VOL.19 Jun. ’21

国土文化研究所年次報告
ANNUAL REPORT OF RESCO

Research Center for Sustainable Communitiesはじめに
国土文化研究所
所長 寺井和弘
国土文化研究所は 2002 年 4 月に建設技術研究所の研究開発組織として設立以来、様々な先端的研究や地域活動、出版活動等を展開してきました。
建設コンサルタントに要請される多様なニーズに応えるためには、従来の土木建設技術の枠を超えた広範な「総合知」が求められるとの認識のもと、外部の有識者の参加を得ながら、心の豊かさを醸成できる空間（国土文化）を創出するために、知織、技術を結集する「シンクタンク」を目指そうとするものでした。
現在は、この設立当初の精神を引き継ぎながら、CTI グループの新事業展開のための中央研究所機能を付加した組織として、研究開発、地域・社会貢献活動、社会への情報発信、並びに人材育成の 4 つの事業に取り組んでいます。
・研究開発
社会資本整備に関わる技術者の能力向上のための基礎的な技術から、新たな 21 世紀社会の構築に向けた各分野を融合する総合的技術までを研究対象とし、 広範なテーマでの研究を実施しています。 本年次報告には 2020 年に実施した研究テーマの中から、8 件のテーマについての研究報告を掲載いたしました。
・地域・社会貢献活動
本社が所在する東京都中央区の日本橋地域の団体、企業などと協働で「江戸東京再発見コンソーシアム」を立ち上げるなど、さまざまな活動を行っています。2009 年から有料運航を開始した「お江戸日本橋舟めぐり」は、すでに累計参加者数が 1 万 5000 人を超えています。わずか 10 人乗りの小さな電気ボート 1 隻による活動ですが、水面からまちを見上げ、都市の成り立ちや防災、環境などを身近に体験できる非日常的な場として、多くのお客さまからご好評をいただいております。
・社会への情報発信
本年次報告を始め、研究成果を書籍としてまとめた出版事業やオープンセミナーの開催などを実施しています。2020 年には、「水網復活研究」（2017～2019 年）の研究成果を冊子化して公開、「東京低平地の高潮対策とまちづくりを考える」をテーマとしたオープンセミ
ナーの開催、研究成果のプレスリリースなどを行いました。
・人材育成
建設コンサルタントの担い手を将来にわたって確保していくために、とりわけ若手技術

者を育成していくことは極めて重要です。当社はインフラの専門家集団ですが、社会が大きく変化するなかで、プロフェッショナルなコンサルタント・エンジニアの能力として求められるのは、今や専門的能力だけではありません。幅広い視野、関心、国際性、リーダーシッ
プ、コミュニケーション能力、マネジメント、倫理性などが備わったエンジニアの育成が必要です。
国土文化研究所では 2018 年に 25～35 歳の技術者を対象にした人材育成プログラム「国土文化カフェ～未来を担うエンジニア入門講座～」を開設し、2020 年には 18 名の職員が参加しました。
2020 年は、新たに十数名の専任研究員からなるインテリジェンス・サービス・プラット
フォーム（ISP）とインフラ・ソリューション・グループ（ISG）を所内に設け、研究所の機能強化を図りました。AI や 3D 設計など、時代の最先端の研究を行い、顧客へのコンサルティングサービスや社内の生産性の向上に大きな貢献を果たしております。
いま日本は、災害の多発、インフラの老朽化、地球規模の環境問題への対応など、多くの社会的課題を抱えています。国連持続可能な開発サミットが採択した「SDGs」や、政府が提唱する「Society5.0」やといった時代の潮流を見据えながら、またわが国が古来より育んできた有形無形の伝統文化に思いを馳せながら、今後も引き続き、当社グループの中央研究所としての機能を充実させつつ、積極的な社会貢献を果たしてまいる所存です。

国土文化研究所年次報告 VOL.19 Jun.’21
目
はじめに

次

国土文化研究所長

寺井和弘《研究報告》
研究報告要旨1

自治体防災行動支援システムの開発研究

4

Research and development of system for supporting determination in disaster situation acted by local government
大阪本社

防災室

野中

寛之、山本

健吾、野中

大阪本社

水システム部

由良

英作、宮本

賢治

洋佑

11

CCTVカメラ映像から得られる画像解析サービスに係る研究開発
Research and development of image analysis services for CCTV camera images
国土文化研究所
インテリジェンスサービス
プラットフォーム
東京本社 情報部

川添

祐

上山

晃

20

生産性向上に向けた AI 技術活用研究
AI technology utilization research to improve productivity
国土文化研究所
インテリジェンスサービス
プラットフォーム
技術本部

山脇

正嗣

清水

隆史

25

3 次元データによる構造物の設計手法に関する基礎的な考察
Basic study on construction engineering by 3D data
国土文化研究所
インフラソリューション
グループ
東京本社 北海道水工室

坂本

達俊、鵜飼

古野

貴史

東京本社

薄井

正幸

藤田

玲、柳田

構造部

東京本社 技術統括部
BIM/CIM推進センター

隼

勇

29

気候変動と堆砂進行がダムの治水・利水機能に及ぼす影響の評価指標化の提案
Impacts of climate change, reservoir sedimentation and change in water demand on water use functions of dams
大阪本社

ダム部
ダム部

和田
谷脇
倉橋

一斗、永谷
佑一
実

東京本社
九州支社

ダム部

藤塚

佳晃

東京本社

北海道河川室川村育男

株式会社建設技研インターナショナル 防災部
愛媛大学農学部 准教授

水野直弥

京都大学防災研究所

角

佐藤

教授

言、小島

裕之、

嘉展
哲也

36

社会基盤整備におけるユーザー調査法の研究～第 3 報：人間中心設計に基づくユーザー調査法マニュアルの開発～
Developing a user research manual with human-centered design approach
東京工業大学
環境・社会理工学院
管理本部 人事部
ダイバーシティ推進室
東京本社 道路・交通部

山田

菊子

瀬尾

弘美

佐野

薫

東京本社

水理センター

土方

淳

東京本社

社会防災センター

前川

裕介、花原

英徳

今井

敬一、木村

達司

国土文化研究所

46

水辺を中心とした子どもを育むまちづくりに関する研究
The survey of city planning to develop the children's ability around waterfront spaces
東京本社

環境部

土井 康義、竹内 えり子、大須賀 麻希、
稲葉 修一、関根 秀明

大阪本社
九州支社

環境室
環境室

上野山
高橋
加納

国土文化研究所

直樹
裕美
敏行、今井

敬一、木村

達司

56

鉄道駅芸術と文化に関するインフラ景観デザインの研究
The potentials of aesthetic infrastructure – Art and culture at the railways
国土文化研究所
国土文化事業部

木戸

エバ

75

河川計画における確率雨量の評価に関する一考察
A consideration on evaluation for probable rainfall in river planning
中央大学
理工学部都市環境学科

山田

正

教授

86

《国土文化研究所 オープンセミナー開催報告》

87

第 17 回 国土文化研究所 オープンセミナー
東京低平地の高潮対策とまちづくりを考える《第三期 国土文化カフェ開催報告》

93～未来を担うエンジニア入門講座～
注）所属は、2021年3月現在のものです。

研究報告
研究報告要旨自治体防災行動支援システムの開発研究
Research and development of system for supporting determination in disaster situation acted by local government
近年，東日本大震災，平成 30 年 7 月豪雨や令和元年九州北部豪雨など大規模な災害が頻発しており，自治体に求められる災害対応が増大している．こうした状況に対応するため，一部の自治体では，防災行動を支援するシステムの導入を進めているものの，「情報集約」を基本としており，防災行動は地域防災計画等に基づき実施している実態がある．しかしながら，緊急性の高い災害対応では，自治体の担当者が個々の技術，システムを組み合わせて活用することは困難であることから，各種防災行動を「一括」で管理・運用できるシステムが必要と考える．
本論文では，こうした課題を解決するため，風水害，地震・津波等の各種災害に対し，自治体の地域防災計画や災害対応マニュアル等をシステム化し，リアルタイムで被害状況把握，防災行動（タイムライン）を管理・共有・支援するシステムを開発する．
CCTVカメラ映像から得られる画像解析サービスに係る研究開発
Research and development of image analysis services for CCTV camera images
国土交通省所管分野における今後 30 年後までの維持管理・更新費の推計結果によると，長期的な費用の増加の程度
は，20 年後，30 年後ともに約 1.3 倍となる見込みである．しかし，地方自治体では技術者が不足しており，十分な河川管理ができていない．そのため，持続的・実効的なインフラメンテナンスを達成するために，新技術やデータの積極活用が重要となる．この際に発生するデータの代表的なものに監視画像，撮影画像が挙げられる．
本論文では，持続的・実効的なインフラメンテナンスを達成するために，設置される CCTV カメラより得られる映像及びAI(人工知能)技術を用いて，インフラメンテナンス行為の効率化に資するサービスを実現する手法を提案する．
生産性向上に向けたAI技術活用研究
AI technology utilization research to improve productivity
近年，「ディープラーニング」等の AI 技術を活用し，既存技術・生産効率の向上，並びに新規事業化への展開につなげる研究開発が各企業や研究機関において盛んに進められている．当社が所属する建設コンサルタント業界においても，技術力の向上や，業務の効率化を目的に，AI を活用した社会インフラの劣化診断技術や，洪水・土砂災害等の自然災害発生予測技術の開発事例がニュースや新聞で報告されている．当社においても，2017 年より AI の研究に着手し，これまでに各部室の技術力・生産効率向上のための AI 技術開発を多数実施してきた．本稿では，その 2020 年成果について報告するものである．
3次元データによる構造物の設計手法に関する基礎的な考察
Basic study on construction engineering by 3D data
近年，Sosiety5.0 に向け，土木分野においては，3 次元データにより建設プロダクトサイクルの効率化・高度化を図るための BIM/CIM の導入・推進が加速している．しかし，設計現場では，従来の図面を使用した 2 次元設計でワークフローが組み立てられており，BIM/CIM に関連する 3 次元設計による設計の効率化・高品質化・高度化の恩恵を十分に受けていない．
本稿では，こうした背景の下，3 次元設計を導入し，3 次元データを利活用した設計ワークフローを確立するための基礎研究として， 3 次元設計導入で期待される効果および導入に向けた課題を整理した．

1

気候変動と堆砂進行がダムの治水・利水機能に及ぼす影響の評価指標化の提案
Impacts of climate change, reservoir sedimentation and change in water demand on water use functions of dams
ダムの長期的な利水機能維持は，将来における国民生活の安定を図る上で重要な課題である．本研究では，将来のダムの下流域における利水需要シナリオを複数設定した上で，気候変動に伴う河川流況変化と貯水池内土砂堆積が同時進行した場合の多目的ダムの利水機能への影響について検討を行った．この結果，将来の流況変化及び堆砂進行により，ダムの利水機能が低下することを確認した．また，ダムの利水機能への影響は，貯水位を制限水位まで低下する洪水期における利水需要量の増減や分散化が大きく寄与することを確認した．さらに，将来の利水需要のシナリオ設定が異なると，利水機能の低下がさらに助長されるケース，これとは逆に緩和されるケースがみられた．以上より，今後，ダム再生検討
を合理的に進める上では，将来の利水需要変化の研究を進め，治水・利水両面からダム容量の最適化を図ることの重要性が示唆された．
社会基盤整備におけるユーザー調査法の研究～第3報：人間中心設計に基づくユーザー調査法マニュアルの開発～
Developing a user research manual with human-centered design approach
ユーザー調査は，実務，研究の両面で増加しているが，技術者は基礎知識を持たぬまま実施している可能性がある．そこで著者らは建設コンサルタントの社員が利用する調査実施マニュアルを作成して，より効果的な調査の実施を支援することを目指した．本稿では作成過程と成果物を紹介する．開発にあたっては，人間中心設計(HCD)プ
ロセスとペルソナ法を適用する．全社員を網羅する7名のペルソナのもと，5章，24項目のマニュアルを社内グループ
ウェアに構築した．なお，特定の社員を想起させないこと等を目的に，ペルソナには名前や写真を付さなかった．開発の過程でペルソナはHCDの専門知識なしに理解されることを把握した．公開後の効果の計測が今後の課題であり，同時にHCDを社内に定着させるプラットフォームとしての役割を期待している．
水辺を中心とした子どもを育むまちづくりに関する研究
The survey of city planning to develop the children's ability around waterfront spaces
水辺は都市部から最も近い自然空間の一つであり，既往研究では子どもの水辺での体験活動によって，課題解決力や創造力といった能力が育成されることが示唆されている．
これまでの水辺整備は子どもの水辺での体験による能力の育成について触れられていないのが実情であり，今後は，子どもの能力が育成されるような水辺整備が必要である．
しかし，どのような水辺の環境条件が子どもの能力を育成するかは明示できていない．そこで本研究では，子どもの課題
解決力や想像力が育成されると考えられる河川の環境条件を現地調査にて確認した．また，子どもが利用しやすい水辺整備にあたっては，河川だけでなく周辺のまちづくりもあわせて考える必要があると考えられることから，子どもの水辺活用が盛んな河川沿川の小学校の子ども及び親にアンケート調査を行い，水辺周辺に求められる環境条件を把握した．これらの結果をもとに，水辺を中心とした子どもを育むまちづくりの留意点を体系的にとりまとめるとともに，2ヶ年で得られた成果を総合的に整理し書籍化のための原稿原案を作成した．
これらの研究のなかで，子どもの視点から考えたインフラ整備のあり方として「プレイフルインフラ」の概念を提示し，今後の水辺づくりに向けた提案をした．
鉄道駅芸術と文化に関するインフラ景観デザインの研究
The potentials of aesthetic infrastructure – Art and culture at the railways
Currently, railways are experiencing the renaissance due to many efforts of railway companies that led to significant
improvement of railways. The stations have become a modern and multifunctional facilities better connected to their cities.
Still, along with urban transformations, station facilities face many challenges and need to be competitive and attractive to
become the centers of urban life. Therefore, railways not only rely on commerce, but also they seek to introduce culture andart. Many types of“art in transit” are applied at the railway stations, giving a valuable opportunity to be admired andenjoyed by a large audience. Art, which is part of the design concept, enhances not only the form of the station, but also its
function. The user-appealing approach is in line with the aesthetic design of public facilities. The purpose of this study is topromote a human approach to infrastructure design.

2This study is dedicated to the aesthetic aspects of station design, impact of art and culture on design and its perception.
The task is to identify relevant factors to consider in aesthetic design of railways, as well as in the design of other types ofinfrastructure, such bridges. The thesis is, that inception of art and culture improves the functioning of the station andincreases users’ satisfaction. As a result, it revives its surrounding area and enriches the city center, by creating a new urban
space with a strong consideration for its users through “human-oriented design”. Several types of stations with art have been
distinguished, and a survey examining their perception showed a strong public interest in art and culture at the station. To
meet these expectations, future high quality public facilities will lead to a better quality of life (QOL).
河川計画における確率雨量の評価に関する一考察
A consideration on evaluation for probable rainfall in river planning
従来の計画降雨量の算定手法は，一般的に過去数十年間分の年最大降雨量の観測値に当てはめた確率分布において，計画確率年Tに相当するT年確率雨量を推定するというものである．しかしながら，計画確率年Tの期間で，現行の計
画降雨量（T年確率雨量）以上の降雨が発生する確率は63.2%程度存在し，この事実は水工分野において十分に定着していないのではないかと思う．この事実は，現行の治水計画の安全度を検討する上で懸念すべきものと言える．すなわち，近年における豪雨の頻発傾向並びに地球温暖化に伴う洪水リスクの増大を踏まえると，現行の確率雨量評価は，治水安全度を低下させる恐れがある．したがって，本研究では，将来N年間で許容超過確率pとなる降雨量を新たな設計外力として定めることを提案する．両者の違いは，年最大降雨量の外挿による従来型の計画降雨量はT年後，超過される確率が63.2%も存在することに対して，本研究が提案する計画降雨量において，許容超過確率を10%とした場合，T年後に超過される確率は10%となる．このため，提案手法の方が段階的に整備を実施していく計画の性質上有効と言えよう．加えて，本研究では，設計外力である許容超過確率pのN年最大降雨量のもつ不確実性を信頼区間の幅として定量化するとともに，これによる大規模豪雨の生起リスク評価の枠組みを提示する．

3

自治体防災行動支援システムの開発研究
野中 寛之1・由良 英作2・宮本 賢治3・山本 健吾4・野中 洋佑5
1技術士（建設部門）

株式会社建設技術研究所 大阪本社防災室（〒541-0045 大阪市中央区道修町1-6-7）
E-mail: h-nonaka@ctie.co.jp
4E-mail:kng-yamamoto@ctie.co.jp

5E-mail: y-nonaka＠ctie.co.jp
2技術士（総合技術監理部門，建設部門）

株式会社建設技術研究所 大阪本社水システム部（〒541-0045 大阪市中央区道修町1-6-7）
E-mail: yura@ctie.co.jp

3RCCM（河川，砂防および海岸・海洋）

株式会社建設技術研究所 大阪本社水システム部（〒541-0045 大阪市中央区道修町1-6-7）
E-mail: k-miyamoto@ctie.co.jp

近年，東日本大震災，平成30年7月豪雨や令和元年九州北部豪雨など大規模な災害が頻発しており，自治体に求められる災害対応が増大している．こうした状況に対応するため，一部の自治体では，防災行動を支援するシステムの導入を進めているものの，「情報集約」を基本としており，防災行動は地域防災計
画等に基づき実施している実態がある．しかしながら，緊急性の高い災害対応では，自治体の担当者が個々の技術，システムを組み合わせて活用することは困難であることから，各種防災行動を「一括」で管理・運用できるシステムが必要と考える．
本論文では，こうした課題を解決するため，風水害，地震・津波等の各種災害に対し，自治体の地域防災計画や災害対応マニュアル等をシステム化し，リアルタイムで被害状況把握，防災行動（タイムライン）を管理・共有・支援するシステムを開発する．

Key Words : system for supporting determination in disaster situation, municipality, flood damage

1. はじめに務を実施しており，対応が困難な状況にある．また，近年発生していない災害に対して，異動などで防災部局に

近年，東日本大震災，平成30年7月豪雨や令和元年九経験者がいないケースも想定され，防災力の継続的な維

州北部豪雨などこれまで経験したことのない規模の災害

持・向上も課題と考えられる．

が頻発しており，自治体に求められる災害対応が増大し以上のことから，緊急性の高い災害対応では，自治ている．

体の担当者が個々の技術，システムを組み合わせて活用

自治体では，防災対応マニュアルの整備や防災行動

することは困難であることから，各種防災行動を「一括」を支援するシステムの導入など迅速な対応を可能とする

で管理・運用できるシステムが必要と考える．

ための取組を実施している．しかし，現時点で自治体が風水害，地震・津波等の各種災害に対し，自治体の導入している防災情報システムは「情報集約」を基本と

地域防災計画や災害対応マニュアル等をシステム化し，しており，情報を得た後の防災行動は，地域防災計画や

リアルタイムで被害状況把握，防災行動（タイムライン）

各種災害対応マニュアル等に基づき実施している．

を管理・共有・支援するシステムを開発する．本稿では，

そのため，円滑な対応の可否は，防災部局の担当者

本年度検討した事項，開発システムについて報告するもの経験や災害時の確保可能な人数によって影響され，特のである．

に職員の少ない中小規模の自治体では，１人で複数の業

4

3. 資料収集整理

2．モデル自治体の選定(1) 行動項目・内容の整理

自治体防災行動支援システムを自治体の実態に合わ

本年度の研究開発では，水害を対象としたシステムのせたものとするため、モデル自治体を選定して、開発を実施した．

開発を行う．モデル自治体として選定した王寺町より水(1) モデル自治体の選定の考え方

害時の防災行動に関連する計画を収集し，行動項目の整理をした．

被災リスクや既存システムの有無等や，システム開発では，防災行動項目の設定（ヒアリング），構築する王寺町においては，「台風の接近・上陸に伴う洪水をシステムの動作検証を行う必要があるため，一連の検討対象とした，王寺町の避難情報の発令等に着目したタイに協力が得られる自治体を選定する．モデル自治体の選

ムライン（以下，「避難勧告着目型タイムライン」とい定の観点を表-1 に示す．

う）」にもとづき防災対応を実施していることから，この計画より防災行動項目・内容について整理した．詳細

本研究では，モデル自治体として，奈良県王寺町については，後述の「4. 防災行動の分析」で説明す（以下、「王寺町」という）を選定した．

る．
表-1 モデル自治体の選定の観点(2) 被害想定の整理・分析

観点
被災
リスク

内容
・災害対応の頻度が高い
・被災リスクは高いが，近年災害が発生していない（経験者がおらず，発災時の対応が円滑に進まない恐れがある）
既存シ ・防災関連システムが導入されていない，もし
ステム
くはされているが活用されていない
防災・防災関連計画の定期更新，各種マニュアルの意識
整備や防災訓練を積極的に行っているなど防災意識が高い開発へ ・これまでに弊社と業務等で関わりがあるの協力

モデル自治体の王寺町を対象として，洪水浸水想定
区域図や土砂災害警戒区域の被災想定データ，浸水実績等を基に，地域の被災リスクを分析した．
町役場，王寺駅等の主要な施設の集中する市街地一帯は，洪水浸水想定区域図（L2 規模）において 5m 以上の浸水が想定されている．山間部に位置する藤井地区は土砂災害警戒区域が広範囲にわたるなど，水害・土砂災
害リスクの高い地域である（図-2）．
また，王寺町では，これまで幾度となく水害の被害を受けてきているが，S57 年に大規模な浸水被害が発生(2) 王寺町との協定締結

した以降は，内水被害は発生しているものの大規模な水本研究でモデル自治体に選定した王寺町と研究開発

害はなく，防災対応を実施した経験を持つ職員が減少しに係る連携協定を締結することとなり，9/15に締結式をている．したがって，今後水害が発生した場合，迅速な実施した（図-1）．

防災対応が実施できるか懸念される地域でもある．

協定内容の概要は表-2 の通りである．
表-2 協定内容の概要

図-1 締結式の状況

5

項目
目的

内容
・王寺町の水害，地震などの災害に関する現状や課題を踏まえ，王寺町および当社が連携し，発災時に行政が実施すべき防災行動に関する検討を行うとともに，防災行動を支援するためのシステム開発に関する研究を行うことを目的とす
る

連携
事項

① 防災行動項目に関する情報の収集・整理② 防災対応に関する現状を踏まえた
課題解決の方向性③ 課題を解決するためのシステムの検討及び構築④ 開発した本システムの試験運用

る 3 つの特徴を以下を示す．
1) 意思支援決定機能の要求増加
特に 2019 年以降，災害状況の一覧表示や避難指示判断といった，意思決定を支援する仕様の要求が増加している．意思決定の単独機能だけでなく，多様な情報の収集と，意思決定した内容の発信を合わせた機能を要求しているものが多い．
2) 自治体規模による発注の差異
小規模自治体は情報収集-情報発信機能など要求性能が限定的である一方で，大規模自治体では情報収集-意思決定支援-情報発信機能の総合システムの発注が多い．
災害時の一連の対応は自治体の規模では差異がないと考出典：王寺町 HP(https://www.town.oji.nara.jp/kakuka/somu

えられ，小規模自治体にも総合システムのニーズはある/kikikanri/information/3709.html)と考えられる．
3) システム対象者の差異

図-2 王寺町洪水ハザードマップ

何十万人もの市民を広く支援するシステムから要支(3) 他自治体等のシステムの整理

援者など対象者が絞られたシステムまで，システムが想a) 自治体発注業務におけるシステム性能の整理定する対象者にも差異がある．

自治体が防災システムに求める機能を把握するため，b) 既存システムの整理

自治体の防災システムに関する発注業務の情報収集・整防災行動を支援する既存システムの有する機能を把理を行った．発注業務は，2009 年から 2020 年までの合握するため，自治体の防災システムに関する機能の情報

計 16 業務を参照した．
これらの発注業務の仕様書から，自治体の要求機能

収集・整理を行った．システムは，提供開始時期が2000をキーワードで抽出した．防災システムの対象は発災前

年以前のものから提供予定のものまで，計 33 システムから発災後まで様々な場面が想定される．そのため，要を参照した．
自治体で活用される防災システムの特徴を整理する

求機能の使用が想定される以下の系統ごとに分類したため，その保有機能を a)で示した「情報収集機能」（表-3）．
①情報収集機能（41 件）「意思決定支援機能」「情報発信機能」に分類し，防災

気象情報やカメラ映像など，防災に関する行動を行システムの特徴を整理した．得られた 2 つの知見を以下う上で必要な情報を収集するための機能．

に示す．
1) 複数の機能を備えた総合システムが充実②意思決定支援機能（15 件）
地図の大画面表示など，収集した情報を集約し担当「情報収集機能」「意思決定支援機能」「情報発信者が行動内容を決定するための機能．

機能」の全ての機能を保有するシステムが既に多く存在③情報発信機能（9 件）する．それらのシステムは，収集する情報や運用システ

テレビ会議システムや SNS との連携など，収集した情ムの種類も豊富で，内容に大きな差異は見られない．

報や決定した意思内容を外部へ発信するための機能．

2) 性能や対象を絞ったシステムも多く存在
一方で，タイムライン作成といった特定の性能や対それぞれの機能について，近年の発注業務に見られ象を絞ったシステムも多く整備されている．

表-3 発注案件・報告書における要求機能
No.

機能

概要

機能の一例

機能の件数

1

情報収集

あらゆる情報源から状況把握のための情報を収集し，登録する機能

気象・災害状況の収集
職員参集状況の収集

41 件

2

意思決定支援収集した情報をもとに状況の分析を行い，対応方針の決定を支援する機能

必要な情報の抽出，一覧表示
災害対策本部の運営状況の表示

15 件

3

情報発信

収集した情報や決定事項について情報発信を行う機能

SNS・アプリによる情報発信9件

6c) 自治体意見の整理

表-5 ヒアリング結果（システムへの要望）
項目
全体

自治体の意見は，弊社他業務における防災システムに関するヒアリング結果や，自治体のシステム導入に関する調査報告資料など，計5事例を収集した（表-4）．

気象災
害状況
情報登
録出力

その結果得られた2つの知見を以下に示す．
1) 平常時の活用に関する要請
平常時の活用方法として，訓練や研修で活用したい
旨が多く挙げられていた．

内容
・イベント発生時、音によるアラートの発信
・職員の役割による、アクセス権限の変更
・気象情報 HP（Windy.com）の追加
・JR、近鉄の運行状況の追加
・対応状況の課室別の表示・登録・報告書としての出力

4．防災行動の分析

2) 災害対応業務における状況報告の負担
業務における情報報告の負担が大きく，意思決定な(1) 開始トリガー，実施者等の検討どに影響している旨の意見が挙げられていた．

迅速かつ確実な防災行動を実施するためには，「いつ」，「誰が」，「何を」実施するのか明確にしておく

表-4 自治体意見に関して収集した資料及びその内容
自治体
奈良県
王寺町
大阪府
豊中市
兵庫県
西宮市
京都府

東京都
文京区

資料名
当社によるヒアリング
当社によるヒアリング
防災情報システム整備
基本計画について（中間報告）
京都府総合防災情報システム（仮称）基本設
計業務現状調査書
令和2年度災害情報シス
テム導入支援業務委託（案）

年月2020 年
1月
2020 年
1月
2016 年
12 月
2020 年4月
2020 年4月

ことが重要であることから，防災行動の開始トリガー，

内容
本システムの導入を仮定した町職員・市
職員の意見

実施者について検討した．王寺町の防災行動の基本としている避難勧告着目型タイムラインをもとに行動項目、開始トリガーを検討した．ただし、この計画は関係機関との連携に主眼となっていることから、地域防災計画等
より詳細な行動内容、実施者について整理した．

各システムを整備する上で、解決すべき課題として挙げられた意見(2) タイムライン案の作成検討した開始トリガー，実施者等を踏まえて，時系
列，各課との連携についても整理したタイムライン（案）を作成した．
なお，詳細な行動内容を記載した「解説版」と全体の流れや庁内の連携が把握できる「概要版」を作成し，d) 行動支援システムの方向性検討

システムに表-6 のように活用した．

以上の検討を踏まえ，本研究で検討する行動支援シス
テムの方向性を以下に整理する．

表-6 タイムラインのシステムへの活用方法①情報収集機能種類
解説版

気象・災害状況の一括収集や避難状況の自動収集を行い，職員の情報収集を補助する．
②意思決定支援機能

概要版

収集した情報の抽出や被害予測が可能なシステムとし，災害対策本部等の意思決定を支援する．

内容
・防災行動の漏れ、抜けの防止を目的としたチェックリスト「タイムライン表示」 や災害後の検証（クロノロジー）として活用する
・意思決定支援機能の基礎データとする

5．システムの基本設計③情報発信機能
メールやＳＮＳ・アプリなど，自治体が指定する方法「2. 資料収集整理」で検討した 3 つの機能（情報収で外部に情報発信する．

集機能，意思決定支援機能，情報発信機能）を基本とし④その他て，モデル自治体である王寺町の意見・要望を踏まえて，外部への対応状況の報告などに対応する．また，災害システム開発を実施した（表-7，図-3）．

時だけでなく平常時の訓練や研修でも活用できる仕様とする．

表-7 システム開発の観点観点(3) ヒアリング結果

1

システムを王寺町の実態に応じたものとするため，システムのデモンストレーションを実施するとともに，2システムに対する要望等をヒアリングした（表-5）．

7

内容・既存システムに関する情報の分析結果より，３つの機能を基本としたシステム構成とする
・タイムラインを意思決定支援機能の基礎データ
する(1) 情報収集機能(2) 意思決定支援機能a) 地図情報管理

現在，気象庁や国土交通省などは，災害に関する様々な情報を提供している．その情報を受けて防災対応

災害対応の実施を判断するにあたって，住民や管理を実施する自治体は，各機関のホームページに個別にア

施設の被災状況を把握する必要があるが，職員のみで現クセスして，情報を収集しなくてはならないため，収集地の状況を確認することは困難である．また，現地確認整理に多くの時間を要している．

した職員は，帰庁後，被害状況等をとりまとめ，災害対

こうした状況を踏まえて，本システムでは，王寺町

策本部等に報告することから，災害対応を実施するまでが災害時に確認している気象情報や水位情報等を掲載しにタイムラグが生じる．

ている HP を「気象・災害状況」に集約するとともに，本システムでは，スマートフォン等の携帯端末より

バーチャート（水位）やリスト（気象情報）で自動表示

被害情報・避難所状況の写真や動画を投稿する機能や投する機能を構築した（図-4）．

稿された情報についてリアルタイムに電子地図上で管理できる機能を構築した（図-5）．

図-4 気象・災害情報の集約

図-5 被害情報等の地図上管理機能

図-3 システムの基本設計

8b) タイムライン
作成したタイムラインをもとに，収集した気象・災害情報より職員が実施すべき行動項目を自動的に判断し，災害対応を支援する機能を構築した．防災行動をもれなく対応できるようにポップアップやアラートを表示する
機能を付加した（図-6）．

図-8 ログイン機能

6．結論
本稿では，王寺町をモデル自治体として開発した

図-6 タイムライン機能「防災行動支援システム」の研究成果ついて取りまとめた．それにより，下記の成果を得ている．
(3) 情報発信機能【本研究で得た成果】

職員は把握した情報、実施した行動を災害対策本部(1) 防災行動支援システムに必要な 3 つの機能（情報等へ報告する必要があるが、その報告書を作成するのに時間を要し、実施すべき対応の遅れの原因となっている。

収集，意思決定支援，情報発信）を把握(2) モデル自治体の研究協力の協定を締結

本システムでは、実施した防災行動をテキストとし(3) 水害を対象としたシステムを構築し，モデル自治て出力できる機能を構築した。なお、実施したすべての体でテスト版を使用

行動を出力できるため、災害後に振り返り検証等の活用が可能である（図-7）．

なお，王寺町（危機管理室）にテスト版を使用いた
だき，被災状況の投稿，地図上管理やタイムライン表示等についてニーズに合致していると意見をいただいた．
検討の方向性に問題がないことを確認した．
本システムは，構築して間もないため，使いやすさ
や見易さといった実運用に関わる面の改善が必要と考える．今年度の台風期での試行を目標に，社内での模擬訓練，モデル自治体での訓練支援を実施し，課題を踏まえてシステムを改善する．また，リーフレットを作成し，他自治体の課題・要望を抽出するなど今後の営業展開も
図-7 行動実施記録の出力機能見据えた検討を実施する予定である．

(4) セキュリティの検討システムには，個人情報等重要な情報を管理することとなるため，セキュリティ対策として，担当者（現場作業員含む）のみが内容を確認・入力できるように「ユーザー名」，「パスワード」を入力するログイン機能を構築した（図-8）．

9RESEARCH AND DEVELOPMENT OF SYSTEM FOR SUPPORTING
DETERMINATION IN DISASTER SITUATION ACTED BY LOCALGOVERNMENT
Hiroyuki NONAKA, Eisaku YURA, Kenji MIYAMOTO, Kengo YAMAMOTO andYosuke NONAKA
Large-scale disasters occurring frequently these days, local government staffs need to face more andmore tasks for offering public service in the cases of disaster. Some local governments have introduced the
support systems for the decision at the time of disaster. However, the operating itself hasn’t changed sincethese systems focus only on information gathering. Local government staffs have been forced to shoulder
a big burden, because gathering information, knowledge into one place poses major difficulties in thesituation with high urgency situations like heavy rain, big typhoon and so on. Therefore, developing thesystem for totally supporting the decision at the time of disaster is needed.
In this research, we had put operating plans and manuals at the disaster like heavy rain, earthquake andtsunami into one system. And we had developed the new system for magaging, sharing information ofdisaster and supporting the decision of local government staffs in real time.

10

CCTVカメラ映像から得られる
画像解析サービスに係る研究開発
川添 祐1・上山 晃2
1株式会社建設技術研究所（〒103-0014

国土文化研究所ISP(ｲﾝﾃﾘｼﾞｪﾝｽｻｰﾋﾞｽﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ)
東京都中央区日本橋蛎殻町2丁目14-5 KDX浜町中ノ橋ビル 2階）
E-mail: yu-kawazoe＠ctie.co.jp

2技術士（情報工学，建設，電気電子，総合技術監理）
株式会社建設技術研究所 東京本社情報部（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）
E-mail: ueyama＠ctie.co.jp

国土交通省所管分野における今後30年後までの維持管理・更新費の推計結果によると，長期的な費用の増加の程度は，20年後，30年後ともに約1.3倍となる見込みである．しかし，地方自治体では技術者が不足しており，十分な河川管理ができていない．そのため，持続的・実効的なインフラメンテナンスを達成するために，新技術やデータの積極活用が重要となる．この際に発生するデータの代表的なものに監視画
像，撮影画像が挙げられる．
本論文では，持続的・実効的なインフラメンテナンスを達成するために，設置されるCCTVカメラより得られる映像及びAI(人工知能)技術を用いて，インフラメンテナンス行為の効率化に資するサービスを実現する手法を提案する

Key Words : deep learning, convolutional neural network, Recurent Neural Network, Image analysis service

１． はじめにとを前提とするケースが多く，個別機関のクローズな環
境で映像蓄積される道路映像とは異なり，民間でもアク

近年，集中豪雨や台風による激甚災害が頻発していセスできる環境となる可能性も高い．

る．このような災害に対して，被害を防止・軽減化する

以上より，官より提供される画像・映像情報を活用ためには，気象警報や避難情報の発表を受け，浸水防御，してインフラメンテナンス行為の効率化，及び当該過程

避難行動等の災害に対する備えを事前に実施する必要がで併せて実施される管理・監視行為の支援を行える技術あるが，現状では逃げ遅れや孤立といった状況が発生しを開発することは急務であると考えらえる．

ている．そのため国土交通省では，氾濫の危険性が高く，人家や重要施設のある箇所に簡易型河川カメラを設置し，河川状況を確認することで，従来の情報に加えリアリテ
ィーのある洪水状況を画像として住民と共有し，適切な避難の判断を可能にする技術確立を目指している．
「水防災意識社会」の再構築に向けた緊急行動計画1)によると，簡易型河川監視カメラを2020年度までに約3,600箇所(内訳：国1,600箇所，自治体2,000箇所）設置予定である(2020年2月時点で224箇所の画像提供(図-1))．よって，河川分野においては，CCTVカメラが増大する事が想定される．加えて，簡易型河川カメラは，クラウド
等のインターネット環境において映像情報を蓄積するこ
図-1 公開されている CCTV画像例(川の水位情報 2))112． 関連研究

４． 北条川における河川管理上の課題(1) 北条川上流域(米里地区)の浸水

インフラメンテナンス分野における既往画像解析サービスの事例としては，AI 技術を活用したコンクリー

河川整備計画により中・下流域での河道改修が進め

3)

ト護岸の劣化度合いを判定するためのシステム ，道路られているが，ハード対策と並行し，上流域におけるソ

4)

橋のメンテナンス効率化に向けた AI の開発 ，セキュリ

フト対策が求められている．現状では米里地区におけるティ対策を目的とした防犯カメラを対象とする映像解析
ソリューション 5) 6) 等，様々な分野で技術開発されてい水防活動及び避難行動は，地区内に設置済の水位計及びCCTV画像を活用しているが，いつ，どこで越水が発生

るがいずれも独自で収集している画像・映像を対象にししたのかを迅速かつ正確に把握することができていない．

ており，官の設置する映像を用いることを前提とするサ(2) 北条川放水路河口部における砂州高の評価

ービスは確認できない．その点において，本研究のような公開されている画像・映像を対象とした画像解析サー

河口閉塞による北条川放水路の流下能力低下を防ぐ

ビスは独自性を認めることができると考えられる

ため，砂州が一定の高さになりまとまった降雨が予測される場合に砂州開削作業を実施している．現状では砂州

３． 検討対象

高を定量的に計測できていないため，洪水前に的確に砂州撤去の判断をするため，現場又はCCTV画像を見て主観で判断している．

本研究では鳥取県倉吉市不入岡を起点に東伯郡北栄町を流下して日本海に至る二級河川由良川水系北条川を(3) 分水堰の操作による負担対象地としている．北条川は低平地を流下するため河床縦断勾配が緩く，河道断面も小さいため，古くから河川

分水堰の操作にあたっては，堰倒伏開始水位への到の氾濫が常態化している．平成30年9月の台風24号襲来

達を常時監視する必要がある．また，気象情報や雨量観においても浸水被害が発生し，幹線道路が冠水して集落が孤立するなど，地域住民から被害軽減を求める声が高

測情報を基に堰倒伏開始水位に至るまでの時間を判断(想定)し，操作への手続き及び行動を起こす必要がある．

まっている．

現状では堰倒伏開始水位に至るまでの時間推定は職員の一方，鳥取県は下流域を対象に河川整備計画を策定

経験と勘で行っており，人事異動等による運用精度の低し，平成20年3月には北条川上水路が完成するなど着実下が懸念される．さらに，操作判断は休日・夜間にも及に整備を進めているところであるが，北条川放水路の整

ぶため，職員の時間拘束による心理的負担が大きい．

備によって新たな河川管理上の課題を抱えている．

５． 課題解決に向けたAI技術開発

本研究では，鳥取県協力のもと，北条川流域(図-2)に内在する課題に対処し，効果的・効率的な河川管理を実現するため，AI(人工知能)技術を用いた高度な河川管理

本研究では上記課題解決のために，下記3項目につい手法の確立を目指す．

てAI技術を用いた研究開発を実施した．
(1) 北条川上流域(米里地区)における越水の監視
越水現象を把握するために，AI 技術により CCTV 映像
を常時監視し，越水の発生を判定する．
(2) 北条川放水路河口部における砂州の監視
的確な砂州の撤去高さを判断するために，AI 技術に
より CCTV 映像を常時監視し，砂州が撤去すべき高さになったことを判定する．
(3) 北条川分水堰の操作支援
周辺気象，水位計・雨量計データに基づき，AI 技術
にて数時間後の水位予測を行い，堰を倒伏すべき時刻を予測する．

図-2 対象地

12c) モデルの精度検証

６． 北条川上流域(米里地区)における越水の監視構築した越水検知モデルについて，下記の内容で学(1) 越水検知モデルの構築

習と精度検証を繰り返し，高精度で水面検知が可能なモデルについて検討した．

越水発生の有無を判定するため，CCTVカメラ映像から河川水面領域を検出するモデルを構築した．

① 学習方法・学習用データを訓練用とテスト用に 9:1 で分割a) 学習用データの作成
学習用データとして CCTV カメラ映像内の水面領域を・訓練データを用いてモデルの学習を実施

モデルに学習させるためのデータセットを作成した．具② 精度検証方法

体的には，表-1， 図-3 に示す内容で CCTV カメラ映像

・テストデータで，学習済みモデルの精度を検証を対象に，「河川水面」をアノテーションした画像(正・精度評価指標として，下記(1)(2)(3)式に示す正検知率(最適値 1.0)，誤検知率(最適値 0.0)，未検知率

解データ)を作成した．

(最適値 0.0)を使用
b) モデルの構築・精度が低い場合は各種ハイパーパラメータを適宜調整し再学習を実施

図-4 に示すとおり，カメラに含まれる水面の特徴を抽出し，通常時，増水時，越水時の河川水面を検出する

正検知率 =

モデルを開発した．開発にあたっては，深層学習(DeepLearning)の一種であり，高度な画像解析能力を持つ畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network

誤検知率 =(以下 CNN)を活用し，その中でも，高精度かつ高速度で処理が可能な MobileNetV37) を用いた．また，監視が困難になる夜間の監視精度の向上，並びに運用時の AI モデ

誤検知率 =

ルの切り替えを容易に行うことを目的に，日中と夜間用の 2 種類のモデルを開発した．

AI が正しく正解値と予測したピクセル数(1)

AI が誤って正解値と予測したピクセル数(2)

AI が誤って正解値と予測したピクセル数(3)

正解値のピクセル数

不正解値のピクセル数

不正解値のピクセル数

表-1 越水監視モデル用の学習用データの内容
対象カメラ

北条川(北栄町米里)日中

北条川(北栄町米里)夜間

カメラ映像
SD画質
640×480
撮影日時
河川状況
画像枚数

2020年 7月 1日～9月 21日
通常時，増水時，越水時
通常時，増水時
夜間(照明有)：243枚
日中：1,346枚

図-3 越水監視モデル用学習データの作成図概要

図-4 CNN による河川水面検出13d) 精度検証結果

７. 北条川放水路河口部における砂州の監視構築した越水監視モデルの学習用データおよび精度(1) 砂州・河川水面検知モデルの構築

検証結果を表-2に示す．現状のモデルより日中用で9.8割程度，夜間用で8.9割程度，河川水面の検知が可能であ

砂州の撤去すべき高さを判定するために，CCTV映像

る．しかし，直射日光がカメラへ入射する場合(図-5_左)から砂州，河川水面領域を検出するモデルを開発した．

や，視認性が低い夜間(図-5_右)は精度が低下することがa) 学習用データの作成確認された．今後は異なる季節，気象条件．時間帯を対象とした画像の収集，学習を行い，モデルの精度向上を

砂州・河川水面検知モデルを構築するため，越水検実施する．

知モデルと同様の方法で，学習させるデータセットを作成した．表-3 に示す CCTV画像を対象に砂州，河川水面e) 算出水位精度をアノテーションした画像(正解データ)を作成した．

現況のモデルは①～③に示す手順により検知結果かb) モデルの構築

ら水位を算出し，画面上への表示を可能とした(図-5)．
① 測量実施(天端と水面の T.P計測)

越水監視モデルと同様に，MobileNetV37)モデルをベー② 同時刻の CCTV 画像上での px あたりの水位算出

スとして，河口監視局カメラ画像に含まれる砂州と河川③ 予測結果より水面境界の座標を取得し水位算出

水面の特徴を抽出し，その検知と規模を出力するモデル

精度は上流側に設置されている危機管理型水位計とを日中用と夜間用で開発した．

比較すると平均誤差 0.03m であり高精度での水位算出がc) モデルの精度検証可能である．

越水監視モデルと同様の方法で実施した．
表-2 越水検知モデルの精度
学習用データNo． モデル合計1

日中用※1 1,346枚

2

夜間用※2 243枚d) 精度検証結果

水面検知精度訓練(9割)
テスト(1割)構築したモデルの精度検証結果を表-4 に示す．
砂州・河川水面ともに，日中用で 9 割程度，夜間用で正検知率 誤検知率 未検知率

1,211枚

0/992

0.002

0.006

135枚

0/988

0.003

0.009

218枚

0/976

0.004

0.020

25枚

0.885

0.019

0.096

砂州が 8 割，河川水面が 9 割程度の検知が可能である．
表-3 砂州監視モデル用の学習用データの内容※1 良好な監視が可能な時間帯(対象時刻:5:00～19:00)※2 監視が困難な時間帯(対象時刻 19:00～5;00)

対象カメラ

河口監視局カメラ_日中

河口監視局カメラ_夜間

カメラ画像
SD画質
640×480
撮影日時

2020年 6月 1日～ 2020年 10月 30日

画像枚数

821枚

299枚

表-4 砂州・河川水面検知モデルの精度(砂州／河川水面)図-5 精度低下の要因例

学習用データNo． モデル合計

危機管理型水位(T.P)m
1

測量地点の算出水位(T.P.)m

2

越水判定ライン
ラインを越えて水面が検知された場合，越水と判定

日中用※1 821枚
夜間用※2

83枚

訓練(9割)
テスト(1割)1

合計

日中用※1 821枚

平均誤差 0.03m
2

図-6 越水監視モデルによる出力結果および算出水位精
度

14

夜間用※2

83枚

正検知率 誤検知率 未検知率

1,211枚

0.962

0.001

0.037

135枚

0.901

0.002

0.097

218枚

0.951

0.001

0.048

25枚

0.828

0.004

0.168

学習用データNo． モデル

水面検知精度_砂州

訓練(9割)
テスト(1割)

水面検知精度_河川水面
正検知率 誤検知率 未検知率

1,211枚

0.985

0.002

0.013

135枚

0.958

0.004

0.038

218枚

0.985

0.002

0.013

25枚

0．.03

0.007

0.090

(2) 砂州閉塞・開口判定モデルの構築

一方で，カメラレンズへの水滴の付着(図-7_左)，夜間の視認性の低さ(図-7_左)，による影響で精度が低下する

砂州の状況を把握するために，CCTV映像から砂州がことが確認された．また，冬季は積雪の影響により精度閉塞しているか，開口しているかを判定するモデルを構が低下することが考えられる．今後は異なる季節，気象

築した．

条件，時間帯を対象とした画像の収集，学習を行い，モデルの精度向上を実施する．

a) 学習用データの作成

e)

州閉塞，② 砂州開口，③ 不明の3クラスに分類したも学習用データとして，河口監視局カメラ画像を① 砂
砂州・河川水面検知モデルの出力結果

砂州・河川水面検知モデルによる出力は， 図-8 に示すように砂州の高さに応じて 3 状態(警戒，注意，平常)のを利用した(表-5)．

が出力可能である．砂州高の基準線については，下記のb) モデルの構築①～③に示す手順により設定した．

越水監視モデルと同様に，「MobileNetV3」モデルを① 測量実施(天端上部と下部の T.P.計測)

ベースとして， 図-9 に示すように河口監視局カメラ画② 同時刻の CCTV 画像上での px あたりの高さ算出像に含まれる「砂州状態」の特徴を学習させる．それに③ 天端からの高さを計算し，CCTV 画像上での基準線位より，入力画像から① 砂州閉塞，② 砂州開口，③ 不置を決定

明の 3 クラスの確率を算出し，最も確率の高い項目を判別結果として出力する．
c) モデルの精度検証
越水監視モデルと同様の方法で実施した評価指標としては正解率を使用した．
表-5 砂州閉塞・開口判定モデル用の学習データ内容

図-7 精度低下の要因例

CASE 砂州状態

砂州高判定ライン
警戒砂州高：T.P.2.95m
注意高：T.T..2.10m
3 段階表示警戒状態，注意状態，平常状態

画像

訓練データ数

データ数

(9割)

(1割)

①

砂州閉塞

3,584枚

3,226枚

358枚

②

砂州開口

1,156枚

1,040枚

116枚

③

不明

1,535枚

1,382枚

153枚

6,275枚

5,648枚

627枚

画像データ総数

図-8 砂州・水面検知モデルによる出力結果

図-9 CNN による砂州閉塞・開口判定

15

テストデータ数d) 精度検証結果

a) 水位の算出構築したモデルの精度検証結果を表-6 に示す．

越水監視モデルと同様の手法を用いて，砂州・河川水面

9.5 割程度で砂州閉塞・開口の判定が可能である．

検知モデルの検知結果に基づき，河口部の水位を算出可
能とした．

e)

砂州閉塞・開口判定モデルの出力結果

砂州・河川水面検知モデルによる出力は， 図-10 に示
すように砂州の高さに応じて 3 状態(警戒，注意，平常)b) 潮位データの取得が出力可能である．砂州高の基準線については，現地での測量結果をもとに CCTV 画像上で設定した．

に位置する国土地理院験潮場「田後」の潮位を WEB か(2) 砂州フラッシュの発生判定モデルの構築

c) 砂州フラッシュ発生の判定基準

上記で算出した水位との比較対象とするため，近隣ら自動取得し，検知画面に表示するシステムを開発した．

上記で構築した「砂州・河川水面検知モデル」，

砂州フラッシュ判定基準については下記 3 条件を満た「砂州閉塞・開口判定モデル」を用いて，砂州フラッシ

した場合に「砂州フラッシュ発生と判定」する(図-11)．
① 10 分前の計測時と自覚して，河川水位の減少量がュの発生を判定するモデルを開発した．具体的には，こ0.35m 以上

れら2つのモデルの検知結果からに右記に示す水位の時② AI 予測河川水位(T.P.)と近隣に位置する国土地理院
験潮場(T.P.換算)の差が 0.20m 以下

系列変化等を考慮した判定基準に基づき，砂州フラッシ
ュの発生を判定するものとした．

③ 砂州開口・閉塞判定が「砂州開口」と判定「砂州フラッシュ発生」と判定後，注意喚起のため
30 分間は「砂州フラッシュ発生マーク」の表示を継続

判定結果に応じた表示
砂州閉塞，砂州開口，不明

するものとした．
図-10

砂州閉塞・開口判定モデルによる出力結果

表-6 砂州閉塞・開口判定モデルの判定精度
AI の学習用データ数
砂州状態

データ数

総数

砂州閉塞・開口判定の正解率
訓練データ(9 割：5,648 枚)

テストデータ(1 割：627 枚)

全体

全体

基準別

① 砂州閉塞 3,584 枚

100%② 砂州開口 1,156 枚 6,275 枚 100%

100%

③ 不明

100%

1,535 枚

基準別
96.4%

95.3%

93.1%
96.2%

図-10
・河川水面検知結果より水位算出(越水検知モデルと同様の手法)
・近隣に位置する国土地理院験潮場の潮位を WEBから取得し，表示

図-11 砂州フラッシュ発生判定モデルの判定事例

16

田後験潮場

【①予測計算】

８． 北条川分水堰の操作支援

入力項目の選定は，分水堰に影響を与えると考えら

比較●a) 入力項目の選定

出力層予測水位 実績水位デルを開発した．

中間層(2)●

量・水位などの実績データから，将来水位を予測するモ●●●・・・●●●

観測雨量 観測水位

堰を倒伏すべき時刻を予測するため，過去の観測雨

中間層(1)●●● ●●●(1) 水位予測モデルの開発●●●・・・●●●

入力層【③パラメータ更新】【②損失計算】最適化関数(例：SGD)による各パラメータの更新

実績水位(正解)に対する損失関数(例：2乗和誤差)の計算れる水位・雨量観測所を確認し設定した．表-7 に設定した入力項目を示す．なお，入力データの過去時刻参照：更新する重み係数：損失関数の勾配：予測水位(k個目)：実績水位(k個目)：学習係数

時間については，鳥取県由良川水系の基本方針検討時の図-12 GRU による水位予測

洪水到達時間を参考に，5 つの手法で算定された洪水到達時間(1.2～6.3 時間)を概ね包括する 6 時間に設定した．
b) モデルの構築

堰倒伏開始水位 3.87m 到達の可能性を 3 時間前に予測

過去の観測雨量や水位等の実績データから，将来水位を予測するモデルを開発した（図-12）．開発にあたっては時系列データの解析で高い精度が期待でき、学習速度も速い GRU(Gated Recurrent Unit)を使用し，堰起立時
および堰倒伏時それぞれの状態毎に，堰操作の有無による水位リスクを予測できる下記 4 種類のモデルを構築した．

図-13 GRU による水位予測図の一例①①【堰起立時】堰起立状態を続けた場合②【堰起立時】堰起立状態から堰倒伏操作した場合③【堰倒伏時】堰倒伏状態を続けた場合経験していない環境における堰起立想定予測では予測値は困難（危険な状態で起立操作した実績を未学習）④【堰倒伏時】堰倒伏状態から堰起立操作した場合
c) モデルの検証方法
各種条件に基づいて学習したモデルが他の洪水にも適用可能か定量的評価を含めて頑健性を確認するため，
交差検証（クロスバリデーション）を実施した.
交差検証は標本データが比較的少ない場合の学習精度を検証する際に一般的に用いられている手法である．

図-14 GRU による水位予測図の一例②

標本データをいくつかに分割し，1 つをテストデータ，

を概ね 3 時間前に予測が可能である(図-13).

残りを学習データとして学習を行う．これを，テストデータを変えながら繰り返し行い，全体としての精度を確

一方，堰起立時状態から堰倒伏操作をした場合モデ認するものである．今回は 1 つの洪水をテストデータとル②(赤破線)および堰倒伏時状態から堰起立操作をした

し，残りの洪水を学習データとして洪水数分繰り返すこ場合のモデル④(青破線)は学習データが少ないため，精とで検証を行った．

度が確保できていないことが確認された(図-14).

d) 検証結果e) モデルの切り替え構築した堰起立モデル（①，②）と堰倒伏モデル

モデルの検証は，2017～2019 年に分水堰水位が 3.70m（③，④）の切り替え判断は，分水堰画像からを超過，もしくは堰操作を実施した 10 洪水を対象に検「EfficientNet」で堰倒伏を判定するモデルを構築するこ

証計算を実施した．

とで対応した．なお，構築した堰倒伏判定モデルは，

堰倒伏開始水位に到達する洪水では，越流開始 3.77ｍ

2015～2019年の1000枚のテストデータを対象に検証計算(黒破線)の到達および，堰倒伏開始 3.87m(黒実線)の到達した結果，100％の正解率であった．

17

9． 実験システムの開発(2) 判定結果の通知
上記のシステムで処理した結果を管理者へメールもしくはWEBで表示するシステムを開発した(図-16)

鳥取県防災情報，川の水位情報等からカメラ画像，

メール配信はAIモデル毎にリアルタイムの判定結果画

水位データ等をリアルタイムで取得し，取得したデータ

像，時刻，数値情報等を併せて配信可能である．

に対して開発したAIモデルによる判定処理を行うシステ

WEBサイトではメール配信同様，AIモデル毎のリアルムを開発した．

タイムの判定結果画像，時刻，数値情報，さらに6時間(1) システムの処理手順

前までの判定結果を閲覧することが可能である(図-17)．

図-15に示すように，判定処理に必要なデータを公開(3) 実運用に向けた通知基準の検討されているWEBページより自動で取得し，自動で処理するシステムを開発した．データの取得については，自動開発したシステムは 10 分間隔で処理を実施するが，で収集可能なRPAツールを開発した．処理手順は下記の実運用時には，必要な時に管理者に判定結果の通知が届とおりである．

くようにシステムを改良する必要がある．
判定結果の通知にあたっては，例えば，警報が発令① WEBページより自動で情報を取得された時，水位があらかじめ設定した水位を超えた時，② 取得したデータに対して10分間隔で各AIモデルの砂州が閉塞した時等，監視・管理上必要なタイミングで自動処理を実施の通知基準を検討する必要がある．

③ 各AIモデルの判定結果の出力

図-16 メール配信画面
図-15 システム処理手順

6．結論
図-17 開発した WEB 表示システム18効果的・効率的な河川管理を実現するための AI 技術

参考文献
1) 国土交通省水管理・国土保全局：「水防災意識社会」の再構築に向けた緊急行動計画の改定，2017
2) 川の水位情報,https://k.river.go.jp, (入手 2020.12.18).
3) 斎藤彰儀, 上総虎智, 平木悠太, 天方匡純, 吉田武司：深層学習によるコンクリート護岸劣化領域検出システムの開発，情報処理学会デジタルプラクティス,Vol.10
No.2(Jan,2019) 288
4) 国立研究開発法人 土木研究所：AI を活用した道路橋メンテ
ナンスの効率化に関する共同研究,<https://www.pwri.go.jp/jpn/
about/pr/press-release/pdf/20181130.pdf＞ (入手 2020.12.10).
5) 株式会社日立製作所，株式会社日立産業制御ソリューション
ズ：AI 画像解析技術を活用した高速人物発見・追跡ソリューション＜https://www.hitachi.co.jp/Prod/comp/app/mvs/mvs.pdf＞ (入手 2020.12.10))
6) 株式会社富士通研究所：商業施設・公共機関での人物探索に最適なロバスト人物探査技術＜https.//pr.fujitsu.com/news/2020/10/6-1.html＞,(入手 2020.10.17)7) Andrew Howard,Mark Sandler,Grace Chu,Liang-Chieh Chen,Bo
Chen,Mingxing Tan:Searching for MobileNetV3,arXiv:1905.0224
4v5,[cs.CV],20 Nov,2019

を活用した高度な河川管理手法の確立を目的として，下記の成果を得ている．
① CCTV 映像から越水を検知するモデルの構築② 砂州・河川水面を検知するモデルおよび砂州のフラッシュを判定するモデルの構築③ 堰を倒伏すべき時刻を予測する水位予測モデルの構築④ 上記モデルを組み込んだシステムの開発
本研究では，AI 技術を活用した河川管理およびシステムの開発によりインフラメンテナンス行為の効率化に資するサービス実現に向けた手法を確立できた．
今後は出水期の時期に合わせ，実務関係者へのメール配信及び実務関係者が WEB サイトを閲覧することにより，実務での有用性を検証した上で必要な改良を行っていく．

RESEARCH AND DEVELOPMENT OF IMAGE ANALYSIS SERVICESFOR CCTV CAMERA IMAGES
Yu Kawazoe, Kou Ueyama
According to the estimation results of maintenance and renewal costs in the field under the jurisdictionof the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism up to the next 30 years, the long-term
increase in costs is expected to increase about 1.3 times in both 20 and 30 years.. However, there is a
shortage of engineers in local governments, and sufficient river management is not possible. Therefore, it
is important to actively utilize new technologies and data in order to achieve sustainable and effective
infrastructure maintenance. Surveillance images and captured images are typical examples of the data
generated at this time.
We propose a method to realize services that contribute to the efficiency of infrastructure maintenanceactivities using CCTV camera images(installed for sustainable and effective infrastructure maintenance)
and AI technologies.

19生産性向上に向けたAI技術活用研究
山脇 正嗣1・清水 隆史21博士（工学）株式会社建設技術研究所 国土文化研究所 ISP(ｲﾝﾃﾘｼﾞｪﾝｽｻｰﾋﾞｽﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ)（〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町2丁目14-5 KDX浜町中ノ橋ビル 2階）
E-mail: ms-yamawaki@ctie.co.jp
2技術士（総合技術監理・建設部門）

株式会社建設技術研究所（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）
E-mail: tk-simiz@ctie.co.jp

技術本部

近年，「ディープラーニング」等のAI技術を活用し，既存技術・生産効率の向上，並びに新規事業化への展開につなげる研究開発が各企業や研究機関において盛んに進められている．当社が所属する建設コン
サルタント業界においても，技術力の向上や，業務の効率化を目的に，AIを活用した社会インフラの劣化診断技術や，洪水・土砂災害等の自然災害発生予測技術の開発事例がニュースや新聞で報告されている．
当社においても，2017年よりAIの研究に着手し，これまでに各部室の技術力・生産効率向上のためのAI技
術開発を多数実施してきた．本稿では，その2020年成果について報告するものである．

Key Words : Productivity improvement, AI, Deep learning, RPA

1. はじめに交通省など政府全体で2019年度比147億円増の約1,314億円を計上し，2019年度補正予算の約2,581億円との合計で約3,895億円2)とする等，建設コンサルタント業界におけ昨今，AI(人工知能)の文字を新聞やニュースで見ないるAIの活用を後押ししている．

日はほとんど無い．その多くは，「AIで○○万円の人件費削減」，「AIで○○時間分の作業効率化」等，近年の当社においても，2017年よりAIの研究に着手し，社内

少子高齢化の進行による労働力不足の解決を目的とした内容となっている．当社が所属する建設コンサルタントの技術力と生産効率向上に貢献するAI技術開発を実施(表-1参照)している．AI技術には，近年の第3次AIブーム

業界においても，技術力の向上や，業務の効率化を目的

における主役技術であり，自動運転や医療診断等の一部に，社会インフラの劣化診断や，洪水・土砂災害等の自の分野で人間と同等の処理能力を発揮しているディープ

然災害発生予測のためのAI技術開発事例が多数報告されラーニング(深層学習)をベースとしている．また，PCやている．また，政府の「AI戦略2019～人・産業・地域・政府全てにAI～」1)によれば，AIの社会実装の優先領域

サーバ等の実装されたソフトウェア型のロボット技術であるRPA(Robtic Process Automation)も併せて活用している．

の1つとして「国土強靭化(インフラ・防災)」を挙げて本稿では，これらの技術を用いて，2020年に開発した技

いる．さらに，技術革新を目的に，AI戦略に基づく2020

術事例とその成果について報告するものである．

年度の関連予算として，文部科学省，経済産業省，国土表-1 当社における AI 研究開発体制の変遷
時期
55期(2017年)
56期(2018年)
57期(2019年)
58期(2020年)

研究開発体制事業開発投資特命研究(予備調査)
技術開発投資研究研究担当部室
企画本部 事業企画部

研究員
1名

技術本部 AIソリューション室

3名

戦略的投資研究

技術本部 AIソリューション室

6名

計画的研究開発投資研究

国土文化研究所 ISP

6名

20

研究内容
① AI 新事業に関する検討② AI 関連業務の受注・設計支援① AI 関連業務の受注・設計支援② 生産効率向上支援① AI 関連業務の受注・設計支援② 生産効率向上支援① AI 技術開発と技術部への展開② 生産効率向上支援

2. 建設コンサル業界におけるAIの活用状況(2) 同業他社の AI 活用・開発状況
表-2に示す様に，建設コンサル各社では，社会インフラの劣化診断や，洪水予測等を目的としたAI技術開発，(1) AI に関する土木関係コンサル業務件数の増加
近年，国土交通省や自治体等が発注する土木関係コ

生産効率向上を目的にAIツールの活用を積極的に実施しンサル業務において，AIに関する業務が増加している．

ている．また，各社ともAI技術開発を行う専門の部室をその内容は，コンクリート橋梁のひび割れ検知等の画像立ち上げており，AIの活用・開発は今後も活発化してい解析技術，ダム流入量・河川水位の予測等の将来値予測

くと考えられる．

技術等，多岐に渡る．2017年に総契約金額が約2億円であったものが，2020年には約6億円まで増加しており，

3. 技術力・生産効率向上のためのAI技術開発

今後もこの傾向は続くと考えれらる．この中で当社では，
2017年：2件，2018年：13件，2019年：19件，2020年度：(1) 技術力高度化のための技術開発

18件の業務を各部室が受注しており，本研究では，各業当社が所有する技術力をさらに高度化するため，表-3

務におけるAI技術開発の検討を主に担当している．そのに示す 7 種類の技術開発を 2020 年に実施した．開発に成果が認められ，これまでに7件の業務表彰を受賞して利用したプログラム言語については，世界中の AI 開発

いる．

現場における 2 大言語である「Python」と「R言語」を60
50

利用している．さらに，開発した AI は社内の各部室に800,000,000

業務件数
契約金額

604,938,200

提供し，若手技術者が操作，または新たに AI を構築・

700,000,000

学習できるよう育成に努めた．

600,000,000

40

500,000,000

430,459,906

30

401,514,800

当社の業務を効率化し，生産性を向上するため，表-4

300,000,000

20に示す 4 種類の技術開発を 2020 年に実施した．何れの200,000,000

188,172,800

10(2) 生産効率向上のための技術開発

400,000,000

技術も単純作業を自動化し，社員の労働時間削減を目的

100,000,000

10

23

33

51

2017年

2018年

2019年

2020年

0

としたものである．特に，「プロポ参加表明書作成支援

0システム」については，これまで何十時間も必要であった作業を数分程度で終えることができるようになったとの報告もあり，一部において目的を達成している．

図-2 AIに関する土木関係コンサル業務件数と契約金額件数(2017～2020年)

表-2 同業他社の AI 活用・開発状況(2020 年 1 月～12 月まで)
No.

目的

企業名

概要

1

社会基盤

日本海

橋梁のコンクリート部材の「劣化要因」と「健全度」

コンサルタントを AI が自動診断するサービス「Dr.Bridge」を開発

2

施設の
維持管理

日本工営

AI によるダム流入量予測技術の開発

3

日本工営

4

日本工営

5
応用地質

深層強化学習を用いたダム操作モデルによる洪水調節
技術の開発
AI による点検・診断システムを確立することで，作業の効率化や信頼性を向上
3D レーザースキャナーで取得した点群データを解析
し，トンネル内部の画像展開やひび割れした箇所を自発表年月2020.5

引用元
日本海コンサルタ
ントホームページ

2020.6

日刊建設工業新聞

2020.7

日経ビジネス

2020.8

日刊建設通信新聞

2020.9

日刊建設工業新聞

2020.9

日刊建設工業新聞

動抽出する技術を開発
6
7
8
9

生産効率
向上

大日本

AI を駆使して道路整備の優先順位などを決定する防コンサルタント

災・減災システムを開発

いであ

AI によるダム放流量予測技術の開発

2020.9八千代エンジ
ニヤリング(株)自立制御システム研究所と共同でドローンによる護岸の劣化点検に関する実証実験を実施

2020.10PRTIMES

パシフィックコンサルタンツ

テレワーク推進などの働きやすい職場作りの一環として「AI チャットボットシステム：hitTO」を導入

2020.6PRTIMES21

いであホームページ

表-3 AI による技術力の高度化を目的とした技術開発(2020 年 1 月～12 月まで)
No.
1

技術名
CCTV カメラ映像から得られる画像
解析サービスに係る研究開発

関連部室
東京本社
情報部

技術分野
画像解析
将来値予測

2

防災訓練シナリオの AI 自動生成技術の高度化

自然言語解析

3

オープンデータを活用した AI による
大気汚染物質の短期予測モデルの構築

東京本社
社会防災 C
情報部
東京本社
環境部

4

AI を用いた土砂災害ソフト対策の高度化研究交通事故発生予測 AI 技術の研究

東京本社
砂防部
東京本社
交通ｼｽﾃﾑ部

画像解析

6

現場業務（維持管理・発注者支援等）
における管理データ蓄積システム

東京本社
水工部

画像解析

7

AI によるダム管理の効率化

東京本社
河川部
水ｼｽﾃﾑ部

将来値予測
強化学習

5

将来値予測

画像解析
強化学習

研究成果
■ CCTV カメラ映像を用いた河川監視効率化技術を開発■ 鳥取県倉吉市を流れる北条川を対象に下記
3 技術を開発① 河川溢水の監視② 砂州の監視③ 分水堰の操作支援■ 2020 年 12 月 9 日(水)に鳥取県知事へ研究成果を報告■ 防災行動計画作成における，「行動内容の実施主体の入力」を自動化する AI を構築■ 構築した AI を実装したシステムを開発■ 周辺をオフィスビルや高架道路等に囲まれている場合（ストリートキャニオン）下の大気汚染予測技術の開発■ 土砂災害要因抽出 AI を基に，砂防部と共同で研究開発を実施中■ 東京都内(新宿区)の交通事故発生予測 AI 技術の開発
■ 早稲田大学創造理工学部の森本研究室との共同研究■ 河川堤防の変状評価を目的とした下記技術を開発① 動画解析モデル② AI 判定理由可視化モデル■ ダム流入量の予測，ダム操作の最適化技術について検討・開発中

表-4 AI による生産効率向上を目的とした技術開発(2020 年 1 月～12 月まで)
No.

技術名

関連部室

技術分野

1

プロポ参加表明書作成支援
システム

東京本社
各部室

RPA

2

プロポ提案書作成支援システム

東京本社
環境部

自然言語解析
RPA

3

橋梁点検調書チェックモデル

東京本社
IMC

RPA

4

業務情報分類モデル(三重県版)

中部支社
営業部

自然言語解析

22

研究成果■ 特記仕様書(pdf)を認識し，業務実施に最適な管理
技術者，担当者の決定のための参考情報となる，①
技術者評定点，②同種業務の有無，③表彰の有無，④手持ち業務量の整理を自動化し，技術評価点を集計する RPA プログラムを開発■ 関東地整版，北陸地整版の 2 種類を東京本社下記
12 部室に導入し試用検証を実施中①道路交通部，②河川部，③環境部，④地圏環境部，⑤情報部，⑥ダム部，⑦IMC，⑧構造部，⑨砂防部，⑩海岸・港湾室，⑪水工部，⑫マネジメント技術部■ 1 件につき約 24 時間必要な作業が約 5 分に短縮化■ 各部室の提案書作成支援を目的に，下記技術を開発① 過年度提案書を自動収集② 特定率の高いコンサルランキング集計③ 各種項目出現頻度の分析④ 提案書の特定・非特定に至った要因分析■ 橋梁点検調書のチェックを目的に下記の技術を開発① DB に登録するための図面を橋梁の径間毎にPDF，JPG 化② 橋梁図面から照合に必要な情報を抽出するプロ
グラムを開発③ 点検結果が記載されている PDF から照合に必要な情報を抽出■ 自治体版，国交省版を東京本社 IMC に導入し，試用検証を実施中■ 三重県の業務情報を技術分野，業務分野別に整理するモデルを開発

(3) 論文・学会誌作成
上記研究成果を取り纏めた論文を 2020 年内に 5 本作
成し，各学会で研究発表を実施した．また，2017 年の研究開始からこれまでに，2017 年：2 件，2018 年：5 件，
2019 年：5 件の論文・学会誌を作成している．

4. 研究成果の広報活動(1) 技術専門誌への取材対応
本研究の取組内容と，これまで開発した技術成果について，日経コンストラクション 7)の取材対応を行い，その記事が雑誌に掲載(図-3 参照)された．
(2) ニュース掲載「CCTV カメラ映像から得られる画像解析サービスに係る研究開発」において，河川維持管理の高度化を目的に下記 3 つの AI 技術(図-4 参照)を開発した．実証実験に協力頂いた鳥取県にその成果が認められ，2020 年 12
月 4 日(金)に新聞記事 8)に掲載(図-5 参照)された．
【開発した AI 技術】(1) 河川監視画像から水面を検出し増水警戒レベルを表示する技術(2) 河川監視画像から砂州を検出し，その警戒高さと図-4 河川維持管理の高度化を目的に開発した技術

砂州フラッシュ発生を検知する技術(3) 河川分水堰操作を支援するための，3 時間後までの河川水位予測技術

図-3 技術専門誌への取材対応

図-5 開発した技術成果の新聞掲載記事

表-5 本研究で作成した論文・学会誌(2020 年 1 月～12 月まで)
No.
1
2
3
4
5

題目
深層学習による
活火山監視効率化に関する研究
ロボット・AI を活用したインフラ維持管理の高度化―橋梁点検・堤防点検への展開―
AI 画像認識を用いた漁港における人や車両の計測に関する一考察
構造が複雑な交差点部の大気汚染状況予測への深層学習手法の適用に関する一考察
特集 さあ，AI を始めよう～土木工学への AI 導入のススメ～

掲載誌名

作成年月

土木学会論文集 F3(土木情報学)3)

2020 年 4 月

雑誌「土木施工」4)2020 年 7 月

土木学会論文集 B3(海洋開発)5)
土木学会「AI・ﾃﾞｰﾀｻｲ
ｴﾝｽｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ」論文 6)
土木学会誌2021 年 1 月号

232020 年 9 月
2020 年 11 月
2020 年 11 月

概要
■ 活火山監視を効率化するためのノイズ除去，噴火事象検知
モデルを構築■ インフラ維持管理を目的に複数の AI 技術を開発■ 漁港作業者の行動特性把握，
鳥類検出モデルを構築■ 東京環境部と共同で大気汚染予測モデルを構築■ 実務活用への AI 開発時の課題・ポイントについて報告

参考文献

6．結論

1) 内閣官房「統合イノベーション戦略推進会議」決定，2020.10.
2) AI 関連予算に 3900 億円 政府，国家戦略で成長後押し,
2020.2https://www.sankei.com/politics/news/200202/plt2002020018-n1.html
3) 山脇 正嗣, 上山 晃, 中村 直人, 木川 堅司, 石田 孝司, 谷保
和則, 吉崎 皇淑：深層学習による活火山監視効率化に関する研究，土木学会論文集 F3(土木情報学)，Vol.75,
No. 2，pp. I_22-I_29，2019.
4) 石田辰英, 小倉司, 伊藤豊, 金子拓史, 中上宗之, 山脇正嗣：ロボット・AI を活用したインフラ維持管理の高度化，総合
土木技術誌 「土木施工」，pp. 73-76，2020.7.
5) 牛木 賢司, 山脇 正嗣, 酒井 雄弘, 亀田 知沙, 黒部 笙太, 石
山 祐司, 菅原 吉浩, 中泉 昌光：AI 画像認識を用いた漁港における人や車両の計測に関する一考察，土木学会
論文集 B3(海洋開発)，Vol.76, No. 2，pp. I_732-I_737，
2020.
6) 松田 健介, 田頭 直樹, 大澤 剛, 福田 朗大, 劉 正凱：構造が複雑な交差点部の大気汚染状況予測への深層学習手法の適用に関する一考察，AI・データサイエンス論文集，1 巻 J1 号，pp. 221-227，2020.
7) 日経コンストラクション 10.12号，pp.40-41, 2020.
8) 日刊建設工業新聞 12 月 7日版，p.3, 2020.

本稿では，2017 年より実施している AI 研究開発において，2020 年に開発した AI 技術ついて取りまとめた．
それにより，下記の成果を得ている．
【本研究で得た成果】(1) 各技術部室における新しい技術力の取得(2) 単純作業の自動化による労働時間の削減(3) AI に関する土木関係コンサル業務の新規受注，売上の拡大(4) 論文・学会誌の作成，広報活動の実施による，
AI に関する当社の技術力の社外アピール
一方で，AI 技術は日進月歩で進化し続けており，これまで開発してきた技術もすぐに陳腐化してしまう．そのため，常に新技術の開発動向を把握し，AI 技術のブ
ラッシュアップを継続しなければならない．また，同業他社も積極的に AI 技術の研究開発を実施しており，それに後れを取らないようにするため，表-6 に示す様な新たな技術開発についても，今後実施する予定である．

表-6 今後開発予定の AI 技術
目的

流域・国土部門

交通・都市部門

環境・社会部門

技術力の向上■ 強化学習によるダム操作
効率化■ 未来画像予測による災害発生事前検知■ 下水道施設の異常検知・作業効率化技術■ 一般道の渋滞，事故発生予測技術■ ナンバープレートの解析技術■ ドラレコ映像の解析技術■ 橋梁健全度の判定支援
技術■ プロポ資料作成支援■ 橋梁点検調書チェックシステム■ 動物の鳴き声から種別判別技術■ 迷惑行為・不法投棄の検知技術■ 人の転倒・転落検知技術■ SNS 解析による防災・減災活動の効率化■ プロポ資料作成支援■ CAD レイヤ名修正

生産効率
向上

■ プロポ資料作成支援■ pdf データの読取り

管理部門

－

■ 業務評定点整理■ 入札情報収集■ 積算支援システム

AI TECHNOLOGY UTILIZATION RESEARCHTO IMPROVE PRODUCTIVITY
Masashi Yamawaki, Takashi Shimizu
Recently, many companies and research institutes are developing AI technologies such as deeplearning. Most of them are aimed at improving existing technology and production efficiency anddeveloping new businesses. The same applies to the civil engineering industry to which we belong.
Development cases of deterioration diagnosis technology for social infrastructure using AI and prediction
technology for natural disasters such as floods and landslides are reported in news and newspapers.
We have been researching AI since 2017. So far, we have developed many AI technologies for
improvement of technology and productivity. In this paper, we report the results in 2020.

24

3次元データによる構造物の設計手法に関する基礎的な考察坂本 達俊1・鵜飼 隼1・古野 貴史2・薄井 正幸3・藤田 玲4・柳田 勇41株式会社建設技術研究所

2株式会社建設技術研究所

国土文化研究所（〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町2-14-5）
E-mail: t-sakamoto＠ctie.co.jp

北海道支社北海道水工室（〒060-0003 北海道札幌市中央区北3条西3-1-6）
E-mail: furuno＠ctie.co.jp

3株式会社建設技術研究所

東京本社構造部（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）
E-mail: usui＠ctie.co.jp

4株式会社建設技術研究所

東京本社技術統括部BIM/CIM推進センター（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）E-mail: r-fujita＠ctie.co.jp

近年，Sosiety5.0に向け，土木分野においては，3次元データにより建設プロダクトサイクルの効率化・高度化を図るためのBIM/CIMの導入・推進が加速している．しかし，設計現場では，従来の図面を使用した2次元設計でワークフローが組み立てられており，BIM/CIMに関連する3次元設計による設計の効率化・高品質化・高度化の恩恵を十分に受けていない．
本稿では，こうした背景の下，3次元設計を導入し，3次元データを利活用した設計ワークフローを確立するための基礎研究として， 3次元設計導入で期待される効果および導入に向けた課題を整理した．

Key Words : BIM，CIM， 3d modeling， 3d CAD， parametric modeling， generative design

1．はじめに本稿は，真の意味で設計にBIM/CIMを導入し，効率化・高品質化・高度化を実現するためには，3次元デー

我が国の第5期科学技術基本計画において，Soiety5.0のタを活用した設計ワークフローの確立が欠かせないとの概念が提唱され，新たなエンジニアリングの舞台として，問題意識の下，基礎研究として，3次元設計導入で期待

サイバー空間上でのデジタルツイン等のプラットフォー

される効果と課題を明らかにすることを目的としている．

1)

本稿の構成は，2章で，現行設計(以下，2次元設計と土木分野では，これに関連し，建設プロダクトサイいう)との比較から3次元で設計を行うことの意義につい

クルの効率化・高品質化を実現するため，3次元データて考察を行い，3章で3次元設計で用いられるモデリングムが試行されようとしている ．

を媒体としたBIM/CIMが大きく推進されようとしている． 手法をレビューし，3次元設計に期待される効果と導入
国土交通省が発注する詳細設計において，2022年には原に対する課題を示す．

2)

則BIM/CIM適用とする目標が掲げられている ．

2．図面と3次元モデルの比較

しかし，現状，設計現場における設計のほとんどは従来の2次元CADをベースとして実施されている．従来の設計プロセスに追加する形で，図面の作成後にBIM/CIM対応の3Dモデリング作業を実施しているため，設計に用いる図面(紙面，CADの2Dデータ)と3次元設計に

BIM/CIM対応は，設計プロセスそのものを効率化・高品用いる3次元モデルの比較を行う．比較は，図面の持つ質化することにほとんどコミットできていない．

機能から，①コミュニケーション（人に形状を伝える）

3次元で設計することの意義を確認するため， 2次元

さらに，近年，建設現場における3Dプリンタの導入

機能，②情報媒体（構造計算等，設計のタスクで情報を等，複雑な造形物の建設が現実化している．これらに対参照させる）機能，③モデリング（3次元形状を作り出応するため，設計を3次元的に高度化する必要がある．

す）機能に分け，比較を行った．

25

(1) コミュニケーション機能のデータ移行作業を自動化する等，手作業・エラーを減らす工夫が可能である．

2 次元設計に用いる図面と 3 次元設計に用いる 3 次元モデルで，人へのイメージの伝え方がどう異なるか，図また，3 次元モデルの場合，オブジェクト単位で取り-1 のような四角錐を例に考えてみる．

扱う属性情報（マテリアル，数量等）により，設計にお図面の場合，四角錐を表現するためには，正面図とける構造計算・数量計算だけでなく，その後のプロセス

平面図が必要である．図面を見る人は，頭の中で図面を（施工時の発注管理，品質管理等）の記録が付加される組み立て 3 次元形状をイメージする必要があり，ある程ことで，維持管理フェーズでも有効に扱われることが期度の訓練が必要である．3 次元モデルなら一目瞭然であ待され，情報媒体としての価値を高めることができる．

る．人に設計のイメージを共有させる手段としては，3D

オブジェクトの完全性のない図面では，こうした対応はモデルの方が優れているといえる．

困難であり，3 次元モデルならではの機能と言える．

ところが，寸法が表記されている図面に対し，3 次元以上から，3 次元モデルの方が，人の手ではなく，シモデルの場合，見ただけでは，その大きさが分かりにく

ステム間での情報の受け渡しを行う媒体として優れていい．比較対象となる事物を添え大きさをイメージしやするといえる．この機能を有効に活用するためには設計タ

くする，VR で自分の体に対する大きさを体感させる，3スクを連携させるようなシステム開発が必要とされる．

次元で寸法表記を行い正確な数値・パラメータを伝えやすくする等，目的に応じ，見せ方の工夫が必要である．
図面は，正確な形状を人に伝える機能において，紙への出力が容易である等の会議や現場での取り扱いやす
さもあり，まだまだ優れた面があるといえる．
また 3 次元モデルでは,設計で使用している数値・パラメータをどのように確認するかにおいて課題がある．
図 -2 図面と 3D モデルの情報媒体イメージ(3) モデリング機能
3 次元形状を作図・モデリングする手間は，四角錐のような単純な形状であれば，図面・3 次元モデルで，ほぼ変わらない．しかし，図面では，図-1 の四角錐の例にある底幅 b のように，正面図と平面図に同じ意味の値を必ず入力しなければならない．形状が複雑になり，断面図 -1

図面と 3D モデルのコミュニケーションの比較

図が多くなるほど，二重に入力しなければならない情報が増えるため，モデリングする手間は，3 次元モデルの(2) 情報媒体機能方が間違いなく少なくなる．

設計において，構造計算や構造形式の比較検討等，

また，図面では，立体的なカーブ・曲面の表現が困

形状やマテリアルを決定するための検討には，図面から難であるため，比較的に単純な形状の組合わせでなけれの形状情報等が参照される．

ば，図面の作成が難しい．

先の四角錐の例であれば，図面から構造計算に形状

さらに，モデリングに用いるデータについて，従来の情報を移す場合，平面図・断面図等の寸法を設計者がの図面での作業は，主に測量図面を基に作成していたが，目で確認し，計算プログラムに手入力する．形状が複雑

3 次元設計では LP データ，航空写真，点群データ等，になるほど，確認する図面の枚数は増え，必要な手作業

様々なデータから効率的に作成できる強みがある．

が多くなり，ミスが生じやすくなる．これを自動化しよその反面，これらが適切な精度を持ち，正しい位置

うとしても，人により図面の作り方が異なり，さらに形で重なり合っていることが作業の大前提となるため，取状が複雑なほど，断面図により必要な情報が分散される扱いには，GIS の知識や扱うデータの精度等，新しいリため，機械的に取り出すことは困難となる(図-2 左参照)．

テラシーが必要となることが課題である．

一方，3 次元モデルでは，人が目で確認し手入力する

また，土木で特徴的な地形・地質等は，時々刻々と手間は，図面と同様の情報量・作業量であるが，一つの変化することや完全な形状の情報が得難いため，図面のモデル内に完全な形状の情報が集約されているため，設ようにあいまいさが残る表現がなじむ場合もあり，これ計者が確認しやすいように情報を整列したり，そもそもらの 3 次元モデルでの取り扱いには課題が残る．

26

3．3次元設計の設計手法

すべてのパラメータとその相互関係をプログラムする必要があり，対応可能なソフトウェアも限定される．特に(1) パラメトリックモデリング

河川構造物は，法令・政令で決まった寸法が少なく，経a) パラメトリックモデリングとは

験的に決まる寸法が多いため，これをどのように決定させるかを検討しなければならない．また，プログラミン

従来の図面作成と同様の感覚で立体形状を指示し，直グにはそれなりの知識が必要なため，テンプレート作成

接形をつくる方法をダイレクトモデリングという．
これに対し，パラメトリックモデリングとは，図形や者と設計者等，従来とは異なる分業体制が必要となる．

参照オブジェクト間の関係(拘束条件)と変数をテンプレ

表-1 3 次元のモデリング手法の比較ートとして定義し，結果として形状を得るモデリングをいう．この拘束条件そのものが，設計者の意図となる．
パラメトリックモデリングの具体例を”正方形”で挙げ
概要る．四角形に対し，図-3 のような拘束条件を与える．す

ダイレクト
モデリング
設計者が直接 3 次元
形状を作り上げていく
手法

ると，変数である点 B～D の座標，辺 a～d の長さを変更しても拘束条件を満足させるよう，他の変数が変更され，この図形は”正方形”であることを保ったまま大きさが変化する．この正方形を保つことが,設計者がこのテ

メ
リ
ッ
ト

ンプレートに込めた設計意図となる．そしてこの設計意
図は，テンプレートを他者が使う場合も継承される．
a

D
d

A

b

c

C
図-3

B

＜正方形の拘束条件＞
・4つの点(A～D)に4つの線(a～d)が固定される
・a=b=c=d・aはcと、bはdと並行
・aとbは直角・点Aの座標は固定

デ
メ
リ
ッ
ト

・図面での作業イメー
ジに近く，なじみやすい・すべての 3 次元 CAD
で同様の作業が可能
・どんなにイレギュラーな構造物でも作成が可能
・ソフトウェアにある程
度習熟が必要・詳細度が高いほど，
モデリングに時間が必
要・詳細度が高いほど，モデル修正・照査に時間が必要

正方形のパラメトリックモデリングの例

パラメトリック
モデリング
設計者の意図を反映させた
拘束条件を設定し，パラメー
タを変更することで，モデリン
グする手法
・最小限のパラメータで，設計者の意図した3次元形状を生成可能
・転用しやすく，ナレッジマネ
ジメントとなる・テンプレートがあれば，モデル作成・修正が速い・パラメータ化によりモデルの照査がしやすい・テンプレート作成に，パラメータの相互関係をプログラ
ミングが必要で，時間と相当の知識が必要・拘束条件がブラックボックス化しがち・テンプレートはある程度適用範囲が限られる・自由度の高い対応ソフトウ
ェアが限られるb) パラメトリックモデリングの特徴
ダイレクトモデリングとパラメトリックモデリングの
特徴を表-1 に示す．先の正方形のような単純な構造物であれば，モデリングは，ダイレクトモデリングの方が早い．しかし，構造物が複雑になるほど，ダイレクトモデ
リングでは，作成・修正・照査に手間がかかる．
パラメトリックモデリングは，テンプレート作成にそれなりの時間・知識・照査が必要であるが，詳細度の高
い 3 次元モデルを自動モデリングできる点や，柔軟に形状を変えられるため，一度作成してしまえば，他の現場

図-4橋脚の配筋モデルのテンプレートの例

への適用を行いやすい．
これを応用すれば，例えば，図-4 のように構造計算の(2) ジェネレーティブデザインによる最適化

主筋・配力筋を読み込み，道路橋示方書の構造細目に準今後の建設工事において，これまで扱われてこなか

拠した配筋モデルを発生させることも可能である．設計

った新しい形状が扱われる可能性がある．それは，3D者がデザインを考える際に，関係法令に準拠したデザイ

プリンタによる積層造形である．従来は主に製造業で使ンを自然に行うことができ，設計で起りえる基準不適合用されていたが，海外では，3D プリンターによるコンエラーの解消や照査に必要な時間の節約など，効率化・クリート構造物の建設がはじまろうとしている 3)．

品質確保に対し，かなりの効果が見込まれる．

これら積層造形の技術に用いられているのは，材料

しかし，テンプレート化するためには，形状を決めるの空間的な配置を数値解析的に最適化する手法や数理モ

27

4．結論

デルとアルゴリズムを用いた最適化手法であり，トポロ
ジー最適化やジェネレーティブデザイン等の手法が用いられている．これらは人の想像を超えるデザインを検討

本稿では，3 次元設計の導入に関する考察と 3 次元のできるツールとして有望である．

設計手法を踏まえ，3 次元設計の導入効果と課題についトポロジー最適化とは，指定した設計領域の中で，てまとめた．主な結論は以下の通りである．

制約条件・変数を指定し，最適な材料分布(形状)を演算a) 3 次元設計の導入により，①3 次元モデルによりイメする手法である．例えば，必要な剛性を保ったまま，材ージを共有しやすくなる，②システム間の情報媒体と料が不要な部分を削るなどの使い方がよく見られる．

して取り扱いやすく，設計情報の高機能化が期待されこれに対し，ジェネレーティブデザインは，様々なる，③モデリングの省力化，高度化が期待されることアプローチのものがあるが，端的に言えば，必要な条件を挙げた．

を指定し，制約を満足する変数の組み合わせ案を複数案

b) 3 次元モデルでは，ディティールが共有されにくいたコンピュータが提示する手法である．提示された複数案

め，照査方法の工夫が必要であることや，システム連に対し，評価項目をスコア化し，設計者が採用案を決定

携により情報媒体としての価値を高めなければ導入のする。例えば，椅子であれば，人が座る座面の大きさ・効果が限定的になってしまうことを課題として挙げた．

高さ，背もたれの大きさ，荷重を指定し，これを支えらc) 3 次元設計で用いられるパラメトリックモデリングにれる材質・材料分布案を複数提示するなどである．

より，設計のナレッジマネージメントを図ることがでジェネレーティブデザインは，材料分布や積層造形

き，効率化・エラー防止に対し効果的である．しかし，の最適化を行うだけでなく，図-5 のように敷地内におけ設計の暗黙知のルール化・パラメータ化，さらにテンる建築物の配置案の検討を行うことも可能である．このプレート作成者など新たな体制を検討する必要がある

技術は，応用性が高く，今後，土木分野において，計画ことを課題として挙げた．

～維持管理まで幅広く使われていく技術と見られる．

d) ジェネレーティブデザインによる，設計の最適化に対

これらの技術を適用するために必要なのが，パラメする新たなアプローチについて触れた．これを導入す

トリックモデリングと同様，設計のパラメータ化である．

るためには，前項と同様の課題があることを挙げた．

暗黙知に対し，最適な説明変数・目的変数・評価スコア
参考文献

を如何に与えられるかが，課題となる．

図-51) 一般財団法人日本建設情報総合センター：JACICクラウド HP，
https://jacicloud.jp/hpfaq.html (2020 年 12月 14 日アクセス)
2) 国土交通省 BIM/CIM 推進委員会：今後の BIM/CIM 適用拡大に向けた進め方について，2020.9
3) 小倉 大季：建設スケールの 3D プリンティング技術に関する海外の研究動向，コンクリート工学 56(2)， 174-180， 201802，日本コンクリート工学会
4) Autodesk社 HP：集合住宅の計画にジェネレーティブ デザインを活用する大和ハウス工業の先進的な取り組み，
https://redshift.autodesk.co.jp/daiwa-house-generative-design/(2020年 12 月 14日アクセス)(2020. 12. 23 受付)

ジェネレーティブデザインより作成された集合住宅の配置案とスコアの例 4)BASIC STUDY ON CONSTRUCTION ENGINEERING BY 3D DATA
Tatsutoshi SAKAMOTO and Shun UKAI and
Takashi FURUNO and Masayuki USUI and Rei FUJITA and Isamu YANAGITAIn the field of civil engineering, the promotion of BIM / CIM to improve the efficiency, quality, andsophistication of the construction product cycle by using 3D data is accelerating toward Society 5.0.
However, at the design site, the workflow is assembled by 2D based design,and the benefits of design
efficiency, quality, and sophistication by 3D design related to BIM / CIM are not fully received.
This paper summarizes the expected effects of 3D design introduction and issues for introduction as basic
research for introducing 3D design and establishing a design workflow that utilizes 3D data.

28気候変動と堆砂進行がダムの治水・利水機能に及ぼす影響の評価指標化の提案
和田 一斗 1・永谷 言 1・小島 裕之 1・谷脇 佑一 1・倉橋 実 2
藤塚 佳晃 3・川村 育男 4・水野 直弥 5・佐藤 嘉展 6・角 哲也 7

1 株式会社建設技術研究所

大阪本社（〒541-0045 大阪府大阪市中央区道修町 1-6-7）
E-mail:kojima-hiroyuki@ctie.co.jp

2 株式会社建設技術研究所

東京本社（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町 3-21-1）

3 株式会社建設技術研究所

九州本社（〒810-0041 福岡県福岡市中央区大名 2-4-12）

4 株式会社建設技術研究所

北海道支社（〒060-0003 北海道札幌市中央区北 3 条西 3-1-6）

5 株式会社建設技研インターナショナル（〒136-0071 東京都江東区亀戸 2-25-14）
6 正会員
7 正会員

博(農)
博(工)

愛媛大学准教授

農学部（〒790-8566 愛媛県松山市樽味 3-5-7）

国土文化研究所客員研究員 京都大学防災研究所教授（〒611-0011 京都府宇治市五ヶ庄）

ダムの長期的な利水機能維持は，将来における国民生活の安定を図る上で重要な課題である．
本研究では，将来のダムの下流域における利水需要シナリオを複数設定した上で，気候変動に伴う河川流況変化と貯水池内土砂堆積が同時進行した場合の多目的ダムの利水機能への影響について検討を行った．この結果，将来の流況変化及び堆砂進行により，ダムの利水機能が低下することを確認した．また，ダムの利水機能への影響は，貯水位を制限水位まで低下する洪水期における利水需要量の増減や分散化が大きく寄与することを確認した．さらに，将来の利水需要のシナリオ設定が異なると，利水機能の低下がさらに助長されるケース，これとは逆に緩和されるケースがみられた．以上より，今後，ダム再生検討を合理的に進める上では，将来の利水需要変化の研究を進め，治水・利水両面からダム容量の最適化を図ることの重要性が示唆された．
Key Words : Climate change impacts, Sedimentation impacts, Water demand change impacts, Water use
function

ム堆砂進行による有効貯水量の減少によるダムの治水・利水機能の低下が懸念されている4)．
加えて，気候変動影響の他，将来の人口減少等の社会構造変化に伴う水需要変化の可能性も指摘されており，
このような観点を踏まえたダム運用検討が重要と考えら
れている5)．
こうした背景のもと，2017年に国土交通省より示された「ダム再生ビジョン」では，ダムの長期安定的な活用の観点から治水・利水機能の維持向上の重要性が示されており6)，対策必要性の高いダムのスクリーニングが始まっている．しかし，現状では，治水対策を中心とした対策検討が行われている．

１． はじめに(1) 研究の背景と目的
近年，気候変動の影響が顕在化しつつあり，極端な降雨現象による洪水被害1)や長期間の給水制限が実施されるような渇水被害2)が発生していることから，その対策が課題とされている．こうした中で，気候変動影響への適応策の一つとして，ダムの役割が期待されている3)．
一方で，ダムが長期的に機能を発揮する上での最重要
課題は，貯水池内の土砂堆積問題といわれており，気候変動に伴う流況変動による流入土砂量の増加，さらにダ29このような背景から，気候変動に伴う流況変動やダム堆砂進行の複合影響，さらに将来の利水需要変化までも想定した将来のダム機能変化を予測する手法が求められている．現時点では，気候変動に伴う流況変動及び堆砂進行を考慮した個別ダムでの利水機能変化に関する詳細検討7) 8) 9)は行われているが，将来の利水需要変化まで考慮した気候変動影響とダム利水機能変化を関連付けた個
別ダムでの詳細検討が求められている．
本研究は上記を踏まえ，異なる環境条件下の多目的ダムを対象に，将来の各ダムの下流域における利水需要シ
ナリオを複数設定した上で，気候変動に伴う河川流況変
化と貯水池内土砂堆積が同時進行した場合の多目的ダムの利水機能への影響について検討するとともに，ダムの治水・利水機能を維持するための治水・利水容量の最適配分に関する考察を行った．

検討対象ダムの選定検討対象ダムの将来流況予測

検討対象ダムの将来の利水需要シナリオ設定

検討対象ダムの将来堆砂量予測(有効容量内堆砂量・治水容量内堆砂量)

簡易手法による検討対象
ダムの治水機能変化の評価

利水計算による検討対象
ダムの利水機能変化の評価

治水・利水機能を維持するためのダム容量の最適配分比の評価方法の提案

図-1 検討フロー①気候変動係数(半旬)の設定(1)現在気候(1979-2003年)及び将来気候(2075-2099年)の日平均河川流量(計算値)の各年の時系列について半旬(5日間)ごとに平均値を算定(2)現在気候・将来気候それぞれについて各年の半旬ごとの平均値から25年間の半旬ごと平均値を算定(3)「将来気候半旬ごと日平均流量」を「現在気候半旬ごと日平均流量」
で除すことで得た「半旬ごと日平均流量の変化比率」を気候変動係数(半旬)として設定(2) 研究方法
本研究は，図-1に示すフローで検討を実施した．対象とするダムは，以下の特徴を有するダムとした．
・現在，利水補給が年間を通して行われているダム
・将来，年間総流入量が増加するダムと減少するダム
・将来，堆砂進行が顕著となるダム
将来流況及び将来堆砂量・堆砂形状の予測手法については，2章に述べる．

②気候変動係数(半旬)を用いた将来流況の算定
・気候変動係数(半旬)(①(3))を当該半旬の日平均河川流量(実績値)に乗じることで将来流況を算定

図-2 利水機能評価における将来流況の予測手法
現在～2075年まで①ダム完成後～現在までの実績堆砂速度と同様の速度で堆砂進行するものとする
2075年以降

２． 将来流況・ダム堆砂進行の予測手法②Q-Qs式（
検討対象ダムの を算出）に基づき

Qs ：現在気候(1979-2003年)における総堆砂量(実績値)
Qmn：現在気候(1979-2003年)における日平均流量(計算値) ※2.(1)参照：定数
β：定数(3と想定)(1) 将来流況の予測手法
気候変動予測では，気象庁気象研究所の超高解像度全球大気モデル（MRI-AGCM3.2S）による現在気候（19792003年）と将来気候（2075-2099年）における気温・降
水量変化10) 11)を利用した．温室効果ガスの排出シナリオ
は高位参照シナリオRCP8.5，海面水温はCMIP5のSSTアン
サンブル平均を用いた．次に，SVATモデルから蒸発散量と融雪量を算出し，これらを分布型流出モデルHydroBEAMに組み込むことにより，積雪地帯の積雪・融雪過程も考慮した全国109水系の日平均河川流量をそれぞれ求めた．日平均河川流量は，タイムステップ10分（出力1時間）で計算した24時間の流量を平均したものである．
詳細はKojiri12)，Sato13)を参照されたい．
全球大気モデルや流出モデルに含まれるバイアスを排除し，将来の気候変動の影響をより明確に評価することを目的として，利水機能評価においては図-2に示す手法
で将来流況を設定した．

③Q-Qs式（）に基づき検討対象ダムの将来におけるQsを算出
Qs ：将来気候(2075-2099年)における総堆砂量(予測値)
Qmn：現在気候(2075-2099年)における日平均流量(計算値) ※2.(1)参照：定数(上記②により算定された値を用いる) β：定数(3と想定)

図-3 ダム堆砂進行の予測手法（図-3参照）．
将来における貯水池内堆砂形状の予測手法についても，筆者らが既往研究9)において用いた手法と同様とし，今後の堆砂が実績ベースで進行するものとして，堆砂実績
を参考に，各容量（治水・利水・堆砂容量）内の堆砂比率が今後も継続するものとして堆砂形状を考慮した．ただし，堆砂容量が満砂した場合には，その後の堆砂は有効容量内で進行することから，治水・利水容量の堆砂量
は，有効容量内堆砂を容量比で按分して見込んだ．

３． 検討対象ダムの将来流況・ダム堆砂進行予測(2) ダム堆砂進行の予測手法
及び利水需要変化の検討
将来の貯水池内堆砂量は，流況変化予測と整合を図り，(1) 検討対象ダムの概要
21世紀末の状態を想定した．将来堆砂量の予測手法は，
9)
検討対象ダムは，全国のダムを治水・利水機能の気候
筆者らが既往研究 において用いた手法と同様とした

30

変動影響から類型化した既往研究4)より，将来におけるダム地点年間総流量が現在より減少するAダムと，これとは逆に現在より増加するBダムとした（表-1）．なお，
Bダムの有効容量に対する利水容量の割合は，Aダムのそれに比べ小さいため，本研究における利水機能評価では，Bダムの非洪水期利水容量を有効容量とみなした．

表-1 検討対象ダムの諸元
Bダム
北海道
洪水調節、上水道、
不特定利水

0.85

1.22

17,20010/21～6/30：
7/1-7/31：
8/1-8/31：
9/1-9/30：
10/1-10/20：

14,10015,600 10/1～6/30：
14,700
7/1～9/30：
10,4001,400
12,100目的
総流量比(将来総流量/現在総流量)3

有効貯水容量(千m )
利水容量
(千m3)

(2) 検討対象ダムの将来流況
２．(1)により算定した将来における A ダム，B ダムのダム地点日平均流入量時系列を図-4，図-5 に示す．
図-4 より，A ダムでは冬期の一部を除き年間を通して将来流量が減少する．一方，図-5 より，B ダムでは春期～秋期にかけて将来流量が減少するものの，冬期～春期にかけては将来流量が増加する．

Aダム
中国地方
洪水調節、かんがい、
工業用水、発電

ダム名
ダム位置

3,800
2,200

日平均流量（m³/s）

20(3) 検討対象ダムの将来堆砂量
２．(2)により算定した将来におけるAダム，Bダムの有効容量内堆砂量は，各々10%，20%程度となった．本
研究で想定する将来の有効容量内堆砂率は，堆砂進行速度が大きいBダムの結果を踏まえAダム，Bダムともに，20%を設定する．

：実績流量
：将来流量

：実績流量平均：将来流量平均1510

50
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月

図-4 A ダム地点日平均流入量時系列

日平均流量（m³/s）

20(4) 利水需要変化の検討
国内では利水需要量のうち半量以上を農業用水が占める14)ため，将来の利水需要変化を考慮する上では，農業用水の需要変化を想定することが重要と考えられる．ここで，将来の需要変化は，需要量の変化と需要期間の変化の両面での生起が想定される．文献調査15)等より，農業用水の将来変化予測について整理すると表-2のとおり
種々であり，将来の確定的なシナリオ設定は困難であると考えられる．このため，これらの将来変化の違いによる影響把握を行うことが重要であると考え，次章において条件設定した．

：実績流量
：将来流量

：実績流量平均：将来流量平均1510

50
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月

図-5 B ダム地点日平均流入量時系列25
全堆砂量 実績
全堆砂量 想定堆砂率（％）

20

有効容量内堆砂量 想定

15
10
5

2090

2100

2090

2100

2080

2070

2060

2050

2040

2030

2020

2010

2000

1990

４． 利水需要変化を考慮した気候変動によるダム
利水機能への影響評価

1980

1970

0
年

図-6 将来における堆砂率（Aダム）
25
全堆砂量 実績(1) 検討ケース
Aダム，Bダムともに表-3に示す検討ケースを設定した．ケース1は計画条件として現在流況かつ堆砂率0%とし，ケース2～4は将来気候を反映した条件（将来流況かつ堆砂率20%）で需要量変化の影響を確認する．ケース
5～10は将来気候を反映した条件で需要期間変化の影響を確認する．現在流況は，Aダムで1979-2003年（25年間），Bダムで1989-2014年（26年間）とした．需要量及び需要期間の変化幅は３．(4)の文献調査結果を踏まえて設定した．なお，需要量の変化は農業用水と同様の変化
が上水道・工業用水にも同様に生じるものと仮定した．

全堆砂量 想定堆砂率（％）

20

有効容量内堆砂量 想定
15

10
5

2080

2070

2060

2050

年

2040

2030

2020

2010

2000

1990

1980

1970

0

図-7 将来における堆砂率（Bダム）
表-2 利水需要の将来予測
項目

将来変化予測
現状並み

需要量

増大
低下
現状並み
前進

需要期間

後進
分散化

31

主な理由
農地面積が減少しても地下への浸透は一定量必要となり水需要量は変わらない
温暖化に伴い蒸発散量が増えることで水受領量も増大する
国内の人口減少に伴い農地面積も減少する
高温耐性品種の開発によりかんがい期は変わらない
温暖化に伴いかんがい始期が前進する
米の出穂期の高温を回避するため田植時期が遅くなる
多品種栽培や経営面積の大規模化に伴い水需要時期が分散する

(2) 利水計算手法及び評価方法
利水計算は，各ダムの利水補給ルールを参考に構築した利水計算モデルにより行い，河川流の流下や取水還元の時間差を考慮して半旬計算を実施した．また，結果比較におけるバイアスを排除する目的で，実ダムでは考慮されている取水制限（貯水率低下とともに取水量を制限する条件）は設けないものとした．
評価は，パンク日数（貯水位が最低水位まで低下する日数と定義）の評価期間における年平均値，不足容量（パンクを回避するために必要な貯水容量と定義）の評
価期間における最大値により行った．

表-3 検討ケース
1

2

ケース

現在流況
0%

6

現状並み

○

10

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

○

○

○

○

○

○

○
●

30%減

●
○

○

○

○
●

2ヵ月前進

32

9

需要 需要 かんがい期 かんがい期 かんがい期
前進
後進
分散化
増
減

1ヵ月前進

●

1ヵ月後進

●

2ヵ月後進
1ヵ月前進かつ後進(分散化)2ヵ月前進かつ後進(分散化)※◯：ケース1から変更なし、●：ケース1から変更

●
●
●

需要量

▼現状需要量現在かんがい期
かんがい期前進
かんがい期後進▼分散化需要量

分散化かんがい期

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

※各ケースとも需要量×期間の総量は一定

図-8 利水需要変化の概念図
5

8

4
3.55

6

3.00

4
2

3

2.91

2.55

2

1.91

1.00

0.91

1.27

1.09
0.64

0

1

ケース1で正規化

パンク日数（日/年）

100

図-9 A ダムパンク日数
10

120

8
6.71

90

6
5.19

5.03
4.08

60
30

4
2

1.94
1.00

0

4.59

0.75

図-10 Bダムパンク日数

0.77

0.02

0

ケース1で正規化

150
パンク日数（日/年）(3) 利水機能への影響分析
a) パンク日数及び利水被害度からの分析
各ダムのパンク日数の評価期間における年平均値と不足容量の評価期間における最大値を図-9～図-12 に示す．
図-9，図-10 より，A ダム，B ダムともに，計画条件（ケース 1）に比べ，利水需要変化を想定しない将来条
件（ケース 2）ではパンク日数が増加し，利水機能が低下する．B ダムでは，年間総流入量が増加するにも関わらず利水機能が低下するが，この原因として，かんがい期における流量の減少が考えられる（図-5）．また，両ダムともに，流況変化及び堆砂進行した将来条件において計画条件と同等のダム機能を発揮するためには，利水需要量が 30%程度減少することが前提となると評価できる（ケース 1 とケース 4 の比較）．さらに，両ダムともに，利水需要量が増大する条件（ケース 3）や利水需要期間が 1 ヵ月後進する条件（ケース 7）等では，利水需要変化を想定しない将来条件（ケース 2）に比べ，パンク日数が増加する．一方，A ダムの利水需要量が低下する条件（ケース 4）や利水需要期間が 2 ヵ月前進する
条件（ケース 6）で，B ダムの利水需要量が低下する条件（ケース 4）や利水需要期間が分散化する条件（ケース 9，10）で，それぞれ計画条件（ケース 1）よりパン
ク日数が減少する．なお，両ダムの結果の違いとして，
A ダムでは計画条件（ケース 1）に対して利水需要の分散化を想定したケース 9，10 のパンク日数がやや増加す
るが，B ダムでは前者に対して後者が減少する．これについては，次節で貯水位変動を確認した上で検討を行う．
図-11，図-12 からも，上述と概ね同様の傾向が認められ，将来流況及び堆砂進行に伴い利水機能の低下が生じるとともに，利水需要の変化によってそれがさらに助長されるケース，これとは逆に緩和されるケースがみられる．
以上から，ダムの利水機能への影響は，貯水位を制限
水位まで低下する洪水期における利水需要量の増減や分散化が大きく寄与し，治水機能への影響までも含めた将
来のダム機能変化を考える上では，利水需要量の想定が重要であることが示唆される．

8

●

20%増
現状並み

需要期間
(農水のみ)

7

○

20%

需要量
(上水・工
水・農水)

5

◯

将来流況

堆砂率

4

将来流況・堆砂進行

現在需要量
流況

3

現在
流況

3

25,0002.5

20,0002
1.71

15,00010,000

1.47

1.47

1.00

1.5

1.35

1

0.97

0.95

0.65

0.50

0.29

0

ケース1で正規化

不足容量（千m3）

30,000

5,000

0.5
0

図-11 A ダム不足容量
10

8.22

20,0008

15,000

5.86
5.06

6
5.22

4.07

10,000

4
2.38

5,000
1.00

2

0.89

0.54

0

0.11

ケース1で正規化

25,000

不足容量（千m3）b) 貯水位変動からの分析
A ダム，B ダムの計画条件（ケース 1）及び利水需要の分散化を想定した条件（ケース 9，10）について，比較的大規模な渇水が発生した年の貯水位変動曲線を図13～図-14 に示す．
図-13，図-14 より，A ダムでは，ケース 9 に比べ利水需要の分散化期間を長く考慮したケース 10 で 7～8 月にかけての貯水低下が遅れて発生しており，分散化の影響が認められる．ただし，計画条件（ケース 1）と同様に利水需要の分散化を想定した条件（ケース 9，10）でも貯水位が最低水位まで低下し，パンクが発生しており，A ダムでは利水需要の分散化によっても，洪水期の利水需要をカバーできていないことがわかる．一方，B ダム
では，計画条件（ケース 1）と現状に対して前後 1 ヵ月の利水需要の分散化を想定した条件（ケース 9）の貯水位変動は概ね同様であるが，現状に対して前後 2 ヵ月の利水需要の分散化を想定した条件（ケース 10）ではパンクが回避されている．このことから，利水需要の分散化により洪水期のダムからの利水補給量がある閾値を下回るとパンク被害が劇的に改善されることが推察される．

0

図-12 B ダム不足容量(4) 将来のダム機能変化に関する考察
a) 検討概要
４．(3)により将来の気候変動及び利水需要変化を考慮した上で，ダムを維持するために必要な利水容量を確認した．ここでは，将来，トータルとしてダムに求められる容量について概略確認することを目的に，気候変動により必要となる治水容量を簡易に想定した上で，治水・利水両面からダムに求められる容量を算出する．
b) 治水・利水面からダムに求められる容量の想定
気候変動により必要となる治水容量を算出する上では，洪水調節計算や下流被害検討が必要となるが，本検討では概略把握を目的として，RCP8.5 シナリオにおける 21 世紀末の降雨量変化倍率（約 1.2～1.3 倍）16)を踏まえて，現状と同等のダム機能を維持するために，治水容量は現状より 1.2 倍必要となるものと仮定した．将来必要となる利水容量は，４．(3)の検討結果から，A ダ
ム，B ダムともに，利水需要変化を想定しない将来条件（ケース 2）及び利水需要が最も大きくなるケースと小さくなるケースを選定した．
c) 将来のダム機能変化に関する考察
治水・利水両面から A ダム及び B ダムに求められる容量を表-4，表-5 に示す．表-4，表-5 より，A ダム，
B ダムともに，将来条件（ケース 2）では現状の有効容量と比べて大きな追加の容量が必要となり，治水面から
ダム再生検討を行う重要性が確認できる．これに加え，利水需要変化を考慮すると，より大きなダム容量が必要になる場合と，これとは逆に，治水・利水容量間の容量振り替えを前提とすれば，現状のダム容量で対応可能なケースも考えられる．本検討における利水需要の想定は

常時満水位
ケース9(分散化①)

貯水位 (T.P.m)

400

ケース1(計画条件)
ケース10(分散化②)

最低水位

390

380
370

360
350

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

10

11

12

1994

図-13 A ダム貯水位変動曲線
制限水位
ケース1(計画条件)

貯水位 (T.P.m)

170

最低水位
ケース10(分散化②)

ケース9(分散化①)

165

160
155
150
1

2

3

4

5

6

7

8

9

2001

図-14 B ダム貯水位変動曲線

一定の仮定の下に行ったものであるが，今後，ダム再生検討を合理的に進める上では，将来の利水需要変化の研究を進め，治水・利水両面からダム容量の最適化を図る
ことの重要性が示唆される．なお，Bダムのように，将来の出水時期が大幅に変化する地域では，洪水期（貯水位を制限水位まで低下する期間）の設定の見直しも想定されるため，これも考慮した検討が必要になるものと考
えられる．

33

水・利水機能に及ぼす影響の評価指標化の提案，土木学会論文集B1(水工学) Vol.75, No.2, I_91-I_96, 2019.
①現状機能維持のために3,300 千m3
追加で必要な治水容量
5) 入江政安，戸井博彬，津田守正，西田修三：渇水時②現状機能維持のために各ケースの不足量と7,075 千m3 10,765 千m3 -10,654 千m3追加で必要な利水容量
ケース1の不足量の差のダム運用への人口変動に伴う水需要変化の影響予③現状機能維持のために②と③の合算値
10,375 千m3 14,065 千m3 -7,354 千m3追加で必要なダム容量
測，土木学会論文集G(環境), Vol.73, No.5, I_39-I_46,④現状機能維持のために③を流域面積で除した
86 mm
116 mm-61 mm
追加で必要な相当雨量値
2017.
有効貯水容量を流域面
142 mm⑤現状の相当雨量積で除した値
6) 国土交通省水管理・国土保全局：ダム再生ビジョン，
表-5 治水・利水面から B ダムに求められる容量の想定
2017.
ケース2
ケース3
ケース10
摘要
7) 寺田和暉，角哲也，竹門康弘，佐藤嘉展：気候変動①現状機能維持のために治水容量の2割相当
2,380 千m3
追加で必要な治水容量を考慮したダム堆砂進行による牧尾ダムの長期的便②現状機能維持のために各ケースの不足量と11,382 千m3 20,208 千m3 -2,504 千m3追加で必要な利水容量
ケース1の不足量の差
益評価，京都大学防災研究所年報，第58号，pp.470③現状機能維持のために②と③の合算値
13,762 千m3 22,588 千m3-124 千m3
追加で必要なダム容量
484，2015．
④現状機能維持のために③を流域面積で除した
121 mm
199 mm-1 mm
追加で必要な相当雨量
値
8)角哲也，桑田光明，石田裕哉，丹羽尚人，小島裕之，
有効貯水容量を流域面
124 mm⑤現状の相当雨量積で除した値井 上 素 行 ， 佐 藤 嘉 展 ， 竹 門 康 弘 ， Sameh
KANTOUSH：気候変動を考慮した日本の水力発電ポ
テンシャル評価，京都大学防災研究所年報，第59号，
５． おわりに
pp.475-483，2016．
9) 小島裕之，永谷言，川村育男，倉橋実，佐藤嘉展，
本研究で得られた結論及び課題は以下のとおりである．
角哲也：気候変動と堆砂進行がダムの利水機能に及
1)将来の流況変化及び堆砂進行により，ダムの利水機能ぼす影響に関する検討，河川技術論文集，第25巻，333-338, 2019.
が低下するが，将来の利水需要量が現状の30%程度低減
10) Mizuta, R., Oouchi, K., Yoshimura, H., Noda, A.,
した場合には，ダムの利水機能は現状と同等程度を維Katayama, K., Yukimoto, S., Hosaka, M., Kusunoki, S.,
持可能であることを確認した．
Kawai, H. and Nakawaga. M.: 20-km-mesh global climate
2)ダムの利水機能への影響は，貯水位を制限水位まで低simulations us-ing JMA-GSM model, J. Meteorol. Society
下する洪水期における利水需要量の増減や分散化が大Japan 84, pp.165–185, 2006.
きく寄与する．また，ダムからの利水補給量がある閾
11) Mizuta, R., Arakawa, O., Ose, T., Kusunoki, S., Endo, H.
値を下回るとパンク被害が劇的に改善されることが推and Kitoh, A.: Classification of CMIP5 Future Climate Re察される．
sponses by the Tropical Sea Surface Temperature Changes,
3)将来の利水需要のシナリオ設定が異なると，上記の理SOLA 10: pp.167-171, 2014.
由から，利水機能の低下がさらに助長されるケース，
12)
Kojiri, T. (2006): Hydrological river basin assessment
これとは逆に緩和されるケースがみられる．
model(Hydro-BEAM). In: Watershed Models (ed. by V.
4)以上より，今後，ダム再生検討を合理的に進める上で
P. Singh & D. K. Frevent), 613-626. Taylor & Francis,
は，将来の利水需要変化の研究を進め，治水・利水両
CRC Press: Florida.
面からダム容量の最適化を図ることの重要性が示唆さ
13) Sato, Y., Kojiri, T., Michihiro, Y., Suzuki, Y. and Naka-kita,
れた．
E.,(2013): Assessment of climate change impact on riverdischarge using the super-high resolution MRI-AGCM.
謝辞：本研究は,文部科学省委託事業統合的気候モデル高度
Hydrol. Process. 27: 3264-3279.
化研究プログラムの支援を受けて実施されました．
14) 国土交通省水管理・国土保全局水資源部：農業用水の取水・利用の特徴，2019.11.
参考文献
1) 国土交通省水管理・国土保全局：水害レポート2017， 15) 例えば，農林水産省農村振興局：食料・農業・農村政策審議会 農業農村振興整備部会報告 農業水利に2017.
ついて，2013.
2) 国土交通省水管理・国土保全局水資源部：平成29年
16) 気候変動を踏まえた治水計画に係る技術検討会：気版日本の水資源の現況，2017.
候変動を踏まえた治水計画のあり方 提言，2019.10.
3) 土木学会地球温暖化特別委員会：地球温暖化に挑む
表-4 治水・利水面から A ダムに求められる容量の想定
ケース2

ケース3

ケース6

摘要
治水容量の2割相当

土木工学，土木学会地球温暖化対策特別委員会報告書，2009.
4) 小島裕之・永谷言・川村育男・谷脇佑一・倉橋実・
佐藤嘉展・角哲也：気候変動と堆砂進行がダムの治（2020.12.16受付）

34

IMPACTS OF CLIMATE CHANGE, RESERVOIR SEDIMENTATION AND
CHANGE IN WATER DEMAND ON WATER USE FUNCTIONS OF DAMS
Kazuto WADA, Gen NAGATANI, Hiroyuki KOJIMA, Yuichi TANIWAKI,
Makoto KURAHASHI, Yoshiaki FUJITSUKA, Ikuo KAWAMURA,
Naoya MIZUNO, Yoshinobu SATO and Tetsuya SUMI
After releasing MLIT vision for dam upgrading under operation, it is required to evaluate climatechange impacts on flood control and water use functions of dams. For long term reservoir sustainability,
reservoir sedimentation has also the key effects almost equivalent to climate change impacts. Up to now,
however, since there is no suitable evaluation method to clarify those impacts, it is important to establish
appropriate screening criteria in order to select high priority existing dams for upgrading. In this study,
we firstly predicted changes in flow regime curves and sedimentation progress under changing climate for
two target dams. Secondly, we considered the changes in water demand. Thirdly, we calculated thechange of water use functions of dams in the future. Based on these results, We have identified theimportance of considering water demand in dam rehabilitation.

35

社会資本整備におけるユーザー調査法の研究〜第3報：人間中心設計に基づく
ユーザー調査法マニュアルの開発〜
山田 菊子1・瀬尾 弘美2・佐野 薫3・土方 淳4・前川 裕介5・花原 英徳6・
今井 敬一7・木村 達司81博士（工学） 東京工業大学 環境・社会理工学院（〒152-8552 東京都目黒区大岡山2-12-1-M1-20）
E-mail: kiko.yamada@plan.cv.titech.ac.jp
2技術士（総合技術監理・建設部門）

株式会社建設技術研究所 管理本部人事部ダイバーシティ推進室（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）
E-mail: seo@ctie.co.jp

3博士（工学）・技術士（建設部門）

株式会社建設技術研究所 東京本社 道路・交通部（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）
E-mail: kr-sano@ctie.co.jp

4技術士（建設部門）

株式会社建設技術研究所 東京本社 水理センター（〒300-2651 茨城県つくば市鬼ヶ窪1047-27）
E-mail: hijikata@ctie.co.jp

5技術士（総合技術監理・建設部門）

株式会社建設技術研究所 東京本社 社会防災センター（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）
E-mail: maekawa@ctie.co.jp

6技術士（総合技術監理・建設部門）

株式会社建設技術研究所 東京本社 社会防災センター（〒103-8430 東京都中央区日本橋浜町3-21-1）
E-mail: hanahara@ctie.co.jp

7技術士（建設部門）

株式会社建設技術研究所 国土文化研究所（〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町2-14-5）
E-mail: kc-imai@ctie.co.jp

8技術士（総合技術監理・建設部門）

株式会社建設技術研究所 国土文化研究所（〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町2-14-5）
E-mail: tt-kimur＠ctie.co.jp

ユーザー調査は，実務，研究の両面で増加しているが，技術者は基礎知識を持たぬまま実施している可能性がある．そこで著者らは建設コンサルタントの社員が利用する調査実施マニュアルを作成して，より効果的な調査の実施を支援することを目指した．本稿では作成過程と成果物を紹介する．開発にあたっては，人間中心設計(HCD)プロセスとペルソナ法を適用する．全社員を網羅する7名のペルソナのもと，5章，24項目のマニュ
アルを社内グループウェアに構築した．なお，特定の社員を想起させないこと等を目的に，ペルソナには名前や写真を付さなかった．開発の過程でペルソナはHCDの専門知識なしに理解されることを把握した．公開後の効果の計測が今後の課題であり，同時にHCDを社内に定着させるプラットフォームとしての役割を期待している．

Key Words : construction consultant, user research, manual, persona, interview, human-centered design
process36

1. はじめに土木業界は，河川，道路，空港・港湾，都市やこれらの防災といった社会基盤の計画，整備，運営，補修を担っている．国土交通省や地方自治体といった公共性の高い発注者が，建設コンサルタント，建設会社等の受注者に業務を発注する形態が一般的である．近年では，災害への対応，ハードウェアやソフトウェアの企画，利用者の満足度の把握など，ユーザーの存在に着目する必要のある事業も増加している．一方，製品，情報システム，
サービスの開発においては，ユーザーの利用状況の把握
図-1 本研究におけるユーザー調査法の定義を起点とする人間中心設計，デザイン思考とよばれる設計プロセスが適用され，課題の発掘や解決による改善や新規開発が行われ，実績を積んでいる．これらのアプロ

施設，事業，計画をめぐる利用者や利害関係者を対象とーチの特徴はユーザーの状況に着目し課題を定義するこする．また，行動の観察，インタビューや，回答者によとから始めることと同時に，繰り返しにより課題，解決

る自由記述等の質的データを取得する調査を「定性調策を精緻化することにある．しかし，公共が事業主体で査」，アンケート調査における選択や利用者数などの量

ある社会基盤整備やその計画のプロセスは繰り返しのプ的データを取得する調査を「定量調査」と呼ぶこととす

ロセスに適さないこともあり，人間中心設計やデザイン

る．社会調査2)の分野での「質的調査」「量的調査」に思考の利用事例はほとんど見られない．

それぞれ相当する（図-1）．

そこで著者らは，人間中心設計などの起点とされる

社会基盤整備の分野では量的データを取得するアン「ユーザーの利用状況」に着目し，社会基盤整備の業務

ケート調査がしばしば実施されるが，アンケート調査ので実施されるユーザーを対象とした調査の改善を目指す

自由回答を質的データとして扱う場合もある．また近年研究に取り組んだ．これまでに，社会基盤整備の業務分

では車両や人の時空間データ（プローブデータ），イン

野，学術分野でのユーザー調査の動向，技術者教育におタビュー（ヒアリングと呼ばれることも多い）の発言録

ける実態の把握や，建設コンサルタントが受託した実業などもユーザー調査データに含まれる．

務における改善提案を行なった．本論文はこれらに続くb) CTI での研究ものであり，建設コンサルタント社内向けのユーザー調

建設技術研究所（以下，CTI と呼ぶ）では，社会基盤

査マニュアルを人間中心設計に準じるプロセスで整備す整備の分野に人間中心設計のプロセスを適用することをる際に策定した社員のペルソナと，作成したマニュアル

目指した取り組みの端緒として，人間中心設計の起点とについてその過程を報告するとともに，方法，効果，今される「ユーザーの利用状況」の把握に着目した．著者

後の課題を考察する．

らはこれまでに学術論文及び建設コンサルタントの業務

第1章では研究の背景と目的を述べた．第2章においてを対象とした 1996 年，2016 年を比較分析 3) 4)し，どちら関連研究を紹介する．第3章においてマニュアル，ペルの分野でもユーザー調査が実施される割合が増加し，定ソナの作成手順と考察の方法を，第4章に作成したペル性データを扱う事例も増加したことを把握した．また，

ソナとその解説を、第5章にマニュアルの概要を示す．

この分野を担う土木技術者に対する大学教育について，第6章は結果の考察であり，第7章に結論と今後の課題をシラバスを公開している国立大学を事例に分析したとこ述べる．なお本稿のうち，第3章，第4章及び第6章のペろ，基礎教育においてユーザー調査を学ぶ機会がないこ

ルソナに関する部分は学会での口頭発表1)を経て論文誌とが明らかとなった 5)．
ユーザー調査，特に定性調査が研究や実務で増加すへの投稿した審査中の論文を基礎としている．

る中，ユーザー調査に関する基礎教育を受けていない技

2. 関連研究および動向

術者は行政が発注する調査業務において，適切な調査方(1) ユーザー調査法

は，CTI 社内の技術者が業務実施の場面で利用できるa) ユーザー調査の定義「ユーザー調査法マニュアル」の作成を試みており，本法を選択し実施できていない懸念がある．そこで著者ら

稿は 3 カ年にわたる一連の報告の第 3 報である．2019 年

本研究では「ユーザー調査」を「ユーザーやステーに第１報 6)，2020 年に第 2 報 7)を報告した．

クホルダーの行動，意向が現れたデータを取得する調査や活動」と定義する．社会基盤整備においては，特定の37c) ユーザー調査法マニュアル北川ら2)は，放送大学の学生を読者として想定し，「社会調査」と題した入門書を著した．社会調査は社会に関する事象，すなわち「人間が関与するさまざまな現象のこと」 (p. 10) であり，本研究におけるユーザー調査に該当する．同書では量的調査（本研究における「定量調査」）として質問紙調査，質的調査（同「定性調査」）
としてインタビュー調査，フィールドワークの3つの方法について，調査の企画から分析まで，手順が紹介される．調査はあくまでも社会に関する事象を記述することを目的としており，製品，情報システム，サービスなど
注：黒須18) (p.74)による．

の開発には接続しない．
アンケート調査法に関しては様々な書籍が紹介されている．内田8)は表計算ソフトでMS Excel を利用するア

図-2 人間中心設計の活動

ンケート調査結果の分析方法を紹介したが，アンケート

た上で，ユーザーの要求事項，すなわちユーザーの現在調査の設計や統計分析の根拠については詳述していない．

の利用状況が改善した状況を記述する．解決策はこのユ

酒井9)はこれに対し，アンケート調査について設計からーザーの要求事項を実現するものとして立案され，ユー

結果の統計解析の実施方法を詳述する．ユーザー調査に

ザビリティテストなどで評価する．技術中心のアプロー

際してアンケート調査法を選択した後であれば，これら

チでは重視されないユーザーの利用状況を起点とし，ユの書籍は有効である．

ーザーの要求事項を解決案の評価の基準として，ユーザ

土木工学科でユーザー調査が多少なりとも関連する

ーの利用満足度を向上させることが特徴である．社会基のは確率・統計学の科目であるが，この科目ではデータ盤整備でも利用者やステークホルダーの満足度の必要性が取得済みであることを前提に，確率統計の理論を学ぶは指摘されており，利用満足度調査が行われている事例

10)もある（例えば道路19)）．しかしながら，日本において

11)（例えば薩摩 や北村ら ）．
これに対し，後述する人間中心設計の領域では「利人間中心設計のプロセスが社会基盤整備に適用された例

用状況の把握」の方法として「UXリサーチ」という用は見当たらない．その原因として山田20)は，設計の対象語が用いられ，複数のユーザー調査法がその分析方法と物のライフサイクルが長く，開発プロセスが，契約上も13)

ともに網羅的に紹介される（例えば，安藤 ，山崎ら ，後戻りのできないウォーターフォール型であること，社

川西ら14)，樽本15)）．これらの書籍は製品，情報システ

会基盤整備に適した人間中心設計の進め方，あるいは，ム，サービスの開発のためにユーザー調査を実施するこ事業実施プロセスの変更が必要であると指摘した．

12)とを想定しており，フィールドワーク，エスノグラフィ
ー，ダイアリー法，インタビュー等の定性調査が選定さ(3) ペルソナとシナリオれることが一般的としている．

a) ペルソナ法

社会基盤整備の現場ではアンケート調査が用いられペルソナは，Cooper21) (pp. 225-268)が提案したデザイン

ることが多く，これについては複数の教科書も紹介されプロセスで用いる仮想のユーザー像である．時々のニーており，大学では統計学を中心に教育が行われている．

ズに合わせて伸び縮みする「ゴムのユーザー」ではなく，

このような背景を持つ土木業界では，人間中心設計の領「具体的な個人」と思われるものとして作成する．この域で用いられるユーザー調査法を導入するには，社会基ため，Cooper は，ペルソナに名前をつけることが重要で盤整備の文脈で解説されるマニュアルが必要である．

あり，顔を表す画像をつけるのが「好き」であるとする．
HCD の多くの解説書においても「名前」と「顔写真」
がペルソナの必須要素として記述される（例えば Adlin et(2) 人間中心設計
人間中心設計 (Human-centered Design，以下 HCD と呼ぶ)

al.22)，Beyer 23) (p. 227)，川西ら 14) (p. 66)，山崎ら 13) (pp. 126-

は，製品，情報システム，サービスの設計にあたり，対127)，樽本 15) (p. 59)）．

象となるユーザーの利用状況から課題を把握し，繰り返b) 特殊な環境におけるペルソナ
一般消費財やシステム以外のユーザーには国や地方しのプロセスで解を改善するプロセスであり，国際規格，日本工業規格17)に規定される（図-2）．その活動は， 自治体などの行政が運営するシステムの利用者があり得る．浅野と学生のチームは 2007 年のウェブサイトの一開発にあたり，まずユーザーの利用状況，すなわちユー
16)部のページ（13 万ページのうち 60 ページ）の改修に 3

ザーの現在の状況を観察，分析して課題を把握，明示し38

3. 方法名のペルソナを策定して改修チームに提供し，市民による評価向上に貢献した

24)．滋賀県職員の有志からなる

Policy Lab. Shiga25)は県民の本音を起点とした政策提言の試(1) マニュアル作成の背景

みにおいて 4 名のペルソナを策定した．山田ら は建設

本取り組みは CTI に設置された「ユーザー調査法研究

コンサルタント社内のダイバーシティ推進施策のための会」の活動の一部である．研究会メンバーは土木工学を

26)

3 名のペルソナを策定し，新規の施策立案に繋がること専門とする技術者 8 名であり，2 名を除いて HCD を用いを示した．しかし多くの関係者を抱える行政や，組織にた開発は未経験である．現在の専門分野は，技術部門の対しては「○名のペルソナで十分であるか？」との問い

河川，交通，防災と管理部門である．2018年から2020年が投げかけられることが推測される．これに対し，安岡の 3 ヶ年を研究期間とし，年 2 回の研究報告会に加え，

27)

ら はデンマーク政府による市民向けポータル “Borger.dk”

年に１度の学習会などを開催し，HCD の普及に取り組

28)の再開発を紹介した．Borger.dk の開発では，IT 機器，

んできた．

役所との関係性から規定される 5 名と，今後，政策的に建設コンサルタントは行政からの受託により，調査，増加を想定する外国出身者 1 名の 6 名からなるペルソナ

設計業務を実施する．ユーザー調査に関しては，顧客よが設定され，すべての市民がカバーされている．

り仕様が指定されている場合もあれば，建設コンサルタ

水本ら 29)は医療機器の購入を対象として，使用者であントからの提案の余地がある場合もある．プロポーザル

る検査技師に加え，機種選定や購買決定に関与する医療方式や総合評価落札方式が実施される際には，提案の内機関の構成員のペルソナとそのヒエラルキーを記述する

容が入札の評価結果に関わる．土木業界において HCD「施設ペルソナ」を提案し，機器の概要仕様設計の検討の応用を目指すにあたって，研究会ではユーザー調査法

段階で有効であることを示した．

の改善に着目して研究を進めてきた．そこで，顧客である行政に調査方法を提案する際に社内で利用できる資料(4) 本研究の位置づけであるマニュアルを作成することを目指した．

CTI の社内メンバーからなるユーザー調査法研究会では，研究活動の一環として「ユーザー調査法マニュアル」(2) マニュアル作成手順を作成することとした．社会基盤整備の場面でのユーザ

HCD プロセスに則った作成手順を示す（図-3）．まー調査法を紹介するユーザー調査法マニュアルの事例はず研究会においてユーザー調査マニュアルの条件を確認

見当たらないため，新規性を有している．

する．一部は研究会の外部から与えられる条件である．

計画時点では，マニュアルは社員がユーザー調査を

例えば，研究会設置期間中に作成する，受注を支援する

実施する際の支援を提供するものとし，HCD プロセス

といった内容を含む．その後，第１，2 著者がこれまでに則り，利用者のペルソナを策定した上で仕様を定めるの研究会で実施した調査や議論の記録，社内の統計をもこととした．しかしながら，HCD の専門知識を持たなとにペルソナの案を作成し，研究会に諮る．必要に応じ

いいわゆる「非専門家」がペルソナを理解できるか，消てインタビュー調査などを追加で実施する．

費者ではなく社員のペルソナ策定にどのような課題があ

このように HCD プロセスに則り作成することで，どるかなどの懸念があった．本稿ではこのうち作成過程にのようユーザーがどのようにマニュアルを利用するか，おけるマニュアル利用者のペルソナの作成についての実

すなわちユーザーとその利用状況が明確になる．ユーザ

践を報告し，土木業界の組織内のペルソナの有効性と課ーと利用状況は編纂に関わる者の間で共有され，マニュ

題を考察する．これらの懸念は土木業界の業務においてアルの提供の方式，記載する内容や記述の詳細さなど，

HCD を展開する際に直面する課題に共通することが推

様々な判断を行う際に参照される．その結果として，社測される．

会によく見られる「使われない，使えない製品やシステ

先行研究より，公共性の高い事業についてもペルソム」を作り出すことを防ぎ，よりユーザーが使いやすいナが有用である可能性があること，ペルソナと全対象ユ

システムとなることが期待される．本研究で報告する事

ーザーの関係を対比することで，ペルソナの十分性の要例では，他に事例もあるユーザー調査法を網羅的示す書

請に答えられる可能性があること，ペルソナ間の関係性

籍とせず，CTI 社員が活用することをめざした．

を考慮することで，仕様設計の段階に有効であることが期待される．本稿ではペルソナに関するこれらの示唆を，(3) ペルソナの書式

行政からの発注業務の際に活用されるユーザー調査マニ

樽本 15) (p. 57)の提案を簡略化したペルソナの書式を用

ュアルの設計と実装に応用した経緯を報告することで，意した．具体的には，ペルソナの(1)キャッチフレーズ，

社会基盤整備の分野に特徴的なペルソナの有効性と課題(2)属性，(3)現在の行動，(4)現在の行動をめぐるニーズを得るものである．

39

図-4 ペルソナ文書の書式

図-3 ユーザー調査マニュアルの策定手順

や不満，(5)マニュアルを用いる様子の 5 項目であり，いずれも文章で記述する．ペルソナごとに 1 枚の用紙にまとめる（図-4）．
様式の準備にあたって，著者らは現実に存在する社員を想起させることを懸念した．CTI は建設コンサルタ
ント業界大手であり約 1,800 名の社員が在籍するが，ペルソナの属性やエピソードによっては少数のグループのみが当てはまることも想定される．この場合，ペルソナ
文書の記載内容やペルソナ策定者との関係から，特定の図-5 「使ってもらうアイデア」議論の結果

個人が想起されうる．また，土木業界は一般に職種，職階における属性の多様化が進んでいない．2015年の国勢調査 30)によれば土木・測量技術者の 96.7%は男性である．
技術者のペルソナを女性とすると特定の社員を想起させ

者は受託業務を実施する土木技術者のみを対象とすることを提案したが，これまでに実施した報告会，学習会への参加者が技術者に限らなかったことから，デンマーク

る可能性があり，また現実味が失われる．一方で，男性の電子政府の事例 27）を参考に，すべての社員を対象ととすると，現実味は保たれるが，現状の偏った構成の固することとした．

定化を是認していると取られかねない．

また社内でどのように使ってもらうかのアイデアを，そこで，ここではペルソナに名前や写真を付さず，

ウェブアプリケーションのmiroを利用したオンラインのまた，性別も明らかにしないこととした．さらに記述がワークショップ形式で抽出した（図-5）．その後，これ特定の社員を想起させないよう留意した．

までの資料をもとに第 1 案を提案し，研究会での議論の結果，業務の分野（例えば，構造，防災，河川等）で一(4) 評価の視点

人ずつのペルソナを設定するのではなく，ユーザー調査

本稿を執筆現在，マニュアルは作成中であるため，への関わり方で分割することとし，ユーザー調査を実施

評価はペルソナとその策定過程のみとする．具体的にはしない技術者，技術部門に所属する庶務業務担当者を追ペルソナが HCD の基礎知識を持たない土木技術者によ加することとなった．またペルソナを確定して仕様を定り理解されたか，名前，写真，性別を記載しないペルソ

め，執筆を開始してから，営業部門の社員もマニュアル

ナからマニュアルの仕様につながる示唆を得られたかの使用の対象となるとの指摘があり，さらに 1 名のペルソ

2 点である．

ナを追加することになった．このため，メールにより 1
名，ウェブ会議により 2 名の調査を追加で実施した．

4. ペルソナの作成結果(2) 策定したペルソナ(1) 作成の過程

7 名のペルソナを策定した（表-1）．A，B，C の 3 名研究会での議論により，(I)マニュアルの作成は HCD

は技術部門所属の技術者，D，E の 2 名は管理部門の社

プロセスに準拠すること，(II)社員の意見をマニュアル員，F は技術部門の庶務業務担当の社員であり，G は営の編集に反映できること，(III)業務の様々な場面で利用業担当の社員である．この 7 名で役員を除くすべてのすることを条件として定めた．当初，第１著者，第 2 著

40

CTI の社員（約 1,800 名）を網羅することができる．

既述の通り，第 1 案を策定後に，B と C を個別に定義

このうちAは構造物の基礎の調査を担当する技術者ですることや，F，G を追加することが提案され，結果とあり，業務において「人」を対象とする調査を実施しなして社員全体をカバーすることとなった．

い．B と C は住民や社会基盤施設の利用者の調査を実施

ペルソナの第 2 案は，第 2 著者が精査し，特定の個人

し，B が業務の担当，技術士の資格を持つ C が管理技術を特定しかねない記述を，意味を変えない範囲で修正し者として業務に携わる．C はプロポーザルに際して調査た（図-7）．

方法を選定し提案する．D は総務系の業務を担当し，社(3) ユーザー調査マニュアルとシナリオの関係員に対し会社制度の効果計測のアンケート調査を実施す策定したペルソナ文書より，ペルソナとユーザー調

ることがある．E は管理部門に所属し，社員のインタビ

査，マニュアルの利用目的を抜粋した（表-2）．A は業ューを実施したり，研修の企画を策定する立場にある．

務としてはユーザー調査は実施しないが，E が準備する

F はユーザー調査を実施することはないが，社員の実施

社員の素養としての研修の場面でマニュアルを利用する．

する手続きやシステムの利用状況を熟知しており，シス

B，C は業務で実施するが，B は調査実施時に必要な情テム部署に改善提案を行う機会がある．営業部門のGは，報を，C はプロポーザル策定時の調査法選定の際に利用

顧客や技術部門の社員からニーズやシーズを聞き出して，する．管理部門のDは社内の施策の効果を調査するため，業務として成立させ，受注に結びつける．

特定の方法の実施の際に，また E は人事担当として実施

ペルソナ間は相互に関係がある（図-6）．A，B，Cはするインタビューや社員の研修実施の際に活用する．一

受託業務を実施する技術部門に所属する．業務の受注に方，技術部門で庶務を担当する F はユーザー調査を実施

あたっては営業部門Gの支援を受ける．また業務実施にしないが，技術部門も利用する業務システムの改善提案

あたって発生する事務手続きについては，同じ技術部門を取りまとめる際に，HCD の視点を知る．そして営業に所属する F の支援を受ける．一方，管理部門の D，E部門のGは顧客からは業務に関する満足度を，技術部門

は，会社全体の総務，人事などの運営を担当する．E はからは同社が提供する製品やサービスの情報をインタビ

特に社員向けの教育も担当しており，これまでに HCD

ューする．自身のスキルの開発と若手の研修の際に，タに関連するプログラムも実施した．また，G は円滑に進

スク，心構えも含めた情報や参考文献を把握する．

行するよう技術部門の A，B，C を支援する．
受託業務にて主担当としてユーザー調査を実施する B
をプライマリーペルソナ，業務の責任者として調査を企画する Cをセカンダリペルソナとし，マニュアルに記載
するコンテンツを選択の際に考慮することと定めた．
それぞれのペルソナについて，事前に定めた書式（図-4）に従うペルソナ文書を作成した．作成にあたって参照した情報は，過去 2 年間に開催した研究会に提示した資料や記録（ワークショップの記録，議事メモ等），
CTI の統計及び追加で実施したインタビュー記録である．
図-6 ペルソナ間の関係

表-1 策定した全ペルソナ
名称

社員のキャッチコピー

属性

コンサルタントの仕事
は「技術中心」！
クライアントに説明するのは私だ…
見よう見まねだけれ
ど，ユーザー調査の経験豊富

技術部門，人を対象としない分野
技術部門，業務担当の
技術者
技術 部門 ，管 理技 術者，企画を立案する

15%

管理部門，企画等担当

7%

E

社員の声を聞きたい！
HCD を CTI社員の素養に…

管理部門，人事担当

1%

F

部員の負担を小さく！

技術部門所属の庶務

3%

G

顧客，技術部門…聞き出すのが私の仕事

営業部門

12%

A
B*
C**
D

合計

構成比
47%
15%

図-7 ペルソナ文書の例

100%

注：*はプライマリ、**はセカンダリペルソナ．

41

表-2 ペルソナとユーザー調査及びマニュアルとの関係
ペル
ソナ

所属

A

技術

ユーザー調査との関係業務としては実施し
ない．

B*

技術

C**

技術

D

管理

E

管理

F

庶務

実施しない．

営業

顧客に対する満足度
調査目的の，技術部門に対する新製品のインタビュー調査を実施．

G

主担当として実施．
責任者として実施．
調査方法を選定．
社員に対するアンケ
ート調査を実施．
社員に対する教育を企画，実施．インタ
ビュー調査も実施．

マニュアルの利用目的
素養としての HCDを知る．
特定の調査実施に必要な情報を得る．
企画立案時に調査法を選定する際の情報を得る．
特定の調査実施に必要な情報を得る．
HCDの教育プログラム立案，社員に対する面接の実施の参考情報を得る．
業務システムの改善提案のための情報の整理の観点を知る．
顧客に対するインタビューを実施するための心構え，参考
文献を知る．若手の教育の際に文献を紹介する．事例として取り上げられる．

図-8 マニュアルの構成
表-3 マニュアルの構成とペルソナの関係

注：*はプライマリ、**はセカンダリペルソナ．

ペルソナ

HCD 概論

発想法・開
発プロセス

○

A

○

B*

○

C**

○

D

○

E

○

○

F

○

○

G

○

5. ユーザー調査マニュアル(1) マニュアルの仕様

ユーザー
調査法

分析法

○

○

○

○

○

○

○

○

注：*はプライマリ、**はセカンダリペルソナ．

第 4 章第１節に設定した 3 つの条件とペルソナ文書
表-4 マニュアルの掲載項目（図-4，図-7）の，主として「マニュアルとの関係」の分類

項目から，マニュアルの条件を定めた．すなわち，(a)社

掲載項目
身近な HCD ストーリー，事例，技術中心と人間中

内で運用しているグループウェア Microsoft Teams の機能

HCD概論の一つである Wiki で作成し，将来は社員が自由に記述

発想法・

社会基盤整備のプロセス，ダブルダイアモンド，できるようにすること，提案書を作成する際のカタログ

開発プロセス

デザイン思考，人間中心設計，サービスデザインとできるよう(b)様々な調査法を網羅しつつ各項目につユーザー

アンケート調査，半構造化インタビュー，文脈イ

いては記載するボリュームを減らすこと，(c)工数，コス調査法

ンタビュー，観察法，ワークショップ

心設計，プロセス，CTIユーザー調査プロセス

ペルソナ，シナリオ，KJ 法，親和図法，ジャーニ

ト，参考文献を記載することとした．さらに，(d)掲載

分析法の対象をユーザー調査法に限定せず，HCD 概論，開発

ーマップ，質的データの分析法，キャンバス，ペーパープロトタイピング

プロセス，分析法を含むことを決めた．
(3) 掲載項目

その結果，「はじめに」「HCD 概論」「調査法」「参考文献」の構成とし，3 分野の方法論を紹介するこ

各項目は，本文，概要，事例，CTI での Tips，参考文ととなった（図-8）．また，ペルソナごとに利用箇所を献から構成される（図-9）．各事項の内容や狙いを示す．

想定した（表-3）．さらにユーザー調査を実施しないペa) 本文

ルソナが素養として「HCD 概論」を学ぶことから，当ペルソナ C や E が複数の項目を比較し選択できるよ

初予定した「ユーザー調査マニュアル」の名称を変更すう，本文は斜め読みができる程度の量で，かつ読みやす

ることが，研究会においてメンバーより提案され，い文体に記述する．C がプロポーザルを執筆する際に参「日々の仕事にイノベーションを～人間中心設計とユー照できるよう，参考文献も記録する．また，どのようなザー調査がよくわかる Wiki～」と命名した．

場合に適した，あるいは適していない手法であるかを別途，記載する．

(2) 掲載する調査法b) 概要

第 2 章第 1 節に紹介したユーザー調査の教科書や，研C が積算する際に参考となるよう，調査法が適したユ究会メンバー間の議論を参考に，マニュアルの掲載項目

ーザーの人数，必要な人員や物品，概算工数，成果物をを選定した（表-4）．本稿執筆時点で 4 分類，24 項目でわかる範囲で記載する．

ある．

c) 事例
海外，国内での実施例を紹介する．本マニュアルで提42

図-9 マニュアルの画面（部分）案するユーザー調査は，多くの場合，社会基盤整備の場

ナを理解できることを示唆している．

面で利用されたことがない．このため，顧客の納得を得b) 名前と写真を持たないペルソナの有効性るための先行事例となる．

本事例では，ペルソナに名前や写真を付さなかったd) CTI での Tips

（図-4，図-7）．約 1,800 名の社員から構成される組織

CTI 社内での取り組み事例，実施業務あるいは知識やでは，例えペルソナ文書のその他の既述で配慮したとし経験を持つ社員を紹介する．この項目はマニュアル発行ても，名前や写真が特定の個人を想起させる懸念がある

後にも更新し，CTI の知識の蓄積となることを期待する．

ことのほか，業界特有の偏った性別役割分担を示すこと

e) 参考文献が好ましくないとの判断もあった．例えば技術部門のペマニュアル執筆に際して参照した文献を記録する．プ

ルソナ A〜C は男性，管理部門と庶務の D〜F は女性を

ロポーザルを準備する際，深く勉強する際などに参照さモデルに策定されている．名前や写真を示すことでリアれる．

リティは増すが，偏った，また，組織として是正を目指している役割分担を支持しているという好ましくないメ

6. 考察

ッセージを発信する可能性がある．

(1) ペルソナ

様策定の場面においては，名前や写真がないことによる

a) 土木技術者によるペルソナの理解不都合は見当たらなかった．このことから，少なくとも研究会でのペルソナの精緻化の議論，マニュアル仕本事例では HCD の知識を持たない土木技術者もペル本事例にからは，ペルソナ文書に名前と写真を付すこと

ソナ案の妥当性を評価することができ，その結果，業務によるデメリットがある場合には，付さなくともペルソ

においてユーザー調査を実施しないAもマニュアルの利

ナは有効に機能すると言える．

用者とすること，B，C を分離すること，A，B，C を支援する F，G の 2 名をペルソナに加えることといった提(2) マニュアル案が得られた．また，ペルソナ策定開始時にはマニュアa) 新規性・独自性

ルのターゲットユーザーのみのペルソナを記述すること

社会基盤整備の業界で初めてと考えられるユーザーを提案したが，研究会での議論を経て全社員を網羅する

調査のマニュアルであること，複数の項目を網羅的に記ペルソナを設定するに至った．これらの提案が得られた

載することで，調査法を選択するカタログの役割を果た

ことは，HCD の知識を持たない土木技術者でもペルソ

すこと，社員が育てていく形式をとる点に独自性がある．

43

また，仕様や掲載項目を先に定めるのではなく，ユアルの宣伝である．一方，組織内でのペルソナについてーザーを起点として定めたことも，マニュアルの編纂方は，個人を特定することや現状の望ましくない属性別役

法としては多くないと考えられる．

割分担の状況の追認を回避することと，開発対象の有効b) 期待される効果性のためのリアリズムの追及はトレードオフの関係にあマニュアルの効果は，受注に結びつくこと，ペルソる．本稿では前者を優先する対応を選択したが，我が国

ナ E が目指している「HCD が CTI 社員の素養となるこの土木業界では性別の偏った役割分担が課題とされておと」にある．しかしながら本稿はマニュアルのリリース

り，明確な指針が必要とされることが想定される．

前に執筆しており，効果の計測を行うことはできず，評

本ユーザー調査マニュアルは CTI 社内で運用されてい価は今後の課題として残されている．しかし，ペルソナ

る Teams Wiki をプラットフォームとして作成し，評価指策定のためのインタビューの際に「事例として取り上げ標の一つをマニュアルを活用した受注増とした．このたられると誇りに思う」という発言があったことから，マめ，現時点でのマニュアルの利用は CTI 社内に限られる．

ニュアルの効果は上記 2 点に加え，社員のモチベーショ

しかしながら，HCD を社会基盤整備に適用することで，ンの向上に及ぶ可能性がある．社員が自身の事例をマニ

住民や利用者の満足度を向上させることは，広く，土木ュアルに反映する機能をどう運用するかもマニュアルの技術者の満足度や地位の向上につながる．建設コンサル

価値を定める事項である．

タント業界の最大手である CTI が自身の競争力を保ちつc) 限界

つ，業界に貢献する方法を模索することが期待される．

本稿で報告したマニュアルは，網羅性を重視したことから記述は概論にとどまる．深く勉強するためには，

謝辞：本研究に際しインタビューに応じてくださったみ

別途勉強が必要であるため，社員が実際に学習するかど

なさま，ペルソナの設定に重要な示唆と情報をくださっうかは担保できない．また，前述の通り，現時点では公た宮加奈子氏に感謝を申し上げる．

開されておらず，受注に結びつくかどうかは評価できな
参考文献

い．

1)

d) マニュアルの今後の運用
本研究は今回の報告をもって終了するが，マニュアルについては社内で公開したのち，利用者（社員）の意
見を聞きながら修正・拡充を行うことを考えている．存
在の周知のための学習会開催，利用メンバーの募集，メンバーによる Teams の立ち上げ，Teams の中での意見交換などを予定している．社内に人間中心設計を根付かせるためのプラットホームとしての役割を担うことに期待するものである．

7. 結論
本稿では建設コンサルタントの社内で利用されるユーザー調査マニュアルを HCD プロセスに則り作成する事例について，利用者のペルソナに的を絞って報告した．
HCD の知識を持たずともペルソナの妥当性の評価が実施され，全社員を網羅するペルソナが策定でき，ペルソ
ナをもとにマニュアルの仕様も変更された．また，仕様に基づきユーザー調査マニュアルを作成した．
今後の課題として，まずユーザー調査法マニュアルの運用の状況の観察によるマニュアル及びユーザー調査のコストの評価がある．本稿で報告したペルソナによるユーザー調査法マニュアル企画の有効性は，利用が始まった以降でなければ評価できないためである．合わせてCTI 社内への普及を進めて，実際の業務への適用事例を蓄積することがある．具体的には社員への研修とマニュ

44

山田菊子，瀬尾弘美，佐野薫，土方淳，前川裕介，花原英徳，今井敬一，木村達司：建設コンサルタントにおけるユーザー調査マニュアル利用者のペルソナ策定，2020 年度冬季 HCD研究発表会予稿集，pp. 73-74，Web 会
議，2020．
2) 北川由紀彦，山北輝裕：社会調査の基礎，放送大学教
材，1128345-1-1511（テレビ），放送大学教育振興会，
2015．
3) 山田菊子：土木計画学分野の論文に取り上げられるユーザー調査と適用対象，第 57 回土木計画学研究・講演集, 56-01，東京，2018.
4) 山田菊子，瀬尾弘美：建設コンサルタントの業務において実施されるユーザー調査の状況，第 59 回土木計画
学研究・講演集，126，名古屋，2019．
5) 山田菊子，瀬尾弘美：土木系学科における HCD 関連教育の実態把握のためのパイロット調査，2019 年度春季
HCD研究発表会予稿集，東京，pp. 39-42，2019．
6) 山田菊子，瀬尾弘美，土方淳，前川裕介，木村達司：
社会基盤整備におけるユーザー調査法の研究～第1報：
ユーザー調査実施状況の把握～，国土文化研究所年次報告，Vol. 17，pp. 97-105，2019．
7) 山田菊子，瀬尾弘美，佐野薫，土方淳，前川裕介，木村達司，今井敬一：社会基盤整備におけるユーザー調査法の研究〜第2報：ユーザー調査法改善の提案〜，国土文化研究所年次報告，Vol. 18，pp.76-85，2020.
8) 内田治：Excelによるアンケート分析 −集計・グラフ化から統計解析まで−，東京図書，2020.
9) 酒井隆：図解 アンケート調査と統計解析がわかる本，
新版，日本能率協会マネジメントセンター，2012.
10) 薩摩順吉：確率・統計，理工系の数学入門コース，Vol.
7，岩波書店，1989．
11) 北村隆一，堀智晴（編）：工学のための確率・統計，

23) Beyer, H., and Holtzblatt, K.: Contextual Design -- Design for Life;
Second Edition, Morgan Kaufmann, 2017.
24) 上木貴博：サイトのリニューアルに“市民ペルソナ”
を活用，市民アンケートで 7割の回答者から好評を得る”，日経 xTECH，2008．
https://xtech.nikkei.com/it/article/JIREI/20080407/298128/（2020.12.09 閲覧）
25) Policy Lab. Shiga：「県民の本音」を起点にしたこれからの政策形成〜デザイン思考の活用について 滋賀県職員
若手有志からの提言〜，2018．
http://policylab.shiga.jp/advocacy （2020.02.20 閲覧）
26) 山田菊子，瀬尾弘美，石井桂，岩岡由季子，岡村美好：ペルソナとシナリオによる建設コンサルタントのダイバーシティ推進施策立案，人間中心設計，Vol. 13,
No. 1，pp. 1-10，2017．
27) 安岡美佳，Nielsen, L.：大規模システムのための参加型
ペルソナ構築−デンマークの電子政府の事例より，情報システム学会誌，Vol. 10, No. 1 ，pp. 14-30 ，2014 ．
https://doi.org/10.19014/jissj.10.1_1428) borger.dk. https://www.borger.dk/ (2020.12.18 閲覧)
29) 水本徹，山崎和彦，山岡俊樹，中平増尚：施設ペルソナの提案−業務用製品開発のためのペルソナ構築事例−，
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30) 総務省：平成 27 年国勢調査 抽出詳細集計（就業者の産業（小 分類）・職業 （小分類）な ど）， e-Stat．
（2020.12.10 閲覧）

朝倉書店，2006.
12) 安藤昌也：UXデザインの教科書，丸善出版，2016.
13) 山崎和彦，松原幸行，竹内公啓：人間中心設計入門，
HCD ライブラリー，Vol. 0（黒須正明，山崎和彦，松原幸行，八木大彦，竹内公啓（編）），近代科学社，
2016．
14) 川西裕幸，栗山進，潮田浩：UX デザイン入門〜ソフト
ウェア&サービスのユーザーエクスペリエンスを実現するプロセスと手法，日経 BP社，2012．
15) 樽本徹也：UX リサーチの道具箱 −イノベーションのための質的調査・分析−，オーム社，2018．
16) ISO 9241-210:2019 Ergonomics of Human-system Interaction --- Part
210: Human-centred Design for Interactive Systems, International
Organization for Standardization, 2019.
17) 日本産業標準調査会（編）：人間工学-インタラクティ
ブシステムの人間中心設計，JIS Z8530:290 (ISO 9241210:2019)，2019．
18) 黒須正明：人間中心設計の基礎，HCD ライブラリー，
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19) Passengers’ Council: National Road Users’ Satisfaction Survey 20192020, 2020. https://www.transportfocus.org.uk/researchpublications/publications/national-road-users-satisfaction-survey-201920/ （2020.12.01 閲覧）
20) 山田菊子：社会公共分野の計画策定における人間中心設計の可能性の考察，人間中心設計，Vol. 10，No. 1，pp.
7-16，2015．
21) Cooper, A.，山形浩生（訳）：コンピューターはむずか
しすぎて使えない！，翔泳社，2000．（原著：TheInmates are Running the Asylum, 1999）
22) Adlin, T. and Pruitt, J.: The Essential Persona Lifecycle -- Your Guide to
Building and Using Personas; Morgan Kaufmann, 2010.

(2020. 12. 23 受付)

DEVELOPING A USER RESEARCH MANUAL WITH HUMAN-CENTERED DESIGNAPPROACH
Kiko YAMADA-KAWAI, Hiromi SEO, Kaoru SANO, Jun HIJIKATA,
Yusuke MAEKAWA, Hidenori HANAHARA, Keiichi IMAI, and Tatsushi KIMURA
More user-focused researches are conducted in the commissioned projects of construction consultants andstudied in academia. However, from the authors’ study of a national university, user research is not taught tocivil engineering students, which means engineers may conduct user research without knowledge of methods
and theories. The authors aimed to produce a user research manual for CTI Engineering Co., Ltd., which helps
the personnel conduct their duties to conduct more efficient surveys leading to profit both to the company andsociety. We introduce the development process and the contents of the manual in this paper. The Humancentered Design Process with the persona method was employed to define user requirements and plan the
manual’s specification. The research group with civil engineers without HCD knowledge could understand andrefine the personas drawn from interviews and the team’s discussion records, deriving seven personas that cover
all the employees. We refrained names and photos for personas to avoid specifying the models and affirm thepresent gender imbalance by roles. The primary and secondary personas are engineers who conduct user
research. Other personas include an engineer who conducts surveys on and designs artifacts and administrativeand sales staff. The personas cover 100% of the consultant’s employees. The manual is structured with 20 items
in four parts, the HCD basics, design process, research methods, and analysis methods to meet the personas’
needs. An intranet wiki was used for readers to amend their experiences. We found that personas require no
specific knowledge to understand and practical and realistic, even without photos or names. The authors areaiming to further modify the manual by setting up a user group. Note that the manual is not published, and its
contribution, including the consultant's profit gain, will be observed after specific periods.

45

水辺を中心とした子どもを育むまちづくりに関する研究
土井康義1，竹内えり子1，大須賀麻希1，稲葉修一1，上野山直樹2，高橋裕美3，
加納敏行4，今井敬一4，木村達司4，関根秀明1
1株式会社建設技術研究所

東京本社環境部（〒330-0075 埼玉県さいたま市浦和区針ヶ谷4-2-20）
E-mail: y-doi＠ctie.co.jp

2株式会社建設技術研究所

大阪本社環境室（〒541-0045 大阪府大阪市中央区道修町1-6-7）
E-mail: uenoyama＠ctie.co.jp

3株式会社建設技術研究所

4株式会社建設技術研究所

九州支社環境室（〒810-0041 福岡市中央区大名2-4-12）
E-mail: hrm-takahashi＠ctie.co.jp

国土文化研究所（〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町2-14-5）
E-mail: tt-kimur＠ctie.co.jp

水辺は都市部から最も近い自然空間の一つであり，既往研究では子どもの水辺での体験活動によって，課題解
決力や創造力といった能力が育成されることが示唆されている．
これまでの水辺整備は子どもの水辺での体験による能力の育成について触れられていないのが実情であり，今後は，子どもの能力が育成されるような水辺整備が必要である．
しかし，どのような水辺の環境条件が子どもの能力を育成するかは明示できていない．そこで本研究では，子どもの課題解決力や想像力が育成されると考えられる河川の環境条件を現地調査にて確認した．また，子どもが利用しやすい水辺整備にあたっては，河川だけでなく周辺のまちづくりもあわせて考える必要があると考えられることから，子どもの水辺活用が盛んな河川沿川の小学校の子ども及び親にアンケート調査を行い，水辺周辺に求められる環境条件を把握した．これらの結果をもとに，水辺を中心とした子どもを育むまちづくりの留意点を体系的にとりまとめるとともに，2 ヶ年で得られた成果を総合的に整理し書籍化のための原稿原案を作成した．
これらの研究のなかで，子どもの視点から考えたインフラ整備のあり方として「プレイフルインフラ」の概念を提示し，今後の水辺づくりに向けた提案をした．

Key Words :Children，riparian river，environmental condition，utterance，developmental psychology，
playful infrastructure

１ はじめに川のうち流量コントロールが為されていない水辺とし，そこでの体験活動とは，水に接する行為を主とした親OECDの調査では，我が国の孤独を感じる子どもの割合

水活動と定義する．したがって，人の手を加えなくては約30%に達し，他国と比べて突出して高くなっている．

も元々自然豊かで親水活動が可能な上流域の河川，及その一因として，子どもが外で遊べる環境が激減し，

び湖沼，海岸，下流河川は対象外としている．

それとともに心身の成長につながる自然体験の機会が2． 研究概要

大幅に減少していることが挙げられる．
一方，遊び場を内包する社会資本整備のあり方に目を向けると，従来の計画・設計では治水等の主要な目

これまで実施してきた研究（52～54期（平成26～28年）

的に対する機能や強度，安全性の確保等が重視され，実施の研究）で，子どもの水辺での活動によって課題

そこでの遊び体験による心身の育成効果といった子ど解決力や創造力といった能力が育成されることが示唆も目線の要素については触れられていないのが実状でされている．一方，それらの成果は単年データ（54期ある．

（平成28年）実施の研究））に基づくものであり，複数

これに対し本研究では，子どもたちを育むための水

年のデータによって検証することが望まれること，ま辺環境およびその利用促進につながる周辺環境のありた水辺以外の陸上の自然空間との差別化ができていな方を究明することで，次世代を見据えた河川整備手法

いといった課題が残されており，これらの課題を解決に係る技術確立を目指すものである．

することで効果検証および効果を得やすい水辺のあり

なお，ここで扱う水辺とは，都市部における中小河方を体系化できるものと考えられる．

46

以上を踏まえ，昨年（57期）の研究では①水辺の良さ

が，以下の点については若干異なる結果となった．

の再確認，②水辺の利用が促進される水辺周辺の要素

 河床材料は，浮石の礫で構成されており，自然的の仮説検討を実施した．

な河川（落合川，野川）では大きなもので10～15

今年（58期）の研究では，57期の成果を活かし，②水㎝程度の礫があった．河床が不安定で歩くとグラ辺の利用が促進される水辺周辺の要素の仮説検証，③

グラする揺れを体験できること，石投げや石の積水辺に求められる環境条件の再確認，④水辺を中心と上げなど遊びにちょうどいい大きさの礫があるこ

したまちづくりの留意点の体系化を行い，⑤これまでとが望ましいと考えられる．
 水質の透視度は，野川でCランク（30cm以上）の地の研究成果の書籍化（原稿原案）の作成を行った．
なお，本研究は東京工業大学の池田名誉教授，仙田点が複数地点あった．「川の中に入って遊びやす

名誉教授，お茶の水女子大学の内田名誉教授，大妻女い（ランクB）」の水質の透視度は70㎝以上とされ

子大学の木下教授からなる「子どもの水辺研究会」にているが，魅力的な川遊びのできる場所では，多て意見を頂きながら進めた．

少の濁りは気にならないと考えられる．

3． 水辺に求められる環境条件b）子どもたちの発話や行動を誘引したと推察される水辺環境条件の定性的抽出（1）調査方法

子どもたちの発話や行動を誘引したと推察される水辺環境条件の調査結果を表 2に示す．

子どもの能力・資質を育むために必要な水辺の環境

表-2には，参考までに過去調査（54期：H28年度）で条件の把握は，以下の二つの方法で実施した．

抽出した環境条件に●印をつけた．過去調査では写真

一つ目は，既存の調査・研究から子どもの水遊びの判読により33の環境条件を抽出したが，現地調査を実施

親水条件を整理（表-1）し，現地の状況と比較した．

した今回（58期：R2）は，これらを含め全60の環境条件

二つ目は，表-1は安全性や利便性に係わる条件でありが抽出された．

従来からある大人目線の指標と言えると考えられ，一方で子どもが川で遊ぶとき，また「創造性」や「課題今回の調査の結果，水辺環境条件は「川や水辺での解決力」を培うときには，従来の指標では語れないワ

行動に関する条件」「川や水辺の条件」「動植物に関

クワク・ドキドキできる条件や子どもの成長を支えるする条件」「水遊びのため（しやすい）の施設整備」

水辺の条件などがあるのではなかろうかと考えられた「沿川の土地利用」「ソフト面」に大別された．
主な特徴を以下に示す．

ことから，現地で子どもたちの発話や行動を誘引したと推察された水辺環境条件を，子どもたちの発話の文表-1

脈を考慮しながら定性的に抽出した．

（2）調査地点
対象河川は自然的な水辺である落合川，野川と，人工的な水辺である野々下水辺公園の合計３河川とした．
調査地点は，これまで実施した発話調査（H28，R1実施）で，子どもの発話内容に「創造力」「課題解決力」が記録された地点とした．

（3）調査実施日調査は以下の日程で行った．
落合川：R2．9．27

野川：R2．10．3

野々下水辺公園 ：R2．10．7（4）調査結果
a）既存文献にみる水遊びの親水条件との比較
既往文献にみる水遊びの親水条件（表 1）と現地の状況を照合したところ概ね整合しており，安全性や利便性が確保されていることが確認できた

47

既存文献にみる子どもの水遊びの親水条件

 川や水辺での行動に関する条件としては，「水の 川や水辺の条件としては，水深や流速に変化のあ

中を歩いて移動できる（上下流，川をわたる）」

る「流れがある」ことや，「河床に石（丸い礫）「自然の石を自由に動かせる」「水のかけあい」がある」といった川本来の姿であることが見てとや，「水辺にオープンスペース」があったり「川れる．また「ワンド」「支川の合流」「水際に沿いの小道または移動スペースがある」などによ

土・泥が露出」といった変化のあるところも特徴

り「自分でアプローチを探したり選んだりできる」

的である．

ことが特徴的である．つまり，自分の意思で水辺 動植物に関する条件としては，「多様な生き物がを移動し，川に入る場所を選択し，川の中を自由生息できる」こと「水際に草が生えていること」に移動して遊べる環境といえる．

が特徴的である．

表-2 創造性・解決力に関する発話のあった水辺環境
No. 大分類

落合川
野川
野々下公園
（自然的な水辺） （自然的な水辺） （人工的な水辺）条件

水の中に入れる
水の中を歩いて移動できる
左右岸を行き来できる
川や水のかけあいができる開けた環境がある
水
川流れができるような環境がある
泳ぎ・水かけ遊び
辺
川に顔をつけて泳げるで
上り下りできる斜面や巨石、段差、落差工があるの自然の石を自由に動かせる
石遊び・石観察行
大きな石をひっくり返して川虫がいないか確認できる動
水辺に近づくことができる（水面を覗くことができる）に自分でアプローチを探したり選んだりできる
関
川を渡るための飛び石がある
す
橋がかかっている（アクセスしやすい）る
水辺への移動条
水路を渡る橋がある
件
川沿いの小道または移動スペースがある
アクセスできる草のない斜面がある
水辺にオープンスペースがある
流れがある
川の流れ
流れに緩急がある
水深に変化がある
河床に石がある
川
河床材料
河床に砂があるや丸い（角のない）礫がある
水
川幅や流速の違う川と合流している
辺
支川の合流
水路からの落ち込みがある（流入水路の条件つき）の流入水路がスロープになっている
条
流れが分かれている（ワンド）件
ワンド
ワンドを造成している（がある）
水際に土・泥が露出している
河岸の微細な変化 土のアーバーハングしたところ（水中に）土の斜面に穴があけられる（あってる）
多様な生き物が生息できる（同じ分類群で複数種）
生き物が生息できる（水生生物）
生物の生息環境 生き物が生息できる（両生類）
生き物が生育できる（陸上昆虫）
動
生き物が生息・休憩できる（鳥類）植
水際が草つきになっている物
水草が生えているに
水辺に植物が生育している
関
水際は草つきで緩やかで砂が堆積す
連続する水際植生る
植物の生育状況 人目につかない茂みがある
条
2m以上の植生件
パッチ状に植生があり、表裏や物かげがある
水面にオーバーハングしている植物（樹木、草本類）がある
水辺に実の生る木が生えている
樹木のトンネルがある（下枝を切れるとよい）
水が湧き出ている
水
流れの変化
プールのような水たまりがある遊い
連続巨石で流れの変化があるび
水際は人工物で硬めているのの巨石に囲まれている
た
施
め
水際の構造物
巨石のオーバーハングしたところがある
設
護岸ブロックがある
整し
石積みの落差がある
備や
移動・観察施設 ウッドデッキがある
す
利便施設
水飲み場、洗い場がある
狭まった空間がある（斜面～家）
沿川の土地利用
自然公園に面している
ソフト面
その他：ソフト面の条件
分母：「創造性」又は「解決力」に関する発話のあった地点数
分子：条件が該当する地点数
空欄：条件が該当しない

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1/6
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川の中の移動

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60

中分類

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青字：3河川（自然な水辺、人工的な水辺）ともに7割以上の地点で該当する条件
緑字：自然的な水辺で7割以上の地点で該当する条件
赤字：自然的な水辺で7割以上の地点で該当するが、人工的な水辺では該当が少ない条件：7割以上の地点で該当

48

1/11
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9/11

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合計
24/26
23/26
23/26
22/26
4/26
3/26
10/26
23/26
4/26
25/26
22/26
5/26
7/26
4/26
25/26
18/26
25/26
24/26
15/26
10/26
23/26
12/26
22/26
5/26
2/26
1/26
12/26
8/26
17/26
1/26
5/26
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2/26
10/26
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2/26
1/26
3/26
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21/26

（参考）過去調査で抽出した環境条件
●
●
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●

●
●
●

●

●

 水遊びのため（しやすい）の施設整備は，人工的表-3な水辺（野々下公園）でのみ確認されたものがほアンケート配布数・回答数

児童の回答結果
配布数
回答数

とんどである．発話の確認された個所数は，上記3

保護者の回答結果
配布数
回答数つの条件に比べて少ないが，人工的な物でも子ど

第一小

511

363 第一小511

319

もの目を引き付けている可能性がある．

第二小

551

266 第二小551

228

 川の土地利用としては，「自然公園に面している」 第三小529

320 第三小529

277

ことが特徴的だが，これは野川が都立野川公園の

第五小

669

310 第五小669

279

合計(55.7%)2260

1259 合計(48.8%)

2260

1103

中を流れているためである．公園が隣接することから子どもが集まりやすい状況と考えられる．まート調査によって確認し，利用者側が求める要素といた公園の中から流れてくる小さな沢が野川に流入う形で整理した．

し，上記の「支川の合流」の変化点となっている．
 ソフト面は，環境（ハード面）に対して人の利用（2）アンケート配布数・回答数

に関するものとしている．この観点で見ると，水アンケートは，落合川の近隣小学校４校を対象とし，辺沿いには散歩道や休憩用のベンチなどがあり，

１～６学年の児童，保護者を対象に実施した．実施日

川を見渡す大人の目が確保されていること，または2019年11月8日（57期中に実施），回収率は児童55．

落合川では川遊びをサポートする団体があること

7%，保護者48．8%であった．

がわかった．安全や防犯意識が高まる中，基本的な条件として大人が集えることも重要な条件の一（3）アンケート結果
児童及び保護者のアンケート結果を総括すると以下のようになる．

つとなっているようである．
 自然的な水辺と人工的な水辺の違いは，大きな違いとして，自然的な水辺では「水際に土・泥が露出している」「多様な生き物が生息できる」「連①川の中に求める条件

続する水際植生」「水面にオーバーハングしてい 衛生的であり，川に入りたい，川に近づきたいとる植物がある」が挙げられる．自然的な水辺は，思えること

自然の営力で多様な生物と触れ合えること，特に

 安全性が確保されていること

連続する水際植生やワンド等で二股に分かれた流 活動については，あまり複雑なことができなくてれがあることによって，子どもが自分の経験や知も問題はなく，歩いて生き物と触れ合うことがで識をいかして遊ぶ場所を自ら選択することに寄与きることしていると考えられる．なお，人工的な水辺でも②川の周辺（川が見える程度の範囲）の条件

水生生物は生息していたが，夜間は導水を停止す トイレや川へ降りる階段など，利便性が確保されるため，一部の湿地環境にザリガニ等が生息するていることのみであった．導水を継続し魚類など多様な生物

 大人の目が行き届き安全・安心な環境であることの生息環境とすることが課題である．

 危険な場所を示す注意看板があること

 上記の他に，発話の確認地点数は少ないものの，

 子どもが困ったときの駆け込みハウスがあること

子どもの発話や行動を誘引していると推察される

 川遊びを教えるサポーターがいること

条件もあり，多様な条件の組み合わせが係わって③家から川の周辺までの道のりの条件いると考えられる．

 川へ安全にアクセスできるといった安心材料があ以上より，子どもの成長を支える水辺の姿とは，表 1ることに示した安全性や利便性に係わる条件を満たしつつも，
上記のような「子どもがワクワク・ドキドキできる川 まちづくりにおいても，水辺への安全な動線確保が重要な鍵となるの条件」を備えた水辺と考えられる．

 周辺の住宅地やコンビニエンスストア，人々が集まれる施設などはあまり重要ではない

4．水辺の利用が促進される水辺周辺の要素④特徴的な自由意見
保護者からの自由回答では，住むまちに遊べる川が（1）調査方法

あることの魅力を語ってくれるものもあった．川の整水辺の利用が推進される水辺周辺の要素（57期（R1））
現地で確認し設定した仮説）について，実際に利用す備をすることで，それを求めて子育て世代が移住してくる．そんな可能性を秘めたワクワクする話である．

る子どもや保護者がどのように考えているかをアンケ

49

たちが家から安全に，かつ楽しみながら水辺空間にア

これはまちづくりにおける大きなセールスポイントであり，地域活性化の戦略としても有用と考えられる．

プローチできることも重要となる．つまり，まちづくりのなかでもこうした子どもの視点が大切となる．し5．水辺を中心としたまちづくりの留意点の体系化

たがって，「プレイフルインフラ」は，水辺に続くまちづくり全体の構造を考える場合にも必要ものと考えている．これにより，子どもたちの遊び場としての水

2 ヶ年で得られた成果を総合的に整理し，水辺を中心

辺空間はさらに価値を高めることができるだろう．

とした子どもを育むまちづくりの留意点として体系的「プレイフルインフラ」は，子どもたちの遊びの場

にとりまとめた．
水辺を中心とした子どもを育むまちづくりとして，としての水辺空間やまちづくりの構造を支えるための本研究では「プレイフルインフラ」を提案する．ここインフラ施設であり，子どもの視点から考えた機能やでは，まず「プレイインフラとは」の定義，「プレイ構造や配置を有するインフラ施設である．言い換えれフルインフラとしての水辺の空間特性」を述べる．そば，「プレイフルインフラ」とは「子どもが好きなだのうえで， 東京工業大学名誉教授仙田満氏の提案してけ探求し，発見し，創造活動が展開する空間」，「子いる遊環構造理論を参考にしながら，プレイフルイン

どもがつまずいたときに，大人が足場をかけてあげら

フラとしての水辺を中心としたまちづくりを進めるた

れる空間」でもある．子どもを家と学校と塾と公園だ

めの「水辺のプレイフルインフラ」「まちなかのプレ

けに押し込めるのではなく，子どもたちが自ら成長で

イフルインフラ」を整備するうえでの留意点を検討しきるような空間づくりを進めるべきと考える．

た結果を示す．

（2）プレイフルインフラとしての水辺の空間特性（1）プレイフルインフラとはダイナミックな自然の力がつくりだした河川本来の自然豊かな水辺空間は，子どもたちにとって楽しい

姿とは，地形，地質，植生などの状況に応じて多様な外遊びの場であり，多様な自然や生命と触れ合う場で微地形が形成され，水の流れ，土砂の移動，生物の営ある．そして，水辺での遊びを通じて，生きる力を身みなどによって常に変化に富んでいる．このような河に付け，仲間とともに創造力や課題解決力を育む学び

川や水辺の空間は，その構造自体が，子どもたちが遊の場でもある．それは，自然豊かな水辺空間は，子どびのなかで探求，発見，創造を展開することのできるもたちがワクワクドキドキする，遊びにとっての不可にプレイフルインフラとしての要素を持っているとみ欠な要素をたくさん備えている空間だからだ．

ることができる．自然豊かな河川の水辺が有するプレ

一方，これまで実施されてきた親水整備や環境創出

イフルインフラとしての空間特性は次の 6 つに整理されは，必ずしも子どもの視点からは行われてこなかった．

る．プレイフルインフラとしての整備に際しては，こすなわち，大人の目から見た美しさや使い勝手の良さ，うした空間特性を生かしていくことが重要と考える．

管理のしやすさなどから考えられたものであり，子ど① つながりを感じさせる空間

もたちが心から遊びたくなるもの，楽しめるものにはなっていなかった面が否めない．このため，せっかく

河川は源流から河口へ，支流から本流へと途切れる

親水施設を整備しても，子どもたしがあまり集まってことのない水の流れを有していることが基本である．

こない場所があるかと思えば，子どもたちはそうした

そして，極端に言えば，目の前の河川の水は海を通じ整備をしていない，場合によってはちょっと危険な場て世界と結ばれている．また，水の流れは，人類の歴所を好んだりもする．

史よりも古い時代から，延々と続いているものでもあ水辺空間が子どもたちの遊びの場として活用するたる．子どもたちは，水辺を遊びまわることで，無意識めには，子どもの視点から考えた整備が大切だと考えのうちに時間的，空間的に連続した水の流れを感じなる．こうした子どもの視点から考えたインフラ整備のがら，この先の未知の世界に対する冒険心をくすぐら

あり方を「プレイフルインフラ」と名付け提案する．

れるのではないだろうか．

これは，ワクワクドキドキしながら遊びに夢中になっ

一方，河川の流れは左右岸を隔てる存在でもある．

て試行錯誤するなかにこそ学びがあふれているという

しかし，橋を使うことによってその隔たりは克服され，「プレイフルラーニング」という考え方と，社会基盤

新たなつながりや交流を生み出している．それがもっである「インフラストラクチュアー」を掛け合わせて，と水面に近い潜り橋であったり，飛び石であったり，本研究で提案する言葉である．

浅瀬であったりすれば，それらを自分の足で渡って，また，水辺空間が子どもたちの遊び場となるためにつながることの喜びはさらにますかもしれない．

は，ただ，その水辺を整備するだけではなく，子ども50

②まちと切り離された特別な空間

由使用の空間であり，特に都市にとってはかけがえの水辺は，家や学校のあるまちとは時に堤防によってない貴重なオープンスペースとなっている．一面に青隔てられている．堤防を乗り越えることで，子どもた空の広がる伸び伸びとした空間であり，さわやかな風

ちは水辺というふだんの暮らしとは隔絶された空間にを感じることのできる空間であり，広大な水面を見渡侵入できる．水辺には，ヨシやオギなどの背の高い草せることのできる空間であり，いつまでもボーっとしやオーバーハングした水際地形など，子どもたちが隠ていることも許される．子どもたちは，行き交う自動れる場所には事欠かない．子どもたちにとって，水辺車に脅かされることなく，電線や建物に邪魔されるこは秘密基地の宝庫である．

となく，大声を出しても近所の方から苦情を言われる

水質が悪くなければ水のなかに入っていくこともでこともなく，思う存分凧揚げなどの遊びを楽しむこと

きる．河川に入ると，水の流れの力を受けながら，泳ができる．

いだり，水遊びをしたり，魚を捕まえたりすることが⑥危険に対処する力を身につける空間

できる．水に入る遊びだけならば，プールや公園のなかの人工的につくられた池でも体験できるが，変化に

このように，水辺は子どもたちにとって魅力たっぷ

富んだ水の流れや生きた魚たちとの触れ合いは，河川りの空間である一方で，さまざまな危険と隣り合わせのなかだけでしか体験できない特別感にあふれている．

であることもまた事実である．
水に入ればどんなに浅いところ，穏やかな流れでも，③変幻自在を感じることのできる空間

おぼれる可能性がある．足を滑らせて岩や石に頭を打自然な河川では，水の流れは蛇行を繰り返し，瀬やたないとも限りらない．雨が降っていない河川敷で遊淵，中洲，ワンド，たまり，細流，岩場，起伏，草地

んでいても，上流で豪雨が生じれば，急に増水して流や樹木など，微地形が連続する変化に富んだ空間が形される可能性もある．まちなかより大人の目が届きに成されている．また，水辺の表情は天候による急激なくい分，思わぬ犯罪に巻き込まれることも考えられる．

変化，時刻による変化，季節による変化，場所ごとの

このため，大人の目が常に届くようにすること，大変化，生き物たちによってもたらされる変化など，まきな危険が予想される場所ではきめこまかな注意喚起

さに時々刻々生じていて，飽きることがない．子どもの対策が必要なことは当然だが，そうした対策を施したちは自らの視覚で，触覚で，聴覚で，そして嗅覚で，たうえで，危険に対処する方法を身につける場として，

それらの変化を感じることができる．

水辺空間の活用をはかることもまた必要である．この河川のなかや水辺には，橋梁をはじめ，水門，堰，ためには，それぞれの地域において，年齢の垣根を超落差工，堤防，護岸，水制，階段，桟橋などさまざま

えて水辺空間の活用をはかるためのサポート組織の構な人工構造物が設置されている．これらの土木構造物

築やイベントの開催などを通じて，みんなで学んでいもまた，造形的，景観的，機能的なシンボルとしてとく機会をつくっていくことが重要となる．

して，子どもたちの遊びのなかに取り込まれている．

（3）水辺のプレイフルインフラ④めまいを体験する空間

自然豊かな河川の水辺空間は，プレイフルインフラの要素をたくさん持っている．

自然な河川の持つ蛇行や起伏，足をすべらせやすい
不安定な河床，変化する流れのなかで，子どもたちは

ここでは，自然豊かな河川の水辺空間を活かし，子

さまざまな揺れを体験する．堤防の上，橋梁の上，岩どもたちが「ワクワク・ドキドキ」体験ができる「水場の上などでは水面までの高さを体験する．堤防の急辺のプレイフルインフラ」を検討した（図-1）．

なのり面や落差工ではスリルにあふれた斜面を体験す①川沿いの道，川辺の道があること

る．河川敷の背の高い草やオーバーハングした水際の地形ではトンネルや迷路を体験する．水中を泳ぐ魚，

川沿いの道，水辺の道は，子どもたちを水辺拠点に

水辺や河川敷をはい回り，飛び回る昆虫，鳥たちのさ導く動線になる．川沿いの道や水辺の道があることで，えずりなどと触れ合うことで，生命を体験する．この水辺に大人の目が届きやすくなることから，万が一のように，子どもたちは水の流れや水辺で遊びながら，事故防止，防犯機能にも役立つ．

様々な地形や構造や生物を通じて，多くのめまいを体

川沿いの道は，車を排除した歩行者優先の歩きやす験する機会を得ている．

い道，緑の多い自然を活かした道が望まれる．

⑤開放感のある空間

水辺の道があることで，子どもたちは自由に水辺を歩水辺の道は，水辺の利用を促すうえで重要となる．
河川敷の空間は原則として妨げられることのない自51

ることで，利用しやすい水辺の広場になる．
水辺の広場から水の中に入れることも大切である．
子どもたちが自分の意思で水辺を移動し，川に入る場
所を選択し，川の中で遊べるようにする．また，水の中に入る場所には，安全でたやすく水の中に入れる場
所のほか，“めまい”を感じられるほうが面白い．

④川の生態体験空間があること
子どもたちが，遊びのなかで探求，発見，創造を展
開する川の自然．これを「川の生態体験空間」と名付けてみた．子どもたちの遊ぶ「川の生態体験空間」こ図-1 水辺のプレイフルインフラ模式図

そ一番の“めまい”空間であり，「水辺のプレイフル

くことができる．子どもたちは自分の意思で水辺を移インフラ」の中心になる．“めまい”空間とは，感動

動し，川に入る場所を選択し，川の中で遊べることにやわくわくする心の高まりを共同体験できる空間のこ

つながる．

とを指す．

水辺の道は，老若男女，誰でもが利用するには舗装「川の生態体験空間」は子どもたちの活動の様子かされていたほうが便利だが，子どもたちが駆け回って

ら「水域生態空間」と「水際生態空間」に大別できる．

遊ぶには少しワイルドな方が良いと考えられる．水際「水域生態空間」では，自然な河川の持つ蛇行や起に沿った蛇行や起伏があったり，草の生えた河川敷上

伏，足をすべらせやすい不安定な河床，変化する流れの踏み跡など，管理され過ぎていない自然な微地形やのなかで，水の中を自由に歩き，川底の石を自由に動植生が変化を生む．水辺の道に配置された川を渡る飛かし，石の裏にいる川虫を見つけ，開けた場所では水び石などは，シンボリックな場所になり，川を渡る際をかけあい，落差工を滑り台にするなど，子どもたちの“めまい”空間でもあり，子どもたちの水遊びの拠はさまざまな揺れを体験する．

点的な場所にもなる．

「水際生態空間」では，水際に連続する植生やオー
バーハングして生える植生，中州や分流でできたワン②水辺拠点があること

ド，土がむき出しの河岸など，自然に形成される多様「水辺のプレイフルインフラ」には，自然な河川をな水際で，子どもが自分の経験や知識をいかしてガサ

活かした，子どもたちが遊べる「水辺拠点」が必要とガサ遊びやザリガニ釣りなどする場所を選択し，生きなる．

物と触れ合う体験をする．

「水辺拠点」で注意すべきは，例えば限られた区間

こうして，子どもたちは水の流れや水辺で遊びながのみの緩傾斜河岸や，階段護岸を設置しただけでは，

ら，様々な地形や構造や生物を通じて，多くの“めま子どもたちの多様な利用は難しいので，ある程度の延い”を体験し，遊びを通じて「生きる力」を身につけ長区間があり，子どもたちが多様に利用できる「水辺ていくであろう．

拠点」とすることが必要となる．一方，希少な植物やここで注意することは，自然の営力で形成された河魚類等の生育・生息地などは避けて配置するなどの配川地形，水の流れ，河岸に生える植生などを活かすこ慮も必要となる．

とが大切になる．「多自然川づくり」をしっかりと行い，造園的なつくりこみや水際を固定してしまうこと③水辺拠点のなかに水辺の広場があること，水辺の広場から水の中に入れることは避けるべきである．

広場は，遊び場所，休憩場所として利用する．また，
大人が水辺で遊ぶ子どもを見守る場所として防犯機能⑤水辺拠点に広場，小さな広場がついていること
広い河川用地が確保できない場合でも，川沿いに水や事故防止にも役立つ．

辺と一体的な整備のできる公園などの広場があれば，広場には，例えば大きな芝生広場がある．広がりを水辺拠点とすることが可能となる．

感じられ，多くの人，仲間が集まり，休息できる憩い

子どもたちが水辺に来るのには，自転車で来たり，の空間とし，ベンチや木陰があると良い．一方，河原

幼児が親と一緒に来る場合には自動車で来ることが考を活用したり，水辺の道にデッキやベンチ，木陰があえられる．水辺を利用するには，自転車・自動車のおれば，これも水辺の広場になる．いずれにせよ，水面けるスペースを確保しておくことも必要と考えられる．

との高低差が小さく，緩やかな法面や平らな場所があ

また，利便施設としてトイレがあることが望まれる．

52

⑥水辺拠点にシンボル性の高い空間があること
空間の変化の拠点となるシンボルがあることによって，子どもたちにとって位置の分かりやすく水辺に近づきやすい水遊びの拠点になる．
水遊びの拠点には，例えば大きい広場を配置することが考えられる．広場には治水上可能であれば高木を植栽するとアイキャッチとなり，よりシンボル性の高い空間になる．また橋詰めには川と道との結節点（ノード）として広場や高木を配置し，川沿いに人々を誘導するシンボル的なサインとすることも考えられる．
河川のなかや水辺には，支川の合流点や，落差工や階段，飛び石などの構造物がある．また，例えば，水図-2 まちなかのプレイフルインフラ模式図の湧出し口に自然素材を用いた池をつくるなどして，つながる道（直結の道）と，子どもたちがまちなかでその場を強調することも考えられる．これらの支川合利用する様々な施設と川とをつなぐ道（循環の道）が流点や構造物は，景観に変化を与え，子どもたちが水ある．これらの道が川沿いの道と連結し，子どもたち

辺に近づくきっかけとなり，遊び場として利用される．

を水辺拠点へと誘うことになる．
これらの道は，子どもたちの安全な移動やまちなか⑦参加と協働のデザインで，「水辺のプレイフルイン
フラ」を育むことの遊び空間の創出のため，自動車の通らない歩行者専用の道としたり，自動車がスピードを出せない歩行者

子どもたちをはじめ，河川管理者，自治体，子供会，優先の道にすることが必要である．また，誰もが使え自治会，子どもの遊びや川づくりの NPO など，関連する

るユニバーサルデザインとし，自然を感じられる緑の多様な主体が参加し「水辺のプレイフルインフラ」を多い道にする．

考えることが大切である．
また，子どもたちが「水辺のプレイフルインフラ」
を安全・安心，そして楽しく活用するため，地域の大②循環の道が，大きな広場(子どもの集まる場所や遊び場)と川をつないでいること

人が，川に目が届きやすい場にすること，危険があれ

循環の道では，学校，児童館，図書館のように子どば注意喚起することはもとより，水辺空間の活用をはもがよく利用する公共施設や，公園などと川をつなげかるためのサポート組織（プレイリーダー）の構築がる（ネットワーク化する）ことで，川を中心軸とした大切である．サポート組織は，「水辺のプレイフルイ

多様な遊び環境が実現する．

ンフラ」をフィールドに，子どもたちと一緒に，川遊

また，地域の特性によっては，駅もその循環に組みびの安全教育，洪水等の防災教育，ごみ拾い，生き物

入れて歩いて楽しいまちづくりに寄与したり，病院や観察会等のイベントの開催を行うことで，子どもたち

介護施設などをその循環に組み入れ，子どもだけでなの体験の幅が広がる．

く大人も安心して歩ける（車いすなどでも移動できる）

このようにして，地域の参画と協働により「水辺の福祉の地域づくりに寄与することが考えられる．

プレイフルインフラ」を育むことが大切になる．

③その道に，小さな広場や，遊び心を刺激するものがついていること（4）まちなかのプレイフルインフラ
子どもを育む水辺空間を本当に子どもたちのものと道沿いに小さな広場をつけることで，川に遊びに行するためには，水辺だけではなく，まちづくりもあわく際の待ち合わせや，道くさ，休憩の場などとし，歩せて考える必要がある．

いて楽しいまちづくりや，あそび場のネットワークの

ここでは，遊びやすく，また，水辺の利用を促進す

強化に活用できる．小さな広場としては，マンション

るためのまちづくりとして「まちのなかのプレイフルの公開空地を活用したり，住宅地の地域共有のコモン

インフラ」を検討した（図‐2）．

空間を活用することが考えられる．
また，まちなかでみられる彫刻等のアート作品など①川につながる安全な緑の道があることも，子どもにとっては遊び心を刺激する存在，シンボ

子どもたちに水辺の利用を推進するためには，川にル的な存在になる．

つながる安全な道があることが必要である．川につながる安全な道には，川沿いの住宅地等を抜けて水辺に53

④その道で，「道くさ」ができることて，子どもたちの遊びを盛り上げたり，遊べる環境を

先程は道について，自然を感じられる緑の多い道に維持するには，イベントや日常のメンテナンスも欠かすると書いたが，単に造園的にきれいに植栽された道

せない．維持管理を行政まかせにするのでなく，地域

では子どもにはただ通過するだけの道になり，子どもの人々をはじめ，子供会，自治会，企業，大学など地の遊び場としては十分ではない．道そのものが遊び場

域の団体が，イベント開催，日常の清掃に参加し，になる「道くさ」のできる仕掛けがあった方が面白い．

「まちなかのプレイフルインフラ」を維持する仕組みづくりが必要である．

⑤近道（ショートカット）があること

子どもたちが安全・安心に遊べるには，地域の大人川沿いに出る近道（ショートカット）は，循環が一の見守る目が一番大切である．「まちなかのプレイフ様ではなく，いく通りもの経路を選択できることで，ルインフラ」は，子どもたちだけが利用するのでなく，通常と異なり“めまい”を感じるほうが良い．

大人も子どもたちの遊びに関心を持ち，また大人自身
も散歩などで「まちなかのプレイフルインフラ」の回⑥自然とのふれあい空間があること

遊を楽しみ，子どもたちと空間を共有することで，常に大人が子どもたちを見守るコミュニティを形成する．

子どもたちの遊ぶ自然とのふれあい空間は，感動やわくわくする心の高まりを共同体験できる“めまい”⑨環境に配慮した施設であること空間である．
子どもたちの遊ぶ水辺こそ一番の“めまい”空間で「まちなかのプレイフルインフラ」の整備では，環あり，まちなかのプレイフルインフラの中心になる．

境に配慮した施設であることが望まれる．

その他にも，ドングリ拾いのできる神社や木々のあ

環境に配慮した施設として，近年「グリーンインフ

る公園，虫取りのできる草地や広場など，子どもたち

ラ」が注目されている．「グリーンインフラ」とは，がわくわくしながら自然とのふれあい遊びができる場“社会資本整備や土地利用等のハード・ソフト両面に所を「まちなかのプレイフルインフラ」に組み込むこ

おいて，自然環境が有する多様な機能を活用し，持続とが必要である．

可能で魅力ある国土・都市・地域づくりを進める取組（国土交通省 HP より）”を指す．また，街灯等は太陽⑦道や広場に，シンボリックな空間や場所があること
シンボルはその空間の変化の拠点となる．

光発電にするなど，環境への負荷を少なくする施設の導入が望まれる．
遊び場にも，子どもたちが地球の環境を学ぶ場を導前節でも述べたように，水遊びの拠点や橋詰めに広入することが大切である．

場や高木を配置することが考えられる．
その他にも，まちなかのシンボリックな空間として，

6．書籍化の検討

例えば，湧き水，せせらぎ，境内のように山水の気配が感じられる庭園のような公と私の境界があいまいで居心地の良い「まちニハ」があれば，子どもたちの格
好の道くさの場所になるであろう．また，その地域のを育むまちづくりに関わる留意事項をとりまとめ，書シンボル性の高い建築物，土木構造物，大木等の自然籍化のための原稿素案を作成した．

上記の検討結果を踏まえ，水辺を中心とした子ども

書籍のタイトルは「子どもが，遊びをつうじて，自的要素などが考えられる．
近年では，洪水対策のための調整池等を親水空間とら学ぶ，水辺のプレイフルインフラ」（仮称）とした．

して利用し，シンボル的な拠点になっている事例もみ

原稿の構成検討，原稿作成にあたっては，「子どものられる．

水辺研究会」から助言をいただくとともに，研究会の先生方にもご執筆頂いた．

⑧地域の協働の場，多世代の人々の交流の場であること作成した原稿は 180 頁に及ぶことから本論文では割愛
し，本報告書の巻末に収録した．

子どもたち，親，祖父母や，子どもの遊びやまちづ
くりの NPO，行政など，多世代・他分野の人たちが集ま

7．今後の水辺づくりに向けた提案って，その地域の「まちなかのプレイフルインフラ」
を考えることが大切である．そうした「まちなかのプ
レイフルインフラ」は，子どもたちをはじめとして地本研究では，子どもを育む都市部における水辺環境

域の人々が愛着を持ち，地域に根付き，多世代の人々の計画及び設計に向けて，以下の提案を行った．

の交流の場となり，遊びの伝承の場にもなる．

提案１：子どもが遊びを通して自ら生きる力を身に付

また，「まちなかのプレイフルインフラ」を活用しける視点から、水辺空間の価値を再評価すること

54満名誉教授，大妻女子大学木下勇教授，国土文化研究

提案２：子どもが輝く水辺空間をデザインする「プレ所の池田駿介研究顧問に有益な助言を賜りました．こイフルインフラ」の概念を取り入れること

こに記して，深く感謝申し上げます．

提案３：「プレイフルインフラ」がその機能を果たす
ためには、それを支える地域の力を育てること
提案４：子どもの外遊びを保証する社会の形成に向けて、「子どもの遊び基準法（仮称）」を制定するとともに、地域が主体となった「子どもの遊び環
境マスタープラン」の作成すること

8．おわりに本研究のアウトプットは，子どもの能力・資質を育
むために必要な水辺の環境条件を示すことができたこと，水辺の利用が促進される水辺周辺の要素を示すことができたこと，水辺を中心とした子どもを育むまちづくりの留意点を体系的にとりまとめたこと，2 ヶ年で得られた成果を総合的に整理し，書籍化のための原稿原案を作成したことと考えている．
特に，本研究から，子どもの視点から考えたインフ
ラ整備のあり方として「プレイフルインフラ」の概念を提示したことは，社会に大きなインパクトを与える
成果であろうと考える．これまでの河川整備の本来の目的や機能とは異なり，河川インフラの価値を子ども等一般市民の目線から付加価値として抽出している。
これは、従来のプロダクトアウトの整備概念からカス
タマーインの考え方へシフトした手法であり，新しい
インフラ整備の考え方にも繋がるものと期待している．
謝辞：本研究では，子どもの水辺研究会を通じ，お茶

参考文献
1) 土井康義，高橋裕美，木村達司，杉本龍志：子どもを育む都市・水辺環境の研究，vol．13 p45-49，国土文化研究所年次報告，2015．1
2) 土井康義，高橋裕美，木村達司，杉本龍志：子どもを育む都市・水辺環境の研究，vol．14 p37-41，国土文化研究所年次報告，2016．1
3) 土井康義，高橋裕美，木村達司，杉本龍志：子どもを育む都市・水辺環境の研究，vol．15 p37-41，国土文化研究所年次報告，2017．1
4）土井康義，竹内えり子，稲葉修一，大須賀麻希，上野山直樹，高橋裕美，加納敏行，今井敬一，木村達司，
関根秀明：水辺を中心とした子どもを育むまちづくりに関する研究， vol．18 p42-51，国土文化研究所年次報告，2020．6
5) 水教育ガイドライン：水教育ガイドライン検討委員会，公益財団法人河川財団，2013．10
6）財団法人リバーフロント整備センター：川の親水プ
ランとデザイン これからの親水計画ガイドライン，
1995．117）国土交通省河川局河川環境課：今後の河川水質管理の指標について（案）【改訂版】，2009．
8）松浦茂樹，谷本光司：通常時の河川における人間活
動（親水活動）と河川構造調査報告書，土木研究所資料，第 2206 号，1985．3
9）遊泳用プールの衛生基準について:厚生労働省 HP
10) 仙田満： 第 10 回国土文化研究所オープンセミナー講
演資料，2014．
11) 仙田満：子どものあそび環境，200912）港区児童遊園等のあり方検討委員会：子どものあそび場づくり 20 の提言，2010．2(2020． 12． 24 受付)の水女子大学の内田伸子名誉教授，東京工業大学仙田

THE SURVEY OF CITY PLANNING TO DEVELOP THE CHILDREN’S ABILITYAROUND WATERFRONT SPACES
Yasuyoshi DOI，Eriko TAKEUCHI，Maki OOSUGA，Shuuichi INABA，Naoki
UENOYAMA，Hiromi TAKAHASHI，Toshiyuki KANOU，Keiichi IMAI，
Tatsushi KIMURA and Hideaki SEKINE
The waterside is one of the closest natural spaces from urban areas， and past research suggests
children's experience activities in waterside fostering abilities such as problem solving and creativity．
In this study， we confirmed the environmental situation of rivers that are thought to nurture children's
problem-solving ability and imagination in field surveys， and conducted a questionnaire survey ofchildren and parents of elementary schools along the river where children and children are actively using
watersides ， thinking that it is necessary to consider not only rivers but also surrounding urban
development in order to improve watersides that are easy for children to use． Based on the results， we
systematically summarized the points of urban development that raise children mainly at the water's edge，
comprehensively summarized the results obtained over two years， and created the manuscript of this book．
Among these research results， we presented the concept of "playful infrastructure" as an infrastructure
facility to support the structure of waterfront space and community development as a playground forchildren， and proposed it for future waterside construction．

55

鉄道駅芸術と文化に関するインフラ景観デザインの研究
THE POTENTIALS OF AESTHETIC INFRASTRUCTURE – ART AND CULTURE
AT THE RAILWAYS
Ewa Maria KIDO 木戸 エバ1
1工学博士

株式会社建設技術研究所 国土文化研究所（〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町2-14-5）
E-mail: kido@ctie.co.jp

Currently, railways are experiencing the renaissance due to many efforts of railway companies that led to significant
improvement of railways. The stations have become a modern and multifunctional facilities better connected to theircities. Still, along with urban transformations, station facilities face many challenges and need to be competitive andattractive to become the centers of urban life. Therefore, railways not only rely on commerce, but also they seek tointroduce culture and art. Many types of “art in transit” are applied at the railway stations, giving a valuable opportunity
to be admired and enjoyed by a large audience. Art, which is part of the design concept, enhances not only the form of
the station, but also its function. The user-appealing approach is in line with the aesthetic design of public facilities.
The purpose of this study is to promote a human approach to infrastructure design.
This study is dedicated to the aesthetic aspects of station design, impact of art and culture on design and its
perception. The task is to identify relevant factors to consider in aesthetic design of railways, as well as in the designof other types of infrastructure, such bridges. The thesis is, that inception of art and culture improves the functioningof the station and increases users’ satisfaction. As a result, it revives its surrounding area and enriches the city center,by creating a new urban space with a strong consideration for its users through “human-oriented design”. Several typesof stations with art have been distinguished, and a survey examining their perception showed a strong public interest in
art and culture at the station. To meet these expectations, future high quality public facilities will lead to a better qualityof life (QOL).

Key Words: railway station, aesthetics, art, public art, beauty, architecture, infrastructure, user, space

1. Introduction

parking facilities, quality of station facilities, such as cleanness andmaintenance. This new approach, driven by the rail companies, wasAfter a long decline, railway stations have improved since the 1980s

aimed at improving their business by meeting the needs of more user-

in Europe and the 1990s in Japan as a part of the “station renaissance”

friendly facilities, and embracing aesthetics. The promotion of art andbusiness practices. New stations have been built, many have been

culture has become one of the new strategies. According to reviews andrefurbished and typical transportation facilities have evolved into

seminars, public art is well recognized by passengers and has played amultimodal centers. In addition, the urban rehabilitation projects thatsignificant role in enhancing the image of railways. The influence of art

connect station rehabilitation with urban redevelopment have restored

has been successful in terms of design effectiveness and user satisfaction.

the connection between the station and the city. However, railways still

However, these effects and benefits have not actually been measured.

face a variety of challenges associated with urban transformation,

The research theme of “infura no keikan dezain” is the aesthetic

including development, regeneration, local interactions, demographics,

design of infrastructure on the example of railway stations. The purpose

and lifestyle changes. According to an EU survey 1), the satisfaction

is to facilitate a human approach in the design of infrastructure. The

with various features of station relies on the ease of purchasing tickets,

study began with an analysis of the general aspects of railway aesthetics

the provision of information, personal security, the availability of2), then addressed challenges in station design in Japan and Europe. The

56

study continued with research on aesthetic factors of station design,

discussions and presentations at the 2016 seminar in Paris held byincluding graphic elements such as advertisements, signs, and art 3), andFrench Railways (SNCF), its group Gares & Connections in charge ofthen focused on the aesthetics of elevated railways and plazas 4). Finally,

station design, Université Pari-Est, École des Ponts and PUCA (Plan,it addressed the art and culture at the railways in relation to their impact

Urbanisme, Construction, Architecture), showed many kinds ofon architecture and urbanscape.

projects and innitiatives related to art and culture at the stations 9).

Railway stations have more complex functions than engineering

Among presented ideas were: Spanish example – “Next Station:

infrastructure such as bridges. But bridges can also achieve the artistic

Music!” – concerts, exhibitions of photography and contemporary

level of engineering (art of engineering). The message of the study is

sculpture, artistic illuminations; Dutch example – “station piano” inthat every built forms definitely requires aesthetics, and engineering

Amsterdam; German example – designated space for artists indesign should be guided not only by pure structural principles, but also

Wolfsburg Hbf; French example – exhibited art, photo exhibitions byby aesthetics that include functional factors as well 5). Well-designed

American artist Gus Van Sant at the Gare de Lyon and Gare de Berc

function is synonymous with an aesthetic approach.

(2016) and concerts. Station art is widely used in Japan, but there may

The paper introduces aesthetic design principles, its factors, problem

be less such discussion.

highlights, and their relevance to other engineering infrastructures. It

Today, many stations in Europe are being developed throughalso provides insights and comparisons of Japanese and European

cultural exhibitions, festivals, events, and through such activities as

artistic activities and works of art related to visual arts, music andlinking to retail outlets, upgrading plazas, refurbishing rail facilities andperforming arts. The task of the study was to define the influence of art

establishing co-working centers. Located in the center of the city, theyand culture on the design of station. As a result, several categories ofhave large flow of passengers. Using big data it is possible to predict thestation with art were distinguished. Another issue addressed is theusers’ practices, mobility and purchasing patterns. Station is a very

impact of art on station users. It has been studied by conducting a

attractive place and can eventually become a cultural center inquestionnaire.

collaboration with the creative community (artists, innovative groups,

The study consists of the following parts: chapter 2 describes thevolunteer organizations) at cultural events and art exhibitions. At thebackground of the research, including the current trends in public art andParis seminar, it was emphasized that as a node the station should beexisting research, its scope, objectives and flow of study. Chapter 3 deals

enhanced (not limited to transportation function), shared (not operated

with the importance of aesthetics to other types of infrastructure, with

only by transport operators), scalable (easy to adapt new functions or

the example of bridges. Chapter 4 describes the impact of art on station

modes), and architecturally expressive. They should always bedesign. It includes a classification of station types and examples of art

considered not only as simple transportation, but also as an intermodal

projects in Japan and abroad. Chapter 5 summarizes the results of user

urban hub that creates value for the city. The station also has the ability

survey on the perception of art at the stations. Finally, Chapter 6

to be a “third place” – between home and work. Therefore, new projects

concludes that aesthetic design can produce high-quality public facilities.

can enrich people’s life while creating community spaces.

It emphasizes the significant influence of the “human” element of art
and culture and the potential for the leadership in improving the quality(2) The scope of studyof life within railways and their wider urban environment.

Aesthetics is an important factor influencing the quality of station
facilities. It is also the objective of “machi-zukuri” – a community-

2. The background, scope, objectives and flow of the researchbased planning promoting landscape design – “keikan design”. This
study is devoted to aesthetic aspects of station design, the influence ofart and culture on such design and its perception. The scope of the study(1) The research background
Infrastructure lays the foundations of the most important visual

includes the general aspects of station aesthetic design, theelements of an urbanscape listed by researchers as follows: paths, edges,

characteristics of applied works of arts (visual, music and performing art,

districts, nodes and landmarks (e.g., roads, junctions, elevated railways,

cultural projects), their perceptions and influences on station design andrailway stations, city squares, rivers, and parks) 6). The aesthetics ofon users. It also associates station space aesthetics and artistic

various built forms, including infrastructure, has been discussed

implementation with other types of infrastructure, especially bridges.

regarding town-planning – quality of architecture, primarily (building)

From one point of view, the method of research is based on inductive

and secondary profiles (advertisements, signs) of townscapes 7), andreasoning – moving from a particular observation to broader

with respect to bridges 8), dams, water barrages, and rivers. Art, which

generalization and theories. These observations include many examples

is not limited to the visual, is one of the most important graphic elementsof arts at the stations in Japan and abroad, the placement of visual worksof station design, along with advertisements and signs 3). Its importanceof art in station spaces, and types of cultural activities at stations. The

and influence have been discussed at various scientific events. The

data was obtained through thematic literature, international seminars,

57

proceedings and surveys, meetings with rail operators in Japan andOkayama Pref. – Uno Minato Line stations: Tsuneyama, Hachihama,abroad, and, in fact, by visiting many stations and experiencing first

Bizentai, Uno; in Fukuoka Pref. – Kurume, Mojikō; in Kumamoto Pref.

hand their environment. Analysis of the data allowed to identify– Shin-Tamana, Shin-Minamata; in Hiroshima Pref. – Shin-individual patterns of stations employing art, for example: a

Hakushima; in Yamaguchi Pref. – Shin-Yamaguchi; in Aomori Pref. –standardized station with a distinct interior design; a station where art isŌminato, Shin-Aomori, and also Tokyo Metro stations, e.g. Shibuya,

applied as a consistent element of station architecture; a unique station

Ueno, Kiyosumi-Shirakawa, Kinshichō, Fukutoshin Line stations;on the unique subway line designed by architects and artists; a “station-

TOEI Ōedo Line stations, third sector railways, such as Tsukubaart” designed by architects and artists; the art created by the uniqueExpress Line stations (e.g., Moriya, Nagareyama-Ōtaka-no-mori); andstation architecture; a station devised by the art of nature; and a station

Minato Mirai Line stations in Yokohama. In Europe they included: indevised with environmental art. The hypothesis was that art would

the United Kingdom – NR (Network Rail) stations and LU (London

benefit stations and their users. A survey was conducted to understand

Underground) stations in London; in France – SNCF (Société

how art affects users. Art has proven to attract the users. Then the theory

Nationale des Chemins de Fer Français) stations in Paris and RATP

was developed that art enrichment would also improve station spaces.

(Régie Autonome des Transports Parisiens) stations of the Paris Métro

It will make it meaningful, easy to understand and safer. The impact of(Métro de Paris); in the Netherlands – NS (Nederlandse Spoorwegen)art on the space is evaluated as the creation of new urban spaces forrail stations, Amsterdam Metro (Amsterdamse metro) and Rotterdam

people. The aesthetic aspect of station design has brought a new value

Metro (Rotterdamse metro) stations; in Luxembourg – CFL (Société

to the space.

Nationale des Chemins de Fer Luxembourgeois); in Germany – DB

The study also applies a deductive top-down approach. The research(Deutsche Bahn) and stations of the municipal subways run by local

is based on the theory of aesthetics, which is visual, subjective as well astransit authorities (e.g. Berlin U-bahn, Munich U-Bahn, Hamburg U-

objective in nature, so it can be a measurement tool for evaluating art at

Bahn); in Belgium – SNCB (Nationale Maatschappij der Belgische

the stations. The hypothesis was that inception of art and culture canSpoorwegen) stations and municipal metro stations (e.g. Brussels Metro

improve station’s function, users’ satisfaction, and as a result – revive its– Métro de Bruxelles); in Sweden – Stokholm Metro (Stockholms

vicinity and city center, and enrich compact cities by producing newtunnelbana) stations, in Czechoslovakia – Prague Metro (Pražské

urban space with a strong consideration of its users. Observations weremetro) stations; in Poland – Warsaw Metro (Metro Warszawskie)made on various works of art and cultural activities at the stations.

stations; in Portugal – Lisbon Metro (Metropolitano de Lisboa) stations;Observations also include the users’ opinions of art at the stations andin Italy Line 1 and 6 of the Naples subway (Metropolitana di Napoli);

how art or lack of art affects the users’ attitudes towards the station. The

and Austria ÖBB (Österreichische Bundesbahnen) and Vienna

study was developed through the analysis of station projects, including

subway stations (U-Bahn Wien).

those related to urban regeneration, through the analysis of impact of art

Research is structured on a specific research flow (Fig. 1) to achieve

and culture on urban space.

these goals.

(3) The objectives and flow of the study
Working on the outlook for aesthetic infrastructure includes thefollowing objectives: (a) investigation of the use and types of art (visualand non-visual) as an element of public art and cultural projects onnational and international railways; (b) designation of implementationof art (problems, factors); (c) classification of station types with art; (d)specification of the influence of art on station design; and (e)examination of the impact of art and culture on users.
Various railway and subway stations were investigated. In Japanthey included: JR stations, e.g. in Tokyo – Tokyo, Ueno, Shinagawa,Shibuya, Shinjuku, Shimbashi, Takanawa Gateway and Hajima; in
Saitama Pref. – Ōmiya, Urawa-Misono, Nisshin, and Sakado; inFig.1 Research flow

Gunma Pref. – Takasaki, Jōetsu-Miyōko, Doichi, and Echigo-

3. Statements and principles of aesthetics of railways

Mizusawa; in Shizuoka Pref. – Atami; in Ibaraki Pref. – Ishioka,
Hitachinaka-shi, and Hitachino-Ushiku; in Miyagi Pref. – Ishinomaki;in Fukui Pref. – Fukui; in Gifu Pref. – Gifu, Takayama; in Toyama

Along with the pursuit of engineering development, the demand forPref. – Shin-Takaoka; Osaka; Kyoto; in Nara Pref. – Nara, Tenri; ina human-centered research on environment, culture, and next-58

generation infrastructure policies has been recognized in various

artistic installations, illuminations and other objects of art such as thepolicies, for example by Japanese government to create a “beautiful“Hive” at the Bleecker Street Station designed by artist Leo Villarreal

country” in 2001. In addition, the new Landscape Law enacted in 2004

(Fig. 2). The most common visual arts applied at the station arereflected the need to improve townscapes and infrastructure.

paintings, sculptures, reliefs, stained glass, photography, installations,(1) Beauty

conceptual art and illuminations. When it comes to music andResearch reasoning is based on the principles of art and aesthetics inperforming arts, train melodies, music, concerts, performance art, andrelation to built forms. The “beauty” (utskushisa), that the newtheater are popular. Art is so subjective that the way it is evaluated at thedevelopments aims at, is the quality that provides subjective experiencestation is problematic.

of pleasure and satisfaction. It combines the perfection of form andcharm of coloring, which gives a pleasure to the sense of sight. The ideal(3) Aesthetics, aesthetics of railwaysof beauty has evolved and changed throughout history – it was related“Aesthetics” is a philosophy of art and beauty. It examines subjective

to good quality, ideal proportions, harmony, clarity and fitness forand objective values of art, architecture, etc. Art gives the “power” – thepurpose. Beauty is associated with the concept of “elegance”, which isaesthetic quality to station design and function. The aesthetics of built

related to the simplicity, effectiveness and consistency of design. It is

forms such as buildings and bridges consists of visual qualities andoften used as a standard of taste, especially in visual design, fashion, andmental associations, which can be perceived objectively anddecoration. David Billington (1927-2018), who pioneered the field of

subjectively 5). Objective, visual qualities embrace size and scale, space,structural arts, said that the best works of structural engineering are fully

daylight, lighting, color, proportions, shape, visual weight, texture,

integrated with the “3E”: “efficiency”, “economy”, and “elegance” 10).

composition, movement and rhythm, and flow of space. The subjective,
emotional response to build forms is described in terms of subjective
response to scale, space and shape, impression of texture, color and light,
feelings of safety, visual order and disorder, harmony and contrast,
simplicity and complexity, association, nostalgia, sense of place, designcontext, meaning, image, historical references and codes, utility, anddesigner intentions. Aesthetics can be objective and it can be used as atool for evaluating art in station spaces.
A “railway station” is an infrastructure in consideration of its function(transportation, commercial, cultural, administrative, etc.), and anarchitecture in consideration of its form (building). “Aesthetics ofrailways” can be defined as a balance of station exterior and interiorarchitecture, engineering structure and transportation function taking

Fig. 2 Bleecker Street Station (2012), New York MTA

into account station planning, layout, details, and context. Architecture(2) Art, public art, art in transit

is all about space and creates space. The art at the station is exhibited in“Art” is human creativity, which can be either visual, auditory, or ana specific space. Therefore, it is conceptually related to space and should

element of performing artifacts, and is valued for its beauty. Visual arts

be placed not only as a decoration, but also as part of the station designis the art forms, such as paintings and sculptures (these are fine arts),

concept. Too often, artworks are not related to space, and theceramics, photography, video, filmmaking, industrial design, crafts,

relationship between people and the target space is not created inarchitecture, computer art, graphic design, fashion and decorative arts

infrastructure space. What is the difference between the art space of the(these are applied arts). Art is subjectively appreciated for its creator’s

station and the office or gallery space? First of all – everyone can see it

imagination, concept and skills. “Public art” is art that is exhibited in– is free; many can see it – it has a huge audience; people see it in motion

public spaces. Works of art have been installed in spaces other than– as a memorable place and “art in transit”; and a wide variety of arts

museums or galleries – in public spaces such as plazas, parks, and train

and events are available at the station – the station acts as cultural scene.

stations. Today, public art is used in a variety of modes of transportation,

Aesthetics, which contributes to the form and content of structures

including train stations, bus terminals, light rails (LRT), and airport

related to the history and culture of the region, is one of essentials of theterminals. Station and commuters are an important part of that art.

“neo-infrastructure” and “human infrastructure” that approach people

The art experienced at the stations is mainly perceived in motion.

and nature.

That aspect of space-time is reflected in the terminology “art in transit”,
which is an artistic activity in the transport facility. Station users walking(4) Aesthetic factors of railway design

through station halls, concourses, and platforms can be “guided” by

Railways have a great impact on urban and natural environment,59creating a “railway landscape” – a place with dominating infrastructure,

proportions, shape, visual weight, texture, composition, movement andsuch as rail, subway and LRT, which is considered in terms of visualrhythm, flow of space, etc.; (d) subjective-emotional qualities: response

amenity and functional efficiency. There are three basic elements of rail

to scale, space and shape, impression of texture, color and light, feelings

infrastructure: train cars, stations, and railway corridors. Station designof safety, visual order and disorder, harmony and contrast, simplicity

depends on types of function (suburban station, city center terminal,and complexity, associations, nostalgia, sense of place, design context,

interchange, airport station, LRT station), spatial concept (building,meaning, practical use of the image of railways, historical references

main hall, train shed, platforms, canopies, concourses, facilities, outdoor

and codes, utility, designer intentions, etc.; (e) universal design; (f) public

environment), purpose of spaces (transportation, commercial – shops,

art; (g) distribution of function; (h) provision of advertisements; (i)hotels, offices, museums, services, circulatory, plaza, street), and types

railroad space, including elevated railways; (j) exterior and interior ofof layout (terminal, through station, interchange, elevated, underground).

train cars; and (k) approach to total design 3).
Regarding these criteria, for example (b) – a clear interior design
allows for a smooth progression through the station. Circulation throughaesthetic station must be achieved with the ease of movement, comfort
and speed. The colors and lights, including daylight, space, andcomposition enhance circulation and security at the station. It can beseen at Station Rotterdam Blaak (1993) of Rotterdam Metro(Rotterdam Metro opened in 1968) designed by architect Harry
Reijnders (Fig. 3). Such visual qualities as (c) – colored lights, changing
lights, illuminations – can be effective tools for attractive interior design.
The interior design of Rotterdam Centraal is based on the colorful
lighting that underlies its structure. The combination of light andtranslucent materials expands visually space, enhances artistic value andFig. 3 Station Rotterdam Blaak (1993), Rotterdam

makes it more attractive (Fig. 4). Therefore, the aesthetics of the station
relies on both the formal and functional aspects of the design, whichinterpenetrate each other.

4. Relation of aesthetics to other types of infrastructure(1) Overview of the aesthetics of bridges
Aesthetic has been widely discussed in relation to infrastructure suchbridges. A true international expression of bridge design in the 20th
century was revealed at the 11th IABSE (International Association for
Bridge and Structural Engineers) Congress in Vienna in 1980, which

Fig. 4 Rotterdam Centraal, Rotterdam

probably turned out to be a decisive moment for the wider
The railway station consists of building architecture, engineering

implementation of relevant aesthetic strategy 11). Engineers comparedstructure and transportation function. Other functions need to be

the design of the bridge with the design of the building andsensitively distributed and clearly distinguished from those that are

acknowledged that although bridges do not provide “enclosed space”

purely transportation. An aesthetic station needs to be clear, easily

by boundaries of the floor, walls and ceilings, they organize the spaceapproachable and understandable, but at the same time it needs toand the flow of space in a void shape 12). At the 1st Oleg Kerensky

provide a rich environment. The important factors that need to be met

Memorial Conference held in London in 1988, they also recognized theare: a meaningfully designed station building with ample space andnecessity of reunification of architecture and engineering, giving

clearance, easy-to-understand passenger movement, commercial

examples of lightweight structures and their concepts that have thefacilities that do not interfere with pedestrian corridors, advertisements

origin of architecture and engineering, such as the Olympic Stadium inthat do not interfere with railway information and guidance, and barrier-Tokyo 13). It seemed that infrastructure design could be solved based

free.

on design philosophy that connects structures and forms, similar to an

The aesthetic factors of the railway are: (a) the outline and form ofarchitectural approach 14).

station building and other facilities; (b) interior, spatial design; (c)However, the aesthetics of the early bridges already followed theirobjective-visual qualities: size and scale, space, daylight, lighting, color,

own path. For example, in Tokyo, after the Great Kanto Earthquake in601923, several steel bridges across the Sumida River were constructed infacing each other. The bridge illuminated by LED lighting has become

specific ways, each with its own unique characteristics, but at the samean urban landmark (Fig. 5). Another, the Bridge of the Sun (Taiyō notime referring to other bridges within the group as far as their scale,

Nakanohashi) over the Murasaki River in Kitakyūshū, designed bymaterials and details were concerned. The bridges built in the 1920s andarchitect Atsushi Ueda, has a design theme. The sunflower motif is

1930s in Osaka, around Nakanoshima Island, were treated in the same

utilized by applying (e) – public art on surface of the bridge (Fig. 6).

way. Based on the general rules of Japanese aesthetics 15), the design

Historical references (d) can be included by reusing historical elementsof steel bridges evolved considerably during the planning and design therealized at bridges such as Kasumi-bashi in Yokohama and stations

Honshu-Shikoku Bridges (Honshu-Shikoku Renraku-kyō) in the 1990s.

such as Tokyo Station.

The routes were opened successively: Kojima-Sakaide in 1988, KobeNaruto in 1998 and Onomichi-Imabari in 1999. Their arrangement was
inspired by the composition of the Japanese garden (Nihon teien),where stepping stones follow specific arrangement rules 16).
Additionally, the garden was linked with the surrounding backgroundscenery through the technique of borrowed landscape (shakkei).
Sensitivity to the surroundings was also a feature of the HonshuShikoku Bridges.
Throughout years engineers emphasized the “engineering design

Fig. 5 Tokyo Gate Bridge (2012)

philosophy” as providing adequate strength and stiffness, meeting
potential usage requirement for at least 100 years, and satisfying
pleasing appearance. They widely agreed that concept of utility should
be expanded to include aesthetic principles.
(2) Aesthetic factors of bridge design
Structural designers give form to relatively large and single use
objects and they see forms as the means of controlling the forces ofnature, while architects give form to relatively small-scale objects forcomplex human use, and see forms as the means of controlling thespace people use. However, with some differences, they are also
common features, and aesthetics is relevant to other types ofinfrastructure such as bridges, dams, and water barrages. ThoughFig. 6 Bridge of the Sun (1992), Kitakyūshū

bridges do not enclose space, they affect surrounding space and how it
is perceived – they may be landmarks.

Bridges can be evaluated similar to building for their aesthetics

Aesthetic factors include: (a) integration with surrounding; (b)features. Two bridges were built in Hiroshima in 1952, based on theefficiency of structure; (c) objective-visual qualities: size and scale,project of artist Isamu Noguchi (1904-1988) – the Peace Bridge (Heiwa

space, daylight, lighting, color, proportions, shape, visual weight andŌhashi) and West Peace Bridge (Nishi Heiwa Ōhashi). Design

profoundness, texture, composition, movement and rhythm, flow ofphilosophy of first one “reconstruction of Hiroshima” is expressed by

space, visual lightness, slenderness and transparency, elegance,

the word – “make”, and respectively “farewell to life – by the word “go”.

simplicity or complexity, regularity, etc.; (d) subjective-emotional

In terms of visual factors, the most prominent are harmony withqualities: response to scale, space and shape, impression of texture, color

surrounding, elegance of form, while objective factors include historicaland light, feelings of safety, visual order and disorder, harmony andassociation, sense of place and public art. The design has been mainly

contrast, simplicity and complexity, associations, nostalgia, sense oflimited to the surface of the bridge, where Noguchi designed anplace, design context, meaning, historical references, designer intentions,impressive balustrade and the bridge ends (oyabashira). It has not beenetc.; (e) public art; (f) distribution of function (for example below theextended to structural design (Fig. 7). Another example is the Python

elevated railroads); (g) advertisements; and (h) total design.

Bridge in Amsterdam, officially known as the High Bridge (Hoge Brug,Regarding these criteria, for example (c) – size, lighting and2001). It was designed by Dutch architect Adriaan Geuze. This is a 90

proportions directly affect the perception of the Tokyo Gate Bridge

m long steel truss pedestrian bridge that spans both sides of the canal.

(2012), which is called the “Dinosaurs Bridge”. This 2.6 km long truss

Key elements of the aesthetic design are efficiency of structure, strong

bridge in Tokyo Bay has a unique shape that resembles two dinosaurs

red color, wavy shape, progressing space, slenderness, and transparency.

61

Considering the subjective response, it has symbolic association

several stations using dimpled and flat panels made from pressed(resembles snake). It is a totally designed structure, including suchaluminum sheeting with various colors of enamel on the curved

details as lighting, bridge deck and railings (Fig. 8). Structural

platform walls 3).

expression is achieved by dynamic form, symbolic and color. Another

In Europe, some transport agencies have introduced a “1% for art”

bridge, the Frog Bridge (Kaeru Ōhashi), is also a symbolic structure

policy, allocating 1% of the total budget to new art development. “1%relating to the various meaning of the word “kaeru” but has a very direct

for art” is the idea of spending 1% of the construction cost of a publicdesign. A red, structural truss arch and frog-like decoration arebuilding or infrastructure on art and art-related projects. It is ancompletely independent. This is an example of structural design that is

independent activity of the public sector and is independent of EU

not realized by the structure. These examples show that knowledge ofpolicies. Some governments are encouraging the creation of public art

aesthetic principles and skills are required to achieve good structural

through their artwork budget by implementing “1% for art” policy. The

design.

policy is related to public art, and the artwork is easily accessible andexhibited in free public spaces, which is a major driver of the art
promotion and dissemination. Public art is usually acquired with thehelp of the government or company that owns the space. In Japan, theTraffic Culture Association has been working on the establishment of
the public art movement for a long time, and has succeeded in installing
500 public arts so far 17).
(2) Types of arts and culture at the stations
Art is one of the aesthetic design factors that refer to the space of astation. Various arts are used at railways 18). Visual art, music andperforming arts are part of culture. At the station, culture is also
understood as an activity. Among such activities are exhibitions at theTokyo Station Gallery and theatrical performances.

Fig. 7 Peace Bridge and West Peace Bridge (1952), HiroshimaThroughout its long history, railway-related cultural properties havebeen created, fostered, and inherited. Physical items such as historicbuildings and works of art are part of the cultural heritage. At historicalstations, art was part of architectural design and interior architecture, e.g.,
Maastricht and Tokyo Station (Fig. 9). Stained glass was often used forwindows. The Tokyo Station Marunouchi Building, which was rebuilt
in 2013 according to the original plans, has octagonal domes decorated
with reliefs. The eight eagles facing left are located in the octagonalcorners below the dome. The sculptures on the wall of the dome depicts
eight of the twelve Zodiac animals arranged in the traditional orientation.
They are set on a greenish-gray background and are made of glass
reinforced gypsum (GRG). Later, in the 1950s and the ‘60s, railways
declined, revived again in the 1980s and the ‘90s, and re-expanded art

Fig. 8 Python Bridge (2001), Amsterdam; Frog Bridge, Wakayama

into new stations.

5. How does art affect the station?

(a) Visual arts
According to field investigations and surveys, the most popularvisual art in Japan is stained glass and in Europe relief. Artworks such

(1) Application of art by railway companies
Art can play a significant role in enhancing the image of railways.

as murals, mosaic and reliefs are located at the building elevations;

Railway companies understand the potential of culture at the stations

sculptures, stained glass and paintings are be often found in the station

introduced by art and design, therefore are adopting it through various

halls. At the subways, decorative walls at the automatic gates kaisatsu-

policies 2). Art has become a cultural value for rail brand design. The

guchi with stained glass, reliefs, mosaics, and paintings are common inuse of art is sometimes associated with additional costs. However, there

Japan. Subway platforms are especially popular stage for art. Examples

are beautiful stations designed on a limited budget, such as the Prague

include replicas of the Louvre sculptures at the Louvre-Rivoli platforms,

Metro Line A. Its architect, Jaroslav Otruba, realized the design ofas well as reliefs, mosaics, paintings, murals, and photographs at various

62other stations (Fig. 10).

with at least 34 pianos available in station concourses. These British
projects have inspired Rhea Elise Khoeblal in the Netherlands for her
own piano plan, and in cooperation with Dutch Railways the pianos
were installed at Nijmegen, Utrecht, The Hague, Amsterdam (Fig. 11)
and Rotterdam stations. Unfortunately, the pianos have been affectedby the vandalism at Nijmegen and Amsterdam. Therefore, suchprojects require costs for the supervision and security. Cultural events in
Europe have a wide range, such as concerts and theaters (for example
at Gdynia Main Station).

Fig. 9 Art at historical stations

Fig. 11 “Station-piano” at Amsterdam Centraal

In Japan, “station-pianos” have been installed for a limited time on
the 2nd floor of the West Square of Kyoto Station and at Sapporo Station.
Japanese railway companies also participate in music projects such as

Fig. 10 Art at the platform

classical music concerts. East Japan Railways (JR East), which wasestablished by privatizing the Japanese National Railways in 1987, hasb) Applied arts – music and performing arts
From aside visual art, there are also other arts, such as music andbeen involved in the revitalization and development of stations in

performing arts, which can also be found at the station. Examples ofcooperation with local authorities, making contribution also throughsuch activities were presented at the 2016 Paris seminar 9). A Spanish

culture. Since 1992, cultural activities such railway museum, Tokyo

state-owned railway infrastructure manager ADIF (Administrator deStation Gallery, and music concerts have been carried through the East

Infraestructuras Ferroviarias) and Spanish Railways Foundation

Japan Railways Culture Foundation (EJRCF; Higashi Nihon Tetsudō(FFE; Fundación de los Ferrocarriles Españoles) have been carried out

Bunka Zaidan). The vision of Tokyo Station Gallery is based on thesince 2012 the “Next station: Music!” project. It offers free concerts at

idea that stations can provide people with the opportunity to experience

Spanish train stations, played by students of local conservatories, withart and culture, not just only serving as transportation hubs. The scope

the aim spreading the music to passengers. Their other artistic activitiesof the gallery includes exhibition projects, educational program,include photo contests, exhibitions and a collection of sculptures

preservation of works of art, research, special events and activation of

installed at train stations.

local cultural activities. Despite supporting visual arts, EJRCF also

One of the most famous transportation related music projects is theorganize 30-minute “mini-concerts” and 1-hour performances (e.g.,“station-piano” project. While Sheffield in the UK is often cited as the“Ueno-no-mori Akarenga konsāto” at the Ueno Station, and at Sendai

home of the first street piano, it was Luke Jerram with his “Play me I’m

Station 20). A melody of departing train, which is widely used on JR

yours” project, who has been bringing pianos to public spaces in cities

platforms, is also an example station art.

around the world since 2008 19). Each piano is unique and is often

Another operating company, Tokyo Metro, is engaged in cultural

decorated by local artists or community groups. At the St Pancras, notactivities coordinated by the Metro Cultural Foundation (Metro Bunka

only passers-byes, but also global stars such as Sir Elton John, gave their

Zaidan), which was established in 1956 (current name – since 2003).

public performances. Inspired by the success of the St Pancras piano,

Among other goals such as dissemination of information about theother groups have set up their own pianos at British railway stations,subway, education and publishing, the association is also promotes

63

cultural events (e.g. “station-music”) and transportation culture. The

architects and artists; (4) a spectacular “station-art” designed byMetro Cultural Foundation is responsible for the installation andarchitects and artists, which is a work of art in itself; (5) art generated bymaintenance of artworks at the station. It organizes classical musica unique station architecture – “art of station architecture”; (6) a station

concerts (e.g. at the Chikahaku – Tokyo Metro Museum), andwith art of nature (7); a station with environmental art (Fig. 13).

exhibitions at Ikebukuro Echika Gallery. One of cultural events at
Tokyo Metro was Polish poetry event at the stations. In addition, there
are art galleries and railway museums at other stations hosting various
events such as Ōmiya Railway Museum, Kyoto Railway Museum at
Umekōji-Kyōtonishi Station, and Tokyo Metro Museum at Kasai
Station.
(3) Aesthetic issues of application of art and culture at the railways
At historic stations, art was part of architecture (Fig. 9). The
elevations of building were adorned with reliefs, mosaics and paintings.
Similar art was applied to the interiors of station buildings and train
sheds. Currently, stations are heavily commercialized and the aesthetics
is greatly reflected in the store’s design. The art at the station and its

Fig. 13 Types of stations with art

grounds is public art and can considered as an urban facility. Art-based
connections between station and towns require cooperation with local(5) Examples of stations with art in Japan and abroad

government during the design phase. Unless art is part of design concept,(a) Type 1: “a standard station with a distinct interior design”: art applied

it will only be a decoration later. Art needs proper display andas a decoration

maintenance. For example, at Shirokanedai Station on the Namboku
Line, an advertiser’s stand blocks a part of the art wall (Fig. 12). Art andother graphic elements of stations design, such as advertisements andsigns, should be part of the design concept of the new station or
refurbishment project.

Fig. 14 Shimbashi Station – stained glass „Peacock window” (1976)

Stations build in the 1960s and the ‘70s in both Japan and Europe
often had a standard design. Art was applied, as a decoration, forexample on the wall. Examples of such art are stained glass at JR Sendai
Station and JR Shimbashi Station. Kenji Yoshioka’s work – „Peacock

Fig. 12 Shirokanedai Station – art obstructed by the advertisers

window” (Kujaku mado; 1976) at Shimbashi Station depicts not only
peacock but also locomotives, and is related to the history of railways.

(4) Types of stations with art

The first railway line constructed in Japan in 1872 connected Shimbashi

The visual arts that organize the station space (or station square orelevated railroad) and architecture influence its perception. The type ofand Yokohama. However, the stained glass above the stairs does not

space at the station depends on the purpose of the art and its function.

contribute much to the interior design of this standard station, and rather

Regarding visual arts, the following types can be distinguished: (1) a

it is a decoration (Fig. 14). Similarly, the art – in this case a fresco on

standard station with a distinct interior design: art applied as aceramic tiles evoking the French Revolution created by Liliane

decoration; (2) a station where art placed as a consistent element of its

Belembert and Odile Jacquot in 1989 at Bastille Station – is a “cultural”

architecture; (3) a unique station on a unique subway line designed bydecoration of Paris Métro Line 1 (Fig. 15). It is related to the network in64

sense of design by other features, such as white ceramic tiles and station
name written in Parisian typeface on enameled plates.

Fig. 17 Stations on Hanzōmon Line, Tokyo Metro (2003)
Fig. 15 Bastille, Paris Métro – fresco “French Revolution” (1989)

In Europe, the widespread use of art at train stations has a long(b) Type 2: “a station with art as a consistent element of its architecture”

tradition. The historic station buildings, some of them large “station-

In Japan since the 1990s, Shinkansen station projects have beencathedrals”, contained elaborate artworks. Station Deft in theimplemented with the cooperation of JR, local governments andNetherlands, built in combination with a new city hall nearby, has

residents. The new stations on Tōhoku (1982-2010), Yamagata (1992),

design inspired by local features and traditions, including historic

Akita (1997), Kyūshū (2011), Hokuriku (2015), and Hokkaido

buildings, canals, and the world-famous blue ceramic tiles, which have

Shinkansen (2016) were designed based on consensus with local users.

been used for walls and columns in contemporary design (Fig. 18). The

The design concept of Shin-Aomori Station (2010) on the Tōhoku

vaulted ceiling, made of glass panels, has a graphic design by artist

Shinkansen reflects a concept of a time-span “from Jōmon to the future”,

Geerdes Ontwerp, which depicts a huge historic 1877 map of Delft andwhere the glass curtain wall and reflective stainless steel monument

its surroundings. The combination and rhythm of high-performance“Yuki machi – Aomori reflection” (2010; Nobuhiro Nakanishi)

glass open panels and closed fused glass panels provides a high degree

represent “future”, and the interior mosaic “Aomori shoots” (Aoi moriof energy efficiency. The walls and columns are adorned with an artistic

kara kanatsu; 2010) is inspired by the “past” of Jōmon (Fig. 16).

and contemporary reinterpretation of Delft tiles. Station, designed by
Mecanoo Architecten and Benthem Crouwel Architects, has its graphic
art and mosaic coordinated, as part of the design concept.

Fig. 16 Shin-Aomori Station – mosaic “Aomori shoots” (2010)

Also, Tokyo Metro stations often have coordinated art with theirdesign. Initially, since 1927, the first subway lines were economicallyFig. 18 Station Delft – graphic design (2010)

designed. After the Teito Rapid Transit Authority was privatized andthe Tokyo Metro was established in 2004, the station design became

Art is especially popular at subway stations. Subway lines at London,

more original and related to area around the station. The Hanzōmon

Paris, Berlin all had unique design inspired by the Art Nouveau andLine Extension (2003), and newly constructed Namboku (2000) andother styles. Contemporary design also transforms stations into work of

Fukutoshin (2013) lines have many design-related and coordinatedart. The artworks have been part of a major refurbishment program for

artworks in various station spaces (Fig. 17) 21).

the Paris Métro since 1999, known as “Le Renouveau du Métro”.

65RATP has been applying art “in favor of sensitivity”, where theis owned by the City of Warsaw and operated by Metro Warszawskie.

transportation network is a theater for “scenarios” creating urban culture

Line No. 2 was completed in 2015 (is currently under expansion).

22). There are two types of cultural stations: “station-gallery” andFamous artist Wojciech Fangor participated in the project from the“thematic station” (Fig. 19). Louvre-Rivoli, the first culturally-

beginning. The concept was based on the idea of reflecting the city

conceived station, is an example of “station-gallery”. The platformabove in subway stations and in distinguishing them by the theme color,features stonework, statues, and other replica pieces of ancient art fromwhile otherwise keeping one style across the entire line (Fig. 21). Total

the Louvre Museum. Located on the site of the “Arts and Crafts” school,

coordination from the entrance canopy to the platform has been realized.

the Arts et Métiers designed by artist François Schuiten, are clad in

The names of the stations are written on the enamel-painted metal

copper to evoke the Jules-Verne like interior of a submarine. Regarding

panels designed by Fangor, fixed to the walls on the platforms.

the “thematic stations”, nine such stations were designed based on the

Structural columns are also part of the interior design. According to thecompetition held in 1998. For example: Tuileries was designed

design concept, the ceiling is emphasized by the lighting equipment.

according to the concept of “heritage” – it contains a patchwork of signs

Outstanding colors, similar materials and details, forms and shapes

from transport from all the world at eleven murals; Europe, showsconnect stations on the line into one coordinated transport corridor.

images of daily life in EU-15 at the posters, video images, sound andcolorscapes; Concorde – is fully tiled in the text of the 1789 “Declarationof the Rights of Man and the Citizens”; St. Germain-des-Prés – is astation of art of “creation” and “writing”, with famous phrases written
by nearby post-war philosophers projected onto the ceiling and books
displayed in platform cases.

Fig. 20 Stations on Minato Mirai Line (2004), YokohamaFig. 19 Paris Métro “station-gallery” and “thematic station”c) Type 3: “a unique station on a unique subway line”
This type represents subway stations that form a series of stations. In
Japan, the Minato Miral Line (2004) in Yokohama, operated by a third
sector company, the Yokohama Minatomirai Railway Company, has
the unique stations designed by architects that reflect the concept of theFig. 21 Warsaw Metro Line 2 stations – graphic design (2015)“urban gallery” (Fig. 20). Minatomirai Station, designed by Kunihiko
Hayakawa, explores the concept of the sea, and Bashamichi Station,
designed by Hiroshi Naitō, reflects the above-ground urban

Among the examples of the unique metro stations are also eight newenvironment and uses art to express that concept. Motomachi-

stations in Helsinki Metro designed by architects and artists: Lauttasaari,

Chūkagai Station, designed by Toyō Itō, displays historical

Koivusaari, Keilaniemi, Aalto-Yliopisto (Aalto University), Tapiola,

photographs in every space from the entrance to the platforms. The

Urheilupuisto, Niittykumpu, and Matinkylä (2017). Their themes are

station design, which relies on aesthetic elements such as space, colors,

associated with the location. Design explores the possibities of modernmaterials and art, is totally coordinated within the station space and thematerials, graphic art and lighting.

cityscape above.

d) Type 4: a spectacular “station-art”, which is a work of art in itself
There are stations designed by architects and artists that are works of

In Europe, Warsaw Metro Line 2 is a unique route. Warsaw Metro66

art in their own right. The representative from Japan can be stations on
the Uno-Minato Line in Okayama Prefecture, which is operated by JR
West. They have been part of the “JR Uno-Minato Line Art Project”,
and “Setouchi International Art Festival (Setouchi Triennale) 2016” 23).
Four train stations on the Uno Line (Uno, Bizentai, Hachihama andTsuneyama) are served by the tourist train “La Malle de Bois”. The
stations were converted into art by the Italian artist Esther Stocker, whoapplied a distinctive geometric black-and-white motif (Fig. 21).

Fig. 22 Stockholm Metro – “station-arts”

Fig. 21 Uno Minato Line – “station-arts” (2016)

Abroad, such type is represented Stockholm Metro stations. Ownedby the Stockholm County Council, it has three major lines operated by
MRT Nordic AB. The Metro has been called the longest art gallery in

Fig. 23 Formosa Boulevard Station – “Dome of light” (2015) – “station-art”

the world since it opened in 1950 (Fig. 22). Currently, there are threeroutes in operation, Red, Blue, and Green, with a total length of 110 km.

A very impressive “station-art” represents Formosa Boulevard of

At 90 of the 100 subway stations, architecture is an art. The City Council

Kaohsiung MRT (Taiwan). It features glass panels at the entrances andhas approved that the stations will be designed by artists and craftsmen

station hall (Fig. 23). The four expressive entrances, made up of 800

along architects and engineers. Deep underground stations wereglass panels, were designed by architect Shin Takamatsu. “Dome of

excavated through dense, self-supporting bedrock, and the cave-like

Light” (2015) – a stained glass, the world’s largest glasswork made ofspaces created inspired a group of Swedish artists. Their art was carved,

4,500 glass panels, is 30 m in diameter and 2,180 m2in the area.

sandblasted and painted on a concrete lining. In 1956, the firstA strong influence of art can be also seen at the Lisbon Metro station,competition was held for T-Centralen and the station project was a huge

Estaço Olaisas. The metro, which opened in 1998, is government-

success. Art as an architectural concept was rooted in the Stockholm

owned and operated by Metropolitano de Lisboa. Estaço Olaisas was

Metro and continued to flourish as the rest of the stations were built.

designed by architect Tomás Taveira and a group of artists. The

Designed by architect Per Ultved, T-Centralen has a cave-like space

installation art was created by Pedro Cabrita Reis, Graça Pereira

painted in blue and white, with bright leaf motifs. The station contains

Coutinho, Pedro Calapez and Rui Sanchez. The famous local tiles are

more works of art and sculptures than any other station on the network.

part of the design. The space at the station is fully designed, including

Stations also reflect the above ground environment and represent

ceiling, which is often the “grey zone” at subway stations. Many

particular subjects. For example, at Radmangsgatan Station, there is amaterials and colours contribute to the very vibrant and colourfullarge portrait of the writer August Strinberg. This is because his lastappearance of the station.

home is close to the station. Kungsträdgården, 30 m underground, is thedeepest station. Designed by architect Ulrik Samuelsson, thethe station into art. It can take various forms such as illumination,interior is decorated with columns, portals, sculptures and otherprojection mapping, UV paint and luminescent paint, etc. “Tokyofragments from a demolished buildings in central Stockholm.

Station Vision” (2012) was a sound and light show held at the

The Stockholm Metro –stations are the works of art themselves and a

Marunouchi side of Tokyo Station. In 2014, there was an event “Tokyo

rare “collection of art stations”.

Colors” to commemorate the 100th anniversary of Tokyo Station. It wasAmong the visual arts used at stations is the “art of light” that can turn67

the illumination on the Yaesu side of the station (Fig. 24).

two-story wooden building, renovated in 2009; and the very beautiful
Mojikō Station, designed by architect Hermann Rumschöttel and built
in 1914 as neo-renaissance two-story wooden building that was a small
replica of the former Termini Station in Rome (Fig. 26). Mojikō Station
was completely renovated and reopened in 2019.
The most interesting of the modern station buildings are those
designed by architects. One of example is Shin-Hakushima Station(2015) on the Astramline in Hiroshima. The station designed by Cat(Kazuhiro Kojima, Kazuko Akamatsu) as a cylindrical shell iscomposed of a three-dimensional curved surface of steel plate. By
providing large and small circular openings in the shell, an undergroundstation with natural light was realized (Fig. 26). Another artistic feature
is Shin-Minamata Station (2011) in Kumamoto Prefecture, designed
by architect Makoto Sei Watanabe. The concept relied on the fact that

Fig. 24 Tokyo Station – “art of light”

stations do not have doors, but there is a flow of movement at the station.
Therefore, design explored the concept of “movement”. The various
parts displayed on the elevation that run parallel to each other, but atdifferent angles, reflect different light and mimic motion. A similar styleis applied on elevated platforms and station plaza. The sculpture at thestation square reflects the same concept of motion. Japan’s historicaland contemporary station arts relies on architectural elegance, interior
finish, and the artistic transformation of certain ideas into architecture.

Fig. 25 Montparnasse-Bienvenüe, Toledo, HafenCity – “art of light”

Among European stations, these are also examples of “art of light”:
in Toledo, Hamburg Metro’s U-Bahnhof Hafen-City-Universität, andParis Métro’s Montparnasse-Bienvenüe (Fig. 25). Light is applied toemphasize the interior space and as a reference to the above-groundenvironment (such as the HafenCity waterfront in Hamburg). At
Montparnasse-Bienvenüe, an exhibition honouring the principal
engineer of the Paris Métro – Fulgenoe Bienvenüe is held – Line 4

Fig. 26 Japanese examples – “art of station architecture”

platforms are illuminated by colorful lights directed towards the vaulted
ceiling. Colored lighting look good on white tile background.

In the contrary, the historic European train stations were verye) Type 5: art generated by a unique station architecture – “art of station

impressive. They were even called “station-cathedrals” similar to gothic
cathedrals. The beautiful station building was a symbol of the city. Art

architecture”
The station building can be artistic. The art is generated by unique

was part of their design. Among such prominent stations are:architecture. Comparing to Europe, Japan has fewer original historic

Antwerpen Centraal, built in 1895-1905 (Fig. 27); Gare Saint-Lazare

stations and smaller in size. Some of them have been demolished, some(1837); London’s St. Pancras (1868); and Dresden Hauptbahnhof built

have been refurbished and developed into modern transportation hubs,

between 1892 and 1897 – Europe’s largest and most impressive 19thand some have been adapted to new functions such as museums andcentury station. There are also new modern stations that represent state-galleries. Among the most prominent buildings are: Tokyo Station,of-art architecture: Rotterdam Centraal (2014), designed by Architect

where the historic neo-renaissance Marunouchi building completed in

Team CS – a cooperation between Benthem Crouwel Architects,

1914 by architect Kingō Tatsuno was renovated in 2012; Nikkō Station

MVSA Meyer en van Schooten Architecten and landscape firm West(1912) – designed by architect Frank Lloyd Wright as neo-renaissance

8 (Adriaan Geuze); Wien Hauptbahnhof (2014) – a work of Theo Hotz

68

Architects and Planners, replacing the old Südbahnhof terminal station;municipalities to revitalize the community.

Gare de Liège-Guillemins (2009) – an extraordinary station designed
by architect-engineer Santiago Calatrava with a free-façade buildingthat provided great connectivity with the city (Fig. 27).

Fig. 28 Shin-Yamaguchi Station – “station with artistic nature”

Fig. 27 European examples (Belgium) – “art of station architecture”f) Type 6: “a station with art of nature”
Urban landscape do not necessarily has to be green, but often
incorporates various green elements such as grass, ground cover plants,
shrubs, and trees, all of which are shelters, air conditioners, or shades forpeople’s habitat and urban wildlife. A “green architecture” (or“sustainable architecture”) seeks to minimize the negative impacts ofconstruction and technology through the use of greens and ecosystems,
sustainable energy, reuse and safety of building materials, etc.
Sustainable greens are also used in the design of stations. Extensive tree

Fig. 29 Promenade Plantée – re-used “elevated railroad with artistic nature”

planting (concept of “urban forest”) is encouraged throughout andaround buildings. The art of nature is an art born from nature, and nature

Re-used railroad viaducts are often the background of natural art. In(greens) is used as a medium. Such greens take the form of artistic

Japan, the “Log Road Daikanyama” project (2015) is an example. It

creation, for example “vertical gardens”. At Shin-Yamaguchi, thewas realized on an unused track of the Tōyoko Line that was moved“vertical garden” in the passage connecting the north and south of theunderground. The 220 m long walking trail connects buildings with2

station was designed by artist Patric Blanc 24). It is 100 m long, 400 m

shops and restaurants. Comfortable human scale of buildings resultsin area, and consists of 17,000 plants representing 135 species native tofrom significant tunnel proximity (high-rise buildings could be built).

Yamaguchi. Rainwater is used for irrigation. The greenery of the station

Artistically planted greenery provides a refreshing atmosphere in theplaza – “0 ban sen” is an important part of its spatial arrangement andmiddle of downtown Shibuya.
Overseas, the Paris “Promenade Plantée”, designed by architects

composition (Fig. 28).

Jacques Vergely and Philippe Mathieu, was the first example in the“Vertical green walls” are popular at JR stations. The project, “JRChūō Line Mall Project” (since 2010), incorporates nature based on theworld of artificially built gardens on unused viaducts. It is a 4.7 km highconnection between “nature”, “people” and “town”. For example,

linear park on the Viaduct des Arts (1993). The archways under the“green walls” are located at Musashi-Sakai Station (2016). Its concept

Viaduct des Arts, preserved and refurbished in the 1980’s, now houses

is part of the “JR East Group Management Vision” that is making line-

craftsmen and artisan workshops. Currently, the park is a very popularside areas (Rail Integrated Community: ensen) more attractive andgreen oasis in Paris (Fig. 29) and the surrounding area has been

convenient through enhancement the “ways of living”. JR is promoting

improved in terms of safety and popularity.

urban development by formulating strategies for the restoration ofg) Type 7: “a station with environmental art”

railway lines, regeneration and restructuring of stations and theirsurroundings and services. The station is intended to act as a gateway toEnvironmental art is art that uses natural materials such as the earth

cities and communities. All these moves are coordinated withas medium. Environmental artists such as Robert Smithson (1938 –691973) or Isamu Noguchi (1904-1988) began to engage in landscapecultural events, cafes and eateries to ensure that the High Line is an asset

design working with the earth as their medium. Typical large-scaleof the community. There are several works of art, including sculptures,works were called earthworks. Gradually, environmental art has

murals, temporary installations, and sound installations (Fig. 31). The

evolved towards deeper relationship between systems, processes andpark is also the setting for various performances and cultural events 27).

people. The term “environmental art” often involves “ecological”
concerns, which are of utmost importance. The main concern for
designers is contact with nature and the use of natural materials.
Environmental art can be seen as part of “Land Art” and “ecologicalart”. Ecological designers (e.g., Peter Latz, b. 1939) seeking creative
solutions to environmental problems have incorporated scientific andbiological systems into their work. The goal is to a beautiful, functionaland sustainable infrastructure. Projects involve rehabilitation,
conversion of former industrial landscapes, landfill reclamation andwetland restoration. Environmental art is also related to projects
associated with railways, located near stations, at station squares, or on
unused depots and elevated railroads.
One of examples of environmental art in Japan is the “Echigo

Fig. 31 High Line Park – re-used “elevated railroad with environmental art”

Tsumari Art Field Project” in Niigata Prefecture. There are several sites

5. How does art impact users?

where the works by various artists from Japan and abroad are exhibited.
Part of the project is art at the Echigo Mizusawa 25) and Doichi 26)
stations on the JR Īiyama Line (Fig. 30). Based on the manga story

Rail operators adopt elaborate designs, efficient organization plans,“Kiss & Goodbye” set on the JR Īiyama Line, the artist presented aapply many features, install works of art and host cultural events towork inspired by a semi-cylindrical (kamaboko-shaped) warehouse

improve their business. There are also efforts by public and private

adjacent to the stations. The artworks – “Kiss & Goodbye” (2015) wereorganizations to introduce a “1% for art” policy – the idea of spending

designed by Taiwanese artist Jimmy Liao.

1% of construction costs on art. This idea of “1% for art” has become amajor force in promoting culture in Western countries, and in recent
years it has spread to Asia and has been established in South Korea andTaiwan. In Japan, the Japan Traffic Culture Association has beencalling for the enactment of such policy since 2016 28).
Much effort has been put into collaboration between rail operatorsand local governments on transportation projects, but there is no direct
data in regard to how art (and aesthetics) is perceived by passengers andwhat the benefits from art are. Reviews focus on general passenger
satisfaction – such as the “Survey on passengers satisfaction with rail
services” 1) conducted in 2011 by the European Commission. The
aspects of aesthetics and art are included in the issue of quality of station
facilities (Fig. 32). However, the provision of such facilities does notinclude quality of human activity that determinates Quality of Life

Fig. 30 Echigo Mizusawa and Doichi – “stations with environmental art”

(QOL). QOL is understood as general well-being of individuals and
The Promenade Plantée project inspired part of New York’s Highsociety, and it has a wide range of contexts, including, for example,

Line Park, which opened in 2009. The park was built on the former

safety and the environment.

New York Central Railroad (2.33 km). The abandoned viaduct has

A survey was conducted to address these issues and answer

been redesigned as a “living system” drawn from multiple disciplines,

questions about the impact of art on users. Responders were Polishsuch as landscape architecture, urban design and ecology. It was a

citizens living in Poland and Japan, including civil engineering students

collaboration between landscape architect James Corner and architects

and professionals, and Japanese language students. Over 120

Diller Scofidio & Renfro. Attractions include a variety of plants, views

questionnaires have been completed. They were the followingof city and Hudson River. The organization Friends of the High Linequestions and answers (1-5).

has developed a wide range of public programs such as public art,70

Fig. 32 Satisfaction with various features of railway station (2011) 1)(1) Do you pay attention to the design of railway stations andviaducts?

Fig. 33 Questionarre – station design
Fig. 36 Questionarre – examples of outstanding stations

83.3% of the respondents pay attention to building and interior
design and to spatial circulation. 10.0% are concerned mainly with the

95.8% believe that aesthetics, the result of consistent design, improves

outer shape of the station building (Fig. 33). 63.3 % of the respondentsorientation at stations (Fig. 35). As a result, the safety of transportation

are interested in the harmony between the railway viaduct and its

facilities is also improved. Most of the responders – 60% gavesurroundings, and 25.0% are interested in the function of the spaceexamples of beautiful stations in Europe, Japan, and other countries (e.g.,under the viaduct (Fig. 34).

Wrocław, Poznań, Wien Hauptbahnhof, Berlin Hauptbahnof, Prague
Main Station, Amsterdam Centraal, Kyoto Station, Osaka Station,
Mojikō Station, London King's Cross, São Bento Station (Porto),Colégio Militar Luz Station (Lisbon Metro), Łódź-Fabryczna, Gdańsk
Main Station, Seoul, Oriente Station (Lisbon), Brussels-Midi, Tokyo
Station, Kanazawa, Warszaw subway stations, Prague subway stations,Hamburg subway stations) (Fig. 36).
(3) Do you pay attention to the art (visual or performing arts)

Fig. 34 Questionarre – viaduct designpresented at the station? Are you more likely to use such stations? Do
you remember a particular work of art or cultural events at the station?

(2) Is the aesthetic station useful for orientation at the station? Do you
remember a particular station for its unique architecture?

Fig. 37 Questionarre – perception of art at the station
Fig. 35 Questionarre – aesthetics and safety71Fig. 40 Questionarre – amount of art at the station(5) Which function of the station do you think is the most important,
after transportation? Why is aesthetics of stations particularly important?

Fig. 38 Questionarre – examples of art at the station

Among the respondents, 69.2% are paying attention to art and are
more likely to use station with art (Fig. 37). However, 65.8 % do not

Fig. 41 Questionarre – functions at the station

remember a particular example of art or culture at the railways. 31.7%
of respondents gave examples of such art (Fig. 38). Among the arts
described are: Hans Memling stained glass at Gdańsk Main Station;
mosaics, murals and theater at Gdynia Main Station; “Reading Polishpoetry” event at Tokyo Metro stations; mosaics at Warsaw and Lisbon
metro stations; Bethnal Green (LU) “Stairway to heaven”; monumentsof ancient Greek art and concerts at the Stockholm Metro; art

Fig. 42 Questionarre – meaning of aesthetics of station

installation at Athens; photos, sculptures and installations at Helsinki
Central Station; art at Louvre Rivoli; “station-piano” at Katowice

The commercial function of the station is considered as the most

Station; artistic ceramic tiles at Porto Station; mosaic of Naples subway

important – 76.3%, followed by cultural – 11.0% and administration –Line 1; and ikebana at Japanese stations.

07.6% (Fig. 41). 38.3 % of the respondents believe that the aesthetics ofthe station is important. A well-designed aesthetic station is attractive not(4) What kind of art have you seen at the station? Do you think there

only to passengers and tourists, but also to inhabitants and has a positive

are too few work of art or cultural activities at the stations?

impact on the economy of the city or region (Fig. 42). 23.3% consider
aesthetics to be an inevitable feature of station complex, as integrated
transportation center.
The questionnaire shows people’s reactions to the station and the factthat they are more likely to use the station for artistic and culturalactivities. It shows how important it is to consider human activity in thequality of station facilities. Art and cultural events have energized users
and made them more enthusiastic about using the railroad. The qualityof human activity affects the Quality of Life (QOL). In other words,
aesthetics stimulates QOL. Such quality can be achieved by human-

Fig. 39 Questionarre – types of art at the station

oriented design, which is a design for people. In an interactive process,Photography are considered the most popular – 55.0%, followed bydesigners focus on the end users from the beginning of product creation.

mosaics – 53.3% and murals – 47.5% (Fig. 39). 80.8% of the

Human-oriented design that enhances the local experience also

respondents think that there are too few works of art and cultural events

improves the system, which affects the urban space. Space is consideredat the stations (Fig. 40).

as an interface between the physical properties of the environment, its
typical activities and behaviors, and the expression and evaluations of72

these activities. Railway users respond to station architecture, its

successful. The railways have succeeded in the cultural world morefunctions and activities, and through various changes andthan other modes of transportation, using creativity of writers,

improvements, they influence their relationship.

photographers, graphic designers, painters, etc. Many positive impacts
have been reported through seminars and the media. Depending on its
function, there are stations with art utilized as a decoration; or as aconsistent element of their architecture; also unique stations on uniquelines; “station-arts”; stations with artistic architecture; stations withnatural art; and stations employing environmental art. Art in this study
is also related to nature. Although contemporary metropolises arecharacterized by a kind of urban planning and design aimed at including“nature” in the urban fabric (for example, through “vertical gardens”;
jardin à partager – shared garden that helps maintain biodiversity inurban areas and disseminate knowledge about this environment; – or“agritectural” intervention through forms of hybridization between

Fig. 43 New Kaohsiung Station (uc) – visualisation 29)

agriculture and architecture, like High Line in New York; or urban

6. Conclusions

agriculture on the rooftops of buildings in London, Tokyo or Paris; – or
urban farms, etc.), not everybody has access to these spaces, to the

Railway stations belong to private and public companies, but they allrooftops in particular buildings, etc. On the contrary, stations and theirstill function as public facilities. Being such public facilities, they are theenvirons are accessible for everybody. Users can enjoy the aesthetic

key to urban transformation and revitalization. In Europe, station

stations. All kinds of art generate interest among users and artists, andredevelopment projects are urban regeneration projects (e.g., Lille-

provide new inspiration for their work.

Europe and Euralille in France; Berlin Hbf in Germany; ŁódźAbove all, art does not have such a powerful physical (engineering)

Fabryczna in Poland; Basel Hbf and Euro Ville in Switzerland; Wien

function, but it does allow people to participate in the space of

Hbf in Austria; King’s Cross in the UK; and Utrecht Centrum andinfrastructure and improves its quality. In fact, art can be a tool for town

Rotterdam Centraal in the Netherlands) 29). An example of such recent

development, it can be a leader in improving quality of life. Among theredevelopment, including the area around the station and its

factors of design of aesthetic station is the distribution of function andsurrounding, is the new Kaohsiung Station (currently underpublic art. Currently, stations are multifunctional, with culture, art,

construction) designed by Dutch architects Mecanoo. The station

exhibitions, concerts, libraries being part of that function. Large-scalefeatures an organic, curvilinear shape with a landscaped canopy thatcomplexes play the role of “station-cities”. The survey found that art

provides ample public space (Fig. 43). This green area represents the

improves orientation and thus improves station safety. Cultural andcity’s desire to be a sustainable and unified by integrating various modes

artistic activities at the stations can transform them into alternativeof transportation. Multifunctional station at several levels is dedicated to“cultural centers”, where some activities gradually gain permanent

both – local community and travelers. The design, including the historic

status and permanent space throughout the year. As the stations are

station, symbolically reconnects the old and new aspects of the city 30).

shopping centers, trendy arts will complete commercial and leisureAlso in Japan as well, railway companies cooperate with local

offer with the cultural activities. As a result, art will redefine the station

governments and local communities (e.g., extension projects of thespace as a “new public space”. The multifunctional characteristics of

Hokuriku and Hokkaido Shinkansen). The urban-community planningmodern train stations turn them into the urban centers. The station„machi-zukuri” involves various actions by local residents and thedesign, which takes into account all aspects of art and humans is human-

governments working together to make their place more livable.

oriented design. It contributes to the emergence of high quality public“Machi-zukuri” also advocates for various aesthetic principles. They are

facilities. High quality public facilities must be flexible to adapt to a

all relevant to the creation of “infrastructure for people”. This is design

variety of social, environmental and economic changes.

of infrastructure, such as railway stations, centered on end users. Some

There is need for a future urban space shaped by infrastructure.

of these principles include: (a) respect for natural terrain; (b) respect for

Aesthetics of infrastructure has great abilities. “Neo-infrastructure”,

historical heritage; (c) preservation and maintenance of cityscape; (d)such as train stations with the capacity of a “third place”, could play aroad design for pedestrians; (c) creation of city symbols; (d) increase ofcentral role in the vision for a “city for people”. In the newly redesigned

nature in urban projects; and (e) placing arts and well-designed street

station, the station plaza or station hall under the roof, acts as an urban

furniture in the town 31). The placement arts at stations by rail operators

square, allowing the station to be functionally, visually and emotionallyworking with urban authorities and local communities has been very

connected to the city and its people. A “new urban space” that appeals

73

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9) http://www.urbanisme-puca.gouv.fr/seminaire-quand-la-culture-s-invite-engare-art-a924.html (2020.12.02).
10) Billington, D.: The tower and the bridge: The new art of structural
engineering, Princeton, New Jersey: Princeton University Press, 1983.
11) Kido, E. M.: Aesthetics and philosophy of structural design in the context ofJapanese bridges, Doctor dissertation, University of Tokyo, 1995.
12) Slater, R. E.: Bridge aesthetics, Proc. 11th Congress IABSE, Zurich, pp.115120, 1980.
13) Happold, E.: Tensile building development, Proc. 1st Oleg Kerensky

鉄道駅芸術と文化に関するインフラ景観デザインの研究
木戸エバ

現在、鉄道会社の多大な努力により鉄道はルネッサンスを迎えており、鉄道の大幅な改善につながっています。駅は、都市との関係が良好な近代的で多機能な施設になっています。それでも、都市の変革とともに、駅施設は多くの課題に直面しており、都市生活の中心になるためには競争力があり魅力的である必要があります。したがって、鉄道は商業に依存するだけでな
く、文化や芸術の導入も目指しています。駅にはさまざまな種類の「交通芸術」が採用されており、多くの観客に賞賛され、享受される貴重な機会となっています。デザインコンセプトの一部であるアートは、駅の形態だけでなく、その機能も高めています。ユーザーにアピールするアプローチは、公共施設の景観デザインと一致しています。この研究の目的は、インフラス
トラクチャデザインへの人間的なアプローチを促進することです。
この研究は、駅の景観デザインの側面とデザインとその知覚に対する芸術と文化の影響に焦点を当てています。タスクは、鉄道の景観デザインおよび橋などの他のタイプのインフラスト
ラクチャのデザインで考慮すべき関連要素を特定することです。この論文は、芸術と文化の始
まりが駅の機能を改善し、ユーザーの満足度を高めるというものです。その結果、「人間志向のデザイン」を通じて、ユーザーへの配慮を重視した新たな都市空間を創造することで、周辺地域を蘇らせ、都心を豊かにします。芸術のある駅にはいくつかの種類があり、その認識を調査したところ、駅の芸術と文化に対する強い関心が示されました。これらの期待に応えるために、将来の高品質の公共施設は、より良い生活の質（QOL）につながります。

74

河川計画における確率雨量の評価に関する一考察山田
1 中央大学教授

正1

理工学部都市環境学科（〒112-8551 東京都文京区春日 1−13−27）
E-mail:yamada.51r@g.chuo-u.ac.jp

従来の計画降雨量の算定手法は，一般的に過去数十年間分の年最大降雨量の観測値に当てはめた確率分
布において，計画確率年 T に相当する T 年確率雨量を推定するというものである．しかしながら，計画確率年 T の期間で，現行の計画降雨量（T 年確率雨量）以上の降雨が発生する確率は 63.2%程度存在し，この事実は水工分野において十分に定着していないのではないかと思う．この事実は，現行の治水計画の安全度を検討する上で懸念すべきものと言える．すなわち，近年における豪雨の頻発傾向並びに地球温暖化に伴う洪水リスクの増大を踏まえると，現行の確率雨量評価は，治水安全度を低下させる恐れがある．し
たがって，本研究では，将来 N 年間で許容超過確率 p となる降雨量を新たな設計外力として定めることを提案する．両者の違いは，年最大降雨量の外挿による従来型の計画降雨量は T 年後，超過される確率が63.2%も存在することに対して，本研究が提案する計画降雨量において，許容超過確率を 10%とした場合，
T 年後に超過される確率は 10%となる．このため，提案手法の方が段階的に整備を実施していく計画の性
質上有効と言えよう．加えて，本研究では，設計外力である許容超過確率 p の N 年最大降雨量のもつ不確実性を信頼区間の幅として定量化するとともに，これによる大規模豪雨の生起リスク評価の枠組みを提示
する．

Key Words: design rainfall, return period, design discharge, confidence interval of probable rainfall,
extreme value theory,probability limit methoed test

1. はじめに成する．この計画降雨波形に流出モデルを適用することで，懸案地点での計画流量が算定される．

従来の洪水対策では，過去の降雨観測により蓄積され上述した一連の計画流量の算定過程では，年超過確率

た極値降雨量の標本がある確率分布に従い生起したものの逆数を確率年（再現期間とも言う）として定め，対象と仮定し，その確率分布において，計画超過確率（計画確率年相当の計画降雨量が採用されている．ここで，現確率年）に相当する降雨量値を計画降雨量と設定してき行の設計外力として採用されている，年超過確率に基づた．計画降雨量とは，河川計画において設計基準となる

く従来の計画降雨量は，対象確率年の中で，それ以上の降雨が 1 回発生すること，として認識している土木技術

降雨量値であり，これによりもたらされる洪水流量が計
画流量と呼ばれる．一般的に，この計画流量に耐えられるように，堤防高や遊水池などの洪水防御施設の検討が者が多く見受けられる．しかしこの認識は誤りであり，
計画確率年 T の期間で，現行の計画降雨量（T 年確率雨行われる．計画流量値の多くは次の手順を経て算定され量）以上の降雨が発生する確率は 63.2%程度存在するこる．先ず，降雨量の頻度解析に使用する確率分布をいくとが数理的に導かれる．これは，現行の治水計画を検討

つか候補として挙げ，次に，これらの確率分布を極値降する上で，考慮すべき数理的事実である．設計外力を検雨資料に当てはめ，母数推定を行う．それらの推定確率分布群に対して，観測データとの適合度および，推定確討する上で我々が関心のあるものは，供用期間を再現期
間として与えて（平均的に 1 回遭遇する規模の降雨量と率降雨量の安定性を評価し，最良の分布形を一つ採用すして）得られる確率雨量よりも，供用期間に遭遇する降る．当該の唯一つの確率分布において，計画年超過確率

雨量の最大値であると言える．

に相当する降雨量値が計画降雨量として定められる．さ我が国では，過去経験のないような規模の豪雨が多発

らに，既往洪水をもたらした降雨波形をその総雨量が計しており，各地で人命ならびに社会基盤等に対して大規

画降雨量相当となるまで引き延ばし，計画降雨波形を作

模な被害をもたらしている．さらには，地球温暖化に伴75

う気候変動により，将来期間において，降雨の規模なら法を提案するものである．具体的には，従来は観測年最

びに洪水の発生頻度が増加をするという予測が示されて

大降雨量を確率分布により計画確率年相当まで外挿し，いる 1)．このような近年における記録的豪雨の頻発傾向

設計外力を推定してきたが，計画上より重要な基準値は，
将来 N年間で生起する降雨量の最大値である．このため，

並びに地球温暖化への適応策の策定に向けて，現在，気候変動を踏まえた治水対策の具体的検討が実施されている．平成 28 年 8 月北海道大雨激甚災害を受けて，国土本研究報告では，許容超過確率 p に相当する N 年最大値

交通省北海道開発局と北海道が共同で設置した「平成28 年 8 月北海道大雨激甚災害を踏まえた水防災対策検討ていることに起因する計画降雨量値の不確実性を信頼区を新たな計画降雨量として定め，極値水文資料が限られ間により定量化する手法を提案する．

2)

委員会」 では，気候変動が水災害リスクに及ぼす影響を分析するとともに，「気候変動による将来の影響を科

2. 確率雨量評価手法のレビューと提案

学的に予測し，具体的なリスク評価をもとに治水対策を講じるべき」との提言が示された．この提言を受け，国
土交通省北海道開発局および北海道は「北海道地方にお本章では，確率雨量の算定手法の概要を解説する．加3)

ける気候変動予測（水分野）技術検討委員会」 を設置

えて，従来手法の課題点を挙げ，それらを踏まえた新し

し，将来の洪水リスクを検討した．その結果を踏まえ，

い確率雨量の算定手法を示す．

令和元年度に設置された「北海道地方における気候変動(1) 我が国おける確率雨量の算定手法を踏まえた治水対策技術検討会」4)は，科学的信頼性を有する気候予測アンサンブルデータを用い，気候変動の現行の計画降雨量は，既往の年最大降雨量の観測値に影響を踏まえた詳細なリスク評価，それによるハード・

当てはめた確率分布において，対象とする年超過確率相

ソフト等の一体的な適応策の更なる検討を実施している． 当のクオンタイル値として定められる．計画降雨量の算
また，「気候変動を踏まえた治水計画に係る技術検討会」 定の後，計画流量値は次の手順により推定されることが5)がとりまとめた提言では，「治水計画の立案にあたり， 多い．
1)対象確率年相当の雨量の総量を求める．2)次に，過去「実績の降雨を活用した手法」から「気候変動により予測される将来の降雨を活用する手法」に転換すること」の大きな洪水時のハイエトグラフ群をそれらの総量が上が示されている．加えて，「社会資本整備審議会 河川分科会 気候変動を踏まえた水災害対策検討小委員会」

記の総降雨量になるように，いわゆる “降雨の引き伸ばし”を行う（入力降雨群のアンサンブルを作る）． 3)

では，激甚な被害をもたらした近年の水災害，気候変動

それらのハイエトグラフに対して流出解析を行い，基準の状況，社会の動向を整理した上で，これまでの取組を地点における流量を多数計算する．4)流出計算で算出さ踏まえた今後の水災害対策の方向性と新たな水災害対策

れた流量群のうち，所与のカバー率相当の流量を計画流の具体策が示されており，「気候変動による降雨量の増量と定める．

6)

加などを考慮した計画に見直す」という答申が発表され

しかしながら，我が国における降雨の観測期間は，一ている．このように，気候変動を踏まえた洪水対策の構級河川流域においても数十年間，多くとも百数十年間分築に向けては，近年，アンサンブル気候予測データベー程度であり，計画確率年で定められた期間よりも短いた

7),8)

．

め，今日までに蓄積されている極値降雨量の観測値（観このアンサンブルデータを用いる利点として，過去数十測極値）の総数に基づく，計画降雨量の推定は十分な精年間分の降雨観測に基づき設定された計画降雨量の振れ度とは言えない．すなわち，年最大降雨量の観測資料を幅を信頼区間として，定量化可能となることが挙げられ使用する場合，その観測値は数十個から多くとも百数十スを用いた洪水リスク評価手法が提示されている

9)10)

11)

の理論に基

個程度であるため，従来の水文頻度解析における推定はづく信頼区間の構成手法を示すとともに，アンサンブル

不確実性（推定誤差）を大いに含むといえる．加えて，データによる物理的手法と確率限界法検定による理論の近年における記録的豪雨の多くは，計画降雨量を超過す

双方に基づく信頼区間が整合することを示している．こるものであり，今後地球温暖化に伴う気候変動により豪の結果は，現行の気候変動予測が理論的に支持されるこ雨の規模は増加するという予測が示されている．観測極とを示しており，気候シミュレーション技術の治水計画

値の不足は，このような記録的豪雨の統計的評価を困難への導入を推進する上での理論的根拠と言える．

とする．具体的には，観測極値の不足に起因する問題点

以上の背景を踏まえ，本研究報告では，洪水対策における設計外力（計画降雨量）を将来 N年間で，超過確率として，記録的豪雨の観測値の多くが，採用した確率分が所与の安全度相当となる降雨量として定め，さらに，た，計画確率年に基づく河川整備では対応不可能な再現

当該の降雨量の不確実性を信頼区間により定量化する手

期間（確率年）を示すことや，データの観測年数を超える．また，清水ら

は，確率限界法検定

布モデルから大きく外れ，数千年あるいは数万年といっ76

る長期の再現期間に相当する確率降雨量を推定する際，るまでの時間を初生起時間という．なお，初生起時間は同じ事象が 2 度発生するまでの時間である再帰期間に等確率分布モデルによる外挿に伴い，推定誤差が増大してしい．したがって，再帰期間 τ の確率分布は，初生起時
いくことがある．
間の確率分布に一致するため，ベルヌーイ試行列により表現される再帰時間は，幾何分布に従う．ここで，この(2) 提案手法の概要
再帰時間の期待値が再現期間（確率年）である．
Ang, Tang12)は，米国における計画流量の算定手法の一
次に再現期間（確率年）の導出過程を示す．上述したつとして，将来の N 年間で，許容超過確率 p を指定し，ように，再帰時間 τ は， 事象（X>xT）が 1 回生じて，次計画流量を決定する手法を紹介している．提案手法では，に(τ-1)回生じず，τ 年後に再び，事象（X>xT）が生じた間
Ang, Tangによる手法のように，将来の N年間において，隔である．ここに，xT は確率外力である．確率年 T は再超過確率がpとなる降雨量（N年最大降雨量分布の100(1帰時間 τ の期待値であるから，以下の式で表される．
∞
p)%ile 値）を計画降雨量として定める．ここで，上述し

=
(τ )
T E=

たように，利用可能な観測データが限られているため，

τ (1 − p)τ p
∑
τ
−1

=1

この計画降雨量には不確実性が含まれる．計画降雨量に=p + 2(1 − p ) p + 3(1 − p ) 2 p + 4(1 − p )3 p
+ 

代表されるような推定値がもつ不確実性は信頼区間により定量化可能となる．信頼区間とは，有限な観測データ＝p 1 + 2(1 − p ) + 3(1 − p ) 2 + 4(1 − p )3 +  を基に，母集団分布の未知母数𝜃𝜃（T 年確率雨量など）を推定するときに，下側信頼限界値 LC.I.(X)，上側信頼限

ここに，τ：確率 p で生じる事象（X>xT）の発生間隔である．ここで，関係式(3)(1 + x) n =+1 nx +

界値 UC.I.(X)を求め，これらの信頼限界値から構成される区間[LC.I.(X), UC.I.(X)]の中に，母数𝜃𝜃を(1- pα)の確率で含むものである．ここで，pα は有意水準である（0< pα<1）．こn(n − 1) 2 1
x + n(n − 1)(n − 2) x 3 +2
6のとき，区間[LC.I.(X), UC.I.(X)]を 100 (1- pα)%信頼区間という．
したがって，信頼区間を導入することで，将来の N年間を用いる．次に，n=-2 とおくと，
で，許容超過確率 p となる確率雨量のとり得る幅が定量(1 + x) −2 =−1 2 x + 3x 2 − 4 x 3 +化される．信頼区間を用いたこの方法は，確率雨量の分(4)となる．さらに，x=p-1=-(1-p)とおくと，(1 + p − 1) −2= p −2=布を考慮したものであり，カバー率に基づく既往手法の理論的根拠ともとも言えよう．

(5)

1 + 2(1 − p ) + 3(1 − p ) 2 + 4(1 − p )3 +
式(5)を式(2)に代入し，再現期間（確率年）T が算出される．確率年 T の関数形を式(6)に示す．
(6)1
1

3. 確率年の意味とその適用に係る問題点

T=

本節では，確率年の前提となる仮定や導出過程を詳述=
p P( X ≥ xT )式(6)より，ある事象が 2 度発生する間の平均再帰時間（再現期間，確率年）は，1 区間における事象の発生確率 p の逆数になることが分かる．なお，再現期間は事象が発生する平均間隔であって，真の時間間隔と混同してはならない．実際に生じる時間 τ は確率変数である．
次に，事象（X≤xT）が将来 N 年間続くという事象が実現する（今後 N 年間において xT 以上の外力が発生しない）確率は式(7)より表される．
N(7)

するとともに，その適用性に係る問題点を整理する．
ベルヌーイ試行列において，定められた事象が最初に発生するまでの試行回数は幾何分布に従う．なお，ベルヌーイ試行は，1 回の試行で可能な結果が 2 種類（ここでは，試行結果が，閾値 x を超過するか，しないかの 2
種類）しかない試行を意味する．事象が n 回目の施行で初めて実現する場合，それまでの(n-1)回目の施行ではこの事象は実現しない．したがって，事象が発生するまでの試行回数を表す確率変数を N とすると，n 回の試行において，初めて対象事象が発生（N=1 となる）確率は(1)
P N= 1= pq n −1 n= 1, 2,

(

(2)

 1
(1 − p ) N =1 − 
 T

)

この排反事象は，今後 N年間で xT 以上の外力が 1 回以上発生するというものである．この排反事象が実現する確
率は
N
(8)

となる．ここに，p：事象が発生する確率，q=(1-p)：事
象が発生しない確率である．
時間が 1 年間などの一定間隔に離散化できる場合，時間 T を回数 Nとみなして，閾値を超過する外力の生起を
ベルヌーイ試行列としてモデル化できる．このとき，対象事象（ここでは閾値 x を超える外力）が最初に発生す 1
1 − (1 − p ) N =1 − 1 −  Tとなる．将来期間 N と再現期間（確率年）T が等しい場
合（N=T），すなわち将来 T 年後，確率外力 xT 以上の外

77

力が生起する確率は，
T

1
 1
1 − 1 −  =1 −e T
= 0.632(9)となる．したがって，T 年間で 確率雨量 xT を越える大雨
は再現期間 T にかかわらずに，0.632（63.2%）の確率で発生する．例えば，今後 200 年間で，200 年確率降雨量を超える雨量が発生する確率が 63.2%存在するということが言える．
以上より，将来 N 年間で，T 年確率外力を超過する事
象の生起確率 pf が式(10)により表される．
N(10)

図-1 将来N年間において，200年確率外力を超過する事象

 1
p f =1 − 1 −  T（X>x200）の生起確率pf※x200 は 200 年確率外力である．

例として，将来 N 年間で，200 年確率外力を超過する
事象の生起確率値を図-1 に示す．同図の横軸は，将来
期間 Nを再現期間 T(=200 [年])で除した値を示しており，N/Tが 1 の場合 pf は 63.2%となることが分かる．また，今後 100 年間（N=100）で，確率外力を超える確率 pf を 0.1（10%）とする場合，式(10)より再現期間 T は 1000 年となる．このため，上述の条件設定の下では， 1000 年確率規模の外力を検討する必要があることが分かる．
また，十分大きな閾値 x を超過する事象の発生は，
Poisson 過程としてモデル化できる．このとき，当該事象の生起数は，Poisson 分布に従う．
(11)λr

P (r ) =xr!

4. 将来 N 年最大値分布の導出
本章では，将来 N年間の最大値，言い換えれば，将来N 年間で最大となる降雨量（N 年最大降雨量）の確率分
布の導出過程を詳述する．X を年最大降雨量を表す確率変数，その累積分布関数を FX(x)とする． n 個の X から成る標本の最大値 Xn の累積分布関数は(15)
FX n ( x) = [ FX ( x)]nとなる．ここで，X が式(16)に示す Gumbel 分布の累積分
布関数 FX(x)に従うとする．また，n は既往観測値の総数
である．
(16)
( x) exp[−e −α ( x − u ) ]FX =e − λx

ここで，α，u：Gumbel 分布のパラメータである．
ここに，r：十分大きな閾値xを超過する事象の発生回数，
このとき，n 個の標本の最大値（n 年最大降雨量）Xn のλx：当該事象の生起率である．λx は期待値 E(r)であり，累積分布関数はPoisson 分布の特性 から，分散 V(r)に等しい．また，λx は(17)( x) exp[−ne −α ( x −u ) ]FX n =
閾値 x を超過する事象の平均的発生割合であるため，λ= exp[−e −α ( x −un ) ]は式より表すことができる．
(12)
t
となる．
λ=
ここで，
T
(18)
ln(n)
T：再現期間（確率年），t：対象とする期間である．閾
un= u +
α
値 x 以上の外力が対象の期間である t 年間で 1 回も生起である．
しない確率は式(13)で表される．
− λx
加えて，式(19)に示す yn は，n 個の観測値の最大値であ(13)
P 0 =eる．
次に，閾値 x として T 年確率外力 xT を考える．確率外力(19)yn = max( x1 , x2 , , xn )xT は，対象期間 t が確率年 T の期間のとき，平均的に 1
このとき回だけ xT 以上の外力が生起することを意味するため，(20)
1
FX ( yn ) = 1 −t=T が成立し，このときの平均生起率 λx は 1 となる．こnのため，今後 T年間で，確率外力 xT 以上のものが生起すが成立する．
る確率は，N個の観測値をこれから得たとして，この最大値XNの(14)
1 − exp −1 ≈ 63.2 %累積分布関数は， Gumbel 分布のパラメータ un （特性最大値）と ynが等しいという関係 un= ynを使い，式(21)で表
このように，確率外力 xT以上の極大事象をベルヌーイ試される．
行あるいは Poisson 過程でモデル化すると， T 年間で 確
率雨量 xT を越える大雨は再現期間 T にかかわらずに，
0.632（63.2%）の確率で発生することが導かれる．

( )

( )

78

(21)

FX N ( x) = [ FX ( x)]N

5. 確率限界法検定に基づく信頼区間による確率
雨量の不確実性評価手法= {[ FX ( x)]n }N / n N= exp  − e −α ( x − yn )  n
−α ( x − yn − ln( N / n )/ α )= exp  −e

本章では，確率限界法検定 11)に基づく信頼区間 9)10)の構成手法を示す．確 率限界法検定は， KolmogorovSmirnov 検定 13)14)の弱点である“仮定した確率分布の裾部に対する検定力の低さ”を改善した検定理論である．ここで，検定力とは，誤った仮説を棄却する確率を表し，検定力が高いほど，採択域や信頼区間は狭まり，推定・予測の精度が向上する．同検定では，仮定した確率分布の確率表現関数の両側に確率限界線（確率限界法検定における棄却限界線）を構成し，観測値が両線により定まる区間（採択域）の外部に存在する場合，有意な差があると判定する．ここで，確率表現関数とは累積分布関数の逆関数である 15)．
以降では，仮定した確率分布を D(X;𝜽𝜽)，D(X;𝜽𝜽)の累積分布関数を FX(X)，D(X;𝜽𝜽)の確率表現関数を χX(u)と表記する．ここで，X は確率変数を表し，FX (X)により求まる Xの累積確率を確率変数 U(=FX (X))と表記する．
確率分布 D(X;𝜽𝜽)の累積分布関数の関数形 FX(x)を式(30)，
確率表現関数の関数形 χX(u)を式(31)により表す．
(30)
u=F x

𝐹𝐹𝑋𝑋𝑁𝑁 (𝑥𝑥) もまた Gumbel 分布であり，そのパラメータ αN，
uN は，
(22)
αN = αu=yn +Nln( N / n)(23)αとなる．したがって，Gumbel 分布に従う母集団からの観測値が n 個あり，その最大値を yn とする．将来，同一の母集団分布形（Gumbel 分布）から N 個の観測値が得られるとすると，それらの最大値 xN の分布は式(21)で与えられる．これより，将来得られる N個の観測値の最大値 xN が既往観測値の最大値 yn を越える確率は
1 − exp[−e −α ( yn − yn − (1/α ) ln N / n ] (24)P( X > y ) =Nn= 1 − e− N / nとなる．ある超過確率に対応する値は次のようにして求めることができる．ここで，p を所与の超過確率値とすれば，−α ( xN − yn − ln( N / n )/ α )(25)

exp[−eX( )x = χ X (u )

]=
1− p

(31)

ここに，x：確率変数 X の実現値，u：累積確率（確率変数 U の実現値）である．

となり，これより，超過確率 p に相当する N 年最大値
xN(p)は(26)
1
1 (1) 確率限界法検定の理論

xN ( p ) =yn + ln( N / n) − ln ln(1 − p ) α

本節では，確率限界法検定の理論を詳説する．累積確率 U(=FX (X))は，区間[0,1]の一様分布（以降，標準一様分
布あるいは U[0,1]と表記）に従う．また，U の実現値から構成された順序統計量{u(1), u(2), …, u(n)}に関して，第 i 順
序統計量 U(i)の確率分布は母数(i, n-i+1)のベータ分布となる．このため，式(32)が成立する．
(32)
F=(u ) P U ≤ uとなる．このxN(p)が本研究が計画降雨量値として提案するものである．なお，超過確率値 p が十分小さいときは
(27)
1
ln
 p
1− p
の関係を使って()(28)
U (i )(i )1   N ln   
= I u ( i, n − i + 1)
α   np  
ここに，FU(i) (u)：第 i 順序統計量 U(i)の累積分布関数，Iu (i,を得る．なお，xN(p)は観測値最大値の超過確率 1/n に相n-i+1)：母数(i,n-i+1)のベータ分布の累積分布関数である．
当する Fx(x)のクオンタイル値 u を用いて，式(29)より算
なお，母数(i, n-i+1)のベータ分布の確率密度関数 fU(u;(i, n定することもできる．
(29)i+1))は式(33)より表される．
1   N 
xN ( p )= u + ln   (33)
fU ( u; ( i, n − i + 1) )α   p n!
n −i
式(28)および式(29)により算出される xN(p)は異なる値を与u i −1 (1 − u )=( i − 1)!( n − i )!
える．この差異は，観測最大値あるいは，その確率規模
相当のクオンタイル値を超過する降雨量の分布を構成す
ここで，確率 α を「確率限界値を求めるための確率（極るかによって生じる．どちらを設計外力として採用する
端な U(i)が生起する確率，すなわち，U(i)が母数(i, n-i+1)のかは，流域の特性等，複数の観点から議論すべき点であベータ分布の裾部付近に生起する確率）」，FU(i)(u)= α のる．
解 u を「標準一様分布における下方確率限界値 zL(i)」お) yn +xN ( p=

よび FU(i)(u)=1-α の解 u を「標準一様分布における上方確率限界値 zU(i)」として定義する．すなわち，zL(i)は母数(i,n-i+1)のベータ分布の 100α%ile 値，zU(i)は母数(i, n-i+1)のベ79

ータ分布の 100(1-α)% ile 値である．ここに，確率限界値とは確率限界法検定における棄却限界値である．また，
確率 αmin は式(34)により定義される．
 (34)
 I ( i, n − i + 1) , 
α min = min  Min  u1≤ i ≤ n
I
i
n
i
,
1
−
+
)  u =u( i )  1−u (
ここに，Iu(i, n-i+1)|u=u(i)：第 i順序統計量 u(i)の非超過確率，
I1-u(n-i+1, i)|u =u(i)：第 i 順序統計量 u(i)の超過確率である．
式(34)は「順序統計量{u(1)，u(2)，…，u(n)}が有する非超過確率
および超過確率をそれぞれ比較し，どちらか小さい方を抽出することで，n 個の確率を得る．このとき，求めた
n 個の確率のうち，最小値を αmin とする．」という数学的操作を表す．ここで，前述した n 個の確率を{α’1，α’2，…，α’n}と記述すると，αmin=Min{α’1，α’2，…，α’n }となる．
次に，式(34)に示される確率αminの分布の構成方法およ
図-2 αmin を与える第i順序統計量u(i) の累積確率F(ui)とび特性を詳述する．先ず，標準一様分布に従う乱数u jを
log10(2αmin)の関係
n個発生させ，これらの乱数から構成される標本Uens. j={u観測順序統計量が有する累積確率の振れ幅は，その累積jjj
1, u 2, …, u n}を作成する．この操作を Nc 回行い，Nc 個の確率が従うベータ分布の情報を用いて算定可能である．具
標本{Uens. 1, Uens. 2, …, Uens. Nc}を得る．ここで，j は作成した
体的には，観測順序統計量が有する累積確率が対応するベ標本の番号を表す(j=1, 2 ,…, Nc)．標本 Uens. j において，第 iータ分布の右裾部に落ちれば，その超過確率を抽出し，左順序統計量 U j(i)は，母数(i, n-i+1)のベータ分布に従うため， 裾部に落ちるのであれば，その非超過確率を抽出すること
当該分布の最端部近傍に生起した u j(i)の非超過確率あるで，観測順序統計量が有する累積確率の極大値の超過確率
いは超過確率を求めることができる．以降の説明を簡単
および極小値の非超過確率が得られる．上図では，これらにするため，当該の u j(i)（標本 Uens. j 中で母数(i, n-i+1)のベの累積確率の極値に相当する確率が非超過確率である割合
ータ分布の最端部近傍に生起した u j(i)）を u j(i)’と表記すと超過確率である割合は，同等であることを示している．
る．u j(i)’が母数(i, n-i+1)のベータ分布の左裾部に存在する
場合，u j(i)’の非超過確率を抽出し，この非超過確率をαmin(j)とする．一方，u j(i)’が母数(i, n-i+1)のベータ分布の右裾部に存在する場合，u j(i)’の超過確率を抽出し，この超過確率を αmin(j)とする．
式(34)が示す操作を Nc 個の標本{Uens. 1, Uens. 2, …, Uens. Nc}に対して実行し，{αmin(1), αmin(2), …, αmin(Nc)}を得る．ここで，αmin はオーダーが小さく（例えば，Nc=1000 の場合，αminの平均値は 10-2 オーダーである．），これらの値を扱いやすくするため，Nc 個の αmin をそれぞれ-log10(2αmin)という関数形に変形する．図-2 は N=1000 の場合，1000 個の‐log10(2αmin)を，この値を与える u (i)の累積確率 F(u(i)) (=i/n)を用いて，プロットしたものである．この図において，
図-3 1000個の-log10(2αmin)から構成した経験的表現関数χemp(u)αmin が Iu(i,n-i+1)により与えられた場合，すなわち，αmin が両側確率5%で確率限界法検定を行う場合，-log10(2αmin)の経
非超過確率となる場合，対応する‐log10(2αmin)を「×」で示
験分布における95%ile値に着目し，これに関する方程式をαす．一方，αmin が I1-u(n-i+1,i)により与えられた場合，すなについて解く．そのαに基づき，累積確率の振れ幅（標準一わち，αmin が超過確率となる場合，対応する‐log10(2αmin)を様分布における棄却限界値）を決定する．
「●」で示す．この図から，αmin はほぼ一様に分布しており，αminが非超過確率である割合と αminが超過確率であるの経験的表現関数の一例を図-3 に示す．この図に示す
割合は同程度であることが分かる．なお，非超過確率を
経験的表現関数において累積確率 u が 1 に近い範囲に相表すαmin（同図における「×」）の総数と超過確率を表す
当する確率 α ほど，母数(i, n-i+1)のベータ分布の最端部付
αmin（同図における「●」）の総数は同程度となることが11)
近に生起する第 i順序統計量 U(i)の非超過確率あるいは超示されている ．
過確率を表す．ここで，確率α が非超過確率である割合
任意の有意水準に応じた確率 α を決定するために，Ncと超過確率である割合はほぼ同程度であるため，両側確個の‐log10(2αmin)を用いて，経験的表現関数 χemp. (u)（経験率 pα に対応する確率 α は，非超過確率としての αmin のう分布の確率表現関数）を作成する．Nc=1000 の場合，こ80

ち値の小さい αminを 100(pα/2)%分だけ除いたものを表すとともに，超過確率としての αmin のうち値の小さい αmin を100(pα/2)%分だけ除いたものを表す．
次に，両側確率pαで確率限界法検定を行う場合における確率 α の導出方法を示す．両側確率 pα に相当する確率
α は図-3 に示す経験的表現関数（経験分布の確率表現関数）χemp. (u)の 100(1-pα)%ile 値について，成立する方程式
χemp.(1-p)=-log10(2α)をαについて解くことで求まる．例えば，
両側確率 5%の場合における確率 α は，χemp. (0.95)= log10(2α)≒2.5 より，約 1.5×10-3 となる．
上述した手順に基づき算出した確率 α を用いて U[0,1]における下方確率限界値 zL(i)および上方確率限界値 zU(i)を求める．ここで，式(35)において，事象(U(i) ≤ u)とは n
回の独立な試行において u 以下の値が i 回以上発生する
ことに等しいため，式(35)が成立する．
n
(35)
n
n− j
FU ( i ) ( u ) ∑   u j (1 − u )=j =i  j 
U[0,1]における確率限界値の算出には，式(35)による方法
が数値計算上便利である．
両側確率 100p%の場合における下方確率限界値は，第i 順序統計量が取りうる値のうち，極端に小さい値が発生する確率を 100(pα/2)%分除いたものであり，上方確率
限界値は極端に大きな値が発生する確率を 100(pα/2)%分除いたものである．確率限界値に適当な累積確率 FU(u(i))
を与えることで定まる実験点を下方確率限界点 i=1, 2, …,
n について, (FU(u(i)), zL(i))を連ねた線を下方確率限界線，(FU(ui), zU(i))を連ねた線を上方確率限界線とする．図-4 は両側確率 5%，n=41 の場合における標準一様分布における確率限界線を示したものである．この図は，上記した条件の下で，同一の確率 FU(u(i))において，累積確率
U(i)(=FX(X(i)))が取りうる幅[zL(i), zU(i)]を示している．
次に，仮定した確率分布 D(X;𝜽𝜽)における確率限界値の導出手順を示す． Uは標準一様分布に従うため，標準一様分布における確率限界値を累積確率として扱うことができる．したがって，仮定した確率分布 D(X;𝜽𝜽)における下方確率限界値はχX(zL(i))，上方確率限界値は χX(zU(i))とな
る．

図-4 標準一様分布における確率限界線（両側確率5%，n=41の場合）
標準一様分布における採択域（両限界線の幅）は，設定した有意水準の下で，仮定した確率分布に従う順序統計量
X(i)がとり得る累積確率 U(i) の幅を表す．この幅は，観測値の総数に応じて決定するものであり，換言すると，我々の観測期間が有限であることに起因する，推定の不確実性を定量的に表していると言える．

図-5 確率限界法検定を用いた95%信頼区間の構成過程
観測順序統計量の振れ幅を表す確率限界値の標本に対して，採用した確率分布の関数形を当てはめる．それにより，構成される確率分布は，採用した確率分布モデル自体の振れ幅として考えることができる．すなわち，データの振れ幅が求まっていることを踏まえ，この振れ幅の上限値の標本および下限値の標本に対して，採用した確率分布（実績観測値に当てはめた確率分布）を当てはめることで，採用した確率分布自体の振れ幅が表現可能となるといえる．

(2) 確率限界法検定に基づく信頼区間の構成
本研究では，N個の‐log10(2αmin)に極値分布DExt.(𝜽𝜽𝜶𝜶 )を当
� 𝜶𝜶 )を用いて，てはめ，母数推定を行った当該分布 DExt.(𝜽𝜽
確率 α を求めている 9)10)．次に，確率分布の信頼区間を構成する方法を示す．区間[zL(i), zU(i)]は，確率変数列{X1,
X2, …, Xn}から求まる第 i順序統計量 X(i)の累積確率 U(i) (=FX
(X (i)))が数学上取りうる幅である．確率表現関数 χX(u)に標準一様分布における確率限界値を代入することで X (i)の推定区間[χX (zL(i)), χX (zU(i))]を構成することができる．すな
わち，χX (zL(i))および χX (zU(i))は採用した確率分布に従う
X(i)が取りうる値の下限値および上限値である．次に，100p%信頼限界線を構成する手順を示す．採用した確率分布 D(X;𝜽𝜽)を，「下方確率限界値から構成される標本
XL={χX(zL(1)), χX(zL(2)), …, χX(zL(n))}」および「上方確率限界値から構成される標本 XU={χX(zU(1)), χX(zU(2)), …, χX(zU(n))}」に当てはめ，母数𝜽𝜽を推定する．XL から推定した母数を
� 𝑈𝑈 とすると，これらの推定
� 𝐿𝐿 ，XU から推定した母数を𝜽𝜽𝜽𝜽� 𝐿𝐿 )は D(X;𝜽𝜽)に対する下側信値から求まる確率分布 D(X;𝜽𝜽
� 𝑈𝑈 )は D(X;𝜽𝜽)に対す
頼限界となり，かつ， 確率分布 D(X;𝜽𝜽
る上側信頼限界となる．したがって，本研究では，
� 𝑈𝑈 )を 100p%上側� 𝐿𝐿 )を 100p%下側信頼限界線，D(X;𝜽𝜽
D(X;𝜽𝜽
信頼限界線とし，両限界線から構成される区間を D(X;𝜽𝜽)81

の 100p%信頼区間と定義した．図-5 は，ある流域における年最大総降雨量の観測値に当てはめた Gumbel 分布の95%信頼区間の構成過程を示したものである．同図から，
標本 XL および標本 XU に採用確率分布を当てはめ，信頼限界線が構成されていることが分かる．

6. 将来N年最大値分布による設計外力の算定とその不確実性評価手法の提案
本研究報告では，ある河川流域における 1943 年から2002 年に亘る年最大流域平均 3 日降雨量のデータを用い，提案手法の詳細を示す．図-6 は，対象データとそれらに当てはめた Gumbel 分布である．観測標本は 1943 年から 2002 年までの年最大流域平均 3 日雨量であるため，2002年からの経過期間を将来期間 N年として定める．なお，観測最大値は，317.6mm である．ここで，将来 N 年

図-6 対象流域における 60 年間分の年最大流域平均 3 日雨量とこれらの観測値にあてはめた Guumbel 分布

間の最大値の確率分布は式(36)より与えられる．

FX N=( x) exp  −e −α ( x − yn − ln( N / n ) /α ) (36)

ここに，n は観測値の総数である．
例えば，式(24)より，今後（2002年から）200年の間で，過去 60 年間における既往最大値 317.6mm を超過する年
最大流域平均 3 日雨量が発生する確率はP ( X N > yn ) =1 − e− N / n−200/ 60

1− e
=

(37)

0.964
=

となり，極めて大きい値となる．
次に，提案手法の具体的適用事例を示す．観測年最大
流域平均 3 日雨量から最尤法により Gumbel 分布のパラ
メータ α を推定し，将来期間 N に 200 年を与え，式(36)より 200 年最大流域平均 3 日雨量の累積分布関数を構成する．この累積分布関数を図-7 に示す． 同図より，今後 200 年間で，超過確率が 10%となる 200 年最大流域平均 3 日雨量は 463.5mm となることが分かる．提案手法は，
図-7 対象流域における 200 年最大流域平均 3 日雨量のGumbel 分布

この値を設計値とし，その不確実性評価を確率限界法に基づく信頼区間により実施するものである．このため，463.5mm を計画降雨量とするとともに，信頼区間により評価を実施した結果を図-8 に示す．図-8 は，対象流域における 1943 年から 2002 年に亘る年最大流域平均 3 日（463.5mm） は最頻値近傍の値となり，95%上側信頼限
界値は 571.5mm，95%下側信頼限界値は 410.7mm である．

雨量の観測値とこれらの観測値に当てはめた Gumbel 分
布，超過確率 10%の 200 年最大流域 3 日雨量，確率限界

信頼区間の導入により，T 年確率雨量の振れ幅が求まり，
記録的豪雨をその振れ幅の中の現象として捉えることが法検定に基づく当該 Gumbel 分布の 95%信頼区間を示しできるようになる．上側信頼限界値の超過確率は，「対たものである．提案手法における計画降雨量の確率年は，
象確率年」と「信頼区間の超過確率」との積により求ま
図-8 より 5692 年となり，諸外国における治水安全度とる．T 年確率雨量の β%上側信頼限界値を超える降雨量
同程度の期間（例えば，オランダにおける主要な沿岸部が発生するリスクは，(1/T)×(100-β)/2 [%]により表すことの治水安全度は，再現期間 2,000 年から 10,000 年の外力ができる 9)10)．したがって，計画降雨量値を対象としたを対象としている 16）17）．）となる．なお，当該の確率
洪水対策を検討する場合，2.5%のリスクで 95%上側信頼年に相当する確率雨量の分布において，計画降雨量
限界値（571.5mm）以上の大規模豪雨が生起することが82明らかとなった．このように信頼区間の導入により，従来では考慮されなかった規模の激甚豪雨が生起するリス
クを定量的に求めることが可能となる．加えて，上記の枠組みにより算出されるリスクは他分野におけるリスク（例えば，交通事故で死亡する割合や，飛行機事故で死亡する割合等）と同程度のオーダーとなる．この結果は，洪水対策において，リスクの相対評価が実現する可能性を示唆するものである．従来の水文頻度解析では，信頼区間はプロファイル尤度を用いる方法あるいはパラメトリック手法などにより算定されてきた．前者はプロファ
イル対数尤度から構成した統計量が漸近的にカイ二乗分
布に従うという仮定を用い，後者は確率水文量がある確率分布に従うという仮定を用いる．著者らが提案する確率限界法検定による方法は，上述したような仮定を設定せずに出来るだけ解析的に信頼区間を導出できる点で有用性をもつと考える．
図-9 には，本研究報告において提案する確率雨量評

図-8 信頼区間の導入による許容超過確率 10%の 200 年最大
降雨量の不確実性評価

価のフローチャートを示す．このフローチャートにおいて，河川の重要度に応じて，年最大降雨降雨量の確率分布を推定するまでは既往手法と類似する（手順③～手順⑤）．従来は年最大降雨量の確率分布を計画確率年 T まで外挿することで，設計外力を推定してきたが，その外力が計画確率年 T で超過される確率は 63.2%程度存在す
ることは上述の通りである．一方で，N 年最大降雨量分
布における超過確率 p のクオンタイル値 xN(p)は，将来 N年間で当該値を超える確率が p となるものである．提案
手法は，将来 N 年間での整備計画を検討する際，その N
年間で許容超過確率 p の降雨量を設計外力として定める．
両者の違いは，従来の年最大降雨量の外挿による計画降雨量は，T（計画確率年の値）年後，超過される確率が63.2%存在するのに対して，本研究が提案する計画降雨量 xN(p)は，T 年後超過される確率は p となる．許容超過
確率 p を 10%とすれば T 年後，計画降雨量 xN(p)を超えるる（手順⑥）．さらに，設計外力xN(p)の不確実性は信頼

図-9 本研究報告において提案する確率雨量評価のフロー
チャート※yn：観測年最大降雨量の最大値，n：観測年最大降雨量の総数，α：Gumbel 分布の尺度母数※手順④，手順⑥および手順⑦については，具体例をそれ
ぞれ図-6，図-7 および図-8 に示している．
年最大降雨量の確率分布 FX(x)を用いて，将来 N 年間での降雨量の最大値分布 FXN (x)を推定し（手順③～手順⑤），設計
外力である許容超過確率pのN年最大値xN(p)を算定する（手順⑥）．さらに，設計外力 xN(p)の不確実性は信頼区間の幅により定量化される（手順⑦）．

区間の幅により定量化される（手順⑦）．信頼区間により明らかとなる xN(p)の分布を降雨流出解析の入力降雨と現させるものであり，その確率分布の中から，計画値をすることで，確率雨量の不確実性が確率流量・水位の不選定することが可能となる．したがって，これは，従来確実性に変換されるため，提案手法により，ある水位で慣用されてきたカバー率による計画流量の決定に対して，堤防が越水あるいは破壊する確率が算定可能となる（手その理論的根拠を与えるものであると考える．

雨量が発生する確率は 10%となり，提案手法の方が，段階的な河川整備の展開において，より有効であると考える．同フローチャートでは，年最大降雨量の確率分布を用いて，将来 N年間での降雨量の最大値を推定する過程
が新たに加えられている（手順⑤）．これにより，設計外力である許容超過確率 p の N 年最大値 xN(p)が算定され順⑧）．このように，提案手法は，確率雨量の不確実性評価から越水・破壊リスクの確率分布による明示化を実83

7. まとめ

水外力の変化，河川技術論文集，第 24 巻，pp.391-396，
2018.

現行の河川計画において，今後 T 年間で，従来手法に

8)

Yamada, T.J. Adaptation Measures for Extreme Floods Using Huge En-

基づく計画降雨量（T 年確率雨量）を超過する降雨量の生起確率は 63.2%程度となる．同様に既往最大主義で計

semble of High-Resolution Climate Model Simulation in Japan. Sum-

画水文量を決めても，供用期間の中で，それ以上の洪水が発生するリスクは 63.2%程度存在する．一方で，今後28–30, UNFCCC Bonn Climate Change Conference, Bonn, Germany

mary Report on the Eleventh Meeting of the Research Dialogue 2019,(19 June 2019). Available online: https://unfccc.int/documents/197307.

N 年間で許容超過確率 p となる降雨を設計外力とするこ

9)Shimizu, K.; Yamada, T.; Yamada, T.J. Uncertainty Evaluation in Hydrological Frequency Analysis Based on Confidence Interval and Predictionとがより合理的な選択と言えるよう．

Interval. Water 2020, 12, 2554.

本研究報告では，将来期間において，許容超過確率を定め，当該確率に相当する確率雨量を設計値として算定

10) 清水啓太，山田朋人，山田 正：確率限界法検定に基づくし，その設計値の不確実性を信頼区間により評価すると確率分布モデルの信頼区間を導入した新しい水文頻度解いう手法を示した．したがって，将来生起しうる大規模

析手法，土木学会論文集 B1(水工学) Vol.74, No.4, I_331-I_336,
2018.

洪水への対策を講ずるにあたり，この手法により示された雨量によってもたらされる洪水流量を計画流量として

11) 森口繁一：確率表現関数の検定について―Kolmogorov-

検討することも必要と言えよう．さらに，信頼区間で示

Smirnov 検定を考え直す―，pp.233-244，日本統計学誌，第される確率雨量の範囲のうち，どれだけの規模の降雨量まで防御するようにするかや，許容超過確率 p をどの程25 巻，1995.
12) Alfredo H.S. Ang, Wilson H. Tang （伊藤 学 ，黒田勝彦，亀田弘

度の値に設定するかについては，最終的に，自治体が主

行，藤野陽三 訳）：土木・建築のための確率・統計の応体的な役割を担い，決定していく必要があると考える．

用，丸善，pp.209-295，1988．
13) Kolmogorov，A.：Sulla Determinazione Empiri-ca di una Legge diDistribuzione. Inst. Ital. At-tuari，Giorn，4，83-91，1933.

参考文献
1)

2)

国土交通省 国土技術政策総合研究所 気候変動適応研究本

14) Smirnov，N.：Ob uklonenijah empiriceskoi krivoi raspredelenija，

部：気候変動適応策に関する研究（中間報告），国総研

Recueil Mathema-tique(Mathmaticeskii Sbornik)，N.S.6 (48)，pp.3-

資料 749 号，Ⅱ-112-154，2013．

26，1939.

平成 28 年 8 月北海道大雨激甚災害を踏まえた水防災対策

15) 森口繁一：確率表現関数，東京大学出版，1995.

検討委員会: 平成 28 年 8 月北海道大雨激甚災害を踏まえた

16) Ministry of Transport and Water Management (Netherlands). National Water Plan 2009–2015, 2009. Available online: http://publicaties.minienm.nl/documenten/national-water-plan-20092015#:~:text=This%20National%20Water%20Plan%20outlines,various%20types%20of%20water%20use (accessed on 31
August 2020).
17) Ministry of Transport, Public Works and Water Management, Directorate-General of Public Works andWater Management (Netherlands). Annual Report
Rijkswaterstaat 2013, 2014. Available online:
http://publicaties.minienm.nl/documenten/annual-report-rijkswaterstaat (accessed on 31 August 2020).

今後の水防災対策のあり方，2017.
3)北海道地方における気候変動予測（水分野）技術検討委
員会(https://www.hkd.mlit.go.jp/ky/kn/kawa_kei/splaat000000vdyw.html)

4)

北海道地方における気候変動を踏まえた治水対策技術検討会(https://www.hkd.mlit.go.jp/ky/kn/kawa_kei/splaat000001offi.html)

5)

気候変動を踏まえた治水計画に係る技術検討会(https://www.mlit.go.jp/river/shinngikai_blog/chisui_kentoukai/index.ht
ml)6)

気候変動を踏まえた水災害対策検討小委員会(https://www.mlit.go.jp/river/shinngikai_blog/shaseishin/kasenbunkakai/
shouiinkai/kikouhendou_suigai/index.html)

7)

山田朋人，星野剛ら：北海道における気候変動に伴う洪84

A CONSIDERATION ON EVALUATION FOR PROBABLE RAINFALL
IN RIVER PLANNING
Tadashi YAMADAIn traditional calculation method of probable rainfall, probable rainfall with design return period of T
year is estimated by the probability distribution fitted to observed annual maximum rainfall data which are
accumulated for several years. However, there are many civil engineers who recognize that rainfall events
which exceed T-year rainfall occur by one in the period of T-year. This recognition is completely wrong.
The occurrence probability of rainfall which exceeds design rainfall (T-year rainfall) is about 63.2% in the
period of T-year, which probability can be derived analytically. This occurrence probability should be considered in the concept of river planning. Moreover, considering the frequent tendency of heavy rainfall
nowadays and increasing risk of flood with proceeding of global warming, present design rainfall might
decrease reliability of river planning. Therefore, this research proposes rainfall with tolerable exceedance
probability “p” in future period “N” as design rainfall. The difference of both two probabilities is that thatthe exceedance probability of design rainfall traditionally adopted which is based on extrapolation of annual
maximum rainfall is about 63.2%, on the other hand, for proposed design rainfall, in the example case oftolerable exceedance probability of 10%, the exceedance probability for proposed design rainfall becomes
10 % in future period of T-year. Thus, it can be said that the proposed method has advantage against traditional one in the perspective of gradual construction of flood prevention facilities. In addition, uncertainty
of estimation for design rainfall set as the future N-year maximum rainfall with tolerable exceedance probability “p” can be quantified as the width of confidence interval, and theoretical framework for risk evaluation method for the large-scale rainfall in this research paper.

85

国土文化研究所オープンセミナー開催報告
頼るべき価値観が揺らぐ現代社会で,自分らしく,そして日本人らしく暮らしていくためには,巷
にあふれる情報から真に役立つ情報を見極めるための「眼力」（めぢから）が必要です.
国土文化研究所では,このような「自分らしく,そして日本人らしく暮らしていくための眼力を養う」ための機会を広く地域の皆さまにご提供するため,2008（平成 20）年から「国土文化研究所オープンセミナー」を開催しています.
2020（令和 2）年には,下記のオープンセミナーをオンラインで開催いたしました.国土文化研究所のホームページに掲載しましたセミナー概要をここに転載いたします.


第 17 回国土文化研究所オープンセミナー「東京低平地の高潮対策とまちづくりを考える」
日時：2020 年 10 月 30 日（金）14:30～17:00
第 1 部：基調講演『東京都の高潮浸水想定図を読み解く』
講師：高知工科大学学長 磯部雅彦氏
第 2 部：パネルディスカッション『東京低平地の高潮対策とまちづくりを考える』
パネリスト：東京都港湾局港湾整備部水防対策担当課長 村岡洋次郎氏
Lueur 場所と空間の研究所長 難波匡輔氏
株式会社建設技術研究所東京本社水システム部 安藤達也氏
オンライン開催（ZOOM ウェビナー）86

第 17 回

国土文化研究所

オープンセミナー

東京低平地の高潮対策とまちづくりを考える
開

催

報

告

の転換～』の答申を行いました。国土交通省水管理・国土保全局、都市局、住宅局では 2020 年 1 月
から『水災害対策とまちづくりの連携のあり方』
検討会を立ち上げ、8 月に「水災害対策とまちづくりの連携のあり方について」の提言をとりまとめました。さらに 2020 年 9 月には国土交通省と東京都で『災害に強い首都「東京」形成ビジョン』中1.

間報告を行っています。このほか、日本学術会議

セミナー概要日時：2020 年 10 月 30 日(金)14:30～17:00

や土木学会におきましても、気候変動下における

テーマ：東京低平地の高潮対策とまちづくりを考

水災害対策に関する数多くの提言や報告がなされ

える

ています。

第 1 部：基調講演

このような現状の中で、本日は国土文化研究所におきましても、首都「東京」が最も警戒すべき自『東京都の高潮浸水想定図を読み解く』

然災害の一つであります「高潮」に焦点をあてま

講師：高知工科大学学長

して、皆様とともにその対策とまちづくりについ磯部雅彦氏
第 2 部：パネルディスカッションて、一緒に考えて参りたいと思います。

『東京低平地の高潮対策とまちづくりを考える』
3.

ﾊﾟﾈﾘｽﾄ：東京都港湾局港湾整備部

第1部

基調講演

講師の磯部雅彦氏は、東京都が 2018 年 3 月に水防対策担当課長 村岡洋次郎氏
Lueur 場所と空間の研究所長

発表した「想定し得る最大規模の高潮による浸水想定区域図」および 2020 年 4 月の「東京湾沿岸

難波匡輔氏㈱建設技術研究所東京本社（東京都区間）における高潮氾濫危険水位の設定

水システム部について」の検討委員会で委員長をつとめられて安藤達也氏います。磯部氏からは、高潮発生のメカニズム、こ

進行：磯部雅彦氏

れまでの高潮対策、新たな高潮防災の取り組み、

オンライン開催：ZOOM ウェビナー

気候変動と高潮とそれを踏まえた高潮に対する二2.

段防災についてお話をいただきました。以下にそ

開会挨拶（国土文化研究所 加納所長）の要旨をまとめました。

昨今は、全国の至る所で、毎年のように水災害が発生しています。これらを踏まえて、国土交通
省社会資本整備審議会では 2020 年 7 月に『気候(1) 高潮災害

変動を踏まえた水災害対策のあり方～あらゆる関 主な海岸災害には津波、高潮、海岸侵食があり、係者が流域全体で行う持続可能な「流域治水」へ

以下では高潮災害の話をする。1959 年の伊勢湾

87

台風では、高潮による偏1953 年の台風 13 号の高潮災害であり、1956 年

差が最も大きく 3.4m もの海岸法制定、海岸保全推進につながった。

水位が上昇し、大きな被 1959 年の伊勢湾台風では 5,000 人を超える方害を受けた。

が亡くなり、高潮対策が一層推進されることと 日本の高潮は台風で発なった。

生することが多く、風も 東京湾では、伊勢湾台風クラスの台風がさまざ強いため、大きな波が生

まなコースで襲来したことを想定した数値シミ

じることとなる。

ュレーションの結果、湾奥では最大 3m 程度の 1970 年のバングラディシュの高潮では 50 万人

偏差が生じるとして、高潮の対策を検討するこが亡くなったが、住民の不満がつのり、翌年のととなった。すなわち、大潮の時の平均満潮位

独立につながったと言われている。高潮は国難に高潮の偏差を加え、さらに波の高さや余裕分と言われるような大災害につながることがある。

を加えて高潮堤防の高さを決めている。
 これにより、海岸堤防、河川堤防、水門、排水(2) 高潮発生のしくみ

機場、内部護岸などの施設整備を行っている。

 高潮は海の波の一種であるが、通常の波浪に比 戦後、1950 年代までは毎年のように大きな被害

べて周期が長く、１時間から数時間続くことががあったが、その後、被害は激減した。1960 年ある。

代～1980 年代はあまり大きな台風が来なかっ 高潮は台風などでの気圧低下による「吸い上げ」、
強い風による「吹き寄せ」で生じる。

た。一方、1990 年代以降は大きな高潮もあった
が、高潮対策の進展によりそれまでに堤防延長

 「吸い上げ」では、台風やサイクロンによってが増えたことで被害は大きくならなかった。

気圧が 1 ヘクトパスカル下がると 1cm 程度水 しかし、一昨年、昨年と、既往最高潮位を記録

位は上昇する。また、「吹き寄せ」は風速が強いする状況が生じていて、いままでより高潮のレほど、湾の奥行きが長いほど、そして水深が小ベルがあがってきている。

さいほど水位上昇は大きくなるため、ベンガル(4) 新たな高潮防災の取り組み

湾や東京湾などで大きな高潮が起こりやすい。
 もうひとつ、沖で砕波したものが岸に押し寄せ 2000 年以降、アメリカ、バングラディシュ、ミて水位が上昇するウェーブセットアップ現象もャンマー、フィリピンなどでも大きな高潮災害加わる。海水浴場の浜茶屋（海の家）はお盆過が発生している。

ぎの土用波の頃になると店をたたんでいたが、 日本でも 1934 年の室戸台風で、上陸時の中心

ウェーブセットアップが原因で波が高くなり水気圧の最低を記録していて、今後、こうした大に浸かってしまうからである。

型台風の襲来を想定しておく必要がある。

 日本では台風が北上することから、南向きに湾 2015 年に水防法が改正され、最大規模の高潮にが開いている東京湾、伊勢湾、大阪湾などで高よる浸水想定区域図を定め、高潮特別警戒水位

潮が起きやすい。四国の高知県ではウェーブセを周知して避難態勢を整えることとなった。こットアップが大きくきいてくる特徴がある。

れにもとづき、最大規模の室戸台風相当の 1000
年に 1 度程度発生する台風を対象に対策を検討(3) これまでの高潮対策した。このほか、計算の仮定として、高潮と同 高潮対策が推進されるきっかけとなったのは、時に河川には計画規模の洪水が発生し、設計条88

件を超えると堤防は壊れることを前提とした。

いう工夫も必要である。

 その結果、江東デルタ地帯などは全域が浸水し、

 海岸法は 1999 年に改正され、防護に加えて「環浸水が 1 週間以上継続すると想定されるが、海境の整備と保全」や「適正な利用の確保」とのからの高潮は河川の洪水とは異なり、水は無限

調和もうたわれている。今後の高潮対策を考えに入り込むことが特徴である。

るにあたっては、こうした視点も踏まえて議論 そして、堤防が壊れそうな水位に達する時刻のしていく必要がある。

30 分前を高潮特別警戒水位として、住民に周知
4.

することとした。最近、注意報や警報の数が多

第2部

パネルディスカッション要旨

続くパネルディスカッションでは、磯部氏にフく住民にはわかりにくいが、「最後通牒」というァシリテータをつとめていただきました。ディス位置づけである。

カッションに先立ち、パネラーの皆さんから話題(5) 気候変動（地球温暖化）

提供をいただきました。東京都で高潮対策を担当

 今後、気候変動は確実に起こることとして備えされている村岡洋次郎氏からは東京都における高る必要がある。高潮については、海面上昇と台潮のハード対策とソフト対策についてご説明いた

風の巨大化が影響する。

だきました。東京と大阪の高潮対策を論じた「都 堤防の設置水深によっては 65cm の海面上昇が市と堤防」の著者難波匡輔氏からは地盤沈下、舟生じた場合、水深が大きくなると波が海岸近く

運、水質、水辺ポテンシャルの活用の観点から従で砕けるようになるため、堤防は 2m 以上高さ

来の高潮対策の方向性の再考について問題提起がをあげなければならなくなる。

ありました。当社の自主研究である「東京の水網 気候変動は徐々に生じていくものであるから、復活に関する研究」（2017～2019 年）で防災ワー

堤防の耐用年数に合わせて更新していく漸近的キングの座長を務めた東京本社水システム部の安適応策をとることができるが、海面上昇のスピ

藤達也氏からは「東京の水網復活に関する研究」

ードによっては、それに加えて積極的な対策もの成果や当社で公開・提供している水災害リスク

必要となる。

マッピングシステムの「RisKma バーチャル水面マップ」について、紹介がありました。

(6) 高潮に対する二段防災

その後、東京低平地という高密度な人口を有す いままでの海岸法にもとづく海岸保全の対策

る地域において、今後の防災対策の枠組みや工夫（レベル 1 の高潮）については、気候変動にどをどうするか、また、それを踏まえたまちづくり

う対応していくか、堤防の外側の地域での活動をどう考えていくかについて、活発な意見交換が（港湾、漁港、海水浴など）の安全をどう担保行われました。以下にディスカッションの要旨をしていくかといった課題がある。

まとめました。

 これに対して最大規模の高潮（レベル 2 の高潮）については、水防法の改正にもとづく対策が進行中である。そのうえで、避難体制をどう整備していくか、日常的な住み方をどう工夫していくか、浸水した際の復旧をどうするかなどを考えていく必要がある。技術的には粘り強い構造(1) 今後の防災のあり方について物を開発したり、堤防の天端高を確保したりと

磯部：東京低平地の一番の特徴は超高密度人口の89

地域ということであり、そこでの防災をど

磯部：東京港の入り口に防潮水門をつくることにうするか。レベル 1 の高潮に対しては、ハーついては検討すべきアイデアだと思う。しド施設で守り、それを超える部分はソフト

かし、船舶の航行をどうするか、隅田川の洪対策で補うことになるが、それぞれの地域

水をどう処理するかなどの問題があり、この事情に応じて自由度をもって実施するこ

こで議論することはできないが、過去を踏とになる。一方、レベル 2 は命を守ることが襲するだけでなく、新たにジャンプするよ

大切となる。大きな枠組みの話でも良いし、うな発想も必要であるということはこのパ

部分的な工夫でも良いが、今後の防災のあネルディスカッションの成果だと思う。

り方について議論していきたい。

安藤：バーチャル水面マップ

村岡：伊勢湾台風級に対しては、河川や海の水位をまは、レベル 1 の対策とちの方まで持ってきたらして防御しているが、どうなるかを示しておレベル 2 の高潮に対しり、いろいろな情報を住ては、ハード対策では民にわかりやすくリアルタイムに届ける手

お金も時間もかかる段として考えている。それを受けて、住民がし、施設だけで対応しようとするとまちと

どういう行動をとるかが大事である。防災の関係も阻害される。また、東京港について

は個人（自助）、共同体（共助）、行政（公助）は、ふ頭機能があるし、港湾機能の沖合展開のそれぞれで行うものである。かつては、個もあって、まちの賑わいが拡大している。そ人として、水塚や水屋あるいは上げ舟など、れに対してレベル 1 での対応には限界があ

水害をやり過ごす知恵があったが、社会がると考えている。一方、レベル 2 に対しては近代化して行政が防災を行うようになると、リスク共有などソフト対策を進め、ハード

個人としての対策はしなくてもかなり安心とソフト連携して備えていくべき。また、高できるようになった。しかし、これからレベ

潮の状況が見えるライブカメラを整備して

ル 2 の対策を考えていくとすると、再び個来年には避難に資するような情報発信を積人としてできる対策を考えていく必要があ

極的にしていきたいと考えている。

ると思う。建設コンサルタントとしては、そ

難波：高潮堤防によって水面が見えないことは、れに資するような情報提供をしていきたい

水防意識に悪影響を及ぼしているのではなと考えている。

いか。その点で村岡さんの話にあったライ

磯部：水塚とか上げ舟の紹介があったが、超高密ブカメラや安藤さんが紹介したバーチャル度社会では昔と同じことはできない。現代

水面マップなどの技術には期待したい。大版の水塚とはどんなイメージになるのか。

阪では本川に防潮水門を設置しているため、

安藤：私たちの研究で提案しているのは、マンシ

水門内部の堤防が低く抑えられている。東ョンの高層階に共有の備蓄、避難場所を確

京の高潮対策でもこうした考え方が可能で保することなどである。

はないか。防潮堤整備当初と比べ社会環境

磯部：高潮特別警戒情報は最後通牒であり、すぐが一変しているため、これからの高潮対策に逃げなくてはいけないとなると垂直避難では、従来の考え方に固執することなく、柔が必要になる。このため 1 週間孤立しても軟な発想をもって対処すべきだと考える。

生きていけるようなものとして現代版水塚90

を考えれば良いか。また、水位計も安くなり、る。江東低地などでは、浸水想定区域図の公インターネットも普及しているなかで、テ表などを契機として、住民の意識も高まっ

レビを通じて、自分の家のまわりの状況がている。また、訓練を通じて地元の団結も強手軽に確認できるようにすることも可能だ

まっている。

ろうか。

磯部：防災訓練がキーワードとして出てきたが、

安藤：情報はいろいろ普及しているが、自治体単実態としては、参加者には限りがあるし、水位だったりすることが多い。もっと自分の防団、消防団の数も減ってきていて、自助に住んでいるところのピンポイントの情報がついては必ずしもきれいごとではすまない

把握できるようにすることが必要と考えて部分もある。何かその点でご経験はないか。

いる。

大学では学生が津波を学ぶのにゲームをつ

磯部：従来の延長線ではない新しい発想での対策

かったりもしている。

について、みんなでアイデアを出し合って

難波：区でハザードマップを全戸に配布したが、いくのは良いが、それなりに時間もかかる。

区在住の学生もそれをちゃんと見ていた。

それまではレベル 1、レベル 2 の枠組みのなマップのような形で可視化されると、それかで、地道に進めていくしかない。一方で、なりに効果があると思う。

水面が見えないことを最新の情報技術を用

安藤：山梨県で武田信玄がつくった信玄堤では、いて見える化していくことも同時にやってお祭りの際に、おみこしが堤防を通ることいく必要がある。また、東日本大震災まではで、自然と堤防が踏み固められて強くなっ

ハードで守るというのがメッセージでもあたという話がある。自然と防災につながるったが、想定外の津波被害を受けて、避難＝

うまい仕組みをつくることも考えられる。

自助の重要性もクローズアップされた。自磯部：和歌山県の「稲むらの火」で有名な堤防でも助、共助に向けた現代版水塚も大事なキー

同じような話がある。こういう仕掛けは大ワードであると考える。

事だと思う。その仕掛け作りは誰がやるべきなのか。公でもできるのか。

(2) 高潮対策とまちづくりについて

村岡：仕組みづくりであれば行政でもできるだろ難波：東京低平地での人のつう。

ながりは圧倒的にお祭

難波：荒川ロックゲートの河川敷において、NPOりに因ると思うが、新主催の親子キャンプが実施されている。国しい住民が増えるにつ土交通省の協力もあり、昼間はロックゲー

れ、神事としてのお祭

ト施設内で防災に関する学習時間があり、りが地域住民の共通項

結果として楽しい防災訓練が実現されていになりづらい時代を迎えている。その点、防る。こうした志と工夫のある団体が地域に災は同じ土俵に乗りやすく、共同体による芽生え、支援の輪が広がっていくことが大防災の取り組みは人のつながりを紡ぐ存在事だと思う。

になり得るし、その工夫をすべきであると

磯部：東日本大震災について片田敏孝先生にお話思う。

を伺うと、こどもが親に向かって逃げろと

村岡：高潮対策センターの見学などは実施していいうことが大事であり、「こども」がひとつ

るし、防災訓練を区と連携して実施していのキーワードになるということであった。

91

安藤：環境やまちづくりという点では、隅田川の置することは可能でしょうか。

高潮堤防はカミソリ堤と呼ばれていたが、難波：磯部先生からもご指摘いただいたが、流量

近年、緩傾斜化やテラスによって親水性をや排水などの問題や課題は山積だと思う。

高めている。防災のためのインフラであっこの提案自体の是非よりも、東京低平地のても、多機能化することで環境保全やまち

将来像をどう描くかという点を踏まえて、づくりにもつながる。

従来からの対策ありきではなく、高潮対策

難波：安藤さんの話のように、まちづくりでは積のあり方そのものを再考することが大切だ

極的に地域の歴史や文化を意識することがと考えている。

必要だと以前から考えていて、造語である

質問：気候変動により、関東に来襲する台風にも「歴文普請」（れきもんふしん）という言葉影響があるのでしょうか。

を自分の心に留めている。

磯部：気候変動については、1980 年代の終わり頃

村岡：多機能型の護岸ということでは、護岸の耐から地球温暖化が起こり、海面上昇や台風

震補強をする際に、遊歩道をつくったり、生の巨大化が起こりそうだと言われてきた。

物の再生に配慮したカニ護岸を整備したりその後数値計算が進み、結果も少しずつ変している。護岸も誰かが占用するのではな

わってきているが、最新の研究では、2100 年

く、まちづくりに使えるようなものにして頃には 940 ヘクトパスカルの台風が 930 ヘ

いきたいと考えている。

クトパスカルくらいになりそうだというこ

磯部：まちづくりという点で、絆、祭り、キャンプとになっている。あくまでも数値計算なのやハザードマップの全戸配布などの仕掛けで不確定性はあるが、見込んでおくべきもづくりがキーワードとして出てきた。防災のであり、かなりの意味での自信をもってのレベルをあげるとともに、まちづくりやそういうことが言えるようになってきた。

環境のレベルをあげていくために工夫の余
地はまだありそうである。
5.

質疑応答
オンラインで聴講された方からチャットで寄せられた質問のうち、以下の 3 件について質疑が行われました。
質問：高潮特別警戒情報について 30 分のリードタ
6.

イムをとっているということだが、要介護者などにとっては時間が短いのではないでおわりに
今回のセミナーには東京都、東京都中央区およしょうか。

び（公社）土木学会のご後援を受け、日本橋地域に

村岡：高潮特別警戒情報はあくまでも避難のため在住の皆様をはじめ官公庁、財社団、企業、大学なの最後通牒であり、それ以前に各種の注意

ど 80 人の方にご参加いただきました（このほか

報、警報は区から発信されていることが前に、社内から 85 人参加）
。限られた時間のなかで提である。伝達に 10 分、移動に 1km＝20はありましたが、さまざまな立場の皆様とともに、分を見込んで 30 分としている。

高潮とまちづくりを考えるきっかけとなるセミナ

質問：大阪のように、東京で本川に防潮水門を設ーとなりました。

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第三期 国土文化カフェ～未来を担うエンジニア入門講座～
開 催 報 告2018 年から「国土文化カフェ～未来を担うエンジニ

第三期国土文化カフェの講師および研修テーマ
日程

ア入門講座～」（以下,国土文化カフェ）を開催しており,
今年は第三期国土文化カフェを開催しました.

7月17日(金)１．目的

8月6日(木)国土文化カフェは,建設コンサルタントにおける初期専
門能力開発（Initial Professional Development：IPD)

9月18日(金)を目的とし,専門的能力のみならず,プロフェッショナルな

10月14日(水)コンサルタント・エンジニアの能力として,幅広い視野,関

11月5日(火)心,国際性,リーダーシップ,コミュニケーション能力,マネジ

講師
池田駿介名誉教授（東京工業大学）
苦瀬博仁教授（流通経済大学）
山田菊子研究員（東京工業大学）
佐々木悠祐氏（三井不動産（株））
栗野盛光教授（慶応義塾大学）
参加者全員

研修テーマなど
国土文化カフェの趣旨と技術者に期待すること新型コロナ問題とパラダイムシフト
体験！人間中心設計－コロナ時
代のテレワークの課題とは？ー
新しいまちづくりにおけるエンジ
ニアからの提案ーグリーンインフ
ラ・スマートシティー
予約システムのデザインから学ぶ
マーケットデザイン入門
各回の振り返り,,参加者一人ひとりの発表と全体討論

メント,倫理性などを備えた,将来の建設技術研究所を担うことができる若手エンジニアの育成を目的としたものです.

２．開催概要（1）国土文化カフェの概要
第三期国土文化カフェは,昨年の参加者,部室長などの意見,コロナ禍での開催などを踏まえ,以下の概要で開催しました.
①日程・研修期間：第二期は 6～11 月の毎月 1 回開催
し,話題提供 1 時間,討論と発表で 1.5 時間の計 2.5 時間

話題提供の様子（第1回）

で開催しましたが,時間が足りないといった意見がありまし④参加メンバー：今期はWeb形式での開催ということもあたので,今期は 4 時間に拡大し,話題提供やグループ討り,東京以外の事業所からの応募が多く,グループ会社か

議,発表,カフェタイムの時間をテーマに応じて柔軟に設らも参加がありました.イントラ掲示板で公募した結果,8人定しました.

から応募があり,最終的に全5事業所,（株）日総建,日本都②研修テーマ：今期も土木分野のテーマを中心としまし

市技術（株）（出向者）から若手技術者18人が参加しました.

たが,土木以外の専門分野として経済学の先生にも話題提供をしていただきました.
③Web 会議形式での開催：今期はコロナ禍ということもあり,全て Web 会議方式で開催しました.Zoom,miro などのリモートツールを使いながら,参加メンバーがグループ討
議から意見のとりまとめ,発表まで円滑にできるようになる
ことも研修のねらいの一つでした.開催などの連絡には主に Teams を使用しました.現地視察についても,現地の会議室から話題提供していただき意見交換を行いました.

93

第三期国土文化カフェメンバー一覧
氏名
小川 智樹
柏 俊輔
勝山 聡美
神瀬 史雄
北山 卓宏
小瀬 森意
コラージュ ボリス
髙山 靖史
立田 祥平
玉村 美樹
徳本 冬華
中坪 稔
西澤 諒亮
沼山 森生
速見 智
深澤 慶子
福地 良平
三田村 圭祐所属
九州支社環境室
東北支社河川部㈱日総建 設計本部企画計画部
大阪本社水システム部
東京本社インフラマネジメントセンター
大阪本社情報部
東京本社水システム部
大阪本社河川部日本都市技術㈱ 企画開発部（東京本社都
市部PFI・PPP室出向）
九州支社道路・交通部
九州支社道路・交通部都市室
東京本社環境部
大阪本社防災室
東京本社都市部
大阪本社砂防部
中部支社道路・交通部
東京本社交通システム部
大阪本社地圏環境部（2）成長したところ（2）国土文化カフェの開催

視野が広がった（20％）が最も多く,次いで多様な考え方

国土文化カフェの進め方については昨年同様,講師のができるようになった（17％）,協議しながらまとめる（15％）,

先生に話題提供をしていただき,その後カフェタイムを挟

時間内に答えを導き出す（12％）となっています.また,カフ

みながら Zoom のブレイクアウトルームで各グループで討ェに参加して自信がついたといった意見もありました.

議を行い,最後にグループごとに発表・意見交換する形式としました.miro を使用するなどグループ討議から意見のとりまとめ,発表までリモートで実施しました.最終回は参加した若手技術者一人ひとりが,4 回の講座を振り返り,学んだことや成長を感じるところ,今後の取り組み,目標などについてプレゼンテーションを行い,参加者の所属部室長や国土文化研究所幹部と意見交換を行いました.
なお,出席率は 97.8 ％と過去最高でし た（ 第一期
85.2％,第二期 91.2％）.

３．参加者の主な意見（3）10年先に向けた取り組み,目標

最終回は各メンバーが国土文化カフェで「学んだとこ

視野を広げる（11人）が最も多く,次いで得意分野をつくろ」「成長したところ」「10年先に向けた取り組み,目標」につる（9人）,専門分野の理解を深める（8人）,総合技術者（7いて発表しました.

人）,技術士取得（5人）となっています.特に,先を見通す技（1）学んだところ

術者,T型技術者,柔軟に対応できる技術者,信頼される技

多様な考え方ができるようになった（23％）が最も多く,次術者,指導力のある技術者といった技術者像を挙げている

いで分野の広さ（19％）,リモートツール（15％）,テレワークのが印象的でした.

のメリット・デメリット（14％）,意見集約の難しさ（12％）となっ（4）国土文化カフェへの要望・評価などています.また,理解してもらうことの難しさといった意見もみ

全て終了し た後,国土文化カフェへの意見などをられました.

Microsoft Formsで確認したところ,研修テーマや回数,日程,
班分けなどについては概ね満足という一方,他班のメンバ

94

５．第四期開催に向けてーとの交流に関する要望がありました.また「後輩へこの研修を勧めたいか」については,勧めたいとの意見が多く,知第四期国土文化カフェについては,新型コロナなどの社見を広められる,他支社他分野の方との交流といった理由

会状況をみながら,今年度の参加者や部室長などの意見をが多くみられました.参加メンバーの国土文化カフェの5段

踏まえ,開催方法・研修テーマ・講師・対象者などを検討し階評価は5（19％）,4（69％）,3（12％）とまずまずの評価でしたうえで開催する予定です.
以上た.

４．部室長の主なコメント
第三期国土文化カフェ終了後,参加メンバーの部室長からコメントをいただきました.
主な意見では,視野が拡大した（17％）,多様な考え方ができるようになった（17％）,コミュニケーション力が向上した（12％）が多く,特徴的な意見としては,積極的になった,業務などへ対する意識や協調性が改善,部内で最初にリモートツールが使えるようになったなど.一方,国土文化カフェに参加した成果は今後じっくり見ていきたいといった意見もあり
ました.

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国土文化研究所年次報告 VOL.19 Jun.’21
2021（令和 3）年 6 月 30 日

発 行

編集・発行 株式会社建設技術研究所 国土文化研究所〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町 2-14-5 （KDX 浜町中ノ橋ビル 2 階）TEL 03-3668-0451（大代表）

URL http://www.ctie.co.jp/kokubunken/