年 ₇ 月₁₆日に大規模な土石流が発開発と運用によって蓄積された技術をさらに高性能化した生し，死者 ₁ 名・全壊家屋₁₄棟・半壊家屋 ₃ 棟という被害もので，地図作成，地域観測，災害状況把握，資源調査なに襲われた。

どへの貢献が目的である。ここでは観測日₂₀₀₉年 ₆ 月₂₆日

本研究では，広域な土石流が発生した庄原市の地盤情報のデータを使用した。

を広域にとらえるため，人工衛星データを用いることが有観測機器としては，標高など地表の地形データを読みと効であると考えられる。人工衛星によるリモートセンシンる「パンクロマチック立体視センサ（PRISM）」，土地の表グ技術は，可視域から赤外域までのデータを用いた特徴抽面の状態や利用状況を知るための「高性能可視近赤外放射出が可能であり，地表面を構成する物質を分類することを計 ₂ 型（AVNIR-₂）」，昼夜・天候によらず陸地の観測が可目的とする。

能な「フェーズドアレイ方式 L バンド合成開口レーダ（PALSAR）」の ₃ つの地球観測センサを搭載し，詳しく陸₃ ．人工衛星データの適用
₃.₁

地の状態を観測する機能を持っている。地図作成だけでな

衛星リモートセンシングの概要

く，地域観測や災害の状況把握や資源の探査にも役立ってまず，衛星リモートセンシングの特徴として，広い範囲いる。

を瞬時に観測することができる（観測の広域性と瞬時性）「だいち」のセンサは地形情報を正確に取得することが可こと，繰り返し同じ場所を観測することできる（反復性）能である。地表の基準点などの情報に頼らずに ₂ 万₅₀₀₀分こと，直接現地に行かなくても現地の状態を知ることがでの ₁ の地図作成ができる地形データ収集を行えるので，開─ 86 ─

衛星リモートセンシングによる庄原災害調査と検証

は，地表面に存在する多数の事象との相関関係を分析する

表₃.₁

使用センサの諸元

センサ名

バンド

波長（μ m）

分解能ことが必要である。ここでは，このような空間情報の解析

PRISM

パンクロ

₀.₅₂～₀.₇₇

₂.₅ mに土地基本調査図をグランドトゥルースとする重回帰分析

BAND₁₀.₄₂～₀.₅₀

₁₀.₀ mを用いた。図₃.₃に示すように，既存抽出データとしての地BAND₂₀.₅₂～₀.₆₀

₁₀.₀ m

盤主題図および特徴抽出データとしての比演算処理画像をBAND₃₀.₆₁～₀.₆₉

₁₀.₀ m

用い，目的変量と説明変量との設定による重回帰分析を適BAND₄₀.₇₆～₀.₈₉

₁₀.₀ mAVNIL-Ⅱ用した。段階的手法のもとに得られた最良回帰式から，重回帰モデルによる新たな地盤主題図を作成するものである。

発目的の ₁ つである「日本国内やアジア太平洋地域など諸ここでは，ENVI による画像処理を行った。得られた最良外国の地図の作成・更新」には大きな威力を発揮すること回帰式から重回帰モデルの作成を行う。

が期待されている。また，「地球環境と開発との調和を図る

₁ ）重回帰分析
衛星データが有する波長別データの利用は，地表面に存ための地域観測」「国内外の大規模災害の状況把握」「国内
₆︶外の資源探査」など，様々な分野で利用される 。使用し在する事象の空間分布を表現するために，多様の事象とのたセンサの諸元を表₃.₁に示す。

相関係数を分布することが必須事項となる。ここでは，このような空間情報の解析に重回帰分析を用い，得られた最₃.₃

良回帰式から重回帰モデルの作成を行う₇︶。この際，SPSS解析方法

衛星データから地盤情報の解明を行うための解析方法をを用いて分析を行う。

図₃.₂に示す。衛星データから地盤情報を解明するために

₂ ）最良回帰式
重回帰分析の結果からは，R- 検定，F- 検定，t- 検定に基づく処理結果の有意性を確認したのち，得られた最良回帰式を作成する₈︶。
₃.₄

重回帰分析の結果

一般に重回帰分析における有意性の検定は，重相関係数と寄与率が₀.₈以上で精度が非常に良いとされている。また，分散分析による F 分布および t 分布の有意確率が₀.₀₅以下で精度が良いとされている。
図₃.₂

解析方法

本研究では，重相関係数と寄与率が₀.₈以上，有意確率のうち危険率が₀.₀₅以下に出力されることを目標に，既存の資料（地図情報データなど）との相関を行った。以下に各区分の重回帰処理画像を考察する。
重回帰モデルを作成するにあたり，ここでは土地分類基
本調査図と現地調査データをもとに，表層地質区分，土地利用区分，風化区分，地形区分，傾斜区分の重回帰モデル画像を作成した。ここでは，作成したそれぞれの画像の精度を表₃.₂～₃.₆に示した。なお，DN 値とは，衛星が観測した電磁波エネルギーの強さを相対的に₂₅₆（＝₂₈）段階に置き換えたデジタル情報のことである。また，最良回帰式で得られた画像を図₃.₄～₃.₈に示した。
₁ ）表層地質区分
重回帰分析の結果，重相関係数₀.₈₈₉および寄与率₀.₇₉₀を示しているので，分析の結果は良いと考える。本研究では，表層地質図作成にあたり目的変量を ₆ 個（水域，未固結堆積物，固結堆積物，高田流紋岩，吉舎安山岩，深成岩）に設定して重回帰分析を行った。土地分類基本調査図によ

図₃.₃

重回帰モデル作成の流れ

ると庄原市は火山性岩石である吉舎安山岩や高田流紋岩が─ 87 ─

島
表₃.₂

重章・白間宏紀
表₃.₄

重回帰分析の結果（表層地質）

重回帰分析の結果（地形区分）

説明変量（X）

比演算処理によって得られた DN 値

説明変量（X）

比演算処理によって得られた DN 値

目的変量（Y）

表層地質から得られた表層地質指標

目的変量（Y）

地形から得られた地形指標₂

重相関係数（R） 寄与率（R ）₀.₈₈₉
指重相関係数（R） 寄与率（R₂）

調整済み寄与率
₀.₇₉₀

₀.₇₆₆

₀.₈₇₂

水域，未固結堆積物，固結堆積物，多賀だ流紋岩，吉舎安山岩，花崗岩

標

図₃.₄

指

調整済み寄与率
₀.₇₆₀

₀.₇₄₉

水域，低地，台地，丘陵地，小起伏山地，中起伏山地，大起伏山地

標

図₃.₆

表層地質区分

表₃.₅

地形区分

表₃.₃

重回帰分析の結果（土地利用区分）

説明変量（X）

比演算処理によって得られた DN 値

説明変量（X）

比演算処理によって得られた DN 値

目的変量（Y）

土地利用から得られた土地利用指標

目的変量（Y）

風化から得られた風化指標₂

重相関係数（R） 寄与率（R ）
₀.₉₀₈
指標

重相関係数（R） 寄与率（R₂）

調整済み寄与率
₀.₈₂₅

₀.₈₁₅

₀.₉₃₃

水域，市街地，針葉樹，広葉樹，混合林

図₃.₅

重回帰分析の結果（風化区分）

指標

₀.₈₇₀
水域，風化度 α
風化度 γ

図₃.₇

土地利用区分

─ 88 ─

調整済み寄与率

風化度 β

風化区分₀.₈₅₉

衛星リモートセンシングによる庄原災害調査と検証
重回帰分析の結果（傾斜区分）

地形区分図作成にあたり目的変量を ₇ 個（水域，低地，台説明変量（X）

比演算処理によって得られた DN 値

地，丘陵地，小起伏山地，中起伏山地，大起伏山地）に設

目的変量（Y）

傾斜から得られた傾斜指標

定して重回帰分析を行った。

表₃.₆

重相関係数（R） 寄与率（R₂）
₀.₈₇₀
指標

土地分類基本調査によると，この地域には，中国山地中調整済み寄与率₀.₇₅₆

北部に発達する典型的な地形（中国脊梁山地，中国内陸盆₀.₇₄₀地，吉備高原）がみられ，地形学上，広島県内では，最も水域，₈°未満，₈°～₂₀°
₂₀°～₄₀°，₄₀°以上

変化に富んだ地形である₁₁︶。
作成した図₃.₆を見てみると山地に囲まれた地形をよくとらえられており，川沿いに発達した石灰岩台地の存在も示している。よって精度のよい結果であるといえる。
₄ ）風化区分重回帰分析の結果，寄与率は₀.₈₇₀であるので分析結果は良いと考える。本研究では，風化区分図作成にあたり目的変量を ₄ 個（水域，風化度 α ，風化度 β ，風化度 γ ）に設定して，重回帰分析を行った。風化度とは風化層厚を表し，風化度 α （₃ m 以下）
・風化度 β （₁₀ m 以下）
・風化度 γ （₁₀m 以上）を示す。図₃.₇の拡大図（県道中迫川北線付近）を図₃.₉に示す。また，災害地位置図を図₃.₁₀に示す。
土砂災害が発生した県道中迫川北線付近では，風化度βが多くなる結果を得た。付近の山地部では風化度γが見え

図₃.₈ており，災害発生のひとつの要因として考える。

傾斜区分

多くを占めており，市北部に斑レイ岩質岩石や蛇紋岩質岩石が広がる。
表層地質区分図は，図₃.₄に示した。 ₅ 種類の表層地質を区分して示すことができた。また凡例に示す水域の DN 値の範囲は国営備北公園内にある湖を基準として行った。その結果，本来水域でない箇所まで青く表示された。理由として，衛星データの観測日が梅雨期（ ₆ 月）であることから，地表に多くの水分が残存した状態であることが考えられる₉︶。

図₃.₉

県道中迫川北（風化区分図）

₂ ）土地利用区分
重回帰分析の結果，寄与率は₀.₈₂₅と分析結果は良いと考える。本研究では，土地利用区分図作成にあたり目的変量を ₅ 個（水域，市街地，針葉樹，広葉樹，混合林）に設定して，重回帰分析を行った。
庄原市は，年平均気温₁₃℃，年降水量 ₁₅₀₀ mm～₁₇₀₀ mmで，比較的低温多雨な地帯である。地質は火山岩を主体とする有色鉱物が大半を占め，堆積岩は，西城町及び東城町の南部に古生層が，庄原付近に備北層群がそれぞれ分布し図₃.₁₀ている。自然条件は地質に難点があるものの，相対的に林災害地位置図₁₂︶

業に適した自然条件である。森林構成は人工林₁₄％，天然₅ ）傾斜区分性アカマツ林₃₄％，広葉樹林₄₆％，その他 ₆ ％の割合であ₁₀︶

重回帰分析の結果，寄与率は₀.₇₅₆と₀.₈₀₀に近い値を示る 。
₃ ）地形区分しているので，分析の結果は良いと考える。

重回帰分析の結果，寄与率は₀.₇₆₀を得た。本研究では，
─ 89 ─

土地分類基本調査によると，この地域は山地が大部分を島重章・白間宏紀

占め，丘陵地は部分的に見られるにすぎない。このため，土石流が発生した源頭部には，風化度 γ 及び風化度 β が見

傾斜分布も全体として₂₀～₃₀度未満と₃₀～₄₀度未満の地域

られ，この度の庄原豪雨災害には，風化層が大きな要因のが広い。₂₀～₃₀度未満の傾斜は，第三系の丘陵・台地・低一つであるという結果を得た。

地を除いて，全域に分布する。傾斜面状での分布の様式

この度の土石流は広範囲で起きており，土石流の源頭部は，一般に₃₀～₄₀度未満の傾斜の下方に分布する場合が花は風化の進行した急傾斜が要因で起きた可能性が考えられ崗岩山地では多く見られる。小起伏山地の庄原山地は₂₀～るものの，別の要因での検討も必要である。降雨状況は大₃₀度未満の傾斜区以下の緩やかな傾斜が山地の大部分を占戸観測所で，₁₇時₂₀分から₃₀分の₁₀分間に ₄₄ mm もの雨量₁₂︶める 。

₅ ．考を観測した。同時刻，近くの観測所では ₀～₁₀ mm の値でしかないことを考えれば，雨量での区分が重要だと考える。

察

今後の計画として，重回帰分析結果を用い数量化分析第本研究では，災害の約 ₁ カ月後の広島県北部建設事務所

Ⅱ類により災害発生の危険度予測を行っていく。得られた（庄原支所）のご協力のもと現地調査を行った。図₁.₂のよ結果と土質試験結果より，災害発生の危険箇所・時間を考うに各地で表層崩壊が発生しており，河川の護岸は跡かた察していく。

もなく，道路にも土砂が堆積していた。

文

崩壊は，人工林，天然性アカマツ林，広葉樹林など様々な箇所で起きており，土地利用区分以外での要因が考えら

献₁ ） ₂ ）₁₂）広島県北部建設事務所：『平成₂₂年 ₇ 月災害にれる。

ついて』広島県土木局，₂₀₁₀

現地では高田流紋岩，吉舎安山岩，備北層群下部層など

₃ ）島重章，後藤忠之輔：『衛星リモートセンシングを適用の表層地質の違いにも要因を考え調査を行った。しかし，した広島豪雨災害の予測と評価』，日本地すべり学会，各々の箇所で災害が発生していることを考えれば，表層地

Vol₄₀, No₅₀, pp. ₄₈ – ₅₈, ₂₀₀₃

質区分も最大要因として考えるには危険性は薄いと考える。

₄ ）日本リモートセンシング研究会：「図解リモートセンシ

庄原市は山地が大部分を占めているため，丘陵・低地はング」，日本測量協会，pp. ₂ – ₂₈, ₂₀₀₁

小盆地に部分的に見られるにすぎない。このため，傾斜分

₅ ）財団法人リモートセンシング技術センタ（RESTEC）：

布も全体として₂₀～₄₀度未満の地域が広い面積を占める。

「宇宙から地球を守るリモートセンシング」，朝倉書

県道中迫川北線では，合の峠～篠堂～大戸にかけ，全体的店，pp. ₄ – ₅，₁₉₉₈に₂₀°以上の傾斜が多く見られる。しかし，山頂付近では

₆ ）JAXA 宇宙研究開発機構

所々に急峻な箇所がある。特に，死者 ₁ 名を出した篠堂地

http://www.jaxa.jp/projects/sat/alos/

区では山頂部に₄₀°勾配の部分が固まって見える。篠堂地区₇ ） ₈ ）河口の東部には分水嶺があり，水の動きが速く，傾斜はこの地

至商著：「多変量解析入門Ⅰ」，森北出版社，

pp. ₃ – ₃₃，₁₉₇₃

区への影響が大きいと考えられる。地形区分も傾斜区分と₉ ）島重章，胡隆之：『山地斜面の崩壊と安定解析に関する同様なことが考える。風化区分では，他に比べ重相関係研究』，広島工業大学研究紀要，No₄₂, pp. ₉₁ – ₉₈, ₂₀₀₈

数・寄与率最も良い結果を得た。災害箇所を拡大し比べた

₁₀）₁₁）₁₃）国土調査：『土地基本調査図（庄原）』広島県

結果，県道中迫川北線では風化度 γ が多く見られた。また，

─ 90 ─企画部，₁₉₇₈