こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 26 号 / 2018 . 3

水中の河床地形の面的計測とその活用方策について （続報）UTILIZATION OF RIVERBED SURFACE MEASUREMENT DATA FOR RIVER MANAGEMENT
秋田 麗子 * ・ 西口 亮太 * ・ 野間口 芳希 * ・ 佐藤 隆洋 **Reiko AKITA, Ryota NISHIGUCHI, Yoshiki NOMAGUCHI and Takahiro SATO

Conventionally, riverbed topography has been measured for each cross-section by 200 m pitch.
In recent years, due to the improvement of measuring technology, two-dimensional surface
measurement has become possible. The spatial density of measured topography data has become
several 10 to 1,000 times higher than conventional measurement. In this paper, we review speciﬁc
examples of strategies and general considerations to utilize surface measurement data of riverbed
topography for river management. As a specific example, we analyzed the result of riverbed
topography by swath-type sounder at the downstream of Shonai River. The case study of detection
and monitoring of the deformation, to grasp the amount of change from the temporal variation of
the measurement, and to grasp the bars and dunes. We also complied the spatial resolution andmeasurement cost.

Keywords : river bed topography， river management， A high-resolution side scan imaging
with bathymetry

センサを固定し、 水深、 平面位置、 船の動揺を同時に計測した。

1． はじめにまた 5 地点で水位計測を行った。

近年、 3 次元サイドスキャンソナーに加え、 ALB 測深 1）,2）
や写真画像を用いた SfM 技術

3）~6）

計測区間は 8 ブロックに区切り、 ブロックごとに、 計測値がが実用化され始め、 水中

相互にラップし、 空白域が生じないよう縦断的に往復することの河床地形を様々な手法で面的に計測することが可能となっで計測を行った （図－ 1）。 結果的に、 一断面あたりの測線はた。 筆者らは、 2015 年 9 月に庄内川下流域において河床地

平均 20 本、 測線間隔は平均 7m となった。 水深を平均 1.5m

形の面的計測を行ったが、 この計測データをうまく可視化処理とすると、 水深の 5 倍の河床幅を計測でき、 一般的なマルチすることで、 これまで未知であった現地河川の水中下の状況がビーム測深 （水深の 3 倍程度） に比べて効率的であることを「見える」 ことを確認した。

再確認した。 現地計測に要した時間は、 潮位の低い時の作業

このような河床のビッグデータが、 河川管理の実務にも有効に役立てられることを示すため、 前報 7） において河川管理へができないといった制約もあり、 準備 ・ 片付けを含めて 9 日間であった。

の活用事例に関するケーススタディを示した。 本稿では、 これ
計測日に調査手法の選定にあたっての留意事項を追加し、 より実務での活用に資するよう整理し直したものである。

2． 現地観測概要

12km

新川

計 測 範 囲 は 庄 内 川 の 距 離 標 7 ～ 12km の 区 間 （ 延 長 約
庄内川5km） である （図－ 1）。 河床勾配は約 1/2,000、 水面幅は

計測範囲
L=5km

約150m、平均潮位時の水深は 1～ 3mである。 感潮域であり、一日の中で最大 2m 程度の水位変動がある。

拡 大 図

計測にはスワス式測深機 （製品名 C3D-LPM） を用いた。
本機種はセンサー部から 180 度の広い範囲の情報が得られるという特性がある。 ゴムボートにスワス式測深機、 GPS、 動揺* コンサルタント国内事業本部 流域・都市事業部 河川・水工部** コンサルタント国内事業本部 社会システム事業部 ＣＩＭ推進センター

7km

背景
左：航空写真（2012 年撮影）
右：管理基図平面図（庄内川河川事務所提供）

図－ 1 計測範囲 （左） および計測軌跡 （右）67水中の河床地形の面的計測とその活用方策について （続報）3． 観測データの処理および加工
12k（1） 河床標高データの作成
計測時水位から測深データを差し引いて河床標高を算出し、測線ごとに繋ぎ合わせ、 1m 2 に 1 点の密度で、 河床高の三10km 付近より上流
直線区間で河床は平坦
交互砂州が確認できる

次元座標値データを作成した （図－ 2）。

11k

湾曲部が連続している 7 ～ 10km 区間では横断方向に起T.P.+0.5以上

伏が見られる。 一方、 河道が直線的な 10 ～12km 区間では

+0.0

横断方向の起伏が 7 ～ 10km に比較してあまり見られない。

-0.5

10k

-1.0

（2） 河床形状の可視化-1.5とから、 この可視化の方策について試行を行った。
陰影図は、 地形の形状を表現する際によく用いられるが、9k片方からの光源を使用するため光源位置により影になる部分が生じ、 光源位置を変化させると見え方が変化し、 起伏を網羅的に把握できない。 このため、 傾斜図 （起伏図） によって、急崖部 ・ 平坦部を表現することとした。 傾斜図の表現に際し、10km 付近より下流
湾曲部が連続横断方向に複雑に傾斜した地形標高（T.P.m）

標高分布図では河床の起伏や凹凸の形状を把握しにくいこ

-2.0
-2.5
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5

地形図や陰影図の表現方法を参考に、 傾斜がきつくなるほど色が濃くなるように工夫した。 さらに、 高さ関係を可視化する

-5.0

8k

ため、 標高データより作成した DEM データに、 作成した傾斜
図 （ラスター） を貼りつけ、 鳥瞰図とすることで、 河床形状もT.P.-5.5未満

視認できるようにした。 河床の凹凸が小さいことから、 高さ方向

7k

を 3 倍程度に強調することで、 河床波スケールの凹凸も際立つことが分かった。

背景：管理基図平面図（庄内川河川事務所提供）

図－ 2 河床の標高分布図作成した河床形状図を図－ 3 に示す。 橋脚周辺の洗掘、

7.0km 付近

水制工周辺の局所地形がはっきりと視認できる。 また、 河床
波形状として、 うろこ状の模様と、 縦断方向の筋状の模様の 2
種類の河床の凹凸模様が確認された。
可視化処理の試行において、 複数の関係者が実際に 「見やすいかどうか」 を判断できるよう、 専門ソフトウェアがなくとも、 また PC 環境に よらず取扱いで き るデータ型式が必要であった。 これについては、 GIS ソフト （QGIS） の Qgis2threejs
プラグインを用いて、 ウェブブラウザで確認できる WebGL 形

橋脚部の深掘れ式の 3 次元モデルを用い、 任意の場所を様々なアングルで確認できるようにした。

9.4km 付近

11.0km 付近

掘削工区の端部

筋状の河床模様

うろこ状の河床模様

水制工間の堆積水制工下流の浸食
河床の深掘れ図－ 3 河床形状図
図－ 3 河床形状図
68

背景：航空写真（2012 年撮影）
（庄内川河川事務所提供）

こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 26 号 / 2018 . 3

4． 河川管理への活用に向けたケーススタディ

0.0（1） 洗掘等の変状の発見および状況把握-1.0であれば、 問題を発見しても、 再計測することなく、 すぐさま
任意地点の地形を把握できる利点がある。

河床高[T.P.+m]

面的に漏れのない河床情報が得られると、 洗掘などの変状の発見に役立てられる。 また、 空間解像度、 精度の高い計測

-1.5
-2.0

-3.0

B-B'

-3.5
-4.0

では洗掘が生じていることが確認できた （図－ 3）。 図－ 4 の-4.5

現在の洗掘深は、 設計時に使用する最大洗掘深の実験式 8）

上流側勾配・実態 ：29°
・実験式：25～29°-2.5

今回の計測範囲には複数の橋梁が横過しており、 橋脚周り
ように 2 本の橋脚における洗掘部の縦断地形を計測すると、

洗掘深・実態 ：1.8 m
・実験式：3.75m

FLOW

-0.5

C-C'

0

5

10

15

20
25
上流からの距離[m]

30

35

40

図－ 4 A 橋の橋脚 （2 基） の洗掘部の縦断図の半分程度であること、 上流側勾配はほぼ実験式どおりである
ことが分かった。 さらに、 知見の少ない縦断方向の洗掘延長についても把握することができ、 洗掘実態の把握において有用であることを確認した。

9.4km 付近より上流の工区
全面的に再堆積が確認
掘削後 2～4 年経過（2） 面的な地形変化の把握
面的な河床情報が複数時期で蓄積されると、 差分をとること
で、 変動高の分布が把握でき、 任意の領域における正確な変動ボリュームが得られる。 洪水前後の計測ができると、 平面二

背景：管理基図平面図（庄内川河川事務所提供）

次元河床変動計算の検証材料として、 精度向上に役立てるこ

河床変化高（m）

とも可能である。 また、 一時期のデータしかない場合でも、 例
堆積

えば、 管理河床高との比較により、 問題箇所を漏れなく合理的に抽出するといった活用も考えられる。
今回の計測範囲では、 4 年前から複数年度に渡って掘削工事が行われているが、 これらの工事の完成断面形状が縦断

9.2km 付近より下流の工区
堆積・侵食区間が混在
掘削後 1～4 年

20m ピッチで得られることから、 掘削直後の地形はある程度面的に把握できた。 このため、 計測値との差分をとり、 掘削直後から計測時点までの変化高を算出した （図－ 5）。 その結果、侵食

必ずしも全工区で堆積している訳ではなく、 また堆積高にもばらつきが見られた。

図－ 5 C3D による計測河床高と掘削敷高の差分図

次に、 堆積を規定する要因分析を行ったところ、 工区ごとの掘削時期との関係性が見られ、 掘削直後から約 1 年は堆積が顕著であるが、 その後は徐々に鈍化し、 3 年程度で一定値にFLOW収束するという実態が把握できた。 これより、 堆積速度を把握
FLOWする上で、 3 年以上のモニタリングが必要であるという知見を得ることができた。

9.0k 付近

7.1k 付近

図－ 6 平常時の現地状況（3） 中規模河床形態の把握
砂州に代表される中規模河床形態は、 洪水時の水衝部の形成や水位上昇に関連するため、 治水上、 その位置や高さ、移動状況を把握することが重要である。 一般的には空中写真

砂州（波長 220m）
砂州（波長 150m）
砂州（波長 150m）

で砂州前縁線を読み取る場合が多いが、 水深の大きい河川で

やや不明瞭
な砂州

は必ずしも容易ではない。 面的な河床情報を活用することで、水没している砂州の実態を把握でき、 河道計画への反映と高やや不明瞭な砂州（波長 250m）

砂州（波長 200m）度化が期待できる。
図－ 7 交互砂州の形成箇所 （標高別に彩色）69

水中の河床地形の面的計測とその活用方策について （続報）1200

おり、 これまで砂州全体の面的な実態は不明であったが、 今

1000回計測において、 10km 付近より上流では、 掘削を行ってき800た箇所を含めて、 図－ 7 のように交互砂州が形成されている流量（m3/s）

庄内川下流域でも、 図－ 6 のように低水路は常時湛水して状況を確認した。 砂州の波長は 120 ～ 250m 程度、 波高は計測実施

2014年9 月

2015 年9月

400

0

1月

3月

5月

7月

9月

11月

1月

3月

5月
2015年

2014年

の枇杷島水位 ・ 流量観測所における流量時系列をみると、 現の 450m 3/s （年間に平均的に 10 時間程度発生する規模） で

小規模出水

600

200

1m 程度であるが、 砂州形状はやや不明瞭であった。 図－ 8
地計測を実施した 2015 年 9 月の直近の洪水は 2014 年 9 月▽平均年最大流量

7月

9月

図－ 8 枇杷島観測所の流量時系列 （2014 ～ 2015 年）-1.0

交互砂州（bar）と似た地形(右)あり、 近年大きな洪水は生じていない。 このため砂州形状が不鮮明になっていることが推察され、 今後、 比較的大きな洪

(中)

-1.5

(左)

水後に計測することで、 より明瞭な砂州地形が把握できるもの（4） 小規模河床形態の把握
砂河川では洪水規模によって小規模河床形態が変化し、 こ-2.0
砂堆（dune）と似た地形

河床高[T.P.+m]と期待される。

(左)

-2.5

(中)
(中)

れが河床粗度となって洪水疎通能力にも大きく影響を及ぼすことから、 治水上、 その実態把握が重要である。 密な河床地形

FLOW

(左)

うろこ状
模様の範囲

(右)
(中)
(左)

-3.0

データの処理方法を工夫すると、 図－ 3 のように河床の凹凸
縦 筋状
模様の範囲

模様が可視化され、 小規模河床波の定量的な把握や分析に役立てられると考えられる。

-3.5

180

160

140

120

1） 砂堆スケールの計測

100

80

60

河川資料に基づく曲線

平坦

外挿法により推定される線

縦断波長 （λ） 15 ～ 20m となっていた。 非対称な縦断形状

反砂堆

砂堆

無次元掃流力 τ*2） 水理量との比較による同定
U

L

砂堆

0.1

砂漣
←

T

て示し、 砂漣のそれとは大きく異なることを示している。 今回計
測したうろこ状模様のスケールは、 このうち砂堆の範囲におさ
まった。

10

100

粗度係数（形状抵抗あり）

5

砂堆であると同定した。

水深[m]ると、 うろこ状模様が確認された範囲では、 直近洪水で砂堆以上の 2 つの既往知見との比較を踏まえ、 うろこ状模様は10000

図－ 10 小規模河床波領域区分 （d=0.05cm） のプロット

6

もいえる。

1000
相対水深 H/d

おり今回の計測箇所における水理量を流量規模別にプロットす

外挿による領域のプロットにあたり、 貴重な実態データであると

平水
平水

0.01

して小規模河床波の形成領域図を作成している。 図－ 10 のとの検討領域は、 実験領域ではなく、 現地河川の資料分析や

年1日
年3日

7～10k付近

7

様が確認された箇所では砂漣領域となっている。 なお、 今回

直近最大

年3日

移動無しの平坦河床

山本 10） は、 相対水深 H/d と無次元掃流力τ* を評価軸と領域となる。 また、 これより流量規模が小さい場合や、 縦筋模砂漣

10～12k付近

は砂堆のスケールλ、 Δを水深 H で無次元化し

平均年最大

砂漣

平坦河床

ることで全体的な流況把握を行った。

直近最大

うろこ状模様の範囲
直近洪水の水理量年1 日⇒砂堆領域
縦筋模様の範囲
⇒砂漣領域

砂堆
→

件とし、 直近洪水ピーク時の下流端水位と上流端流量を与え
芦田ら

砂堆
平均年最大

1

からは、 砂堆であることが推察された。

9）

0

遷移河床

平坦

実験値に基づく曲線

そのスケールは波高 （Δ） 10 ～ 30cm、 横断波長 10 ～ 20m、一次元不等流計算を用い、 200m ピッチ横断データを地形条

20

図－ 9 小規模河床波の縦断図

図－ 3 で示したうろこ状模様の範囲について、 縦断図を作成すると図－ 9 のとおりである。 地形の凹凸が規則的に並び、次に、 砂堆かどうかの同定のため水理量との比較を行った。

40

縦断距離[m]

粗度係数（形状抵抗なし）

H12 東海豪雨（Q=3,600）
H23.9 洪水時（Q=3,150）

4S58 洪水（Q=1,930）

H3 洪水（Q=2,200m）

3
2
1
0
0.012

0.013

0.014

0.015

0.016

0.017

0.018

0.019

0.02

マニングの粗度係数

図－ 11 砂堆のスケールからの粗度係数の推定70

H27 11.1k （1夏）H27 11.1k （2夏）H27 11.1k （3夏）
H27 11.1k （4夏）
H28 10.8k （1夏）
H28 10.8k （2夏）
H28 10.8k （3夏）
H28 10.8k （4夏）
H28 10.8k （1冬）
H28 10.8k （2冬）
H28 10.8k （3冬）
H28 10.8k （4冬）

20
10
0
0.001

0.01

0.1

1

10

100

粒径(mm)

こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 26 号 / 2018 . 33） 粗度係数の把握に向けた活用事例

較したところ、 洪水規模によっては形状抵抗の生じないフラット
ベッドが形成されている状況が把握でき、 その移行する目安としては 2,000m /s 程度ではないかと推定された。 このような知
3

8.0k

10.0k

代表粒径 0.6mm 程度

60
0
50

-100
40
30
-200

逆流

20

-300
10 360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

560

580

600

620

640

660

時間（hour）

0
0.001

0.01

0.1

1

10

粒径(mm)

考えられる。

100

H11 11.0k （左岸）
H11 11.0k （中央）H11 11.0k （右岸）
H12 11.0k （左岸）
H12 11.0k （中央）H12 11.0k （右岸）
H25 11.0k （左岸）
H25 11.0k （中央）
H25 11.0k （右岸）
H26 10.8k （1夏）H26 10.8k （2夏）H26 10.8k （3夏）
H26 10.8k （4夏）
H27 10.8k （1夏）H27 10.8k （2夏）H27 10.8k （3夏）
H27 10.8k （4夏）
H27 10.8k （1冬）H27 10.8k （2冬）
H27 10.8k （3冬）
H27 10.8k （4冬）
H27 11.1k （1夏）H27 11.1k （2夏）H27 11.1k （3夏）
H27 11.1k （4夏）
H28 10.8k （1夏）680
H28
10.8k 700
（2夏） 720
H28 10.8k （3夏）
H28 10.8k （4夏）
H28 10.8k （1冬）
H28 10.8k （2冬）
H28 10.8k （3冬）
H28 10.8k （4冬）代表粒径0.6mmが移動しない※砂堆の確認箇所であるため、 砂堆がそのままの形状で維持されていたことについての考察を加え、 砂堆スケールと比較する水理量の妥当性を参考までに確認した。

6.0k

4.0k

6.0k

8.0k

2.0k

8.0k

10.0k

0.6mm

0.0

-2.0

-300

0.6mm

逆流

-200 360

360

1mm

380
逆流

400

420

440

460

480

500

520

540

560

時間（hour）

580

5.0
90

2.0k

4.0k

1.0

40

0.0
30

-1.0

20

逆流

10

400 0.01
420

440

0.0k

300

考となる知見もなく不可解であったが、 横断方向に傾斜した箇

700

720

700

720

460 0.1
480

500

520 1540

560

時間（hour）

580 10 600

H11 11.0k （左岸）
H11 11.0k （中央）H11 14.0k
11.0k （右岸）
H12 11.0k （左岸）
H12 11.0k （中央）H12 11.0k （右岸）
H25 11.0k （左岸）
▽移動限界摩擦速度
H25 11.0k （中央）2mm
H25 11.0k （右岸）
H26 10.8k （1夏）H26 10.8k （2夏）H26 10.8k （3夏）1mm
H26 10.8k （4夏）
H27 10.8k （1夏）0.6mm
H27 10.8k （2夏）H27 10.8k （3夏）
H27 10.8k （4夏）
H27 10.8k （1冬）H27 10.8k （2冬）
H27 10.8k （3冬）
H27 10.8k （4冬）
H27 11.1k （1夏）H27 11.1k （2夏）H27 11.1k （3夏）
H27 11.1k （4夏）0.6mm
H28 10.8k （1夏）
H28 10.8k （2夏）1mm
H28 10.8k （3夏）
H28 10.8k （4夏）10.8k （1冬）100
640 660 680H28
700 720
H28 10.8k （2冬）
H28 10.8k （3冬）
H28 10.8k （4冬）

620

2.0k

4.0k

6.0k

8.0k

10.0k

12.0k

14.0k

※砂堆の確認箇所

順流

200

所に限って見られることが分かり、 図－ 14 のとおり、 縦筋模様
流量（m3/s）

100

0

-100

-200

-300

逆流

360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

560

580

600

620

640

660

680

700

720

時間（hour）

代表粒径0.6mmが移動しない（5） さらなる活用に向けて ： 河床の質的状況の把握
5.0

河床の地形計測にあわせてサイドスキャン画像が得られる

4.0

が、 ここから、 大まかにではあるが礫 ・ 砂 ・ 泥の区分や、 根※砂堆の確認箇所
図－0.0k14 河床形状と計測時航跡との重ね合わせ
2.0k
12.0k
4.0k
6.0k
8.0k
10.0k
14.0k

順流

▽移動限界摩擦速度

3.0
摩擦速度（cm/s）

別途解析することで、 河床表層の質的状況を推測する試みを

680

図－ 13 砂堆の形成されている箇所の河床材料粒度分布

最後に、 図－ 3 で確認された縦筋状模様については、 参は、 同じく計測で得られる反射強度を

660

12.0k

代表粒径 0.6mm 程度

的にも説明がつくと判断した。

12）

10.0k

50

粒径(mm)

固ブロックなどの構造物の状況を読み取ることができる。 また、

8.0k

60

-3.00
0.001
360 380で、 計測誤差を踏まえる重要性を再認識した。

※砂堆の確認箇所

6.0k

2.0

通過百分率(%)

摩擦速度（cm/s）

70
3.0

れた砂堆が、 1 年近く経ってもそのまま残っていることは水理

データ処理上の問題を含んでおり、 現地観測結果を用いる上

640

順流

4.0
80

-2.0

おいてこのような段差が表現された理由は、 図－ 15 のとおり、

620

代表粒径0.6mmが移動しない
庄内川：11.00 km
0.0k

摩擦速度は生じない。 このことから、 直近洪水によって形成さぎ目に生じる計測誤差が表現されたものと同定した。 傾斜地に

600

400
42012
440 潮位変動に伴う水理量履歴の推定
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
図－
（上 ： 流量、時間（hour）
下 ： 摩擦速度）

380

100

にも逆流方向にも働くが、 河口に近いほど大きく、 上流に行くの形状が計測時の航跡とほぼ一致することから、 測線間の繋

1mm

0
-1.0

-100

示す。 流量および摩擦速度は、 潮位変動に伴って順流方向

5） 縦筋状模様に関する検討

2mm

14.0k

100

によって生じる水理量分布を推定した。 計算結果を図－ 12 にの、 代表粒径 0.6mm （図－ 13） の移動限界を上回るような

12.0k

1.0

上流端流量は平水流量の一定通水とし、 平水時に潮位変動れた 10km 付近でも、 順流 ・ 逆流の交互の流れが生じるもの

14.0k

順流

2.0

200

形条件とし、 下流端水位は実績の潮位変動 （720 時間） を、ほど小さくなり順流方向に卓越する傾向となる。 砂堆が確認さ

12.0k

10.0k

※砂堆の確認箇所-3.0

一 次 元 不 定 流 解 析 を 用 い、 200m ピ ッ チ 横 断 デ ー タ を 地

4.0k▽移動限界摩擦速度
0.0k

3.0
300
流量（m3/s）
摩擦速度（cm/s）

あり、 潮位変動に応じて順流 ・ 逆流の流れが常に生じる場所

2.0k

順流

4.0

ここまでの検討は、 砂堆が 1 年前の直近洪水によって形成されたことを前提に進めているが、 庄内川下流域は感潮域で

0.0k

5.0

4） 砂堆の形成時期の推測行っている。

14.0k

順流

100
70

見は、 解析精度の向上や河川管理の高度化に役立てられると

塩見 ・ 鈴木 ・ 山本ら

12.0k

80

流量（m3/s）
通過百分率(%)

11 のように推定できる。 既往洪水で検討された逆算粗度と比

4.0k
6.0k
庄内川：11.00km

2.0k※砂堆の確認箇所

90
200

係性を理論的に整理している。 同関係式を用いることで、 砂堆のスケールλ、 Δから、 水深 H に応じた粗度係数を図－

0.0k

300
100

吉川 ・ 石川 11） は、 河床波の形状特性と水流の抵抗との関

2.0

2mm

平坦地の場合
1mm

測線1

測線2

0.6mm

測線3

1.0
0.0

傾斜地の場合-1.0・音波は円形に拡がる・平地では、隣接測線との重複箇所の鉛直方向の差はわずかであり、補正で対応可
0.6mm
-2.0
・傾斜地では、隣接測線との重複箇所の鉛直方向の差が大きくなり、補正後でも差が残る
逆流1mm(数 cm オーダー)-3.0

360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720
図－
15 傾斜地におけるデータ処理上の誤差（模式図）
時間（hour）

71

水中の河床地形の面的計測とその活用方策について （続報）

5． 活用にあたっての留意事項

105
河道縦横断形状（土砂供給、地形）（1） 空間分解能
今回計測 （1m に 1 点の標高点） は、 定期横断測量 （縦断間隔 200m、 横断間隔 5m の空間密度） に比べると、 単位
面積あたりの情報量が単純に 1,000 倍となる。 ALB 測深 （高度や現地条件にもよるが 1 ～ 5m に 1 点） の場合には、 定104
蛇行（水路幅）103102

期横断測量の数 10 倍の情報量である。 一般には分解能が高いほど高コストとなることから、 面的計測にあたっては、 把握し砂州（水路幅）
定期横断測量10

たい事象の平面スケールに応じて空間分解能を定め、 その要求性能を満たすよう適切な計測手法を選定することが重要である。 図－ 16 に示すように、 例えば、 局所洗掘等の変状や中規模河床形態の把握であれば 5 ～ 10m の分解能が必要でALB 測深等が望ましいが、 大まかな土量変化の把握であれ大規模河床変動
一次元的取扱い1

中規模河床変動
三次元的取扱い

ALB測量

構造物周辺の河床変動（構造物の大きさ）

C3D計測
砂堆（水深）
反砂堆（水深、水面波）
小規模河床変動
二次元的取扱い10-1
砂漣（粒径）
10-2

ば 10 ～ 20m 精度でよいため横断測量等で対応できる。 小規
模河床波 （砂堆） の把握を行う場合は、 粒径にもよるが 1 ～5m の分解能が目安となり、 本調査のような詳細な地形計測が図－ 16 河床変動のスケール 14） に加筆必要となる。
（2） 計測精度
今回計測では、 別途、 音響測深機による横断測量を 10 測線で行い、 推定精度が 1cm 以内に収まることを確認した上で用いた。 特に、 新技術を用いる際は、 別の計測手法による精度検証を行い、 結果の信頼性を担保することは重要である。
また、 今回計測結果では、 本来は平坦と思われる傾斜地上

表－ 1 測量ピッチとコスト ・ 情報量の試算

横断測量の
縦断ピッチ
縦断ピッチ
200m
200m
100m
100m
50m
50m
20m
20m

C3D／横断測量
C3D／横断測量
コスト比
コスト比
2.3
2.3
1.2
1.2
0.6
0.6
0.3
0.3

C3D／横断測量
C3D／横断測量
情報量比
情報量比
1,000
1,000
500
500
250
250
100
100

に、 一定周期で数 cm の段差地形が縦筋状に残る結果となり、計測原理や計測仕様、 データ処理手法によって生じる計測誤（4） 適用範囲差があることを把握した。 このような計測誤差の存在により、 高

本稿は水中の河床把握を取り扱ったものであるが、 どのようさ数 10cm の砂堆は明瞭に視認できたが、 それより小さいであな現地にも適用できるものではなく、 調査目的や現地条件に

ろう数 cm の砂漣を視認することはできなかった。 なお、 計測応じた適切な調査手法の選定が重要となる。

範囲の下流側 7 ～ 10km は、 水理条件上は砂漣形成領域で

1） 水深との関係性ある。

今回計測では、 計測機器を有人ボートに搭載するため、 喫以上を踏まえると、 計測手法を選定する際には、 把握した水深として 50 ～ 70cm が必要であった。 このため、 水面からい事象の鉛直スケールが、 計測精度に対して数倍以上あるこ

50 ～ 70cm の範囲は計測できず、 例えば、 水面に近い河岸とを確認することが重要である。

や平瀬等の浅場は把握できない。 今回計測では、 計測場所
が感潮域である特性を活かし、 河岸付近の浅い場所は大潮の（3） 計測コスト

満潮時をねらって調査する等により、 極力、 広い範囲を計測

計測手法の選定においてはコストが制約となる場合も多い。

できるよう工夫した。 なお、 本計測機器 （C3D） の場合、 水

今回計測と同様のスワス測深と、 一般的な定期横断測量のコ

深数 10m までは計測できるため、 国内河川において、 水深

ストを比較した事例 13） によると、 スワス式の方が 2.3 倍のコストの上限に関する制約はない。

増となる。 ただし、 この比較は両者の空間密度に 1,000 倍の差異がある中での比較であるため、 横断測量を密に行うと仮定

このように、 河川水位の変化や計測機器の特性を総合的に判断して目的に適った計測計画を立てることが肝要である。

して試算すると、 表－ 1 のとおり、 50m ピッチより密な横断測なお、 適用事例のまだ少ない新技術であるが、 今回計測機

量を行う場合には、 スワス式の方がコストの面でも得られる情器を無人ボートに搭載することも可能となっており、 この場合、報量の面でも有利となることが確認できる。

喫水深は 30 ～ 50cm まで抑えることができる。 ただし、 遠隔操作となるため、 やや作業効率は劣る。
複数の手法を組み合わせるものとして、 満潮時に水深計測を行い、 干潮時には陸部から MMS や地上レーザ計測、 ある72

こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 26 号 / 2018 . 3

いは UAV 写真測量等による計測を行うことで、 両者を組み合中の河床面的情報を河川管理に活用する上での具体例を示し

わせて漏れなく地形を把握することが可能である。 この場合、た。 また、 調査および検討を通して得た留意事項や計測コス

ラップ点を設けて、 適切に合成するような工夫が必要である。

ト、 適用範囲についても極力具体的に整理した。

近年は、 ALB 測深に際し、 近赤外線レーザ計測も同時に行うことで、 1 回の計測でシームレス地形を得られる技術も実用化されている

1）,2）

本報が計測技術と管理技術の間を繋ぐ一助となり、 今後の河川管理の高度化 ・ 省力化に寄与することを祈念する。

。 また、 UAV 写真測量においても、 従来は陸部のみが対象であったが、 水中の屈折率の補正や水中

謝辞 ： 調査結果の考察に関して、 名古屋工業大学の冨永晃宏

ターゲットの設置等により、 水深数 m 程度は地形計測が可能

教授、 河川財団の山本晃一所長には、 丁寧に指導を賜りまし5）,6）。 このような近年の計測手法た。 庄内川河川事務所の方々には、 データ提供等の面で多大

は、 非接触で場を乱さずに調査でき、 かつ、 従来の測深技術な協力をいただきま した。 （株）アーク ・ ジオ ・ サポート の方々が不得手としていた浅場の計測ができるため、 今後の実用化には現地観測において尽力いただきました。 ここに記して謝意の拡充が期待される。 なお、 留意点として、 ALB 測深や水中を表します。

であることが報告されているの UAV 写真測量の場合は、 計測可能な水深に上限値があり、現在は濁り等にもよるが、 水深にして数 m が限界とされる。

参考文献

2） 植生との関係性

1） 山本一浩ほか：グリーンレーザ （ALB） を用いた河川測量の試み、今回の計測現場では、 沈水植生が密生するような場所はな
く、 フィルタリングに苦慮する箇所は少なかったが、 一般に、河床上に植生や立木、 ゴミ等が覆っている場合には、 河床まで透過して到達する点数を多く得るため、 密な計測点数が必

河川技術論文集、 第 23 巻、 20172） 岡部貴之、 坂下裕明ほか ： ALB の河川縦横断測量への適用性の研究、 河川技術論文集、 第 20 巻、 20143） 掛 波 優 作、 神 野 有 生、 赤 松 良 久 ほ か ： UAV-SfM 手 法 を 用 い要となる。

た高解像度かつ簡便な河道測量技術の検証、 河川技術論文集、

3） 流速との関係性

第 22 巻、 2016

今回の計測現場は、 平常時の流速が 1m/s 未満であり、 ボートが上下流に航行することに問題はなかったが、 流速が 2m/s

4） 原田守啓ほか ： UAV と水域可視化処理による河川地形計測手法の検討、 河川技術論文集、 第 22 巻、 2016

を超える場合には、 ボートによる遡上が難しく、 往復できない

5） 齋藤正徳ほか ： UAV 写真測量による簡易な河川地形把握手法

ため調査が非効率となり、 また安全上の問題も生じる。 このよを活用した河道管理の検討、 河川技術論文集、 第 23 巻、 2017

うな現場では、 ALB 測深や UAV 写真測量など、 非接触によ6） 神野有生ほか ： UAV と SfM-MVS を用いた河道水面下測量技

る計測が望ましい。

術における水面屈折補正の高度化、 河川技術論文集、 第 23 巻、

4） 水質や流れ等との関係性

2017

上記のような水深、 植生影響、 流速等の現地条件に加え、濁り（透視度）や塩分濃度といった水質条件、気泡の状況といった流れの条件についても、 調査の精度を左右する場合がある
ため、 事前に留意しておく必要がある。
5） その他の現地条件との関係性
ボートによる計測の場合、 床固工や沈水橋など、 ボートの往7） 秋田麗子ほか ： 水中の河床地形の面的計測とその活用方策について、 河川技術論文集、 第 23 巻、 20178） 治水上から見た橋脚問題、 土木研究所資料 第 3225 号、 pp.3337、 1995
9） 芦田、 江頭、 中川ほか：21 世紀の河川学、 京都大学学術出版会、
p.114

来を遮るものがないか、 坂路等の進入路、 係留場所や駐車ス

10） 山本晃一 ： 沖積河川、 技報堂出版、 p.27

ペースがあるか、 港湾区域や水上レジャーエリア、 漁場、 公11） 吉川秀夫、 石川忠晴 ： 砂漣 ・ 砂堆上の流れの抵抗について、園など配慮が必要な場所かどうかについても事前の調査が必要である。
UAV による計測の場合には、 近傍の飛行場、 周辺の DID地区、 橋梁の位置、 河川利用状況等を把握した上でのフライト計画や安全計画を立てる必要がある。

土木学会論文報告集、 第 281 号、 1979
12） 塩見真矢、 鈴木克尚、 山本晃一ほか ： 3次元サイドスキャンソナー
を用いた鬼怒川下流部における泥岩 ・ 沖積粘性土層露出河床の侵食特性の検討、 河川技術論文集、 第 22 巻、 201613） 坂角淳一、 保坂裕 ： 信濃川下流域のスワス測深計測について、
北陸地方整備局、 2012

6． おわりに

14） 河床形状小委員会 ： 移動床流れにおける河床形態と粗度、 土木
学会論文報告集、 第 210 号、 1973

近年の計測技術の躍進ぶりは目覚ましいが、 一方で、 河川管理の実務にはなかなか取り込みが進んでいない。 この理由
として、 「何ができるのかが具体的にイメージできない」 「コスト増が心配」 という実態があるものと考え、 本報において、 水73