「デジタル観測手法を統合した里山の GIS 解析」

空間情報科学研究センターシンポジウム

50m-DEM を用いた山地地形計測
勝部 圭一 （東京大学理学系研究科地球惑星科学専攻）

国土地理院の 50ｍ-DEM を用いて日本島の代表的な 15 の非火山山地の地形計測を行なった．山地毎のグリッドファイルを 50m-DEM から作成し，斜面傾斜・曲率・起伏量などを計測し結果を分析したところ，山地は地形特性の異なる 2 種類に区分されることが明らかになった．A タイプ山地は相対的に起伏量が大きく，斜面傾斜・曲率の異なる 3 つの高度帯が存在する．一方，B タイプ山地には明瞭な高度帯は存在せず，緩傾斜・小起伏の隆起準平原が保持されている．また，A タイプ山地では，侵食の過程で斜面が傾斜 35 度・直線形の一様な形状に収束する傾向が認められる．

3．対象地域と手法．対象地域と手法

1．はじめに．はじめに
国土地理院の 50ｍ-DEM の整備によって，地形学者は従来と研究対象とした地域は，日本列島の代表的な 15 の非火山山は比較にならないほど多量の地形データを分析することが可能と地（日高山脈，北上高地，阿武隈高地，白神山地，朝日山地，飯なった．筆者は現在 50ｍ-DEM を用いて日本島の山地の地形計

豊山地，越後山地，関東山地，飛騨山脈，木曽山脈，赤石山脈，測を行っている．本稿では現在までに得られた結果を紹介し，そ紀伊山地，冠山山地，剣山地，九州山地）である．これらの山地はれを踏まえて 50ｍ-DEM よりも高解像度の DEM が持つ地形学上隆起様式（貝塚ほか，1986）や発達段階（Ohmori，1978）が異なるの意義について述べる．

ものを含んでいる．
最初に，各山地が含まれる国土地理院 50m-DEM の 2 次メッシュファイルを全て結合し，ラスター形式のファイルに変換した．

2．山地地形研究の課題．山地地形研究の課題
日本列島はプレートの収束境界に位置し，アジアモンスーン次に，山地の境界線（山麓線や主要河川）をデジタイズして標高の影響下にあるため，激しい隆起と侵食とが同時に生じ，山地はデータを抽出し，山地ごとの標高グリッドファイルを作成した．国土

複雑な地形構造を持つ．吉川（1985）はこうした日本列島の特性を地理院のDEMは座標が緯度・経度によって与えられているため，「湿潤変動帯」と表現し，日本をはじめとする湿潤変動帯山地の地グリッド間隔が緯度方向に変化する．そこで，各山地ごとにグリッド形研究の重要性を指摘している．基本的に侵食域である山地で間隔を実距離に変換し，斜面傾斜・profile curvature・起伏量を計

は，地形の構成物質から得られる情報は少なく，形態的特性に基算した．

づく情報が研究に重要となってくる．そのため，広域的な山地地
4．斜面形の高度変化．斜面形の高度変化

形研究においては，複雑な地形を把握・記述するために計測的手法が古くから用いられてきた．日本の既存研究では，データの上記の作業によって得られた斜面傾斜と profile curvature の高流通と技術面での制約のために，地形量の計算にグリッド間隔 1度変化パターンから，15 山地は A タイプ（日高山脈，白神山地，～2km 程度の粗い DEM を用いているものが多く，地形の「きめ」朝日山地，飯豊山地，越後山地，関東山地，飛騨山脈，木曽山脈，が細かい日本の山地に分布する個別の斜面の形態を把握するこ

赤石山脈，紀伊山地，剣山地，九州山地）と B タイプ（北上高地，とは困難であった．しかし，国土地理院の 50m-DEM は有意な斜阿武隈山地，冠山山地）に大別された．A タイプ山地は相対標高面傾斜や曲率を計算できる精度を持つ（野上，1995）．したがって，によって，地形特性の異なる次の 3 つの高度帯に区分できる．

このデータを GIS で解析することにより，これまでほとんど明らかにされていなかった山地スケールでの詳細な斜面形の分布を知Zone 1（相対標高 0～0.3）ることが可能である．そこで，本研究では 50m-DEM と GIS を用い山地の最下部に位置し，下部では凹形斜面が卓越するが，標て日本島山地の斜面形の分布を明らかにし，その結果と地形形高の増加とともに凹形斜面の割合は減少し，直線型斜面の割合が成プロセスとの関連を議論することを目的とした．

増加する．また，斜面傾斜は標高の増加とともに急増する．これは，標高の増加とともに小起伏・緩傾斜の原地形が谷壁斜面によって開析される過程と対応する．

- 35 -

ると，関係は両タイプの山地に共通であり，単位区画 1km の起伏

Zone 2（相対標高 0.3～0.9）
山地の最も広い範囲を占める高度帯で，標高の増加とともに量400mまでは，斜面傾斜は起伏量が大きくなるほど増加するが，直線型斜面が増加し，上部では 60～70%の面積を占める．斜面

起伏量 400m 以上になると斜面傾斜は約 35 度に収束する傾向が傾斜の平均値は漸増またはほとんど一定で，最頻値は 30～35 度みられる（図 1）．こうした起伏量と斜面傾斜の関係は，山地スケーで一定となる．これは侵食の進行にともなって斜面傾斜が一定値ルの巨視的な地形特性にも反映されている．相対標高0.4～0.8にに収束することを反映している．

おける各山地の平均起伏量と斜面傾斜の平均値，最頻値との関係を調べると，Bタイプ山地では平均起伏量が350m以下と小さく，斜面傾斜の平均値が最頻値よりも大きいが，A タイプ山地は平均Zone 3（相対標高 0.9～1）
山地の最上部に位置し，標高の増加とともに斜面傾斜が減少

起伏量が 350m 以上であり，斜面傾斜の平均値が最頻値よりも小する．また直線型斜面の割合が減少し，凸型斜面の割合が増加

さく，起伏量の増加とともに斜面傾斜が約35度に接近する（図2）．

する．これは稜線部では，周氷河作用による土壌葡行などによっ

これは，起伏量が 350m を超えると，傾斜 35 度の斜面を形成するて形成された従順な山頂緩斜面が卓越するためである．

地形形成プロセスが活発化することを意味する．さらに，起伏量が700m に達すると斜面傾斜の平均値と最頻値が一致し，斜面傾斜

Bタイプ山地は，斜面傾斜が15～20度と相対的に小さく，標高の収束が終了し，見かけ上の地形変化が起こらない「定常状態」と斜面傾斜との関係は不明瞭である．B タイプ山地には隆起準平が出現すると予想される．日本島の山地で最大の起伏量を持つ原と考えられる侵食小起伏面が広く分布しており，山地の開析が飛騨・赤石山脈は，このような定常状態に至る直前の段階にあると進行していないために，平坦な原地形が保持されていると考えら考えられる．

れる．
日本島の山地で広範囲にみられる斜面傾斜の収束を規定する要因として，基盤岩の臨界角の存在が予想される．傾斜35度以上

5．斜面傾斜の規定要因としての起伏量．斜面傾斜の規定要因としての起伏量
Aタイプ山地とBタイプ山地の斜面傾斜を規定する地形要因との斜面が力学的に著しく不安定であれば斜面は崩壊や地すべりして，個別の斜面が存在する場における起伏量があげられる．起を起こして減傾斜し，その結果，傾斜 35 度付近の斜面の割合が伏量と斜面傾斜の一般的な関係をそれぞれの山地について調べ卓越することになる．同様な現象はヒマラヤなどにおいても報告さ

4540

傾斜平均値

35

傾斜最頻値

傾斜（度）

3025201510500100

200300400500起伏量（m）

600700

図１ 木曽山脈における起伏量（単位区画 1km 四方）と斜面傾斜の関係- 36 -800900

れており（Burbank et al.，1996），地形変化の激しい湿潤変動帯山【 文献 】

地に特徴的な現象であると予想される．

小口 高（1988）：松本盆地周辺の流域における最終氷期末期以降の地形発達を規定した要因．地理学評論，61A，872-893．
貝塚爽平・鎮西清孝編（1986）：『日本の山』．岩波書店，259p．

6．今後の課題．今後の課題日本島の山地において，起伏の増加に伴う斜面傾斜の約 35

川畑大作（2000）：50m-DEM を用いた地質別の地形特性分析．

度への収束が確認された．こうした傾向は地質の異なる山地間に『デジタル観測手法を統合した里山の GIS 解析 ―東京大学おいて共通であった．一つの山地の中を地質により細分して地形空間情報科学研究センター公開シンポジウム―』，杉盛啓明ほ
か編，中日新聞，38-40，．

特性を調べると，地質の影響を見いだすことができるが（川畑，田中幸哉（1990a）：北海道噴火湾沿岸地域における海成段丘面

2000），山地スケールで見ると地質の差を超えた一般的傾向が存開析谷の横断形発達史．地形，11，97-115．

在すると判断される．一方，台地や丘陵地においては，谷壁斜面

田中幸哉（1990b）：宗谷丘陵および白糠丘陵における谷壁斜面発の変化様式や限界傾斜角が岩石物性に強く規定されることが知ら

達と岩石物性．地理学評論，63A，836-847．

れている（田中，1990a，b）．また，山地においても地質の違いに

野上道男（1995）：細密DEMの紹介と流域地形計測．地理学評論，よって後氷期の開析斜面の発達が異なることが知られている（小口，1988）．こうしたより小スケールの地形においては，地質の影

68A，465-474．
吉川虎雄（1985）：『湿潤変動帯の地形学』．東京大学出版会，響がより表面化すると考えられる．また，現在の斜面形成プロセスについては，既に野外観測や実験によって多くの知見が得られ132p．ている．しかし，こうした研究の多くも，やはり小スケールの地形形

Burbank, D. W. et al. （1996）: Bedrock incision, rock uplift and

成プロセスを扱っている．今後，海上の森について取得されたよう

threshold hillslopes in the northwestern Himalayas. Nature, 379,

な，より高解像度の DEM を用いることにより，こうした従来の小ス

505-510.
Ohmori, H. （1978）: Relief structure of the Japanese mountains andケールの地形研究と，広域の地形計測に基づく既存研究とのスケールの溝を埋めることが可能になることが期待される．

their stages in geomorphic development. Bull. Dept. Geogr. Univ.
Tokyo, 10, 31-85.

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傾斜平均値

35

傾斜最頻値

Aタイプ

傾斜 （度）

3025

Bタイプ

201510500100200300400500600

起伏量 （m）

図2 相対標高0.4～における各山地の平均起伏量（単位区画1km）と）と相対標高 ～ 0.8における各山地の平均起伏量（単位区画における各山地の平均起伏量（単位区画
斜面傾斜の関係 (起伏量
起伏量350mを境にそれぞれべき関数で近似）を境にそれぞれべき関数で近似）
起伏量- 37 -

700