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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

三峰川流域における航空レーザ計測データを活用した発生流木量算定の試み
国土交通省 中部地方整備局 天竜川上流河川事務所 佐藤保之，澤田宗也，稲葉智彦，中智昭
アジア航測株式会社 ○坂口宏，恩藤典子，吉野弘祐，梶原あずさ，中森さつき，山田翔平，藤田温斗

1. はじめに
近年では九州北部豪雨における流木災害など，土砂とともに流下する流木により大きな被害が発生している。流木による被害を減少させるためには，流域から発生する流木量を正確に把握した上で流木対策を講じることが重要な視点である。天竜川上流河川事務所管内では，砂防事業に資する基礎データとして流域全体を網羅する航空レーザ計測が実施されている。
本稿では三峰川流域をモデル流域とし，航空レーザ計測データを活用した発生流木量算定手法の検討結果について報告する。

モデル流域
直轄砂防流域

三峰川流域（藤沢川・山室川流域を除く）

2. モデル流域における検討内容
航空レーザ計測データを活用した発生流木量算定手法の検討は，天竜川川上流河川事務所の直轄砂防流域の内，三峰川流域（藤沢川・山室川を除く）をモデル流域とした（図 1）。主な検討項目について以下に示す。
① 総体積法を用いた立木材積量の算出② 地上レーザスキャナーを用いたサンプリング調査手法

3. 総体積法を用いた立木材積量の算出

図 1 モデル流域位置図

3.1, 総体積法の概要
現在、砂防事業における発生流木量の算出は，針葉樹・広葉樹程度の大まかな林相区分に対し，サンプリング調査で得られる単位面積当たりの材積量を侵食区間に乗じて算出している。一方，森林分野では森林計画の基礎データとして森林資源解析が実施されており，この中で航空レーザ計測データから樹幹高メッシュデータを作成し，空間体積量と立木材積量の関係式を用いて立木材積量を算定する手法（総体積法）が用いられている。本稿では，森林分野で実施されている「総体積法」の砂防事業での適用を試みた。
総体積法による発生流木量の算出フローを図 2 に示す。

航空レーザ測量データ

レーザ林相図の作成

オルソ
フォト画像

林相区分図作成（スギﾞ，ヒノキ，カラマツ，その他針葉樹，広葉樹）

標高ﾒｯｼｭﾃﾞｰﾀ，樹冠高ﾒｯｼｭﾃﾞｰﾀの作成
空間堆積量の算出

現地ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ調査（樹種，密度，樹高，胸高直径）

現地材積量の算出(単位面積当たりの材積量)

代表林相の立木材積量推定式の作成(空間体積と立木材積量の関係式)

本稿の報告範囲

立木材積量の算出（流域全体のメッシュ評価）

発生流木量の算出

流木発生区間などの設定

図 2 総体積法に発生流木量の算出フロー

3.2, 航空レーザ計測時の反射強度データを活用した林相区分の細分化
三峰川流域において砂防基本計画策定指針
林相区分の細分化
オルソフォトの胸高係数を適用した場合，「ヒノキ」と「そ写真判読れ以外の樹種」で区分され，三峰川流域の植・判読精度
生分布の 3 割程度を占めるカラマツなどは評補 の向上
価されず，実際に発生する流木量と大きく乖
助 ・判読作業離する可能性があることが課題であった。その省力化のため立木材積量を算出する林相区分についレーザ林相図【レーザ林相図の利点】て，流域内の植生分布状況を考慮して細分化・撮影時の日射条件にすることとした。林相区分の細分化において左右されない。
は，従来の空中写真判読に加え，航空レーザ・植生域をカラーの違い計測で取得するデータに含まれる反射強度にで識別できる。
・地形の影響による影着目し作成した「レーザ林相図」を参考とす（谷部）は生じない。
ることで，林相区分の精度向上及び判読作業
図 3 レーザ林相図を用いた林相区分の細分化の省力化を図った（図 3）。

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3.3, 空間体積量と立木材積量の関係式の作成
総体積法を用いた発生流木量の算出においては，「空間体積量と立木材積量の関係式」について，細分化した林相区分単位で設定する必要がある（本稿では，スギ，ヒノキ，カラマツ，その他針葉樹，広葉樹に区分）。空間体積とは，レーザパルスが最初に当たった箇所とその地面の間の空間の体積を示した値となる（図 4）。また，立木材積量は，サンプリング調査（100m2 の円形の調査区画）で得られた材積量となり，サンプリング調査と同一範15囲で空間体積を算出することで回帰式を設定している。三峰川流域で
13.5
2E-06x1.9459
設定した空間体積量と立木材積量の関係式の例について図 5 に示す。
y =（1.6×10-6 ）xy =1.9459
12

R² = 0.7695

1m1m

空間体積

現地調査材積(㎥/100㎡)

12※R2=0.7695

10.5005

y ：カラマツ推定材積

9004

x ：空間体積量

7.560070024.52314003

1.5
00500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

空間総体積(㎥/100㎡)

図 4 空間体積のイメージ

4. 地上レーザスキャナーを用いたサンプリング調査手法

図 5 空間体積と立木材積量の関係式（カラマツ）

三峰川流域におけるサンプリング調査地点と同一地点で地上レーザスキャナー（以下，TLS と言う）による 3次元計測を行い，樹高や胸高直径について従来の現地調査手法との比較を行った。比較検証は針葉樹（カラマツ）および広葉樹の 2 地点において実施した。なお，従来の現地調査は落葉期に実施し，超音波樹高計測器を用いた樹高計測および輪尺を用いた胸高直径を計測しており，比較検証では真値として取り扱うこととした。TLS による計測は，100m2 の円形調査区画内の調査対象木をすべて網羅するように，調査区画の中心および周囲 4 地点に設置した。比較結果について表 1 に示す。図 6 のとおり点群データによる胸高直径計測は容易であり，現地調査結果と比較しても大きな差異は無い。一部広葉樹の樹木で 10cm 程度の差が生じたが，調査者の計測位置のズレによるものであった。点群データでは，一律の基準（地盤からの高さ，方向）で計測ができるため調査者の技量に左右されない均質なデータが取得できることがわかった。樹高については，針葉樹では点群データで枝先まで確認できるため，現地計測が不要なレベルまで計測ができている。一方，広葉樹では隣り合う樹木と枝先が混在するため，点群データによる樹高の確認は困難な状況であった。現地サンプリング調査は，空間体積量と立木材積量の関係式に用いるデータとなるが，TLS では胸高直径および密度の正確な情報が取得できる。航空レーザ計
測データから樹高データが得られることを考慮すると，TLS を活用したサンプリング調査データを蓄積することで，関係式の精度を高めることが可能であると考える。
表 1 点群データと現地計測値の差【広葉樹】

図 6 点群データによる計測状況

5. おわりに

樹高（m）
胸高直径（cm）
点群 現地
樹木 点群 現地番号 データ 計測 差 データ 計測 差
112102217142
1174187113660205164717 -10211110588 -116106632
33 -12223-1
71011 -1
168881716
11688920
200
221391019172
178811981175131231
283
20173
13
7
70166101417152151311516142191361615
150
14
85
17171521367183434
020191197
9 -2
21
71320
15
15 -1
15132

【針葉樹】
胸高直径（cm）
樹高（m）
樹木 点群 現地
点群 現地
番号 データ 計測 差 データ 計測 差
117
18 -1
24 22.9
122727025 25.1
0319190
23 21.3
243737027 26.1
153331228 28.1061919025 23.6171919024 22.9182021 -1
23 23.5 -193433125 24.70・胸高直径は点群データから計測が可能
・樹高は針葉樹で計測可能であるが広葉樹は枝先の判別が困難
・TLS を用いることで「胸高直径」「密度」は正確に把握可能

本検討により，航空レーザ計測データを活用した発生流木量算定の内，メッシュ単位の立木材積量算出に必要となる「空間体積と立木材積量の良好な関係式」が作成できた。また，サンプリング調査における「TLS の有用性」についても確認することができた。今後は，水系全体での流木対策計画を立案するため，掃流区間を含めた流木の挙動（流出率など）についても検討・解析を進める必要がある。

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