山形大学大学院社会文化システム研究科紀要

第14号（２０１7）65－74

都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～
山田（社会システム専攻１浩久

地域政策領域）
特定し，短いスパンで市街地内部の人為的な土地はじめに利用転換を詳細に把握することも可能であろうが，都市計画とは，パレート効率的な都市形成を実本研究では主に市街地外縁における土地利用変化現するために，土地利用の整備，誘導，規制を行を対象にして広域的な状況把握を試みた。

うことであるが，予測どおりに改善が行われない

宮城県石巻市は三陸海岸に面する市町村の中で場合もありうる。また，都市住民の思考は多様では青森県八戸市（２４万人）に次ぐ人口規模（１６万あり，総体的思考から生まれる都市計画に必ずし人，いずれも２０１０年国勢調査報告）を有しており，も個々人の意思が一致するわけではない。特に，東北地方太平洋沿岸域の中心地として機能してき突発的な大規模災害等によって，都市もそれを構たが，東日本大地震による津波によって中心市街成する個人も混乱状態にある場合は，計画の理論地を含む約７３k㎡が浸水し，全家屋数の約７割に的な再考を含め，平常時よりも短いスパンで土地達する５３,７４２棟が被災したほか（全壊２２,３５７棟），利用の変化を把握し，細やかに軌道を修正してい各種事業所をはじめ，学校・病院・総合支所等のかなければならない。そのためには，現地測量に公共施設が壊滅的な被害を蒙ったことで都市としよる詳細な空間データの作成が不可欠となるが，ての機能がほぼ失われた。震災後の最大避難者数

人口規模や市街地面積が大きくなるほどそれに要は 約５０,０００人， 避 難 箇 所 は２５０カ 所 に の ぼ り，する時間は長くなる。

２０１７年に至っても仮設住宅で避難生活を続けざる本研究では，東日本大震災による広域の土地利をえない避難者が存在する。

用変化が生じている宮城県石巻市を事例にして，

２

都市域の土地利用の広域的な把握を短時間で可能

使用する衛星画像にする手法の一つとして，衛星画像解析の可能性

石巻市は，2005年に旧石巻市とそれに隣接してを検証する。本研究で検証する手法は，詳細な空いた桃生郡の旧桃生町，旧河南町，旧河北町，旧間データが整備されるまでの現況把握を想定して北上町，旧雄勝町と牡鹿郡の旧牡鹿町が合併する

おり，従来の方法を否定するものではない。また，

ことで誕生し，2014年時点における市域面積はそもそも国土地理院は地形図を修正するために空554.5km2である。旧桃生町，旧北上町を除く１

中写真を使用しているし，災害による地形や植物

市４町に設定されていた都市計画区域のうち，旧被覆の変化を明らかにするために空中写真や衛星

雄勝町，旧牡鹿町の都市計画区域は2010年に廃止

画像が使用されることは珍しいことではない。本

された。旧石巻市と旧河南町の都市計画区域は連

研究は，日々更新される衛星画像の精度が上がり，続しており（130.0km2），東松島市，女川町とと解析ソフトの技術が向上していることから，衛星もに石巻広域都市計画区域を構成している（1970

画像解析が都市活動に伴う土地利用の変化をリア年指定）。一方，旧河北町の都市計画区域は飛びルタイムで把握するのに有効であると考えている。

地的に併存し（15.1km2），特徴的な区域設定とここで提案する手法の有効性が確認されれば，よなっている（図１）。
衛星画像の切り出しは方形が基本であり，本研

り解像度の高い衛星画像を用いて個々の人工物の－65－

都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田図１浩久）

石巻市概観

究の目的からも同市全域を市境界で区切って研究度が５m であるため，解像度３０cm クラスの画像対象地域にする必要はないため，石巻市街地とそに比べると人工物の建替え／改修を特定することれに連たんする東松島市街地を含む方形の区域約はできないが，新設や取り壊しを特定することは2200km を研究対象地域に設定した。なお，本研可能である。本研究は，市街地外縁における土地究で言う市街地とは，区域区分（線引き）された利用変化を広域的に把握しようとするものであり，市街化区域を指し，用途地域が設定される。

緑地の変化を捉えやすく，安価で広範囲のデータ

石巻市の市街化区域は石巻広域都市計画区域内を入手できる同衛星画像を採用した。使用した画2に引かれており（31.7km ，全市域面積の5.4％），像の撮影年月日は，森林や水稲の緑色によって緑そこに総人口の約４分の１が居住している。この地が特定しやすい夏季（８月）で撮影時期を統一

割合は全国的に見て高い方ではない。１市６町のし，震災前の２０１０年８月２４日（図２），震災直後大合併によって，人口の集住域が複数存在する多の２０１１年８月９日（図３），近年の２０１５年８月６

極型の都市になったことが原因と考えられる。

日である（図４）。

本研究で使用した衛星画像はドイツ国籍の衛星使用したソフトは米国 Exelis Visual Information

Rapid Eye によって撮影されたもので，青（４４０-Solutions 社製の ENVI である。研究対象とした

５１０nm），緑（５２０-５９０nm），赤（６３０-６８０nm），レッ

衛星画像は，干渉防止のため水域部分をマスク処ドエッジ（６９０-７３０nm），近赤外（７６０-８５０nm）の理した後，クラス分類を行った。その後，米国

５バンドマルチスペクトル画像である。レッド

ESRI 社製の GIS ソフトである ArcGIS を使用しエッジバンドを搭載していることが特徴であり，て各種土地利用を計量的に把握し，同分析結果を植生調査に効果的な衛星画像であると言われてい石巻市の災害復興計画と対照させた。

る。Rapid Eye の画像はリサンプリング後の解像－66－

都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田図２

2010年８月24日の衛星画像

図３

2011年８月９日の衛星画像－67－浩久）

都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田図４３３－１浩久）

2015年８月６日の衛星画像

図１参照）と市街地が展開する石巻広域都市計画土地利用のクラス分類区域とを連結するような土地利用が区域外の石巻

震災以前線沿線においてなされていることが分かる。石巻

2010年８月24日に撮影された衛星画像に対して，

広域都市計画区域内では，仙石線にそって都市的ENVI のクラス分類機能を用いて震災直前の土地土地利用が帯状に広がり東松島市（旧矢本町地区）利用図を作成した（図５）。同図を見ると，都市との連たんが観察される。また，旧桃生町，旧河計画区域内に都市的土地利用が収まっている様子

南町，旧河北町の中心部が郊外の生活拠点となっを確認することができるものの，飛び地的に設定ている。ただし，５ｍの解像度で現れるほどの更されている旧河北町の都市計画区域（未線引き，

地 が ほ と ん ど 存 在 し な い こ と か ら（0.8km2，

表１

研究対象地域内の土地利用の割合（単位：km2，括弧内は％）2010

都市的土地利用

2011

2015

54.1（26.5）

62.9（30.9）

59.3（29.1）

更地

0.8（0.4）

3.2（1.5）

8.0（3.9）

緑地

110.3（54.1）

92.0（45.1）

100.3（49.2）

土

7.3（3.6）

11.9（5.9）

5.6（2.7）

雲

0.3（0.1）

3.0（1.5）

0.0（0.0）

水部（mask 処理）

31.0（15.2）

30.8（15.1）

30.7（15.1）

203.8（100.0）

203.8（100.0）

203.8（100.0）

総計－68－都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田図５浩久）

2010年８月24日の土地利用0.4％），東日本大震災直前においては，市街地及とを示している（表１）。新市街地建設では緑地

びその周辺地域で宅地開発が積極的に行われていの再生も大きな課題となるだろう。一方で，都市るというわけではなかったことが分かる（表１）。

的 土 地 利 用 は54.1km2（26.5 ％） か ら62.9km2（30.9％）に拡大した。これは，クラス分類の過３－２

震災５カ月後程で，更地でも緑地でも土でもない土地利用が都

津波の被災域を図化してみると，用途地域が設市的土地利用と判定されたためと考えられる。こ定されている市街化区域のうち，仙石線以南で津のように，災害の痕跡が残る時期の都市的土地利波による浸水の免れたのは丘陵地になっている日

用に関しては，当該地の土地利用が実際に機能し和山地区のみであり，仙石線以北も旧北上川（図ているのか否かを正確に判読することが難しい。

中東側河川）および定川（図中西側河川）に対す

しかし，このような時期においては，仮に現地調る津波の遡上によって，石巻市街地のほぼ全域が査で視認するにしてもその判定は難しく，衛星画被災したことが分かる（図６，図７）。震災から像解析は被災の程度や被災範囲の確認に利用されおよそ５カ月後の2011年８月９日に撮影された衛るべきである。

星画像に対して，クラス分類を行い土地利用図を2011年の画像解析の結果には，雲の影響が比較描いてみると，市街地に流れ込んだ土砂や瓦礫が的強く表れた。雲の部分を共通にマスク処理して同年８月時点においても残存し，「土」に分類さ時期ごとの比較を行う方法もあるが，それは他の2れた（図８）。また，緑地が110.3km （54.1％）

時期のデータをマスクの範囲分だけ消すことなる2から92.0km （45.1％）へ大きく減少し，市街地ため，本研究では他の２時期のデータを優先し，を襲った津波が市街地内外の緑地も消滅させたこ

雲のマスク処理は行わないことにした。
－69－

都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田図６

図７

用途地域指定区域（市街化区域）

用途地域指定区域（市街化区域）と津波被災域－70－浩久）都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田図８2011年８月９日の土地利用

図９

2015年８月６日の土地利用－71－浩久）

都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田３－３

近年浩久）

されており，具体的な復興施策はあくまでも市町

2015年８月６日に撮影された衛星画像に対する村単位で立案，実施する。石巻市も，復興基本法

クラス分類から，近年の土地利用図を作成してみに即して県と県内３４市町村との共同で復興促進計

ると，土砂や瓦礫が撤去され，被害が大きかった

画を策定し，２０１２年２月に国から全国第１号の認海岸部の土地が更地になっていることが分かる

定を受けると共に，２０１４年３月には県と共同で策（図９）。また，市街地外縁に大規模な更地が確定した復興整備計画を公表した。両計画は同市が認される。郊外部に観察される緑地から土に変

２０１１年１２月に策定した石巻市震災復興基本計画のわった土地も含め，現在生じている土地利用変化進行を財政面／制度面でバックアップするものとの要因と今後の予定については，画像解析で解明して位置づけられている。言い換えれば，財政面できる域を越えており，行政担当者や現地調査に／制度面でのバックアップが決まるまでは広域か頼らざるをえない。なお，更地に分類された土地

つ高額な復興事業は具現化されないということで2の面積は8.0km （3.9％）に達し，震災前の約10もある。
震災の発生から１年を待たずに被災自治体が復倍にまで拡大した（表１）。
現地調査で補足した結果，市街地外縁の更地は興基本計画を策定し，それを国がバックアップす宅地開発による造成地であり，後述する震災復興ることで計画の実現性を確保するというシステム

基本計画に基づく新市街地建設によるものであっは論理的であり，実践までのスピードも驚異的なた。市担当者によれば，震災前に造成されていたものであったことは明らかである。ただし，その土地にも住宅建設が進んだということであり，被驚異的なスピードは行政が行う計画策定といった災域での住宅建設を避けようとする被災者や住宅尺度での評価であり，住居を失った被災者の尺度建設が制限されることになった土地（災害危険区とは大きく異なる。復興整備計画の中では土地利域）に居住していた被災者による土地需要に郊外用構想図として市街地再編の青写真が示されておの宅地が対応しているようである。一方，郊外農り，それによって復興事業は具現化にむけて加速村域に対する土地利用変化は，宮城県が事業主体したと考えられるが，現地での声を聞く限り，計となる農村整備事業（基盤整備事業）によるもの

画の策定が遅々として進まないと批判する被災者が多い。震災との直接的な関連はない地区もあるは多数存在する。そのため，すべての被災者が復が，停滞していた事業が震災による浸水や地盤沈興事業の進行に合わせて行動するとは考えにくく，下によって一気に進行した地区もある。

事業計画から外れた住宅建設が部分的に進行して

４

震災復興基本計画による市街地の再編いることが予想される。
研究対象地域内における土地利用の２０１０年から２０１１年６月に施行された東日本大震災復興基本

２０１５年 ま で の 変 化 を 見 る と， 緑 地 は１１０.３km２

法（以下，復興基本法）に基づき同年１２月に施行（５４.１％）から１００.３km２（４９.２％）に減少し，された東日本大震災復興特別区域法では，被災し都市的土地利用は５４.１km２（２６.５％）から５９.３km２

た地方公共団体が単独または共同して復興推進計（２９.１％）に増加している（表１）。２０１５年の更画を策定し，それを国が認定することによって規地が８.０km２（３.９％）であることから，都市的土制の特例等が適用されることになったが，復興基地利用の面積は絶対値，割合ともにさらに上昇す

本法によって設置された東日本大震災復興対策本るであろう。郊外緑地に対する無計画な開発は持部が提示した復興の基本方針では，「東日本大震続可能な都市成長の理念に逆行するものであり，災からの復興を担う行政主体は，住民に最も身近今後は，このような土地利用変化が計画的なもので，地域の特性を理解している市町村が基本」とであるか否かの検証が必要になると考えられる。
－72－

都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田５浩久）

Aperture Radar）を利用した解析を併用する方おわりにが目的を達成しやすい。

本研究では，東日本大震災による広域の土地利

今後は，被災状況を明らかにする研究というよ

用変化が生じている宮城県石巻市を事例にして，りは，復興事業が従前の都市機能をどう変えてい都市域の土地利用の広域的な把握を短時間で可能くのか，あるいは，非計画的な土地利用改変が都にする手法の一つとして，衛星画像解析の可能性

市機能にどのような影響を及ぼすのか，といったを検証した。

研究が必要になると考えられる。市街地が壊滅し冒頭で述べたように，本研究は土地利用変化にた石巻市のような被災地においては従前の土地利対する従来の手法を否定するものではないが，都用を再現できるデータは衛星画像しかなく，例え市域の空間的な拡大が都市の成長と捉えられていば復興事業を挟んだ土地利用の差分抽出というよ

た２０世紀の都市成長概念から機能集約的な成長をうな分析が，上記テーマの研究には有効であろう。

目指す都市成長概念への転換期における都市計画を考えようとする場合，どうしても都市域におけ付記る短いスパンでの土地利用変化を迅速に捉える必本研究は，平成２８～３０年度科学研究費・挑戦的萌要が生じる。特に，突発的な災害によって従前の芽研究（課題番号：１６K１３２９５，研究代表者：山土地利用が劇的に変化してしまった被災地の新市田浩久）による成果の一部である。

街地建設の過程においては，Smart Growth への新たな方向性を模索しつつ，混乱する住民の行動を誘導していくことが求められる。先を見越した軌道修正を行うためには，人為的な土地利用転換に伴う個々の土地に対する価値創出や全域で見た場合の都市機能の変化を的確に捉えていかなければならない。
今回の検証では，総体として解像度が５m 程度の衛星画像であっても，土地利用を示す空間データが整備されるまでの状況把握には十分使用可能であるという点が明らかになった。ただし，災害直後に撮影された衛星画像は，被災状況の大まかな把握には有効であるものの，都市的土地利用に関する議論には不適である。災害直後は，建築物は残存しているものの機能が失われている土地利用と機能しているにも関わらず画像では変化があったと判読される土地利用が広い範囲で混在するため，土地利用のクラス分類が平常時におけるそれと大きく異なってしまうからである。そして，この傾向は津波や洪水といった災害に特に顕著に現れる。なお，災害直後の被災状況を正確に把握するためには，天候に左右されにくく，個々の建築物の形状変化を捉えやすい SAR（Synthetic－73－都市域の土地利用変化に対する衛星画像解析の可能性～宮城県石巻市を事例にして～（山田浩久）

Feasibility of Satellite Image Analysis for Land Use Changes inUrban Areas:
A Case Study at Ishinomaki City, Miyagi Prefecture
Hirohisa YAMADA（Regional Policy, Social Systems Course）

In order to study extensive land use change, adjusted data such as the Geospatial Information
provided by the Geospatial Information Authority of Japan is generally used. Although the present
study does not contest the validity of this method, adjusting such data is time-consuming. This study
evaluates the feasibility of using satellite image analysis to evaluate in just a short space of timechanges in urban land use over large areas, using the example of Ishinomaki City in Miyagi Prefecture,
where land use has changed drastically due to the Great East Japan earthquake.
The images used were acquired by the German satellite Rapid Eye, the first commercial satellite in
the world to have a Red-Edge band, suitable for surveying the distribution of vegetation and theclassification of tree species.
Comparing satellite images taken by Rapid Eye in 2010, 2011 and 2015, it was found that, after theearthquake, residential areas increased while green spaces decreased. Although these changes run
contrary to the compact city policy pursued by Ishinomaki City, residents thrown into confusion by thedisaster altered green spaces to residential areas. This study demonstrates that using satellite images
is an effective ad hoc means of identifying land use modification in urban areas while geospatial data is
being prepared.

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