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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

航空レーザ測量データを用いた令和元年度東日本台風災害による土砂災害発生箇所の分析
宮城県土木部防災砂防課 菅原 隆， 相澤 航輔
アジア航測株式会社○古賀 勇輝，黒岩 知恵，中島 達也
１．はじめに近年，土砂災害警戒区域以外でも斜面崩壊や土石流が発生し，土砂災害をもたらした事例が報告されている。令和 2 年 8 月には土砂災害防止対策基本指針が変更されており，今後は，数値標高モデル（DEM）等のより詳細な地形図データを用いることにより，土砂災害警戒区域等の指定基準を満たす箇所を精度よく抽出することが求められる（国土交通省，2021）。本報では，2019 年 10 月台風 19 号に伴う宮城県丸森町での土砂移動実績を対象に航空レーザ測量データを用いた地形解析を行い，斜面崩壊や土石流による土砂災害発生場所の抽出の可能性について検討した。
２．令和元年東日本台風による土砂災害の概要
2019 年 10 月 6 日に発生した台風 19 号は，大型で強い勢力を保ちながら 12 日に伊豆半島に上陸し，その後東日本を中心に広い範囲にわたり記録的な大雨をもたらした。宮城県南部に位置する丸森町では，12 日午後に非常に激しい雨が降り，12 時間の総雨量が 400 ㎜に達した（井良沢ら，2020）。この大雨により同町では多数の斜面崩壊や土石流が発生した（図-1）。丸森町の地質は主に前期白亜紀の花崗岩と花崗閃緑岩から成り，一部は新第三紀中新世の玄武岩類で構成される。斜面崩壊や土石流
図-1 研究対象地と土砂移動発生状況の大部分は，花崗岩及び花崗閃緑岩の範囲で発生した（栗原ら，2022）。
３．航空レーザ測量データを用いた土砂移動発生箇所の地形解析
5mDEM を用いた抽出結果
3.1 土砂移動実績の分類
国土地理院が公表している台風 19 号に伴う斜面崩壊・堆積分布図（国土地理院，2019）をもとに，災害後の空中写真を用いて，斜面崩壊と土石流の発生場所を判読し，GIS を用いて整理した。斜面崩壊
は，源頭部が裸地化して滑落崖があり，その直下に崩積土が確認されたものとした。土石流は谷地形で発生した土砂移動現象のうち，渓岸や渓床の侵食，土砂や水の流走域と堆積域が確認されるものとした。
さらに，これらの土砂移動により建物に危害が生じたと考えられる箇所を土砂災害発生場所として抽出した。
3.2 使用データと地形解析の方法
図-2 斜面崩壊の発生のおそれのある箇所の抽出結果
災害前の 2008～2013 年に計測された航空レーザ測量データ（計測5mDEM を用いた抽出結果
密度 1m）を収集し，GIS を用いた TIN 法で 5m と 10m の 2 種類のDEM からなる地形図データを作成し，後述する抽出精度の比較に用いた。これらの地形図データをもとに，次節以降に示す斜面崩壊と土石流の発生に関わる地形量を解析して，土砂災害警戒区域の指定基準を参考に，各土砂移動現象が発生するおそれのある箇所を抽出した。
3.3 斜面崩壊の発生おそれのある箇所の抽出
斜面崩壊の発生のおそれのある箇所として，傾斜度 30°以上かつ高さ5m 以上となる斜面を抽出した。具体的には ArcGIS（Esri 社）を用いて，平面近似法により各メッシュの傾斜角を算出して 30°以上の範囲を作成し，このうち最急勾配方向の比高差が 5m 以上の範囲を斜面崩壊
図-3 土石流のおそれの発生のある箇所の抽出結果のおそれのある箇所として抽出した（図-2）。
※図-2,3 の建物・道路は国土地理院基盤地図情報をもとに作成
3.4 土石流の発生のおそれのある箇所の抽出
土石流の発生のおそれのある箇所として，1 次谷の地形条件を満たす谷地形を抽出した。谷地形の抽出には，ArcGISの水文解析のうち累積流量ラスター作成ツールを用いた。累積流量（当該メッシュより上流の集水面積）として任意のメッシュ数を設定すると，その閾値以上の集水面積をもつ谷線を自動で生成できる。等高線をもとに判読した 1 次谷に対して集水面積を種々変化させて感度分析を行った結果，1 次谷のカバー率・的中率がよい条件は，集水面積を5,000m2 とした時であった（メッシュ数に換算すると 5mDEM：200，10mDEM：50）。この条件で谷線を自動生成し，土石流の発生のおそれのある箇所として抽出した（図-3）。

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４．結果と考察
表-1 土砂移動実績に対するカバー率
4.1 斜面崩壊及び土石流の発生状況
航空レーザ測量データを用いた
土砂移動
丸森町内で発生した斜面崩壊は813 箇所（3.0 箇所/km2），
土砂移動実績の抽出結果 ※現象
実績
区分
5mDEMによる
10mDEMによる土石流は 48 箇所（0.2 箇所/km2）であった。これらのうち（丸森町全域）カバー率
カバー率
建物に危害が生じたと判断されたものは，斜面崩壊による
746
349
斜面崩壊
813
ものが 16 箇所，土石流によるものが 6 箇所であった。
746/813 （91.6%）
349/813 （42.9%）
48
46
4.2 土砂移動実績のカバー率
土石流
4848/48 （100%）
46/48 （95.8%）
斜面崩壊と土石流の発生箇所に対して，前章で抽出した斜面崩壊もしくは土石流の発生のおそれのある箇所のカバ ※（ ）内はカバー率を示す。
ー率を表－1 に示す。カバー率は，斜面崩壊（もしくは土石 表-2 地形図データによる土砂災害発生場所のカバー率の相違
地形図データの精度による抽出結果の比較 ※2流）発生箇所の全数に対する，斜面崩壊（もしくは土石流） 現象 土砂災害発生場所
25,000地形図
5mDEMによる
10mDEMによる区分（実績）※1 によるカバー率
カバー率
カバー率の発生のおそれのある箇所が重なる箇所の割合を示す。
71310表－1 より，斜面崩壊の発生箇所に対しては，5mDEM を 斜面崩壊
167/16（43.8%）
13/16（81.3%）
10/16（62.5%）用いた場合のカバー率が 91.6 %と大半の土砂移動実績が抽366出できた。これに対して，10mDEM ではカバー率は 42.9%
土石流
63/6 （50.0%）
6/6 （100%）
6/6 （100%）と低く，斜面高さ 5m 程度の崩壊発生箇所を抽出すること※1 空中写真判読により，建物に直接土砂が到達し危害が生じたと判断された箇所をができなかった。5mDEM で抽出できなかった崩壊発生箇示す。（洪水氾濫により被災したと考えられる箇所は除く）。
所は，崩壊発生域の面積が 5mDEM の 1 メッシュ分に相当 ※2 （ ）内はカバー率を示す。
する 25m²以下の小規模なものが多かった。土石流の発生箇所に対す5mDEM を用いた抽出結果
るカバー率は，5mDEM では 100%であり，全ての土石流発生箇所が抽出される結果となった。10mDEM のカバー率は 95%程度と5mDEM に比べて若干低い。
4.3 土砂災害発生場所の抽出の可能性
斜面崩壊や土石流の発生箇所のうち建物に危害が生じた箇所を土砂災害発生場所と考え，従来の 25,000 地形図，5mDEM 及び10mDEM によるカバー率を算出した。カバー率の算出結果を表－2に，土砂災害発生場所の抽出結果を図－4 に示す。
25,000 地形図によるカバー率は，土砂災害危険箇所及び土砂災害警戒区域と土砂災害発生場所の分布状況，当該場所の地形条件を確
5mDEM を用いた抽出結果認して算出した。斜面崩壊のカバー率は 43.8%，土石流のカバー率は 50%となっており，概ね半数の土砂災害が従来の 25,000 地形図の精度では抽出できなかった箇所で発生していたことがわかった。
斜面崩壊による土砂災害発生場所のカバー率は，5mDEM を用いた場合は 81.3%と，25,000 地形図を用いた場合に対して，抽出精度が概ね 40%向上している。10mDEM のカバー率は，25,000 地形図の値から概ね 20％向上となった。5mDEM を用いた場合では，25,000 地形図や 10mDEM に比べると，斜面高さや発生域の面積が比較的小さい斜面崩壊も抽出されており，小規模な斜面崩壊を起因とする土砂災害発生場所の抽出精度が向上したことがわかった。
図-4 土砂災害発生場所の抽出結果
土石流による土砂災害発生場所のカバー率は，25,000 地形図を用いた場合は 50%である。これに対して，5mDEM 及び 10mDEM を用いた場合はいずれも 100%であり，DEM デー
タを用いることで漏れなく土砂災害発生場所が抽出されていることがわかる。この理由として DEM データにより一定の集水域をもつ谷地形が一律かつ面的に抽出されたことが挙げられる。
５．おわりに
これまで土砂災害の発生のおそれのある箇所は，縮尺 1/25,000 の地形図で抽出されてきた。本研究では，航空レーザ測量データを用いて斜面崩壊と土石流の発生のおそれのある箇所を抽出し，令和元年東日本台風による土砂移動，土砂災害発生実績に対する抽出精度を検討した。航空レーザ測量データから作成された 5mDEM 及び 10mDEM を用いることで，従来に比べて斜面崩壊及び土石流による土砂災害発生場所の抽出精度が高くなり，特に 5mDEM が精度よく土砂災害発生場所を抽出できることを確認した。以上の議論では，地形図から漏れなく土砂災害発生場所を抽出することを前提にカバー率に着目したため，今後は土砂災害発生場所の予測精度，特に的中率の向上について検討する必要がある。土地利用状況等の社会条件もふまえ，土砂災害発生場所の抽出精度の向上を目指す必要がある。
引用文献 井良沢ら（2020）：2019 年 10 月台風第 19 号による東北地方における土砂災害，砂防学会誌，Vol.72，No.6，p.42-53
国土地理院（2019）：令和元年台風 19 号に伴う斜面崩壊・堆積分布図 丸森地区（宮城県白石市，角田市，丸森町，福島県相馬市，伊達市）https://www1.gsi.go.jp/geowww/201910/houkai/houkai_s.pdf
国土交通省（2020）：土砂災害防止対策基本指針 ＜変更：令和２年国土交通省告示第 785 号＞，令和 2 年 8 月 4 日
栗原ら（2022）：近年の土砂・洪水氾濫時の水の流出実態と予測可能性の検討，砂防学会誌，Vol.74，No.6，p.20-31－ 520 －