特集

地質の最新技術

干渉SARを利用した地盤変状のモニタリング
基礎地盤コンサルタンツ（株） 技術本部
東京大学 大学院 工学系研究科

物理探査部

吉川 猛
古関 潤一

１．はじめに社会インフラの維持管理の効率化が叫ばれて久しいが, 近年, 維持管理に衛星SAR（SAR：合成開口レーダ）を活用しようという動きがある。

例えば, 内閣府の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）では, 河川堤防やダム, 港湾構造物など, 社会イ
ンフラのモニタリングに衛星SARを活用する研究開発が採択されている。衛星SARの1データは, 数10km×数10kmをカバーするため, これを活用すれば, 広範囲を効率的に監視することができる。

また, 行政にもSARの活用を後押しする動きがある。

例えば, 環境省は平成29年5月に「地盤沈下観測等における衛星活用マニュアル」を公開し, 国土交通省は宇

図-２．１．１ 干渉SARの概要
出典：国土地理院 干渉SARの原理
http://www．gsi．go．jp/uchusokuchi/sar_mechanism．html

宙航空研究開発機構（JAXA）と共同で, 平成30年3月に「災害時の人工衛星活用ガイドブック（水害版・衛星基礎編, 水害版・浸水編, 土砂災害版）」
を公開した。

環境省は, 地盤沈下の監視体制の維持・向上のための効率的かつ効果的技術としてSARの活用を勧めており,

国土交通省は, 災害時の迅速な概略把握や初動対応の迅速化のためにSARの活用を勧めている。

そこで本稿では, SARの解析手法である干渉SARについて, その概要と土木分野における活用事例を紹介する。

２．干渉SARとは
２．１．１

干渉SARの概要

SARで観測を行うと, 地表の対象物からのレーダ反射

波の強度と反射波の位相を得ることができる。地表の同じ場所に対して2回の観測を行い, それらを干渉させることによって, わずかな距離差を抽出することができる。図-2.1.1に示す通り, 1回目の観測と2回目の観測の間に生じる位相差は, 衛星と地表との距離変化であり, それはす

なわち地表に生じた変位ということになる。SARの観測
は, 衛星から地表にむけて斜めにレーダを照射している
ため, 解析により得られる変位はあくまでも衛星視線方
向（斜め方向）の変位である。仮に鉛直方向の地表変位が生じている場合でも, 解析により得られるのは衛星視線方向の変位であることを理解しておく必要がある。
２．２．２

干渉SARの解析手順

一 般 的 な 干 渉SARの 解 析 手 順 を 図-2.2.1に 示 す。

図-２．２．１ 干渉SARの解析手順

干 渉SARに 供 す るSARデ ー タ は, 例 え ば, だ い ち2号（ALOS-2/PALSAR-2）の場合, 処理レベル1.1のデー
タ（SLC：Single Look Complex）
である。

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a.位置合わせ地質の最新技術

Synthetic Aperture Radar（ PSInSAR）, Small

マスタ画像にスレーブ画像の位置を合わせる。

Baseline Subset（SBAS）などの解析手法がある。

PSInSARは, 建物など反射の位相が非常に安定してb.初期干渉画像

いる恒久散乱体（Permanent Scatters）を含む画素の分を計算し, 初期干渉画像を作成。この段階では, まだ,ことができる, ②20枚以上の画像を同時に使って重ね合みを用いて干渉処理を行う方法で, ①データ量を減らす

位置合わせを行った2枚の画像の画素ごとに位相の差わせを行い, それらを位相モデルにあてはめ, DEMの補軌道縞や地形縞などの誤差成分を除去していない。

正量や地表の変位量を同時に推定できる, ③時系列の地盤変位量を推定できることが特徴である。

c.変動縞画像

SBASは, 多数のSAR画像から垂直基線長と時間間

初期干渉画像から誤差成分を除去し, 地表面の変動情報のみを抽出する。衛星軌道情報から算出した軌道縞,

隔の短い干渉ペアを選択して干渉処理を行う。干渉性減するためのフィルター処理を施す。

３．SARデータの種類, 入手先の高い画素を抽出し, 時間変化を検出する方法である。

DEMから算出した地形縞を除去する。また, ノイズを軽d.アンラッピング処理

現在, 日本を含む世界各国において複数のSAR衛星

変動縞画像までは位相差を表現した画像であるため,が運用されている。SARで採用されている波長帯としの値しか持たないため, 変位が大きくなると360°から0°（ALOS-2/PALSAR-2）はLバンドの波長帯を採用してえる必要がある。これをアンラッピング処理という。アン

表-3.1.1に, 主なSAR衛星と衛星データの入手先を表-

位相差を変動量へ換算処理する。位相は0°～360°までては, L, C, Xバンドの3種類がある。日本のだいち2号に戻ってしまう。そのため, 位相差を変位の絶対値に変おり, 世界では日本だけである。主なSAR衛星の一覧を

ラッピング処理の模式図を図-2.2.2に示す。アンラッピン

3.1.2に示す。

グ処理を行った後の変位は衛星視線方向の変位となる。

干 渉SARに よ る 変 位 分 解 能 は, 一 般 的 に「波長の1/10程度」と言われており, 波長が短いXバンドやCバン

e.ジオコード（地図投影）

ドの方が分解能は高い。一方, XバンドやCバンドでは植

前項までの処理は, SAR衛星によるレーダ座標系で処生の影響を受けやすい。例えば, 図-3.1.1に示すようにX理をしているため, 地形図等への重ね合わせができない。

バンドは樹木の表面で反射し, Cバンドは幹で反射, Lバ

そこで, 必要な座標系に変換し, 任意の空間情報と重ねンドは樹木を透過し地盤で反射する, と言った具合であ合わせができる地盤変動画像を作成する。

る。また, XバンドやCバンドでは雲の影響も受けやすいことも特徴である。

従って, 山間部で地盤の変位を抽出しようと思う場合

は, Lバンドの方が適していると言える。人工構造物の多い都市域で変位を抽出しようと思う場合は, XバンドやCバンドが良いだろう。

このように, SARデータはそれぞれ特徴があるため, 目

的, 対象地域, 対象時期に合わせ, 最適なデータを検討の上, 選択する必要がある。なお, SAR衛星については,

過去に運用されていた衛星, 例えば, だいち1号（ALOS1/PALSAR-1, 2006年～ 2011年）や RADARSAT-1（1995年 ～2013年 ）な ど も あ る の で, 必 要 に 応 じ てアーカイブの検索をしていただきたい。

SARデ ー タ の ア ー カ イ ブ 検 索 に つ い て は, 例 え ば,

図-２．２．２ アンラッピング処理の模式図
出典：国土地理院 干渉SARの原理
http://www．gsi．go．jp/uchusokuchi/sar_mechanism．html

２．２．３

ALOS-2/PALSAR-2のデータであれば宇宙研究開発

機構（JAXA）が運営するAUIG22）というサイトがある。

また, Sentinel-1のデータであれば, Copernics Open

干渉SAR解析の種類

Access Hub3）というサイトがあり, 両者は任意のアーカ

干渉SARの解析方法には, 前項で記述した二時期のイブを検索することができる。

差分を取る方法に加え, スタッキング解析, 2.5次元解
析など, いくつかの解析方法がある。表-2.2.11）に干渉

SAR解析の種類を示す。

その他には, Permanent Scatters Interferometric5

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地質の最新技術表-２．２．１

干渉SAR解析の種類１）

表-３．１．１ 主なSAR衛星一覧

表-３．１．２

主なSAR衛星と衛星データの入手先

図-３．１．１

波長帯と樹木の関係

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AUIG2における検索例を図-3.1.2に示す。このサイト

では,「差分干渉ペア候補検索」という機能があり, 簡単に干渉SARに適したアーカイブを検索することができる。
なお, AUIG2はMicrosoft Silverlightの機能を使用するため, ブラウザはIE（Internet Explorer）
を使う必要がある。

次に, Copernics Open Access Hubにおける検索例を図-3.1.3に示す。こちらはAUIG2のような便利な機能はなく, 条件に合う個々の検索されたアーカイブを個々にダウンロードする必要がある。一度にダウンロードできるアーカイブは2つに限定されており, 経験上, ダウン
ロードの完了までに一晩以上を要することが多い。

その他の海外のSARデータのアーカイブについては,

図-３．１．３ Copernics Open Access Hub検索例

SARデ ー タ は 基 本 的 に 有 料 で あ る。ALOS-2で あSentinel-1のデータのうち, 表-3.1.1で示す解像度の販売代理店に検索をお願いする必要がある。

データは無料で公開されている。

れば数万円, それ以外の衛星は数十万円する。解像度によって価格も変わるため, 詳しくは販売代理店に

４．干渉SAR解析ソフトの種類て確認いただきたい。なお, 欧州宇宙機関が運用する

干渉SARの解析ソフトは世の中に多数存在する。それ

ぞれ, 有償・無償, Windows環境で動くもの, Linux環境で動くもの, 共同研究やユーザーグループへの参加が必要なものなど, 多様である。

有償ソフトは多機能で使いやすく, また, ソフトウェア

アップデートにより, 常に最新の解析技術を享受できる
一方で, 1ライセンス数百万と非常に高価である。

無償ソフトは自由に入手できる一方, 機能が限定的であったり, 一通りの処理を行うために複数のパッケージが必要であったり, マニュアルが英語であったりと, 使い勝

手に特徴がある。ここでは, 一部の解析ソフトについて紹介したい。主な干渉SAR解析ソフトを表-4.1.1に示す。

有償ソフトについては, 販売会社がソフトウェアセミナーを開催している場合がある。このような機会を利用すれば, ソフトのおおまかな使い勝手を知ることができる。

図-３．１．２ AUIG２検索例
だいち１号（ALOS-１/PALSAR-１）
も検索可能
表-４．１．１

また, ソフト販売会社とは別に, 衛星データの販売会社

主な干渉SAR解析ソフトの一覧

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がSARに関する講座を開催している。例えば,（一財）リ～153KP付近の「粘性土および有機質土優勢区間（後する講座を開催している。このような機会を利用して基る。PSInSARの 結 果 に お い て も, 151KP～153KP付

モートセンシング技術センターでは, 年に数回, SARに関背湿地）」において特に沈下が大きいことを報告してい礎的な解析処理技術を学ぶこともできる。

近において特に大きな沈下量を示している。また, 各キ

5．解析事例

ロポストにおける実測値との比較においても, 澤野らの

5．１

152.1KPの比較のように, 一部では沈下量を過小評価し

5．１．１

報告と同様の沈下傾向を示すことが認められた。ただし,

軟弱地盤地域の道路路面変位解析事例
調査対象地および調査方法ており, 精度の検証が必要な部分も認められた。

調査対象地は軟弱地盤が広く分布する山形県酒田市の高速道路である。当該地区では, 澤野4）らや友清5）ら

5．１．３

らはだいち1号（ALOS-1/PALSAR-1）の衛星データをを評価できる一方, その対象は「PS点」に限られる。道路

結果とこれら既往の報告との比較検討を行った。衛星ることが望ましい。そこで, 任意区間のPS点をグルーピ

PSInSAR解析では, 年間数mmオーダーの変位速度

が高速道路盛土の長期沈下についてまとめており, 筆者の維持管理では「点」ではなく「区間の変位速度」が分か使用してPSInSAR（干渉SAR時系列解析）を行い, 解析

ングして各PS点が持つ沈下速度を平均化し, それを区間

データは, 平成19年6月9日から平成22年11月2日まで

沈下速度とする方法を検討した。具体的には, ボックスの20シーン, 北向き軌道のものを使用した。解析では,カルバートとボックスカルバートの間, 橋梁と橋梁の間な

平成19年6月9日を基準日とする路面沈下速度を求め,

ど, 道路盛土部ごとにグルーピングを行う。図-5.1.3にそれを沈下量に換算した。解析グリッドは10m×10m,

グルーピングの概念図を示す。なお, 図-5.1.1の整理にしきい値はコヒーレンス0.75以上とした。

あたっては, グルーピング範囲のPS点が2つ以下の区間

コヒーレンスは干渉の度合いを表す数値で0～1の値については除外した。

を取り, 1に近づくほど干渉性が良いことを示す。この値が低くなると干渉しにくくなる。
5．１．２

道路管理を考慮した整理方法

5．１．４

解析結果

地盤工学的概念の補助利用

PSInSAR解析では, 道路路面上に必ずしもPS点が酒田市付近における高速道路路面沈下量を図得られるとは限らない。そのような区間については, 図-（KP）を 表 し て い る。 ま た, 各 キ ロ ポ ス ト の 実 測 値 と体的には, 路面と盛土のり面の沈下量の比を用いて, 盛

5.1.4のように圧密沈下の概念を補助的に利用した。具-5.1.16）に示す。図中の数字は高速道路のキロポスト

土のり面で得られた変位速度（図-5.1.3における白点の

PSInSAR解析結果の比較図を図-5.1.2に示す。

うち盛土のり面部分のもの）を路面上の値に補正した。

当該地域は,「粘性土優勢区間（後背湿地）」,「砂質

土優勢区間（自然堤防）」,「粘性土および有機質土優勢

区間（後背湿地）」に区分されており, 澤野らは, 150KP

図-5．１．１

平成１9年～平成２２年の路面沈下量6）（地理院タイルを加工して作成）

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図-5．１．２

地質の最新技術

路面沈下量と経時変化比較7）（実測値は文献5）に基づく）

図-5．１．４ 路面にPS点が得られない時の補正方法7）
図-5．１．３

5．２

5．２．１

PS点グルーピング概念図7）

地すべり土塊および道路変状推定事例

土塊の範囲および道路周辺の変状状況を推定した。

調査対象および調査方法

5．２．２

調査対象地の虻田地区は, 有珠山西側の火山活動地域に当たり, 洞爺湖や有珠山の火山活動に起因する地質

地すべり範囲の推定虻田地区の干渉SAR解析（平成19年10月20日～平

（凝灰岩, 軽石流堆積物など）が厚く分布する。当該地

成22年6月12日, 北向き軌道）結果を図－5.2.1）に示す。

伴う道路のり面の変状が確認されている。筆者らは, だて, 白色系は衛星に近づき, 黒色系は衛星から遠ざかる区では, 2010年にアンカーの浮きなど, 地すべり活動に解析グリッドは20m×20mとしている。図－5.2.1におい

いち1号（ALOS-1/PALSAR-1）の衛星データを使用し傾向を示す。図中央部の白色系に着色された斜面は, 地て干渉SAR解析およびPSInSAR解析を行い, 地すべり

すべり変動領域を表していることが示唆される。解析に9

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よって示唆された地すべり範囲は地表地質踏査による推本解析では得られたPS点は少ないものの, この方法によ

土塊は衛星視線方向に近づいている。つまり斜面は押し性が示唆された。

定地すべり範囲（図中赤線）をほぼ再現しており, すべり

り時系列の地すべり変動量と変動方向を推定できる可能

出されていると考えられる。
5．２．３

最後に, PSInSAR解析による, 平成18年6月12日を基準とした虻田地区周辺の道路路面沈下量を図-5.2.38）

道路周辺の変状状況に示す。解析グリッドは10m×10m, しきい値はコヒー

次に, PSInSAR解析（平成19年1月17日～平成23年

レンス0.75以上とした。得られた解析結果をもとに道路

3月15日, 北向き軌道）で求めた結果を図－5.2.27）に示をグルーピング（ボックスカルバート～ボックスカルバー

ト間, 橋梁～橋梁間など）し, 3つ以上のPS点が得られた

す。解析グリッドは10m×10m, しきい値はコヒーレンス

道路区間のみ着色した。図-5.2.3より, 虻田地区周辺の0.75以上とした。斜面で得られたPS点では, 約4年間で道路はおおむね沈下傾向にあり, 最大で25～30mm沈

8cm, のり面では約4cm衛星視線方向に近づく変位履下していることがわかる。

歴が得られ, 道路面ではほぼ動きがないことが分かった。

図-5．２．１

干渉SAR解析より抽出した地すべり範囲7）（地理院タイルを加工して作成）
図中赤線は地質技術者による推定地すべりブロック
白い部分（衛星に近づく）とほぼ一致する

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図-5．２．２ PSInSAR解析による変位の経時変化7）（それぞれの位置は図-5．２．１に示す）

図-5．２．３

虻田地区周辺の路面の変状状況 8）（変位量の負「－」は沈下を示す）

参考文献の把握, 第53回地盤工学会研究発表会, pp1111-1112, 2018.

1）
環境省：地盤沈下観測等における衛生活用マニュアル, p35, 2018.

7）古関ほか：道路土構造物の維持管理のための干渉SARによる変状調査

2）
https://auig2.jaxa.jp/ips/home

方法, 地盤工学会誌, pp22-25, No.10, vol.66, 2018.

URLの最終アクセス日2019年1月24日

8）野口ほか：SARを利用した地すべり土塊および道路変状の推定, 第533）https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home

回地盤工学会研究発表会, pp1113-1114, 2018.

URLの最終アクセス日2019年1月24日
4）澤野ほか：軟弱地盤上の高速道路盛土における長期観測結果からの一考察, 第52回地盤工学会研究発表会, pp1079-1080, 2017.
5）友清ほか：圧密沈下促進工法に伴う長期圧密沈下ひずみ速度に関する一考察, 第52回地盤工学会研究発表会, pp1081-1082, 2017.
6）吉川ほか：SARを利用した軟弱地盤地域における高速道路路面沈下量

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CIMを当たり前のものにするために名古屋工業大学

大学院 工学研究科

秀島

栄三

CIM
（Construction Information Modeling）
は, コンの施設にとどまらず校舎の統廃合に伴う学区再編や都市（Building Information Modeling）
を, 建設分野に拡ついて関係者間で議論することが避けられない2）。さらピ ュ ー タ 上 に 建 築 物 の3次 元 モ デ ル を 生 成 す るBIMのコンパクト化など地理空間上に及ぶような政策課題に張導入したものである。建設プロジェクトの計画, 設計,に今後の人口減少や利用需要の変動を見据えた公共施

施工, 維持管理の全ての段階を通じて整備対象となる設の再配置が求められている。このために新たにデータ

空間あるいは個々の社会基盤施設を3次元モデルとしベースをつくる場合に地理的データを活用することが望て記述することで「設計の可視化による関係者協議等

ましい。最近ではコンピュータの高性能化, クラウド化にの効率化」「数量算出作業の省力化」「情報化施工により, 地理情報システム（GIS）を活用したデータベースのよる施工の高度化」「維持管理の効率化」等に寄与す

利用可能性が高まっている。そこでGIS型データベース

る。国土交通省が謳う「建設業の生産性革命」に資するを利用した公共施設マネジメントについて考察する。

「i-construction」の一翼を担う。

これまで諸施設は, 個々の施設を縦に並べ, 諸元を横これまでにも生産性向上に向けてCALS/ECの普及がに並べて記載する台帳によって記録されてきた。ハコモ

産システム全体としての情報の共有・活用という点で課の施設であれば各路線をキロポストに沿って複数の区間

図られ1）, 電子納品, 電子入札などが進展したが, 建設生

ノであれば名義的な順序で並べればよい。道路など線状に区切って並べる。道路等は本来的にはネットワークと題を残した。CIMについても普及導入がなかなか進まなして機能するものであり, そのことを考察するべき場面もい。建設ライフサイクルの全行程にわたって関係者間である。このような場合に地理的属性を維持するGIS型の利用されなければ意味がなく, 諸々のハードルを乗り越データベースが有効となる。また, 施設の種類別にデー

えていく努力と工夫が必要である。

タベースを作成すると複数種類にわたっての検討や管理

本稿では, CIMが有する機能を活用することでインフラが難しくなる。例えば財政上の配分問題, 複合施設群とと建築物を含む公共施設の管理（以下, 公共施設マネジ

しての機能評価, 複数種類の施設で同時に維持管理を行

メントと言う）が合理化される可能性について述べる。そう方式を検討する場合などである。

の意味が理解されることによってCIMが当たり前のもの

このような課題に応えるべく筆者らは公共施設マネジとなることを願う。このために克服すべき課題として少な

メントに資するGISを利用したデータベースの開発を進くとも次の3つが挙げられる。

めてきた。図-1はその基本コンセプトである。この事例（1）構造物および地域空間に係る3次元データが現状ででは, ソフトウェア会社がサーバを管理し, 建設コンサルは著しく乏しく, 3次元データを生成するための2次タント会社がデータの入力, 維持を行い, 自治体がデータ

元の設計図も紙で保管されており活用がしにくい。

ベースにアクセスして諸業務に利用するという運用形態

そこでもし3次元データが揃った場合にはCIMによっとなっている。点検結果などをもとにデータの更新, 蓄積て公共施設マネジメントがどのように効率化できるかを行っていくことでより合理的な維持管理が達成できる

考察する。

だろう。

（2）公共施設マネジメント, 特に維持管理の業務の中で本稿ではそのデータを一部使用して財政シミュレー

どのようにCIMを活用すればよいかよくわかっていションを試みる。そして従来の台帳を用いた管理とGISない。CIM導入による業務がどのように変化する

型データベースを用いた管理を比較する。

か業務プロセスマネジメント（Business Process
Reengineering, 以下BPRと呼ぶ）の手法を用いて
考察する。

（3）
3次元データ作成のコストを誰がどれだけ負えばよいかが明らかでない。建設ライフサイクルを通じて主体間でどのように分担し合えばよいか考察する。それぞれについて以下2.3.4.で触れていく。

２．GIS型データベースを活用した施設管理

図-１ 公共施設マネジメントのための統合データベース

平成26年に総務省は全国の地方自治体に対して公共

名古屋工業大学の共同研究の資料より転載

注：焼津市, 株式会社オリエンタルコンサルタンツ,

施設等総合管理計画の策定を要請した。今後は, 個々

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長期的にみて維持管理等にかかる費用をできるかぎり

地質の最新技術

市のデータベースでは道路に関しては地理情報と関連づ小さくすることが望ましい。いわゆるライフサイクルコス

けられていないため, ここではOpen Street Map3）を用

ト最小化の考え方である。具体的には, まず施設の状態いる。諸資料を参考に個々の道路を評価する4）～7）。

を表す指標として健全度判定を用いる。健全度判定はA・GISを用いるにしても基本的な考え方は台帳による管B・C・Dの4段階で表し, Aが最も良い状態, Dが最も悪い理と同様である。GIS上で財政シミュレーションの結果

年の健全度判定から緊急度評価点を算出し, それらを足図-4にある地域の道路の状況を示す。この地域において状態とする。施設ごとに基本情報から重要度評価点, 各を表示することで, 各地域における道路の状況がわかる。

し合わせて各施設の改修の優先順位をつける。シミュレ

健全度判定がDの道路は赤で, それ以外の道路は黒で示―ションでは, 1年あたりの投資額を設定した上で, 改修している。この地域の道路はその半数以上の健全度判定の優先順位が高い順に投資していく。投資した際には,がDである。

その翌年に健全度判定を回復させる。更に翌年も改修の優先順位を改めて決定し, その順に投資をする。このように健全度判定と重要度から改修の優先順位を決定
し, その順に投資するという流れを繰り返す。

公共建築物の管理では, 健全度判定が低い施設における活動が他施設で行えるように他施設との統廃合を念頭に置く。施設の統廃合は, 施設間距離や施設の統廃合
後の交通状況等を総合的に考慮して決定する。施設間図-４距離を検討する場面について図-2に一例を示す。施設

ある地域の道路の状況の統廃合の際には改修費などの前提条件を変更して再シミュレーションを実施する。

道路は他の道路や公共建築物との間でネットワークとして機能するものである。その機能を持つ道路の管理を

始点と終点の座標のみで行うことは不可能である。焼津
図-5

大きなネットワークとして捉えた道路網

ネットワークの観点からみると, 道路は健全度判定がC以上の道路によって格子状を保っていることが望ましい。
そのため, 図-5に黄色で示した道路を大きなネットワー

クとして捉え, 重要度評価点を10点増して再シミュレー
ションを実施することとする。
図-２

このようにして台帳を用いた場合とGIS型データベー台帳による検討の場面

スを用いた場合の施設管理プロセスの違いについて考察する。

i）公共建築物の管理プロセスの比較

台帳を用いた検討では施設の統廃合を施設間距離から検討する。GIS上での検討では, GIS上に公共建築物
及び道路を明示し, 施設の統廃合を施設間距離及び統廃合後の交通状況から検討できる。すなわちGISを用いれば施設統廃合後の交通を考慮した検討ができる。
ii）道路の管理プロセスの比較

GIS上での道路の検討は, 道路を周辺にある道路や公共建築物との関係という観点で捉え, 重要度評価点を上げるなどの対応措置を講じることができる。つまり, 道路のネットワーク機能を向上させることができる。
図-３

GIS上での検討場面

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３．自治体における施設維持管理の業務プ
ロセスリエンジニアリング
本章では, 道路橋の維持管理を事例として取り上げ,点検から診断, 措置, 記録のメンテナンスサイクルを対象に某自治体の土木部門に繰り返して行ったヒアリング

調査を通じて, 現状の業務プロセスのモデリング8）9）を行う。CIMを導入することで生じる利点と欠点を踏まえ, モ

デル化した業務プロセスをもとにCIM導入後のプロセスの再構成を行い, その有効性について検討する。

対象構造物を道路橋とし, 維持管理業務は点検, 診断,

措置, 記録のメンテナンスサイクルとする。道路橋の管理者である自治体職員と, 損傷の補修を実施する業者にヒアリング調査を行い, 維持管理の業務プロセスのモデル化を行った。業務は点検の種類によって定期点検, 通常点検, 中間点検, 巡視員点検, 異常時点検, 詳細調査,
追加調査の7種類に分けられる。点検後の措置に含まれる補修工事については, ヒアリングより全てで共通とした。
定期点検は請負業者が決定次第, 建設課と請負業者

で初回打ち合わせを行う。ここでは点検計画の調整を行

図-6

い, その後決定事項を土木事務所に報告する2度目の打

定期点検のアクティビティ図

ち合わせを行う。必要であれば土木事務所が警察協議
等で交通規制を決定する。請負業者が点検を行い, 作業完了後建設課と業者で健全度の検討を行う（3度目の打ち合わせ）。請負業者が成果品を作成し, 建設課がこれを確認したのち, 4回目の打ち合わせとして土木事務所に成果品の説明や, 補修の必要性の検討及び業者から措置に関する提案等を話し合う機会が設けられている。

ヒアリング調査よりモデル化した現在の業務プロセス（図-6）をもとにCIMを導入した場合を想定した業務プ

ロセスの検討を行った。図-7でCIMを導入した際の定期点検の業務フローをモデル化したアクティビティ図の一部を示す。図-6と図-7の相違点は, 一つ目にはCIM導入
による点検方法自体の変化がある。ドローン等での3次元データの取得などによって点検作業の機械化が進み,請負業者が点検を行う際に実施する交通規制が緩和されると, 警察協議等が不要となる。二つ目に, 点検業務終了後に請負業者が作成する成果品は紙媒体とCDで納品されているが, CIM導入によりデータベース上での一元的な管理が実現すれば, これが電子納品のみになりうる。

図-7

ただしPCの精度の問題もあり, すべての成果品を電子

CIMの導入を想定した定期点検のアクティビティ図

データに完全に移行できていないのが実状である。図-8と図-9は, 中間点検業務に於けるCIM導入前後のプロセスの相違を示している。

ヒアリングによれば, 定期点検では計4回の打合せがあるとのことで, 直接出向く手間を省くためにメール等でのやり取りが予想されたが, 関係者間の面会は必要であるとの見解が示された。TＶ電話で相手の顔が見える形

図-8であれば好ましいという意見も出た。技術が進む中にも
フェーストゥフェースコミュニケーションの必要性がある

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中間点検のアクティビティ図

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図-１0
図-9 CIM導入を想定した中間点検のアクティビティ図

地質の最新技術

ライフサイクルと主体と作業ない。特に設計段階より建設段階はレベルが低くてよい。
そうなると施工者は3次元化を拒まないにしても詳細化を図る動機は小さい。また, 各主体は同時に交渉の場にという認識を確認できた。また請負業者が建設課との初立たないこととなる。しかし他の主体が代理的に負担額

回打ち合わせの後に作成する施工計画書のデータベーを受け入れ, 当該主体に後になって分担を負わせるといス化も考えたが, ミスとその訂正が生じる可能性が高く,

う余地はある。また, 実時間を考慮して分担金が目減り

かえって面倒になるのではとの見解が示された。

することをも含めて配分計算を行うという考え方も可能

４．３次元データ生成の主体間負担配分である。以上を考慮して配分原則を検討する必要がある。
土木構造物のライフサイクルが上流から下流にかけて,

これまでも自治体はインフラの維持管理を行ってきているが, いくつかの点で非効率的であった。一つには経設計, 施工, 維持管理の3つの工程からなるとする。それまた一つには管理台帳が継続的な維持管理に適合する（管理者）をゲームのプレイヤーとみなす。設計の前段階

状態では, 既往のデータの活用はおぼつかない。維持管行うことがあるが, 簡単のためここではP 1 が設計以前の

1
2
ぞれの工程に携わる主体P（設計者）, P（施工者）, P3

済性から見た検証および計画が十分とはいえなかった。
ように作られてこなかった。紙書類が倉庫に蓄積されるで建設予定地の地質調査や測量等を上記以外の主体が理の重要性が言われるようになり, 施設台帳等のデータ業務はすべて担うと考える。これら3主体は同一の発注の電子化は急務となっている10）11）。そこでCIMを活用

者から別々に業務を受注し, 適切に連携を図りながら事業を進めるものとする。技術や情報が工程全体で十分にし, 設計や施工の段階で生成されたデータを維持管理に共有され, 下流の知見を上流に取り入れることで全体最おいても利用できることが理想的であるといえる。しかし,適が図られていることを想定する。例えば, 設計段階で現実的問題として設計図は2次元で作成されてきており,施工者の知見も反映することで施工性や景観, 施設利用

維持管理で3次元データが求められるとすると, 3次元化の快適性を向上させることができる。

の作業を誰が担うかという問題が生じる。また, 建設ラ

3次元モデルは計画, 調査, 設計段階から導入され, そイフサイクルを通じて要求されるデータの詳細度（LOD：
Level of description）は異なる12）。よって基本的にはの後の施工, 維持管理の各段階を含む事業全体にわたる

じて互換しないものとなる。こうした条件を満たしつつ最る。発注者はCIMを活用しない従来通りの金額で各業関係者間で共有されることがCIM導入の前提となってい詳細度が高い段階に合わせなければライフサイクルを通務を発注し, CIMを活用することによって削減された費用

終的に3次元データを安価に得るために主体間で作業経は受注者の利益となるとし, この費用削減効果を本モデ

費や作業量など異なる種類の負担を適切に配分しあうこルにおける便益と設定する。特性関数を式（1）で定義し,とが考えられる。これをゲーム論的な問題として捉えつ

各提携の便益を算出する。

つ, 建設ライフサイクル上の実際的な諸条件に沿って合意可能な配分ルールを求める。

v（S）＝ＶE（S）＋ＶR（S）－CM

建設ライフサイクルに関与する主体は, 関与する時間

順に大まかに発注者, 設計者, 施工者, 管理者に分けら（1）：CIM活用による業務効率化効果（円）,
ここに, ＶE（S）れる。3次元データの作成, 保存, 運用といった作業が必

ＶR（S）：CIM活 用 に よ る 各 主 体 間引継 ぎ 効 率 化 効 果要である。その作業量を貨幣換算し, データの作成, 保存, 運用に係る総作業量は金額で表示できるものとする。

（円）, CM：3次元モデル作成費（円）である。

で配分する問題として問題を定義することができよう。

率化されるかは, 設計, 施工, 維持管理の各工程により異3次元データをさほど必要としない主体にとっては多く

つれて, 有用性が高くなると考えられている。そこで, ＶE

総額を発注者, 設計者, 施工者, 管理者といった主体間

3次元モデルを使用することにより業務がどれだけ効以上を整理すると図-10のようになる。

なる。また, 一般に使用するモデルの詳細度が上がるに負担することは非合理である。特に設計者にとってはわ

は各主体が担う工程の種類, 及び使用するモデルの詳細

ざわざ費用をかけて3次元化する動機を持たない。また,

度によって値が変化するとし, 各提携の業務効率化効果
を式（2）で定義する。例えばＶE 100（
｛1｝）は, 設計者のみ要求されるデータの詳細度LODは段階において異なる。
基本的には詳細度が高い段階に合わせなければ互換しの個人提携がLOD100の3次元モデルを使用したときの

15

特集

地質の最新技術

業務効率化効果を表す。

ＶE（S）＝ΣiＶE（
）
l｛i｝

（2）

ここに, l：モデルの詳細度, i：業務を担う主体である。

異なる工程間で発生する業務の引継ぎ作業もCIMを用いることで効率化される。引継ぎはライフサイクルの上流を担う主体から下流を担う主体に行われるが, 効率

図-１１化の効果は引継ぎに関係する主体の組み合わせによって異なる。そのため各主体間引継ぎ効率化効果ＶR は, 設

表-２

計者から施工者, 施工者から管理者, 設計者から管理者

３人ゲームの解とコア各パラメータの設定（CASE１～４）の3組のパターンを考える。各提携の引継ぎ効率化効果

は式（3）で定義する。例えばＶR（｛1,2｝）は, 設計者と施工者間で引継ぎを行うときの効率化効果を表す。特性パ
ラメータα は, 引継ぎ主体間でのモデル共有の有無, 工

表-３程での順番が連続か否かによって変化する。連続の定義

配分便益（CASE5）については, 設計者・施工者間, 施工者・管理者間が連続であり, 設計者・管理者間が連続ではない。α は表-1のように設定する。「モデルの共有」下段の〇は共有あり,

×は共有なしを表し,「工程の連続」下段の〇は連続である, ×は連続ではないことを表す。主体間でモデルを共有した場合, 各主体が別々に作成したモデルを用いる場
合より引継ぎ効率化効果が大きい。同じ詳細度であって維持管理を担う主体も, 設計者, 施工者の2パターン

も部材の属性情報を付与する方法や表記の仕方など細がある。同一主体間で引継ぎを行う場合は, 異なる主体

る。また工程が連続している方が効率化効果は大きい。

式（3）のα は異なる主体間で引継ぎを行う場合は0とす

かな差が生じ, 引継ぎにかかる時間が増加するからであＶR（S）＝Σi, jＶR（
｛i,j｝
）
╳α ╳n

間で行う場合より効率化効果が大きくなると考えられる。
る条件を新たに加える。上記4ケースで用いるパラメー
タを表-2に示す。さらにCIMの詳細度を施工段階で上げ,（3）

維持管理を設計者が担うケースを標準としてパラメータ

ここに, i , j：引継ぎを行う主体, n：提携に含まれる引継を変化させた場合に配分便益がどれだけ変化するかについて比較する。

ぎを行う主体数である。

ゲーム解の一般的な解釈として, 全ての主体にとって一般に3次元モデル作成にかかる費用は, モデルの詳細度が高くなるほど増加する。板倉ら12）はこの費用を,合意できる配分解が求められる場合もあれば, 一部の主掛けたものと考え, 作成にかかる時間を測定することで費の主体が合意可能な範囲にその配分解があることを意

体は合意できない配分解となる場合もある。コアは全てモデル作成にかかる人件費とモデル作成にかかる時間を味する。もしもこの範囲に入らない場合は, 合意可能な用を求めた。測定された時間は, 詳細度が高くなるほど主体が合意できない主体の負担をカバーすることでコア増加していた。この考えに則り, モデル作成費はモデルの詳細度にのみ依存し, CM の右下に詳細度を添字としの範囲内に移動し, 配分を成立させることができる場合もある。諸パラメータが変化することにより, コアが変形て付与する。

し, また仁やシャープレイ値などの解が移動する。ゲーム

以上を踏まえて, 各種パラメータに具体的な数値を与解は, 仁, シャープレイ値というように唯一の考え方が支えた場合のゲーム理論の解（コア, 仁, シャープレイ値）を持されるものではないため, 実際に適用する上では, コア求める。図-11に一般的なゲームのコアと解を図示する。

が広いことが, 主体間の交渉をより安定させるという意味

表-１ α の値

で, 望ましいと言える。

紙幅の都合により詳細は割愛するが, このようにして構築した数理モデルでは, プレイヤーとして発注者を含めていない。発注者が支払う金額を受注者が受け取る構造であるため, 発注者をプレイヤーとすることはできない。

発注者の存在を考慮した場合, CIM導入時の費用分担問題にどのような影響を与えるか考察する。平成29年

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特集

度現在, 国土交通省はCIMの実施方針として, 発注者指定型,

地質の最新技術参考文献

受注者希望型の2つのタイプを設けている13）。前

1）JACIC：CALS/ECとは？

者は, 発注者が受注者に対して要求項目を設定し, CIM

http://www.cals.jacic.or.jp/calsec/ 2017.12.29 現在.

活用による業務効率化の検討を行う。後者は, これまで

2）
日本計画行政学会：特集：人口減少局面の公共施設・インフラマネジメ

期待できる業務や, 関係者協議において実施するとされ

3）Open Street Map Japanホームページ,

検討を目的としているため, 受注者に対する要求項目に

4）国土交通省:道路の標準幅員に関する基準（案）について,の試行事業で効果が認められたフロントローディングがントの諸相, 計画行政 第39巻, 第2号, 日本計画行政学会, 2016.

ている11）。発注者指定型ではCIM活用の充実に向けたhttps://openstreetmap.jp/, 2017.01.04.現在.

「CIM導入ガイドライン」に準拠することが含まれるはず

http://www.mlit.go.jp/road/sign/kijyun/pdf/19750715である。本ガイドラインでは, 計画, 調査, 設計段階から

hyoujunnhukuinn.pdf, 2017.12.25.現在.

3次元モデルを導入し, その後の施工, 維持管理の各段

5）狭あい道路とまちづくり研究会：狭あい道路とまちづくり,地域科学研究

階の各段階においても3次元モデルに連携・発展させ, 併会, 1996.

せて事業全体にわたる関係者間で情報を共有するとされ

6）焼津市ホームページ,ている。そのため, 各工程を担う主体間で全提携が形成

https://www.city.yaizu.lg.jp/index.html, 2017.01.04.現在.

される可能性が高い。ただCIM活用の範囲については,

7）政府統計の総合窓口（e-Stat）,

される業務への試行的活用が行われる可能性がある。そ

8）児玉公信：UMLモデリングの本質 良いモデルを作るための知識と実践,

は, 参考とする前例が少なく, 数値の正確性を担保するこ

9）窪田寛之：コンサルタントになる人の初めての業務分析, ソフトバンクク

本ガイドラインで示された業務以外にも導入効果が期待

https://www.e-stat.go.jp/,2017.01.04.現在.

のような場合, 各提携の便益, すなわち特性関数の算出

日経BP社, 2004.

とが難しい。

リエイティブ, 2004.

受注者希望型では, 受注者は発注者からCIMの導入

10）一般社団法人日本建設業連合会：建設業界ハンドブック 2017.

を要求されず, 総合評価においてCIM活用が成績評価で11）国土交通省CIM導入推進委員会：CIM導入ガイドライン（案）, 2017.

加点されるにとどまる。そのため, 受注者はCIM導入に12）板倉崇理, 矢吹信喜, 福田知弘, 道川隆士：維持管理のための橋梁3よりどれだけ事業費を抑えることができるかに注目する。

次元プロダクトモデルの最適詳細度に関する基礎的検討, 土木学会論

CIMは建設ライフサイクルの上流からの導入が想定され

文集F3, Ｖol.70, No.2, I_42-I_49, 2014.

ているため, 設計段階でCIMが導入されなければ下流で13）国土交通省：公共工事の入札契約方式の適用に関するガイドライン

活用される可能性は低くなる。反対に設計段階で導入さ【本編】, 2015.

れれば, 3次元モデルがライフサイクル全体で共有され,全提携が形成される。

5．おわりに公共施設マネジメントにCIMを導入することがその効率化をもたらすことはほぼ疑いがない。問題は, 導入を阻む幾多のハードルである。本稿ではそうしたハードルを下げるためにまず, GIS型データベースを活用することで期待される効果を示した。次にCIM導入により業務プ
ロセスがどのように変化するか考察した。そしてデータ作成コストの分担のあり方について考察した。今後も研究と実践の両面からCIMの普及定着に臨んでいきたい。
謝辞

本稿には焼津市, 株式会社オリエンタルコンサルタン

ツとの共同研究, 一般財団法人日本建設情報総合センターによる助成を受けた研究の成果を含んでいる。記して謝意を表する。

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特集

地質の最新技術

宇宙線ミュー粒子による空洞探査
川崎地質株式会社

戦略企画本部

技術企画部

鈴木

敬一・草茅

太郎

の数をフラックスという。このフラックスを精度よく計測

１．はじめにすることが宇宙線ミュー粒子探査のキモとなる。

宇宙線ミュー粒子フラックスは, 鉛直方向が最も大き宇宙線ミュー粒子を利用した非破壊探査がにわかに注目を集めている。この技術を使って, ピラミッドで未知く, 鉛直から水平に近づくにつれて減少し, 水平方向ではる。NHKの番組として放映されたため, ご存知の方もいことを天頂角という。宇宙線ミュー粒子フラックスは, 天

鉛直の100分の1以下となる。鉛直を基準とした角度のの空間と推定される低密度の領域が見つかったからであ

頂角にも依存し, その依存性についても既知である。

るだろう。権威ある科学誌であるNatureにも論文が掲載された1）。

筆者らは土木物理探査として宇宙線ミュー粒子を利用

３．宇宙線ミュー粒子の検出方法と探査原理

ミュー粒子とそれを利用した探査技術の歴史を振り返りある。光を放出する現象をシンチレーション, その物質

２．宇宙線ミュー粒子あるため, シンチレータを利用して検出することができる。

するためにこれまで研究を重ねてきた。本稿では宇宙線

荷電粒子や放射線が通過すると光を放出する物質がながら, これまでの適用事例や将来展望を示してみたい。

をシンチレータという。宇宙線ミュー粒子も荷電粒子でフラックスを求めるには検出器で計数された数を, 検出器の大きさによって決まる面積と立体角および計測時間でミュー粒子は, 素粒子の一種であり, 素粒子は物質を割ることによって求めることができる。

構成する最小単位である。電子は最もなじみのある素粒

宇宙線ミュー粒子は物質中を進むうちに徐々にエネル子であるが, ミュー粒子は電子の兄弟のようなものであり, レプトンという素粒子群のひとつである。

ギーを損失し, 電子とニュートリノに崩壊する。透過する

成り立たない状況にある。しかし, ミュー粒子は電子ほ

クスは徐々に減少する。透過距離が同じでも経路に沿っ距離が長くなればなるほど損失エネルギーが増え, フラッ

電力供給や通信に必要な電子がなければ, 現代社会はた平均密度が大きい場合は, 物質との相互作用が増える

どなじみがなく, 特になくてもよさそうである。物質を構ためフラックスは減少する。

成する原子は, クオークとそれを結びつけているボゾンとこのことはX線によるレントゲンと同じ考え方である。

いう素粒子群と, 原子核の周りにある電子があれば良さそうなものである。しかし, 存在する以上は何か存在する

皮膚や筋肉と, 骨とを比較すると骨の方の密度が大きい

かのぼるような, 先端的な研究の成果を待つ必要がある。

スの小さいところを白く表示し, 骨を可視化することがでためX線フラックスが減る。レントゲン写真ではフラック

理由があるはずで, それについては宇宙の起源にまでさきる。内臓や筋肉は密度の差がないため, 胃や食道を可素粒子の説明については文献2）に比較的詳しく書いた視化するためには密度の高い硫酸バリウムを口から流しので, ここではこれ以上は示さない。ミュー粒子は英語で込んで, 密度の違いをつけてからその形を映し, 内臓の形

はmuonと綴るため「ミューオン」あるいは「ミュオン」と表状などを把握することができる。

記される場合もあるが, 同じものを指している。

宇宙線ミュー粒子を利用してレントゲン写真と同じよところで宇宙線とわざわざ接頭語のようについているが, これは宇宙からやってくる高エネルギーの陽子や原うな画像を得るには, 宇宙線ミュー粒子が鉛直方向で最ためである。

見ることはできない。地下に検出器を設置することによも大きいことを考えると, 地表に検出器を設置しても何も子核などの宇宙線が大気中の原子と相互作用して生じるり, その上部の地盤や構造物の密度を計測することがで生成されるミュー粒子は非常に高エネルギーであるたきる。

め, 物質中の透過力が非常に高い。純粋な水であれば数キロメートルの距離を十分に透過することができる3）。さ４．研究の歴史らに物質と適度に相互作用するため, ニュートリノのように巨大な検出器も必要としない。

冒頭で宇宙線ミュー粒子探査が注目されていると書

宇宙線ミュー粒子は, 常にランダムに大気の最上部でいたが, 意外に歴史は古い。1955年には鉱山でミュー

ル平方あたり1秒間に1個の割合, すなわち手のひらに毎みられた4）。筆者らが知る限りこれが最も古い報告であ発生し, 地表に到達している。平均して10センチメート

粒子を測定し, 岩盤と鉱床の密度差を検出することが試

秒1個程度のミュー粒子が通過していることになる。

る。1970年にはノーベル賞物理学者のAlvarezらによ

単位面積, 単位時間, 単位立体角あたりのミュー粒子

るエジプトの大ピラミッドでの試みが有名である5）。その

18

特集

地質の最新技術後, 鉱床を対象とした数値実験などの論文が発表されたになるとさらに減少する。これは上に行くに従って, 物質としたミューオンラジオグラフィ6）が行われ, このころからたものである。

が, 目立った報告はなかった。1995年には火山を対象が少なくなっているためであり, 名古屋城の構造を反映し図-28）は名古屋国際センターの各階で計測したもので急激に認知度を増してくる。ラジオグラフィとは放射線を用いた画像化技術ことのであり, X線レントゲン写真もあり, こちらはどの階で計測しても同じような密度が得らに思われるが, 素粒子と放射線は物理的には区別ができ

大変興味深いのは図-39）に示す市営地下鉄の各駅で同じである。ミュー粒子というと粒々のようなもののようれている。

ないものである。ミュー粒子を使ったラジオグラフィを計測した結果であり, 宇宙線ミュー粒子の線量率が地下ではミューオグラフィ（Muography）という言い方も徐々ため浅く, 新しいものほど深くなっていることが見て取れ

ミューオンラジオグラフィ（Muon radiography）, 最近

鉄の深さを見事に表している。東山線は最初に作られたに定着しつつある。

る。実際に名古屋市営地下鉄の歴史を調べてみると, 東ミューオンラジオグラフィは火山の内部構造, 例えば山線, 名城線（環状になる前）, 名港線, 鶴舞線, 桜通線の探査することが目的に研究された。しかし, それ以前に当線の右側の方では急激に線量率が増加し, 一定値に落ち

火道の位置や, マグマや火山ガスなどの低密度の物質を順になっている（上飯田線はこのときはまだない）。東山

時工業技術院名古屋工業技術試験所の湊進博士によっ着いている。これは上社駅の手前で地下鉄が地表に顔をて, 大型の構造物などを対象にした非破壊探査が1980

出し, 藤が丘駅までほぼ同じ高さを走っているためである。

れていないので本稿では特筆すべきものとして次章でい結果が, 図-4である10）。白抜きが名古屋, 赤丸が東京で年代後半には行われていた。一般的にはあまり広く知ら筆者もこれを見て東京の地下鉄で計測してみた。そのくつかの例を示したい。

ある。名古屋市営地下鉄と併せてあるが, 深さと大変良

5．全方位計測による構造物非破壊探査

深い駅（大江戸線六本木駅など）があるが, 名古屋での値

い相関性があることがわかる。東京の場合, 名古屋よりの延長線上にあることがわかる。

宇宙線ミュー粒子は, 天頂角分布を有するが, あらゆる

他にも真宗大谷派名古屋別院（通称「お東さん」）の山

方向から到来するため, ひとつの検出器で計測すると検出器を設置した場所より上の部分の平均密度しかわから門で計測した事例11）なども報告されていて大変興味深い。

的である。

さと平均密度を掛け合わせた量）との関係を示す実験式

な形状に置き換えて, 平均密度を計算し, その上に計測とができるので, ミュー粒子フラックスから面密度を求めない。ただし, 非常に簡単に計測を行うことができ, 実用

文献11）では, 宇宙線ミュー粒子フラックスと面密度（深図-17）では名古屋城の各階で計測し, 幾何学的に単純も提案されている。深さは図面や測量などにより知るこて, 深さで割ることにより, 密度を求めることができる。他値を載せている。単位はフラックスではなく, 放射線の単に文献12）には大深度の場合のミュー粒子フラックスと面

位時間当たりの量を示す線量率になっているが, 本質的にはフラックスと同等である。4階から5階に上がると平密度との関係を示す式が提案されている。

均密度が0.5g/cm から0.3g/cm に急激に減少し, 7階
3

3

図-１

宇宙線ミュー粒子によって計測された名古屋城の鉛直方向のかさ密度分布

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特集

地質の最新技術

図-２

宇宙線ミュー粒子によって計測された名古屋国際センタービルの鉛直方向かさ密度分布

図-３

名古屋市営地下鉄各駅での宇宙線ミュー粒子強度

図-４

名古屋と東京での地下鉄駅での計測結果

20

特集

地質の最新技術

6．同時計数法による非破壊探査
全方位の計測は, 迅速に測定できるという利点がある

反面, 到来方向がわからないので密度の異常値がどこにあるかの判断が難しい。そのためミュー粒子の到来方向を知るために複数の検出器を用いて, 同時に複数の検出器を通過したミュー粒子を計数することにより到来方向を知ることができる。図-5に検出器の例を示す。上部に検出器（主検出器）
があり, その下に5台の検出器（副検出器）を配置している。前者は球形, 後者は円筒形である。
主検出器と副検出器を同時に通過したミュー粒子だけを測定すれば, 副検出器上の点から主検出器を見上げた

円錐形の範囲（立体角）から到来したミュー粒子であることがわかる。ふたつの検出器を同時に通過したミュー粒子を計数するため, 同時計数法という。図-5の検出器は5方向から到来したミュー粒子を一度に計数できるため,
マルチ計測器と呼んでいる。

図-6

図-5

実験場の平面図（上）と断面図（下）ミュー粒子マルチ計測器
図-7

このマルチ計測器を用いて三次元トモグラフィを試みた。図-6に実験を行った場所の平面図と断面図を示す。

実験場の直交方向の断面図

通路と書かれた灰色の部分が地下の構造物（主に鉄筋ることはできない。しかし, 計測器全体の角度を変えるこ

ところは通路としての空間があり, 途中で屈曲している。

図-8はこの方法で取得された結果である。計測で得らとができるので, このような計測が可能である。

コンクリート）であり, 茶色い部分が地盤である。水色の緑色は下水管（雨水）である。平面図上の赤い線が後述れたミュー粒子フラックスを湊の式を用いて面密度に変クリート構造物上面から地表までの深さは11.1m, 幅はこれによると図-6や図-7で水色に見えていた通路は, そ

換し, これを土被り11.1mで除して平均密度を求めた。

する3本の測線である。断面図を参照すると, 鉄筋コンの部分が見かけ密度1.4g/cm3以下の低密度としてあら約3.5m, 下水管の直径は1.3m, 水色の通路の高さは2.8mである。

われている。図-8の右側にはマンホールと下水管に相当

水色の部分の通路と下水管を空洞と見立てて, その下する低密度領域も認められる。画像の上下には周囲の建の通路で計測を行った。

物の影が映りこんでいて, 通路の屈曲部に重なり合って初めに示すのは, 中央の測線において, 測線方向とはいる。

直交する方向にマルチ計測器を配置し, これを1m間隔

次に三次元トモグラフィを行うために, 検出器の並んでで移動して計測した結果を示す。図-7は1地点あたりのいる方向を測線と同じ方向にして, 1地点あたり15方向,

5方向を同時に計測できるが, 各検出器間の角度を変え

9）。これを平行に3測線計測し, 三次元トモグラフィの測定の方向を示したものである。マルチ計測器は, 1回でこれを0から12mまで1m間隔で13地点を計測した
（図-

21

特集

地質の最新技術解析を行った13）。その結果が図-10である。密度の低い

部分は透明で表示した。水色の通路部分と埋設管が明7．宇宙線ミュー粒子フラックスの特性

1.6g/cm 程度と解析されているが, 周囲のボーリングあることは既に述べた通りである。フラックスを増やすこ

宇宙線ミュー粒子は到来するフラックスはほぼ一定で

瞭 に 低 密 度 と し て 取られて いる。地盤の 平均密 度 は3とはできないか, という質問を受けることが多い。人工的データと比べても調和的である14）。

に発生させればよいのではないか, ということである。答えを先に示すと「現実的にできない」である。

探査に利用する宇宙線ミュー粒子のエネルギーレベル

はGeＶ（ギガエレクトロンボルト）からTeＶ（テラエレクトロンボルト）という非常に高エネルギーの領域である。このレベルの高エネルギー素粒子を生成するには, 例えば

欧州原子核研究機構（通称CERN）にある大型ハドロン

衝突型加速器（LHC）のような装置が必要である（ハドロンとはこの場合は陽子を指す）。陽子のような粒子同士を衝突させて, ミュー粒子を発生させることは可能である。

しかし, これがどれくらい現実的でないかというと,

CERNのLHCでは山手線1周分に等しいといわれるほどの大型の装置である。これを任意の場所に設置して探査のために稼働させるなどそもそもできない。さらに陽子図-8のような素粒子でない複合粒子（陽子はクオーク3個かマルチ計測器による可視化結果

ら構成される）を衝突させると, 所望する素粒子以外にも様々な素粒子が生成され, これらがノイズになり, ミュー粒子だけを選別することが難しくなる。

ミュー粒子フラックスを計測する場合, 検出器を大きくすればするほど短時間で正確な値を得ることができる。
しかし, 宇宙線ミュー粒子は水平より下向きの角度からはほとんど到来しないため, 対象物の水平延長方向よりよりも下に検出器を設置しなければならない。特に地下の空間に設置する場所は, 空間が限られることが多い,

従って, 設置する場所と対象物および深さに応じて検出器を設計する必要がある。
図-9

検出器間の面積と距離も重要である。同時計数法の三次元トモグラフィのための波線図

場合, 検出器の面積を増やせば増やすほど, ミュー粒子フ
ラックスを正確に求める時間が少なくなる。検出器間の距離を増やせば増やすほど, 立体角が小さくなり, 空間的な分解能は向上する。さらに, 同じ検出器を用いた場合

でも, 探査対象の平均密度や土被りによって計測時間が異なる。

ミュー粒子はランダムに発生することが知られている。

例えば, 1個のミュー粒子を計測したからといって, 地盤の密度の情報が得られるわけではない。ミュー粒子のフラックスには統計的な誤差が含まれている。これは計数した数によって異なり, 計数した数が多いほどフラックスの誤差は少なくなる。従って, 計数する時間を増やせば,それだけ誤差は少なくなるが, 探査にかけられる時間にも限りがあることが多いため, 最適な計測時間をあらかじ
め計算しておく必要がある。

宇宙線ミュー粒子を利用して地盤探査や空洞探査を

図-１0

行うには, 検出器の設置できる空間の大きさ・必要とす

三次元トモグラフィ解析による密度分布図

る分解能・土被り・平均密度・計測にかけることができる

22

特集

地質の最新技術

時間, などパラメータの数が多いため, 探査の目的・対象

物・設置空間の大きさ, 概略の密度差などに応じて, 検出
器や計測時間を最適化する必要がある。場合によっては,目的や対象に合わせた検出器を製作する必要がある。

図-１２
図１１

原子核乾板の原理

立体角・検出器間距離・断面積の関係

8．原子核乾板によるラジオグラフィ
冒頭で述べたピラミッドの探査は, 名古屋大学により原子核乾板を用いて行われたものである。

原子核乾板は, 素粒子の飛跡を検出し, 可視化することができる特殊な写真フィルムである。健康診断の胸部X線撮影でおなじみのレントゲン乾板と原理的には同じである（X線はエネルギーの低い光子という素粒子と等価である）。

ハロゲン化銀の粒子を混ぜた乳剤をプラスチック製の

図-１３

原子核乾板の読み取り方法

図-１４

原子核乾板の飛跡読み取り例

薄い板（昔はガラス板を用いた）に塗って, 乾かすので乾板という（湿板というのもかつては存在した）。

この乾板にミュー粒子など, 高エネルギーの素粒子が通過するとハロゲン化銀粒子が黒く変色する（図-12）。
これを現像して定着させて, その飛跡を顕微鏡レベルのスキャナで読みとって, 濃淡として画像を得ることができる（図-13）。図-14は飛跡の例である16）。

岐阜県や愛知県などの一部地域では戦時中を中心に採掘された亜炭廃坑が問題となっている15）。これらを弾性波探査や電気探査あるいは地中レーダなど物理探査を利用して探査することは非常に難しい。その理由はふたつある。ひとつは廃坑が三次元的に複雑で, 二次元を前提にした物理探査では限界がある（二次元とは測線直下の構造が, その垂直方向に変化しないこと）。三次元

物理探査も原理的には可能であるが, 道路や住宅地など
では測線を効率よく配置できない, 調査費用が高額であ深さを確保できない, など原理的な限界がある。

うひとつの理由は, 弾性波や電気探査の場合には, 空洞を探査できないか検討してみた17）。

採掘を終えた廃坑は, 水没していることが多く, 水没したである。土被り20m, 深さ10mのところに1m3の空洞がいと考えられる。地中レーダなどでは, 亜炭層とそれを含クスを求めると図-16のようになる。同図の中央にフラッるなどの理由により, 適用されることがほとんどない。もそこで宇宙線ミュー粒子を原子核乾板でとらえて空洞と周囲の地盤との物性のコントラストがないことである。

図-15はシミュレーションに使用した密度数値モデル

空洞は周囲の亜炭層や堆積岩層と物性があまり違わなあった場合を考える。ここに原子核乾板を設置し, フラッ

む堆積岩層の電磁波の減衰が大きく, 十分な探査可能な

クスの大きい領域が認められ, これが空洞に相当する。

23

特集

地質の最新技術図-１5

亜炭廃坑を想定した密度数値モデル

図-１7

図-１8

図-１6 亜炭廃坑をモデルにした数値シミュレーション結果

大谷石採石場跡地の測線平面図

大谷石採石場跡地の測線平面図断面図

もちろんこの結果は理想的な場合を計算したものであり, 実際にはノイズや地形の影響など様々な要因が想定されるため, このような鮮明な画像を得ることは難しいが,原理的には空洞の検出が可能であるといえる。

次に, 栃木県宇都宮市の大谷石採取場跡地で, シンチ

レータ方式と原子核乾板とを同じ場所で計測して比較した実験の結果を示す18）。実験を行った場所の平面図と断面図を図-17, 図-18にそれぞれ示す。

対象とした空洞は図-17に示すようにA, B, Cの3つの空洞である。赤線は測線である。図-18の断面図を参照

すると, 空洞は断面形状がかまぼこ型で, 幅4m, 高さ3m

図-１9程度である。その下に計測を実施した大型空洞がある。
土被りは30mから50m程度である。

地形が比較的複雑であり, これらの補正をする必要が

シンチレータ方式と原子核乾板の計測結果の比較

様な密度1.5g/cm3を与えた。

ある。現在はDEMのデータが比較的簡便に入手できる

空洞C方向については原子核乾板・シンチレータ方式

のでそれを用いた。

いずれでも同じようにフラックスが大きくなっており, 定で計測された結果を示す。計算には三宅の式を用いていシンチレータ方式ではフラックスの増加が見られないが,図-19に原子核乾板とシンチレータ方式の異なる方法

性的には空洞の影響が見られる。空洞B方向については,る。ふたつの方式でのミュー粒子フラックスの計測結果と,原子核乾板では空洞の影響と思われるフラックスの増加

地形に基づいて求めた理論ミュー粒子フラックスを示しが認められる。これは,原子核乾板の角度分解能が高く,ている。大谷石の平均密度は乾燥していると仮定し, 一

空洞と空洞以外の分別が計測できたためだと考えられ

24

特集

地質の最新技術る。空洞A方向については, シンチレータ方式の計測範

土木分野でもコントロールボーリングの適用が可能に加が見られる。ただし, 両者を十分に説明できないところて, 水平に設置することができれば, 効率よく探査するこなっている。条件が許せばコントロールボーリングを行っ

囲外だが, 原子核乾板では空洞Aによるフラックスの増とができる。

もあり, 今後の検討を要する。

原子核乾板とシンチレータ方式との違いを表-1にまとめた。原子核乾板は電源が不要で空間分解能も高く, 安

価で取り扱いも比較的簡単である。シンチレータ方式は,その逆である。しかし, シンチレータにはリアルタイムの計測が可能であり, 原子核乾板にはない特徴を有する。

探査目的に応じて両者をうまく使い分ける必要がある。
表-１

原子核乾板とシンチレータ方式との比較

図-２0

都市部における空洞探査の問題点

8．今後の展望
前章ではシンチレータ方式と原子核乾板を比較した。

シンチレータ方式には大きく, 重く, 取り扱いが難しいという課題がある。なにより原子核乾板と比較すると高価である。そこで光電子増倍管のかわりに半導体を用いた検出器などが考えられる。筆者らは現在半導体検出器をテーマに, 技術開発を進め, 既存のシンチレータ方式には

図-２１ ボーリング孔を利用した計測方法ない特長をもった検出器の開発も行っている。成果が出た場合には改めて報告したいと考える。

図-22は全地連の報告書20）から引用した空洞探査に

地下インフラ施設の老朽化に伴う空洞による陥没事故を未然に防ぐために物理探査が適用されている。なかで対する物理探査の探査可能深さと分解能の関係を示しも地中レーダは, 路面下空洞探査として技術が確立してたものである。

きつつある。しかし, 地中レーダは高分解能で, 作業効

率も良い反面, 探査可能な深さが浅いという欠点がある。
探査可能深さを確保するには弾性波を使った反射法や電気探査なども考えられる。しかし, 地下インフラ施設が多く存在する都市部では, 振動や電気的なノイズにより,

19）
物理探査の特性が発揮できないことがある（図-20）。

宇宙線ミュー粒子を利用した探査ではこのようなノイズに影響することは全くないという利点がある。都市部ではミュー粒子検出器を設置できる地下インフラ施設が多数あり, 設置する場所には事欠かない。直上だけでなく,

斜め上方向も探査できるため, 設置条件もそれほど厳し
くない。

地下インフラ施設などの設置空間がない場合は, ボー

リング孔を利用することで探査が可能である。図-21は,亜炭廃坑を想定した場合であるが, 斜めボーリングを

図-２２ 空洞探査における探査空白域（文献 ２0）に加筆）行って, そこへ原子核乾板を設置すればよい。最近では,

25

特集

地質の最新技術

地中レーダは深さ数メートルまでを高分解能で探査す

トンネル施工現場においても断層破砕帯の密度差を検ることができる。地震探査や電気探査数メートルから数出した事例24）もあり, 今後トンネル施工現場においてもある。このことは地中レーダでは小さな空洞をとらえるこ資源探査にも適用しようという動きも出てきている25）。

十メートルの深さに対して, 数メートル程度の分解能で斜め前方の探査に適用できる可能性がある。

とはできるが, 探査深さが不足する。地震探査や電気探物理探査学会誌の第71巻に「宇宙線ミュオンを利用した

査では探査深さは十分であるが大規模な空洞しか探査

地下探査の新潮流」と題して特集が組まれている。

できない。同図中の中央, 探査深さ1～10メートル, かつ様々なニーズが想定されるが, 宇宙線ミュー粒子を利

分解能0.1～1メートルの領域が探査空白域として, 現状用した探査には計測時間がかかるという大きな課題があで示した事例から, この探査空白域を埋める可能性を十器本体の多数化を行えば原理的には実現できる。そのの課題とされている。宇宙線ミュー粒子探査は, これまる。計測時間の短縮には検出器の多チャンネル化や検出分に持っていると考えられる。

ためには安価で小型の検出器を多数設置する必要があ

空洞は密度が地盤に比べて極端に小さいと考えられる。これを実現できる具体的な手法として原子核乾板がるため, 密度分布を得ることで空洞を判定することがである。また, リアルタイムの計測を効率良く実現する方法

きる。空洞探査に物理探査を適用する場合, 例えば地中として, シンチレータに光ファイバ, 光電子増倍管の代わレーダであれば地盤（土粒子・地下水・空気の混合物）とりに半導体検出器を用いるなどのアイデアもあり, 筆者ら

空洞（空気）の比誘電率の違いによる反射波により判断すは現在これらの課題に取り組んでいる。

る。電気探査の場合は, 地盤と空洞の比抵抗値, 弾性波

地下環境への対応としては防水・防滴も必要であり, ボ

探査であれば音響インピーダンス（密度と弾性波速度を

アホール型の検出器には小型化と防水構造, あるいは姿掛け合わせた物理量）の違いにより判断する。これらの勢制御などの課題もある。

方法はいずれも密度の違いを間接的に見ていることにな

究極はロボット化を行って, 自動計測により安価で効る。重力探査や密度検層などの方法も密度を直接得るこ率の良い計測が実現できると考えられる。

しく, 後者はボーリング孔のごく周辺しか探査できないとおわりに広い範囲で直接的に得ることが可能である。

て紹介した。宇宙線ミュー粒子による構造物や地盤の非かと考えて検討を行ってきた。図-23は宇宙線ミュー粒

研究されていることがおわかりいただけたものと考える。

とができるが, 前者は密度構造を一意に決めることが難いう課題がある。宇宙線ミュー粒子を利用すれば密度を

本稿では宇宙線ミュー粒子探査の歴史や事例につい筆者らはこれまで様々な分野に適用できるのではない

破壊探査は意外に古いことや, わが国では名古屋で盛んに子探査の適用可能性がある分野を示したものである21）。

東海地方では, 亜炭の採掘跡の空洞が原因の陥没事

大型の土木構造物, 例えばダム堤体の探査なども可能

故が後を絶たない。しかし, 既存の物理探査では, 三次る。河川堤防では樋管内部や堤体法尻に設置することがい。第8章にシミュレーションの結果を示したが, 原理的元的に複雑な空洞の形状をとらえることは非常に難しとなる。監査廊や堤体の法尻に設置することが可能であにはこれまでの物理探査では検出が難しかった空洞だけできる。福島第一原子力発電所の事故後は, ミュー粒子

でなく, これまで不可能であった領域の探査ができるようを利用して内部の可視化を試みた例もある22）。

になる可能性を十分に擁している。

岐阜県瑞浪市にある日本原子力研究開発機構の瑞浪

本稿ではいくつかの事例を示したが, 今後はより具体

町深地層研究所においては, 地下300mにおける断層破的な条件での実証実験を行って宇宙線ミュー粒子探査

砕帯の検出が試みられ, 健全部と破砕部の密度差が検出の有効性を検証して行く予定である。

できている23）。

宇宙線ミュー粒子を使う利点としては, なにより自然放射線であるため安全かつ免許なども必要ないこと, さらに測定器を設置しておけばデータは取得できるため, 計測

中に別の仕事ができるなどがあげられる。このような利点にも着目していただきたいと考える。
謝辞

放射線地学研究所代表の湊進博士には, HPに掲載されている図面の使用を快諾していただいた。ここに記して謝意を表する。

図-２３ 宇宙線ミュー粒子を利用した探査技術のニーズ

26

特集

地質の最新技術参考文献

レータ方式による宇宙線ミュー粒子探査の比較～大谷石採石場跡地の1）
Morishima, K., Kuno, M., Nishio, A., Kitagawa, N., Manabe,

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Clavet, D., Filosa, C., Magnier, P., Mandjavidze, I., Riallot, M.,

ミュー粒子の工学応用による地中空洞化調査システムに関する調査研

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9）
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タを用いた地下鉄における宇宙線ミュー粒子測定, 放射線地学ノート,
SCS-0062, 2010.
11）
湊 進：宇宙線透視像, 放射線, 19, pp.49-56, 1992.
12）三宅三郎：地下深部における宇宙線研究, 日本物理学会誌, 34,
pp.292-301, 1979.
13）鈴木敬一：ミュー粒子による土木物理探査の可能性, 物理探査, 65,
pp.251-259, 2012.
14）鈴木敬一・大沼寛・淺沼博信：宇宙線ミュー粒子による三次元トモグ
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16）名 古 屋 大 学 理 学 研 究 科 素 粒 子 宇 宙 物 理 系 基 本 粒 子 研 究 室
HP:http://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/tech/nuclear_emulsion/（2019年1月22日閲覧）
17）
Kusagaya, T., Morishima, K., Narita, K., Suzuki, K., Nakano,T. and Nakamura, M.：Muon radiography in Exploration
Geophysics, Proc, 13th SEGJ Int. Symp ., 201818）草茅太郎・鈴木敬一・森島邦博・成田浩司：原子核乾板方式とシンチ

27

業界トピック1

地質リスクマネジメントの現状と今後の動向
全国地質調査業協会連合会

技術委員長

岩﨑

公俊（基礎地盤コンサルタンツ㈱１．はじめに代表取締役社長）

次の第2段階は, リスクの洗い出しを実務として行う「地質リスク調査検討業務」が始まった段階である。この業務を発注する際に役立つよう,「地質リスク調査検討

国土交通省（以下, 国交省）において地質リスク調査検業務発注ガイド」1）が作成された。そしてこの業務は, 国

討業務の発注が数年前から始まっている。この業務は,全地連が従来から提案している地質リスクマネジメントの交省のプロポーザル業務の例としても採用されている2）。

一環として地質リスクを抽出・分析・評価する業務である。

第3段階は今後の展開を提案するものであり, 地質リ

予測困難な地質・地盤条件が顕在化したことによる工スクの検討を建設生産システム全般に拡大し, 事業全般

ることにより安全確保とコスト縮減を可能な限り達成しよた, 発注者側に立った地質技術顧問を地方自治体などで事中の事故や変更増額を, 早い段階からリスクを管理すのリスクマネジメントに役立てようという段階である。まうという試みである。そのため, これはi-Construction

有効活用することを提案している。

の目的である生産性向上にも極めて有効な手法である。

３．地質リスクマネジメント

本稿では, 地質リスクマネジメントに関する全地連のこれまでの取組みと地質リスクマネジメントの考え方, 地質

リスク検討業務の概要, さらに今後の動向を紹介したい。

３．１

地質リスクとその要因

２．全地連の地質リスクへの取組みに, その目的を事業損失すなわちコスト増大を抑えること

全地連においては地質リスクの定義は, 上述したようとしてとらえている。言い換えれば, 地質リスクは建設事
業において地質, 地盤, 地下水などの不確実性が建設コ

全地連では, 平成16年頃から地質リスクWGが主体となストに及ぼす影響のことを意味している。このリスクを減り, 地質リスクについての検討を始めた。これまでの取組み

ずることは建設コスト縮減に直結することであり, 国交省

は, 表-1に示すように大きく3段階に分けることができる。

が進めてきたコスト構造改革に即したものである。

最初の段階は, 当時の国交省において建設コストを抑我々が直面する地質リスクとなる事象として, 新規の建制するための「コスト構造改革」が課題として取り上げられていた時期にあたる。地質リスクを抑制することがコ

設事業において対象構造物ごとに考えられる主な事象をを中心に検討が行われた。このような背景に基づき, 地影響する要因には素因と誘因がある。

表-2に示している。そして, これらの地質リスクの発生にスト縮減に大きな効果があることを示すため, 事例研究

素因としては, 地形, 地質, 破砕帯, 地下水状況, 地盤

質リスクの定義は「地質に起因する事業リスクで事業損

特性, 岩盤性状, 汚染物質・ガス等の存在, 構造物の劣化

失とその不確実性」
とされた。

表-１

全地連における地質リスク活動の経緯

28

業界トピック1

表-２

地質リスクの主な事象例１）

図-１などがあり, 誘因としては, 気象, 地震, 地形の人工改変,

図-２

構造物築造等による外力変化がある。これら以外にも,設計変更増額と調査費の関係例３）

リスクマネジメントプロセス４）

地層断面の誤り, 設計モデルの誤り, 解析モデルの誤り,
設計・解析パラメーターの誤りなどの人的判断の誤りもスクアセスメントを実施した後リスクへの対応を検討すあるが, これらは一般的な品質管理の問題として取り扱る流れである。
「モニタリング及びレビュー」は地質調査

われるべきであろう。
３．２とその結果の考察を意味し,「コミュニケーション及び協

地質リスクマネジメントとは議」は発注者を含む関係者との情報共有と協議に相当する。そして, 事業の進捗段階に応じて繰返し実施される地質リスクを低減させるために, いたずらに地質調査ことが必要である。

の数量を増やせばよいわけではない。図-1は, 英国の高地質リスクマネジメントが注目され始めたのは, 横浜マ

速道路建設事業における工事費に対する地質調査費の比率と工事費の増額割合の関係である。この図から, 調ンション基礎杭問題や博多駅前陥没事故のような衝撃場合があることが分かる。しかし, 工事費の増額を10%を防ぐため, 事前に地形・地質や既往地盤情報などをで的な事故の反省によるところが大きい。このような事故

査費が少ないと工事費が最悪で当初の倍近くまで増える

きるだけ収集し, 地質工学, 地盤工学等の知見に基づく程度に抑えるために調査費を工事費の8%程度実施するリスクの評価を行う必要があることが改めて認識されてかと言えば, それはやり過ぎであろう。このことから, 現

きたと言える。これは, 事故防止のみならず各種の地質

場の地質・地盤状況に応じて, 的確な調査内容が必要でリスク発現に伴う工費増大に対しても必要である。

あることは自明であり, ここに地質リスクマネジメントの意

このような考えを一般的な建設事業に当てはめて考え義がある。

ると, 図-3に示すような取組みが必要と考えられる。

地質リスクのマネジメントは, JIS Q31000で示されすなわち, 地質リスクを抽出（特定）し, 分析・評価するている図-2のようなプロセスを実行することである。詳

地質リスク調査検討業務をできるだけ早い段階で実施す

細は後述するが, 地質リスクの特定・分析・評価を行うリ29

業界トピック1

図-３

地質リスク調査検討業務と合同会議を組み合わせた地質リスクマネジメント

る。その結果に基づき, 発注者など関係者との協議（三者会議）を行いリスク情報の共有化を図るとともにそれらのリスクをより明確にするための地質調査計画も策定する。
次の設計前段階においては, 上記で計画された地質調査結果に基づき地質リスクの検討（特定・分析・評価）が行われ, 設計に引き渡す条件としてのリスク対応が検討され, 三者会議で情報の共有化を行う。さらに, 施工前段階においては施工時に残されている地質リスクの程度

図-４（残存リスク）が最も問題となる。必要に応じて追加調査が行われ地質リスクが再評価される。施工者は, 残存

建設段階に応じた地質リスクの低減１）

４．地質リスク調査検討業務5）

リスクを意識してモニタリングなどを行い安全な施工に努めることができる。

４．１

以上のような流れは, 事業のすべての段階を通じて地

質リスクマネジメントを行うことであり, 一気通貫の地質

地質リスク調査検討業務発注ガイド

全地連では, 地質リスク調査検討業務について, 発注

リスクマネジメントと言えよう。

に際して必要な基本的な考え方をまとめた「地質リスク

けば, 全体の地質リスクを低減させることができる。図-4幅に加筆した改訂版1）を2016年に公表した。これは, 国

建設段階ごとに地質リスクマネジメントを繰り返してい

調査検討業務発注ガイド」を2014年に作成し, その後大は, そのイメージを示したもので, 地質リスクマネジメント

交省がプロポーザル業務で発注すべき業務の例の一つの効果を示している。

として地質リスク調査検討業務を示したこと2）に対応した事業が進むにつれて当初懸念された地質リスクが調査ものである。

トを実施しなくても地質リスクが低減することはある。一下に述べる。

れば, そのリスクへの対応（対策による低減やルート変更

４．２

逆に地質リスクマネジメントを行わない場合には, 地質リの例を図-5に示す。これらの作業は, 業務を適用する段予算超過に至るケースも多い。このように, 的確に地質検討業務あるいはそれに類した業務が行われていれば,の結果解消されてくることがあり, 地質リスクマネジメン

この発注ガイドに関連して重要となる事項について以方, 初期の段階から地質リスクマネジメントを開始していによる転嫁など）ができるため, さらにリスクが低減する。

検討内容

地質リスク調査検討業務の標準的な検討手順と内容

スクが施工途中に発現し, 予想外の対策工が必要になり階によって取捨選択することになる。すなわち, 事前に本

リスクマネジメントを行えばトータルコストを下げること

その確認程度でよい場合もある。また, 非常に早い段階が可能となり, 事業全体の生産性向上に寄与できる。

（構想・計画段階）では,「地質リスク解析」はその検討に30

業界トピック1

このような管理表と合わせて地質リスクを平面図や断面図上で表記するなどの工夫が望ましい。
４．４

リスクスコアの考え方

地質リスクへの対応を検討するうえでリスクの程度の大きさが重要となる。そのため何らかの定量化が必要であるが, 一般にリスクの程度は以下のように表される。
リスク程度R＝影響度E×可能性の高さL

表-4はこの考えを導入して文献1）で示されたリスクス

コアを修正したものである。すなわち, 影響度と可能性の高さの5段階に1～5の評点を与え, それらをかけ合わせたリスク程度の大きさによって同表の注に示した範囲
でリスクスコアのランク（C, B, A, AA）を決めている。

ただし, あくまでもこの方法は一例であり, 対象とする事業特性や地域の地質特性などを考慮して発注者と入念な打合せで決定すべきものである。

このリスクスコアの考え方に関しては, 地域ごとの事例に基づきレベルアップを図るべきと考えている。なお, 文献3）では英国におけるリスク管理表やリスク程度の考え方が述べられているので参考にして頂きたい。
図-5

４．5

地質リスクの検討手順と内容の例

積算の考え方

地質リスク調査検討業務の積算に関しては,全国標準

必要な情報が得られない可能性があり概略検討になるで積算資料（通称赤本）の平成30年度改訂歩掛版6）に初めある。

項目の詳細が示されているが, 実際に採用すべき項目やあろう。この場合, 対策の検討は省略してもよい場合もて歩掛の構成が記載された。基本的には図-5に示した「地質リスクの対応方針策定」は, 構造物の重要度, 工

歩掛は対象プロジェクトによって大きく異なる。そのため,期の制約, コストと安全性の相反関係をどのように考える

できる限り提案・見積を徴集したうえでプロポーザル方かなど事業の特性を考慮して検討しなければならない。

式の発注を行うことが望まれる。

「地質リスク情報抽出」は, 既往資料に基づく地質リス

ク要因の机上調査である。技術者の経験も加味して当該

5．今後の動向「地質リスク現場踏査」は, 机上調査でイメージされた

5．１

る。場合によってはドローンを活用することも必要であろが対象と考えられるが, 通常の地質調査業務においても「地質リスク解析」は, 上記の調査結果に基づき, 地質

めるうえで非常に有用である。

地域の地質的な課題を的確に洗い出す必要がある。

注意個所を確認することも含め, 極めて重要な作業とな

地質調査業務におけるリスク管理表の作成

地質リスク調査検討業務は, 重要性が比較的高い事業

う。

地質リスクを検討しておくことは, 設計・施工の品質を高リスクの素因と誘因を抽出し, 各地質リスクの発生確率

そのため, 今後は一般的な地質調査業務にリスク管理や被害程度の大小を判定する。リスク管理表（登録表）

表の作成を追加することを提案していくべきと考えられを作成し, 必要に応じて追加調査の計画を策定する。

る。

「地質リスク対策の検討」は, 優先度の高い（リスクスコ

アが高い）
リスクに対して, その対応方針を検討し, リスク

5．２

おいては設計業務との調整が必要である。

る代わりに専門家を技術顧問として顧問契約により雇う

管理表（措置計画表）を作成する。なお, 対策工の検討に

４．３

技術顧問とGRE

発注者によっては, 地質リスク調査検討業務を発注すという方法もある。

リスク管理表特に地方自治体の大半は地質・地盤に精通した技術者

上述のリスク管理表の一例を表-3に示す。この例は比を有していないと考えられるため, 常時相談できる存在とのを提案すべきである。英国では, 業務を実施する会社

予防するという観点から極めて重要な存在となりうる。

較的単純な例を示したものであり, 当該事業に適するもしてこのような専門家の存在は地質リスクを回避・低減・が独自のものを作成しており, それを売り物にしている。

この技術顧問としては, GRE（地質リスク・エンジニア）

31

業界トピック1

表-３

調査・設計段階におけるリスク管理表の一例

表-４

リスクスコアの一例
（文献１）
, ３）
を加筆修正）

が最も適した存在である。GREは地質リスク学会とNPO

5．３

座を履修したうえで小論文を提出して合格した技術者が米主要国の工事契約文書の一つであり, 地質査結果を取GREの発注機関における位置づけや地質リスク調査

示された条件を越えた状況が出現すれば, 予見し難き事

地質情報整備活用機構が運営する認定制度7）で, 養成講

GBR（ジオテクニカル・ベースライン・レポート）

GBRとはGeotechnical Baseline Reportの略で, 欧りまとめ地盤条件などを具体的に示した報告書である。

認定される。

象として発注者が設計変更を認める基準として用いられ検討業務との関係を図-6に示す。GREの活躍の場を作るためベースラインという表現が使われている。言い換ることが今後の課題である。地方自治体の建設事業や災えれば, GBRは発注者と請負者が共有するリスク分担の害対応のみならず, 国交省の事業推進PPPにおいても活基準を示すものとも言える。

用できる可能性があると考えられる。

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業界トピック1

国内での適用例はほとんどないが, 今後, 設計・施工一括発注方式やPFIなどの入札契約に際して適用すれば有効であると考えられる。
5．４

３次元地盤モデルと地質リスク

現在, 国交省はi-Constructionによる調査, 設計, 施工から維持管理まで3次元データ化し, 一気通貫に情報管理を行うことで生産性や品質の向上を図ろうとしている。地盤の3次元モデルを作成することは, 地形データや

図-6

土木構造物の3次元データと比べて, 調査地点間の推定

地質技術顧問の位置づけが必要となる点で状況が全く異なり, 地質リスクが含まれる可能性がある。

参考文献

そのため, 3次元地盤モデルを作成する際に地質技術

1）（ 一社）全国地質調査業協会連合会：2016改訂版 地質リスク調査検者が関わり, そのモデルに含まれる地質リスクについて何討業務発注ガイド－建設事業の生産性向上と品質向上のために－,らかの方法で明示することが必要である。

2016.
2）国土交通省：建設コンサルタント業務等におけるプロポーザル方式及び6．おわりに総合評価落札方式の運用ガイドライン, 2015.
3）C.R.I. Clayton, 英国土木学会編,全国地質調査業協会連合会訳：ジオ

地質調査は, 従来, 設計のための地質・地盤情報を提供

リスクマネジメント, 古今書院, 2016.

することが目的であった。しかしながら, 地質リスクとい4）
日本工業規格:ISO Q 31000：2010「リスクマネジメント－原則及びう概念を追求することは, 単に設計のための情報提供だ

指針」, 2010.

けでなく, 調査段階以外のすべての段階でも地質リスク

5）岩﨑公俊：基礎技術講座 地質リスクマネジメント（前編）, 地質と調査,の検討が有益であることが分かる。また, 地質技術顧問

2018年第2号, pp.57～62, 2018.

のような存在は従来はなく, 新たな役割と考えられる。こ6）（一社）全国地質調査業協会連合会：全国標準積算資料（土質調査・地のようなことから, 地質リスクは地質調査のパラダイムシ質調査）平成30年度改訂歩掛版, 2018.

フトに結びつくキーテクノロジーであるとも言ってよいで

7）地質リスク学会：地質リスク・エンジニア（GRE）認定制度,あろう。

http://www.georisk.jp/gre/gre_oubo.pd（2019年1月現在）.

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