Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
も推測可能な手法の確立が求められている。

## 2 ．研究開発目的

以上の問題認識に基づき、本研究では、まず上サロベツ湿原を対象として、（1）現地観測による地下水位の年変動及び広域評価、（2）自動撮影装置による植生フェノロジーの把握、（3）ササ前線の変動要因の解析と動態モニタリング、（4）高分解能衛星画像を用いた環境変動の推定、（5）大型野生動物（エゾシカ）の生息動向モニタリング、についての手法を検討した。次に、稚咲内砂丘間湖沼群を対象として、（6）空中写真を用いた湖沼水位の経年変化の推測、（7）今後特に監視が必要な湖沼・地域の抽出、を行った。

## 3 ．研究開発方法

## （１）地下水位の年変動及び広域評価手法の検討

降水涵養性の高層湿原において水文環境は極めて重要であり、環境劣化を招く地下水位低下の予兆を、的確に検知する手法が求められる一方、地下水位変動を精度よく観測することはできても、その年の降水量によって平均レベルが大きく変動することもあり、それが低下傾向にあるかどうかを評価する手法は十分研究されているとは言い難い。

そこで本研究では、長期にわたって観測している石狩泥炭地でのデータを用いて以下の簡易な指標を比較し低下傾向の有無を検知する手法を検討した上で、サロベツ湿原への適用を試みたとともに、最良と思われる指標を用いて広域的な分布傾向について評価した。

①地下水位の統計値：最も簡易な指標として、期間内の平均水位、最高水位、最低水位、変動幅、変動量（標準偏差）を算出した。

②比産出率：降雨による地下水位上昇から算出（降水量（mm）/水位上昇量（mm））した。比産出率は土壌の空隙率を表すものとされ、湿原が乾燥し泥炭の分解が進むと隙間が減少し小さな値となる。

③雨量補正した貯水量：年々の降水量変動の影響を取り除く試みとして、地下水位を任意の基準面からの貯水量に換算し降水量あたりの貯水量（（地下水位－基準面深さ）（mm）／降水量（mm））を算出した。

④地点間の水位差：地点間の相対的な水位差の変化に着目し、統計値（①）の地点間（例えば中心部と排水路近傍など）差分を算出した。

地下水位観測は自記式の地下水位計（センサ：HM-500/HIT-ALI（株）ハイネット）、データロガー：UIZ3635（株）ウイジン）を使用し、上サロベツ地区の植生分布を考慮して設定した観測ラインを基準として地点選定し設置した。地下水位観測地点数は32地点（ミズゴケ植生：5地点、ミズゴケースゲ植生：9地点、スゲ植生：3地点、ササ植生：10地点、ヨシまたはイワノガリヤス植生：3地点、道路側溝：2地点）で、1時間インターバルで連続的に取得した。得られたデータは、キャリブレーションで得た圧力と水位との関係式（校正式）から地表面との相対水位に換算した。解析対象期間は植物生育期間を考慮して各年の5～9月とした。

## （２）自動撮影装置による植生フェノロジーの把握手法の検討

湿原における開葉、開花、落葉といった生物季節イベントを検知することは、人為的影響による乾燥化や気候変動など、数年から数十年単位で植生や生物季節の変化を着実に検出し追跡する
観点から重要である。本研究では、デジタルカメラを用いて、自動インターバル撮影を行うことにより、植生や生物季節の変化追跡を試みた。

2009年6月6日～10月17日、2010年5月12日～10月27日にカメラを設置して画像を取得した。通常の可視域撮影用と、フィルター操作による緑～近赤外域撮影用の2台を使用した。使用したカメラは、可視域はCanon G10、近赤外域は、2009年：ADC3(Dycam)、2011年：Canon G11である。湿原を見渡せる建築物にカメラを設置し（図(4)-1）、タイマーにて日中1時間間隔で自動撮影を行った。得られた画像（JPG形式）からデジタルカウントを抽出し、合計値に対する比を算出した。その際、近赤外域カメラについては感度補正を行った。次に、画像間のズレ補正を行ったのち、画像内に植生の違いを考慮して2009年は5箇所、2010年は8箇所の解析範囲を設定し、それぞれ毎日14時の値、植生の量や活性を表すNDVI（Normalized Difference Vegetation Index：（近赤外－赤）／（近赤外＋赤））、紅葉時期を検出するGRVI（Green and Red ratio Vegetation Index：（緑－赤）／（緑＋赤））、緑の濃さを示す2G-RB（Green Excess Index：2×緑－（赤＋青））の各平均値を算出し季節変動解析を行った。なお悪天候などによる暗い画像は解析対象外とした。併せて現地において植生相観調査を行い、植物種ごとの群落高と被度を記録した。

併せて前記で計測した近傍での地下水位観測データを用いて、画像から取得算出した各値との関係について乾燥ストレスに関する情報が内在するか否かについても検討した。

図(4)-1 カメラの設置状況

## （３）ササ前線の変動要因の解析と動態モニタリング手法の検討

ササの拡大には、生物的要因、水文・土壌要因、化学的要因等が複合的に関係し、それらの要因の空間スケールも微環境から広域まで様々である。本研究では、広域的視点からササの変動要因を解析し、どのような地理空間要因がササの拡大に関わっているのか評価することを試みた。

ササの拡大に関するデータは、富士田ほか（2003） $ ^{1)} $ が1977年と2000年の空中写真を判読抽出した情報をGIS化したものを使用した（図(4)-2）。環境要因に係る地理空間情報としては、Takada et al.（2009） $ ^{2)} $ において作成した標高、傾斜、植生高、集水量（集水面積）、地盤沈下量、表層泥炭の理化学特性（乾燥体積密度、炭素体積含有率、有機物含有率）、排水に効いていると考えられる湿地溝及び埋没河川までの距離を使用した。

まず、ササ前線が標高及び湿地溝までの距離に応じて分布すると概観されることから、北（湿
原を横断する道路とササ前線の交点）を起点に2000年のササ前線の10mごとに、その地点の環境要因に係る地理空間情報（上述）の値を抽出し、両者の関係性を分析した。次に2時期のササ前線の中間線を引き、100m間隔で100×100mの正方形を中心線上に発生させ、解析区域とした（図(4)-3）。そして解析区域内における各地理空間情報の平均値及び変動量と、中心点と湿地溝及び埋没河川までの直近距離を説明変数とし、各区域内のササ拡大面積を目的変数とした重回帰分析を行い、どの因子がどの程度、ササの拡大に寄与しているかについて分析した。

次いで、より高精度かつ効率的なササ前線の検出手法について検討することを目的として、UAVを用いた画像取得及び判読を試みた。旧木道周辺域の約150×500mの範囲を対象に、2010年10月8日に自律型ラジコンヘリ（Falcon-PARS）を用いて、対地高度40m、地上解像度1cmにて画像撮影を行った。オルソ化処理された画像からササ前線を目視判読により抽出し、GISデータ化し、空中写真判読によるササ前線との比較を行った。

図4-2 2時期のササ前線

図4-3 解析对象区域

## （４）高分解能衛星画像を用いた環境変動の推定手法の検討

最新の高分解能衛星画像（WorldView-2：分解能2m、可視～近赤外の8バンド）を用いて、ササ前線の検出及び地下水位変動との関連分析に係る適応解析を行い、植生及び水環境変動の検出可能性について検討した。使用した画像は、2010年の春～夏（撮影日：5/30，6/26，8/26）に取得された3画像で、デジタルオルソ空中写真を参照に用いて幾何補正を行ったのち分光放射輝度値に変換した。なおWorldView-2画像は、米国DigitalGlobe社及び日立ソリューションズより提供いただいたものであり、成果にはDigitalGlobe社の著作権が含まれている。

2007～2008年に129地点で実施した現地植生相観調査のデータを用いて、判別分析を使った植生区分を行った。植生区分は6クラス（ミズゴケ植生、スゲ植生、ササ植生、ヨシ・イワノガリヤス植生、ミズゴケースゲの混合植生、スゲーササの混合植生）とし、画像別のほか、ステップワイズ分析で選択性の高いバンドを選定し3時期3バンドを組み合わせたケースで判別分析を行った。その結果得られた判別式を用いて、西から東に移動しているとされるササ前線域の一部において植生区分を行い、空中写真（2003.5.20撮影）から判読したササ前線（藤村未発表）との比較を
行うことによって、衛星画像によるササ前線の抽出及びモニタリングへの適用可能性について検討した。

次に、水ストレスに関する情報検出の可能性を探るため、地下水位観測データ（26地点、圧力センサによる連続観測）から、水位の高低に応じて輝度値が変化するか否かについて解析を試みた。地下水位は画像撮影時刻におけるデータを用いた。輝度値は植生及び生育時期によって異なることを考慮し、その影響を最小とするため、植生の状態が近いと考えられる6月と8月の同地点でのバンドプロファイルの比較を行うとともに、同時期で同じタイプの植生地点のバンドプロファイル比較、及び地下水位と輝度値との相関について分析した。

## （５）大型野生動物（エゾシカ）の生息動向モニタリング手法の検討

本地域において近年急速に数を増やし、2011年夏には大規模なエゾカンゾウの食害が確認されるなど、湿原生態系に将来甚大な影響を及ぼすおそれのある大型野生動物（エゾシカ）を対象に、影響モニタリングを早期に開始するための動態把握手法について基礎的な検討を行った。まず2009年には湿原内のシカの踏み道脇に自動撮影装置を取り付け、どの程度の頻度でエゾシカを検知できるか試みた。次いで2010年の予備調査を踏まえて2011年には春から秋期をとおして、上サロベツ地域周辺において、エゾシカの目撃情報を収集した。情報収集は上サロベツ湿原を拠点として自然環境保全活動を実践しているNPOサロベツ・エコネットワークに依頼し、目撃した位置、日時、オス・メス・幼獣の区別を記録した。

得られた目撃記録をもとに、月別のオス・メス・幼獣の割合、全体及び地区別の目撃個体数の季節変化、目撃個体数の時間帯変化について分析を試みた。

## （６）空中写真を用いた湖沼水位の経年変化の推測

## 1 ）対象地域の区分

稚咲内砂丘林は海岸線に沿って南北に長く広がっている。地域によって、周辺の土地利用や地形が異なるので、本課題では、北・中・南部の3地域に区分した。ここで北部は稚内-豊富町境界以南から道道稚咲内豊富停車場線以北（以下、「北部」とする）を、中部は道道稚咲内豊富停車場線以南から豊富-幌延町境界以北（以下、「中部」とする）を、南部は幌延町内に含まれる砂丘林（以下、「南部」とする）を示すこととする。

## 2 ）高解像度空中写真の整備と写真判読

本研究を実施するにあたり、最新年度の空中写真を撮影した。写真は2009年6月に撮影した。地上解像度は40cmであった。この写真を2009年度及び2010年度にかけてデジタルオルソフォトとして整備した。整備されたオルソフォトを用い、GISによって湖沼の開放水面を判読した。判読は縮尺1/1000よりも拡大して実施した。なお、1947年、1964年、2005年に撮影された空中写真による開放水面データは、北海道森林管理局が作成したGISデータを用いて解析に利用した。

## 3 ）湖岸地形の計測

湖沼を実際に踏査し、空中写真で開放水面が明確に読み取れた湖沼の湖岸地形をコンパス測量によって計測した。調査は2009年夏期、2010年夏期にそれぞれ実施した。なお、計測を行った湖
沼は、北部砂丘林、中部砂丘林、南部砂丘林に満遍なく広がるようにした。さらに、計測を行った箇所はGPS（THALES Navigation社製MobileMapperPro）によって位置を記録し、後処理DPGSによって誤差補正を行ったうえでGISデータとして利用した。

## 4 ）水位の推定方法

本研究で用いた水位の推定法の考え方を図(4)-4に模式的に示す。この湖沼では、測線A-Bの箇所がなだらかな傾斜で、その対岸は傾斜が急な湖岸の形状をしている。そこで、測線A-Bの地形を予め計測しておく。そのうえで、多時期の同一湖沼の湖岸の位置を重ねることで、水位の変動を推測するものである。

解析では、解像度が高く最も年代が古い写真として1964年を利用し、この時点での水位を「0」として、それ以外の年代（1947年、2005年、2009年）の変化を求めた。さらに、「水位の変化」を従属変数、「北・中・南部」「年代」を独立変数として分散分析を試行し、水位変化に影響を与える要因について考察した。

また、調査対象とした湖沼には、なだらかな湖岸地形を持つ「皿型」の湖沼と、急な湖岸地形を持つ「鍋型」の湖沼が見られた。皿型の湖沼は開放水面の消長がはっきりと空中写真で読み取れるが、鍋型は湖岸(水際線)の変動が少ないためにこれが水位変化に応じた開放水面の変化が把握しづらい。予め測線を設定しておくことで、鍋型の湖沼も水位の変動が推測できるか、あるいは、本手法を用いる際にはどのような湖岸地形を選択するべきか、といったことについても考察を行った。

図4-4 水位推定の考え方模式図
## （7） 今後特に監視が必要な湖沼・地域の抽出

## 1 ）湖沼形状と水位低下の関係

湖沼に対する周囲からの影響の大きさは、湖沼の面積や形状によって異なると考えられる。そこで、単位湖沼面積あたりの周囲からの影響の受け易さを表す指数として、開放水面の周囲長(m)を面積（ $ m^{2} $ ）で除した値（以下、P/A値とする）を求めた。このP/A値と、1964年から2009年までの水位変化との関係から、周囲からの影響の受け易さが水位の変化に及ぼす影響について考察を行った。

## 2 ）土地利用図の編集

砂丘帯の地下水位や湖沼水位には、砂丘帯周囲の土地利用が影響を与えることが推測される。そこで、1967年と2000年の土地利用図（環境省所有、データ範囲は豊富町のみ）を用いて、過去（1967年）には自然植生であった箇所で、2000年に明らかに人工の地物（牧草地や建物等）に変化した箇所を抽出した。さらに、これをラスタ化し、GISの近傍統計解析機能を利用し、それぞれのメッシュに対して半径250m円内に含まれる「人工物に変化した面積」を合計し、それぞれの地域における「人工物への変化率図」を作成した。

## 3 ）モニタリング方針の考察

各湖沼について推定された1964年から2009年にかけての水位減少率が大きな湖沼と、P/A値が大きな湖沼を、「人工物への変化率図」にオーバーレイし、これらを比較することで、どのような地域で、今後監視が特に必要であるかを検討した。

## 4 ．結果及び考察

## （１）地下水位の年変動及び広域評価手法の検討

地下水位は毎年の降水量に応じて変動するため、この影響を除いて中長期的なトレンドを検出するための複数の手法を比較検討した結果、地下水位変動（平均・最高・最低・変動幅・変動量）よりも、降水量変動を考慮した補正貯水量、地下水位変動から産出される比産出率（土壌空隙率）といった評価指標が有効であり、特に湿原中心部との差を取って相対変化を追跡する手法が最も有効であることが示された。比産出率は降水量の多い年には高くなる傾向があった。これは高い水位が維持された状態が続くと、降水量が増えても水位上昇量はそれに伴って必ずしも増加しないことに起因すると考えられる。雨量補正した貯水量は基準面の取り方によって変化が増幅される傾向が見られた。それに対して地点間の地下水位差は、いずれも一定方向に近い興味深い年変化傾向が示された。

図(4)-5 にサロベツ湿原において、中心部のミズゴケ植生域の地点と各地点との差を求め、植生クラス別に平均をとった結果を示した。これを見ると、植生に応じた差違が見られたとともに、高層湿原中心部での地下水位低下及び地下水位変動の増大が進んでいる可能性が示唆された。以上の4方法を総合的に評価すると、地点間の地下水位差が、潜在的な環境変化を検知する上で有効な手法である可能性が示されたものの、一つの指標に必ずしも依ることなく、直感性、土壌の空隙との関連、雨量の多寡の考慮など、それぞれの特性を生かして多角的視点から統合的に中期的な環境変動を評価することが適切であると考えられる。
次に、中心部のミズゴケ植生域の地点と各地点との地下水位の差の分布図例を図(4)-6に示した。これより、北部域で水位レベルが相対的にやや高い傾向があること、西側のササ域は地下水位レベル・変動幅ともに大きいこと、南部水路付近のササ域は水位が高く変動が小さいことなどが明らかとなった。中でも南部水路付近の地下水位の動態については、本研究課題に先立つ同地域での研究課題から得られた成果を裏付けることとなった。

図4-5 2地点間の差の経年変化

(中心部のミズゴケ植生域の地点との差を植生クラス別に平均をとった)

図(4)-6 2地点間の差の分布図例（2010年）
## （２）自動撮影装置による植生フェノロジーの把握手法の検討

図(4)-7 に設定した解析範囲を示し、図(4)-8 に各指標値の季節変化の例として 2010 年の可視域カメラによる GRVI を示した。可視域カメラによる GRVI 及び 2G-RB、並びに近赤外域カメラによる NDVI 及び GRVI の時系列変化は、いずれも植生の変化に応じて良好な季節変化傾向を示し、開葉・枯葉時期の検出への本手法の有用性が示された。また開葉期間は短く、枯葉期間は長いという傾向が認められた。また各指標値はノリウツギ植生が最も大きく、次いでヌマガヤ植生（スゲ植生）、ミズゴケーホロムイスゲ植生の順となり、植生に応じた数値の差違が見られた。なお近赤外域カメラについては、波長感度特性から赤色のエネルギーが相対的に大きく、変動傾向を把握するのに活用できる可能性が示された。可視域カメラの GRVI は、9 月上～中旬に負の値に転じており、その時期に紅葉が進んだことがうかがわれた。

植生タイプ別に2年間のGRVIを比較したところ（図(4)-9）、開葉は2010年の方がやや遅いこと、7月下旬から8月上旬は2010年の方が高い数値であること、枯葉はノリウツギで2010年の方がやや遅い傾向があることなどが示された。以上より、本手法により季節変化及び経年変化を把握することの可能性を明らかにすることができた。

次に植生に対する水ストレスを検知する試みとして、各指標のレベルが一定と見なされた6月下旬から8月上旬を対象に地下水位との相関を調べた。その結果、「赤」は地下水位と負の傾向が、「近赤外」「GRVI」「緑」「2G-RB」は正の傾向が見られた。一般に、植物の活動が活発だと、「赤」をよく吸収し「緑」や「近赤外」をよく反射することが知られている。本研究の結果をこれに照らして考えると、乾燥時には赤色光の吸収が、近赤外光及び緑色光の反射が低下する傾向が示された（図(4)-10）。全ケースで概ね同じ傾向が示され、約半数のケースで寄与率15～20%となった。これより、カメラを用いて乾燥ストレスを検知あるいはモニタリングできる可能性が示唆された。

図(4)-7 解析範囲と植生タイプ
図(4)-8 可視域カメラによるGRVIの植生別変化（2010年）

図(4)-9 植生タイプ別のGRVIの年次比較

図4-10 分光輝度値と地下水位との関係
## （３）ササ前線の変動要因の解析と動態モニタリング手法の検討

2000年のササ前線における空間環境変動を図(4)-11に例示した。起点から1,500～2,000mのところは湿地溝が湿原中心部まで入り込んでおり、各項目ともに大きな変動を示した。起点から3,500m以降の南部域は北部域に比べて全体的に変動程度が小さかった。その原因は明らかではないが、南部では北部に比べて氾濫の影響を受けていることが知られ（大平 1995） $ ^{3)} $ 、このような湿原の成立過程が関連している可能性もあり、今後の研究課題である。また0～14mの標高分布をもつ本地域の中で、ササ前線は比較的等標高に位置していた。起点から250mまでの変動は道路及び建物による地盤沈下の影響を強く受けていることが示された。

図(4)-11 ササ前線における環境変動
次に、全ての変数組み合わせで重回帰分析を行い、有意性の高い組み合わせの上位20ケースについて、選択された説明変数の頻度を図示するとともに(図(4)-12)、重相関係数が高い上位5ケースについて、各説明変数の標準化偏回帰係数とp値をまとめた(表(4)-1)。

その結果、湿地溝までの距離、標高（変動量）、傾斜（変動量）、表層土壌の炭素含有量が最も寄与していることが明らかとなった。湿地溝までの距離は排水路に近いほど、平均傾斜は傾斜が大きいほどササが拡大しやすいことを意味しており、地形とそれに伴う水の動きがササ拡大に寄与していることを明らかにした。重相関係数は概ね0.78、寄与率で60％となり、このことは今回用いた地理空間情報でササ拡大の約6割程度が説明されることを意味する。

以上のことから、広域的な環境因子がササの拡大に関連していることが示され、寄与が大きいものとして選択された因子は、水文との関係を顕著に示すものであり、ササの拡大と水文環境との関係を明らかにすることができた。水文因子は、時間変動が大きく（降雨・蒸発散・流出）、空間変動が小さい（緩慢）という特性がある。この水文因子の時間変動は微環境やササの生理生態に関連して短期的な動きに影響し、空間変動がササ群落の長期的な動態に影響している可能性があると考えられた。

次に UAV 撮影画像からササ前線を抽出した結果、空中写真による抽出と比較して、ミズゴケ植生側に入り込む形でずれが見られる箇所が生じた。これは UAV が低密度のササ検出が可能であり、密度の違いによる検出精度に由来するものと考えられた。この検出可能な密度の差を利用し両者を組み合わせることで、今後密度が増加する可能性の高い地域を抽出する手法になり得ることが示された。また、UAV 画像判読により、ササ植生のみならず、ヌマガヤ群落とホロムイスゲーミズゴケ群落との違いが判読できることがわかり、ササ前線の拡大に先んじてホロムイスゲーミズゴケ群落がヌマガヤ群落に変わるか否かを含め、今後の植生動態モニタリングの高精度化への可能性を示した。

図(4)-12 重回帰分析において選択された 説明変数の頻度

表4-1 各説明変数の標準化偏回帰係数とp値

標準偏回歸係数	p值
湿地溝までの距離	-1.00～-1.03	0.000～0.001
標高(変動量)	-0.87～-1.06	0.001～0.003
傾斜(変動量)	0.79～1.04	0.003～0.009
地盤沈下量	0.16～0.17	0.343～0.380
集水面積(変動量)	-0.15	0.347
集水面積(平均)	-0.14～-0.15	0.360～0.391
表層土壤の炭素含有率	-0.96～-1.58	0.002～0.005
表層土壤の体積密度	0.40～0.53	0.278～0.406

## （４）高分解能衛星画像を用いた環境変動の推定手法の検討

判別分析による植生区分を行った結果、判別正答率は5月が65.9%、6月が68.2%、8月が73.6%と8
月が最も高い値となった。植生別に見ると混合植生で相対的に低い傾向を示した。また3時期の3バンドを組み合わせて植生判別を行った結果、概ね69～75％の正答率となり、多時期による判別精度の向上が見られた。以上より、精度の高い湿原植生区分図の作成ができることが明らかとなった。現地の植生は複雑であり、サンプルの植生区分ルールを一部見直すことで、より高い精度の判別モデルが構築できることが期待される。

5月の画像分析から得られた判別式を用いて、ササ前線域の一部において植生区分を行った結果、常緑であるササの特性が活かされササ前線が明瞭に示された（図(4)-13）。空中写真判読によるササ前線と比較して、ほぼ重なるとともに、2003年以降にササ植生が拡大している箇所も見出された。このことは、本衛星を用いることで、空中写真と同じ精度で、かつ再現可能な方法にてササ前線が抽出できることを示し、植生変化モニタリングへの適用可能性が高いことを表すものといえる。加えて、Pixel単位で植生判別することにより、ササの密度や他の植生とのモザイク状態に関する情報も得られ、植生動態や変化ポテンシャル評価への応用も期待される。

図(4)-13 ササ前線域における植生区分結果（5月）

次に地下水位と輝度値の関係に関して、6月と8月で水位に差が見られた6地点について両時期のスペクトルプロファイルを比較した結果、スゲ植生の1地点で赤～近赤外でほとんど変化が見られなかったのに対して、ササ植生の5地点で水位の低い8月の方が赤をよく吸収し近赤外をよく反射している傾向が見られた（ササ植生における2地点の例を図(4)-14に示す）。これは生育が進んだ結果とも解釈できるが、水位が低下したことでより活発に生育している可能性もある。また同時期のミズゴケ植生のスペクトルプロファイルを地点間で比較した結果、水位が低いほど赤の吸収及び近赤外の反射がともに弱まる傾向が見られた。

さらに地下水位と輝度値との関係から、ミズゴケ植生では、水位が下がるほど黄色及び赤の吸収が弱まり、Red-Edgeより長波長では反射が弱まる、すなわち植物としての活性が低下している傾向が見られ、乾燥に強いササ植生は逆の傾向が見られた（図(4)-15）。この結果を即座に水ストレスと関係づけて議論することには慎重さを要するが、今後さらに研究を進めることにより、衛星画像による湿原植生の水ストレスに関する広域的な評価につながる可能性が示唆されたと考える。
以上より、多バンド高分解能衛星画像を用いて、判別分析による植生分類から、ササ前線の位置及び前線付近の植生分布が明瞭に抽出できることが明らかになったとともに、地下水位との関係分析から水ストレスと関係すると考えられる輝度値の動態が見出され、今後の生物多様性保全に向けた衛星リモートセンシングによる環境モニタリングへの有用性を示すことができた。

図(4)-14 ササ植生地点における2時期のスペクトル比較（6月：水位高い、8月：水位低い。可視赤がB2～5、近赤外がB7～8である）

図4-15 地下水位と輝度値の関係（8月）

## （５）大型野生動物（エゾシカ）の生息動向モニタリング手法の検討

自動撮影装置を上サロベツ南部地域のシカ踏み道脇に設置した結果、2009年10～11月にオスが3回撮影された（図(4)-16）。このシカ道は東側の農地と西側の砂丘林及びペンケ沼の湿地林を結ぶものであり、オスがこの時期ここを移動していることが明らかとなった。しかしながら、自動撮影装置によるモニタリングにおいては、多くの機器が設置できない制約のもと、撮影箇所の代表性を評価することが現状では容易ではないと考えられることから、今後シカ移動のボトルネックとなる重要箇所等が明らかになれば、ピンポイントでのモニタリングへの活用が想定される。

次にエゾシカの目撃情報について、5月20日から12月4日まで88件のデータが得られた。図(4)-17にオス・メス・幼獣割合の月変化を、図(4)-18に全体及び地区別の目撃個体数の季節変化、図(4)-19に目撃個体数の時間帯変化を示した。構成の月変化を見るとオスは10月以降に多く、幼獣は7月に
春の出産以降に増加するエゾシカの生活史と合致した。季節変化を見ると全体頭数については、春先と秋に多い傾向が見られ、夏場（6～9月）は湿原及び周辺を利用していないと考えられた。地区別では北（放水路以北）は春（及び9月）に、南（ペンケ沼周辺）は秋に、東（円山周辺）は春と秋に、西（砂丘林周辺）は比較的年間とおして、目撃頻度が高い傾向を示した。また時間帯変化を見ると15～18時に目撃頻度が高かった。本調査結果は特定の地点を定期的に調査する手法を取っていないため、調査地点及び日時のバイアスがかかっていることは否めないが、目撃報告に関わる人数を増やすことでより精度を高めることができ、エゾシカの分布及び湿原利用の全体的な傾向を把握するひとつの方法になり得るものと考えられる。

図(4)-16 自動撮影装置によるエゾシカ撮影画像例

図(4)-17 目撃されたエゾシカのオス・メス・幼獣割合の月変化
図(4)-18 全体及び地区別のエゾシカ目撃個体数の季節変化

図(4)-19 エゾシカ目撃個体数の時間帯変化
## （６）空中写真を用いた湖沼水位の経年変化の推測

## 1 ）高解像度空中写真の整備と写真判読

本事業で整備した空中写真を図(4)-20に示す。このデータは2009年度及び2010年度に整備を行った。空中写真判読の結果から集計した開放水面面積を有する湖沼の数と面積の合計を表(4)-2に示す。

図(4)-20 購入した2009年撮影の空中写真

表(4)-2 空中写真の判読結果概要

豊富町内	幌延町内
2005年	2009年	2005年	2009年
湖沼(開放水面)の個数	134	123	43	55
開放水面の面積合計（ha）	167.5	157.0	26.6	16.8

2005年の空中写真と比較すると、2009年は湖沼の数は豊富町内に含まれる範囲では減少しており、幌延町内では増加していた。一方、開放水面面積の合計値はいずれも減少傾向にあった。幌延町内に含まれる湖沼の数が増加していたのは、開放水面面積の減少に伴って湖沼が分離等したものと思われる。ここで整備された空中写真は、本研究プロジェクトの基礎情報として随時使用された。
## 2 ）湖岸地形の計測結果

湖岸地形の計測結果例を、図(4)-21に示す。ここでは湖岸が切り立っている例（左）と、緩やかな湖岸の例（右）を示す。

湖岸の角度が立っている

なだらか

図(4)-21 湖岸地形の計測結果例

湖岸が切り立った湖沼の例では、1mの間に水深が110cm低下するが、緩やかな湖岸の例では、14mの間に約100cm低下する地形であった。湖岸の測量は合計8湖沼（北部2、中部3、南部3）において実施した。

ここで得た地形計測の結果を元に、空中写真とGISを用いて水位を推測する例を図(4)-22、23に示す。図(4)-22では、赤線は2005年の空中写真から読み取った開放水面を、青線は2009年の空中写真から読み取った開放水面を示す。#113の開放水面は2005年のライン（赤）が、2009年のライン（青）よりも外側に位置し、ある程度の水位が低下しているものと思われる。そこで、この湖沼では、図(4)-23に示すように、それぞれの年代の湖岸（水際線）の位置関係から、水位の変化量を推測した。しかし、湖岸の傾斜が急勾配である（例：図(4)-21左図#43）場合には、空中写真判読の際に生じるわずかな誤差でも大きな変化と判断されてしまうため、この手法を用いるのは困難と考えられた。したがって、本手法を用いる際には以下のような湖沼を選択する必要があるといえる。

① 上空が疎開した箇所を選定し、GPS測位時の誤差を軽減する

② 湖岸の斜度が緩やかな地形を選択する

③ 可能な限り精密な地形計測を行う

この方法によって推測した水位を元に、1964年の水位を「0」とした際の、それぞれの年代での
図(4)-22 空中写真から判読した開放水面の変化（#113の例）

赤：2005年 青：2009年 背景：2009年空中写真

図(4)-23 #113の水位の変化量（2005-2009年）
水位変化を図(4)-24に示す。図(4)-24より、今回調査を行った北部の湖沼は1964年と比較しても大きな変化はなく、一部増加している湖沼もみられた。中部では1964年から一様に低下しており、南部では1964年と比較して変化なし（あるいは減少）という状況が確認された。

分散分析の結果を、表(4)-3に示す。分散分析の結果、湖沼の位置（北・中・南部）が湖沼の水位に影響を及ぼしていることが示唆された（P<0.01）。年代による影響は今回の結果からは見られなかった。今回の分散分析は湖沼のサンプル数が少なく、解析結果としては信頼性が低い可能性があるが、少なくとも、中部地域の湖沼の水位低下が大きいことが結果から示唆された。

図(4)-24 1964年を基準(0cm)とした水位の変化

表4−3 分散分析の結果表

Sum	Sq	F值	P值
湖沼の位置	9098.3	2	8.546	0.0049
年代	514.1	1	0.9659	0.3451
湖沼の位置×年代	369	2	3.4697	0.0647
R	6387.7	12

## （7） 今後特に監視が必要な湖沼・地域の抽出

## 1 ）周囲からの影響の受け易さと水位低下の関係

P/A値と、1964年から2009年にかけての開放水面の変化との相関図を図(4)-25に示す。近時直線のR2乗値は0.27で大きくは無かったが、P/A値が大きくなると（周囲の影響を受け易くなると）、1964年と比較して開放水面が減少する傾向が見られた。特にP/A値が1.0を越えた場合、2009年の面積は1964年の面積の20%以下となっていたことが読み取れた。こうしたことから、周囲からの影響の受け易さは、湖沼開放水面面積の減少率に関連していると考えられた。
図4-25 P/A値と開放水面面積の変化率

## 2 ）土地利用の変化率と今後のモニタリングの方針の検討

GISの近傍統計解析機能を用いて作成した土地利用の変化図と、開放水面面積の減少上位30位かつP/A値上位30位と、2009年のP/A値上位50位を図(4)-26に示す。なお、使用した土地利用図は幌延町が含まれていないため、ここでは北部と南部のみの解析結果を示す。図(4)-26は、1964年から土地利用が大きく変化した箇所が濃い色で示されている。この図より、開放水面面積が大きく減少し、且つ、P/A値が大きいと判断された湖沼は中部地域に集中しており、北部地域では見られないことがわかる。さらに、こうした中部の湖沼の周辺は、人工物に土地利用が大きく変化した箇所に隣接していることも示された。これらのことから、人工物への土地利用変化率が大きい地域で、かつP/A値が大きい湖沼は、開放水面面積の減少や消失の危険性が高いことが予測される。そこで、2009年現在のP/A値の上位を重ねてみると、該当する湖沼が北部と中部の境界付近と、中部に多く見られた。今後、図(4)-26に示される土地利用変化の大きい地域の、P/A値の上位に含まれる湖沼は注意深く監視を行っていく必要があると考えられた。この手法は「広く浅く」現況を診断するものである。この手法により異常が認められた場合や注意すべき状況が認められた場合には、実際の調査に進むという手順に応用可能である。
図(4)-26 土地利用図の変化率

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

これまでサロベツ湿原におけるササの拡大要因は水位低下であると考えられていたことに対し、広域的・面的なデータを用いて解析した結果、湿原内での地下水流動なども植生に大きな影響を与えていることを示した。

さらに空中写真や衛星画像の解析結果に、UAVデータを組み合わせることで今後密度が増加するポテンシャルを評価する可能性を示すことができたことは、リモートセンシング技術による環境変動の把握に寄与した。

- 湿原水位の経年的な変化傾向を評価する手法が考案された。この手法によって、長期観測が特に必要な事象（気候変動が湿原生態系に及ぼす影響など）の評価が可能となった。

市販のデジタルカメラ画像から植生の季節変化を監視する方法が構築された。また、グランドベースから衛星に至る空間階層的な植生モニタリング手法が提示された。

多バンド高分解能衛星を用いて環境（植生及び水ストレス）変動をモニタリングすることの有用性を提示できた。
目撃情報を集積し分析することで、簡易にエゾシカの分布及び湿原利用の全体的な傾向を把握する手法を示すことができた。

- 空中写真を用いた湖沼水位の変化傾向を把握する方法を確立し、GISの機能を応用して今後の監視システムについて提案を行った。

## （２）環境政策への貢献

環境省の自然再生事業に対して、広域的な観点から、今後優先的に行うべきモニタリング事項（水文と植生）とその技術的な手法を提示することができた。また、本研究を通じて得られた科学データと、開発された評価及びモニタリング手法は、汎用的技術として、サロベツ湿原のみならず、今後自然再生への取り組みが見込まれる他の湿原生態系の保全と修復に対しても、効果的な知見を提供することが期待される。特に衛星画像及び定点カメラの活用については、生物多様性評価など、応用性の高い新たな技術としての成果が提示できた。なお、これらの成果は本地域を管轄する環境省関係者にも提供され活用が図られているところである。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない

## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

1) M. Takada, T. Inoue, Y. Mishima, H. Fujita, T. Hirano, Y. Fujimura: Journal of Landscape Ecology (in press)

“Geographical assessment of factors for Sasa expansion in the Sarobetsu Mire, Japan.”

<査読付論文に準ずる成果発表>

特に記載すべき事項はない

くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない

## （2） 口頭発表（学会等）

1）高田雅之、平野高司、井上京：2009年度水文·水资源学会（2009）

「泥炭地湿原における水文変動による蒸発散量の推定」

2）高田雅之、井上京、三島啓雄：第18回地理情報システム学会（2009）

「地理空間技術を用いた湿原環境の平面的構造の推定」

3）永嶋良之、星野仏方、高田雅之、谷宏：第28回日本写真測量学会北海道支部（2010）

「サロベツ高層湿原におけるササの分布域拡大に関する研究」

4）高田雅之、井上京、富士田裕子、三島啓雄：農業農村工学会（2010）

「サロベツ湿原におけるササ分布拡大要因の地理空間的解析」
5) Takada, M., Inoue, T., Mishima, Y.: International Conference in Landscape Ecology (2010)

「Spatial structure evaluation for environmental factors in the Sarobetsu peatland, Japan」

6）鈴木 透、高田雅之：第21回日本景観生態学会（2011）「湿原の景観構造が鳥類へ与える影響」

7）高田雅之、井上 京：2011年度水文・水資源学会（2011）「高層湿原における地下水位低下の評価方法」

8）高田雅之、井上京、平野高司：農業農村工学会（2011）「サロベツ湿原における泥炭中の炭素蓄積量とその空間分布推定」

9）武地遼平、井上 京、高田雅之：農業農村工学会（2011）「平坦な泥炭湿地における流路を通じた流出」

10）高田雅之、小熊宏之、井手玲子、丹羽 忍：第3回日本湿地学会（2011）「デジタルカメラによる湿原環境のモニタリング」

12）高田雅之、齋藤健一、三島啓雄、井上京：平成23年度日本写真測量学会（2011）「多バンド高分解能衛星画像World View-2の湿原環境評価への適用可能性」

13）高田雅之、立木靖之：日本生態学会第59回大会（2012）「湿原・湖沼生態系のマルチスケールモニタリング方法」

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない

## (4) シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない

### 8 \. 引用文献

1）富士田裕子・加納佐俊・今井秀幸．2003．上サロベツ湿原時系列ササ分布図の作成とササの面積変化．北大植物園研究紀要3：43-50.

2) Takada, M., Mishima, Y., Natsume, S. 2009. Estimation of surface soil properties in peatland using ALOS/PALSAR. Landscape and Ecological Engineering, 5(1): 45-58.

3）大平明夫．1995．完新世におけるサロベツ原野の泥炭地の形成と古環境変化，地理学評論68A-10：695-712.
# Development of a Monitoring System for a Mire/Pond Ecosystem using Sarobetsu Mire and Wakasakanai Coastal Dune Mire as Models

Principal Investigator: Hiroko FUJITA

Institution: Field Science Center for Northern Biosphere

Hokkaido University

Cooperated by: Research Faculty of Agriculture, Hokkaido University, Graduate School of Environmental Science, Hokkaido University, Hokkaido University of Education Hakodate, Suiko-Research Co. Ltd., National Institute for Rural Engineering, EnVision Conservation Office, Hokkaido Institute of Environmental Science

## [Abstract]

Key Words: Palaeoecology, Community-environment relationships, Hydrology, GIS, Remote sensing

To develop a monitoring system for freshwater wetlands, we launched a series of studies in 2009 using Sarobetsu Mire and Wakasakanai Coastal Dune Mire as model case study areas. Major results were as follows.

$ ^{14} $ C dating of sediment cores showed that dunes had developed since 5700cal yr BP. Pollen analyses showed that the timing of change from herbaceous vegetation to Quercus forest differed from one site to another but that from Quercus forest to Abies forest was simultaneous. The latter change was attributed to cooling trend in Late Holocene. Chironomid assemblages at three study sites showed unique changing pattern among sites, indicating that the site environment had changed independently to one another.

Vegetation and benthos assemblages were studied in Wakasakanai Sand Dune Mire. Fourteen types of vegetation communities were described and they could have been primarily regulated by water level. Drawdown had caused disappearance of species such as submerged and floating-leaved plants (e.g. Utricularia spp. and Nuphar spp.). Thirty five taxa of 28 benthos families were recorded and the benthos assemblages were classified into three types. Distribution of those types corresponded to site environment such as sediment type and presence/absence of aquatic macrophyte.

Hydrological environment was analyzed in Wakasakanai Sand Dune. $ ^{222} $ Rn analysis revealed that inflow to the lakes consisted of precipitation but no/little groundwater. Relationship between $ {}^{18} $ O and deuterium delta values in lake water showed that lake water evaporated significantly. Open water areas and depth of lakes accounted for evaporation ratios which varied from 14.4 to 71.9 with an average of 45.1%. Heat balance model to simulate lake temperature was developed and appropriate estimation for
evaporation ratio was calculated using vaporization heat. Water chemistry showed that groundwater in dunes discharged into side ditches bordered by pastures, supporting the hydraulic gradients across the dunes that were estimated topographically. Discharges through natural/artificial ditches were estimated to be 21-43% of precipitation from May to October in 2011 in Wakasakanai Sand Dune whereas 29–41% from July to November in 2010 in Sarobetsu Mire.

Spectrometry analysis using general digital camera was confirmed to be able to monitor the vegetation phenology. Comprehensive interpretations were provided for multi-scale monitoring of Sasa distribution that included ground-truth data, photos by radio control helicopter, aerial photos, and satellite images. Evaluation methods for hydrological aspects of peatland over years/decades were proposed. Lakes needed to be carefully monitored were indicated by air-photo interpretation.
## サロベツ湿原と稚咲内湖沼群をモデルにした 湿原・湖沼生態系総合監視システムの構築

## 湿原・湖沼生態系の理解

## 生態系形成過程の解明

· 5700年前: 砂丘形成開始

• 1200－700年前：広葉樹→針葉樹に変化（寒冷化の影響か）

・各湖沼は個別に発達遷移

方法: 堆積物中のユスリカ幼虫化石（上図）や花粉化石の分析による

## 植生・生物群集の現状把握

## 植生:14タイプ(湖沼植生タイプ、高層湿原タイプ、低層湿原タイプ、等)

底生動物:3タイプ

• 湖底が砂質タイプ

• 湖底が有機質かつ抽水植物が多いタイプ

• 湖底が有機質かつ抽水植物が少ないタイプ

面積が減少した湖沼の植生

・異質な群落や外来種の繁茂などはない。

## 水文環境の実態把握

• 雨水涵養 $ ^{①} $ （地表流入·地下水流入≠0 $ ^{②③} $ ）

• 蒸発散量＝雨量の10~60% ④

• 砂丘帯地下水を湖沼が涵養 ⑥

(人為的影響↓)

• 砂丘帯地下水は、西側排水路に流出⑦

• 空中写真判読では、2005年→2009年に11湖沼が消失、合計10.5haの湖沼面積減少

## 生態系監視・評価の技術開発

## 中距離リモートセンシング

植生季節変化の把握

地上設置カメラ画像

NDVI（正规化植生指数）

## ラジコンヘリ搭載カメラ画像

解像度 1 cm

## 時間的・空間的 マルチスケールデータの統合

各データの特性を踏まえることで

変化の予兆把握が可能

## 異なる空間スケールデータを用いた 湿原でのササ分布域の解析例

衛星画像によるササ分布域

るササ分布域

☑ ヘリ画像による

ササ分布域

☑ 湿原植生

★域はササ拡大ポテンシャルが高い。

★域の衛星画像特性把握により、ササ拡大ポテンシャルの広域評価が可能
平成 23 年度

環境研究総合推進費補助金 研究事業

総合研究報告書

# 常圧過熱水蒸気によるコンプレックス材料の分解メカニズムと回収物の再利用 -低コストかつ高回収率のFRPリサイクル法と装置の開発

(K2101,) K22099 ,K2341

平成 24 年 4 月

信州大学 鮑 力民
補助事業名 環境研究総合推進費補助金研究事業(平成 21 年度~平成 23 年度)

所 管 環境省

国庫補助金 24,313,000 円

# 研究課題名 常圧過熱水蒸気によるコンプレックス材料の分解メカニズムと回収物の再利用

一低コストかつ高回収率の FRP リサイクル法と装置の開発

研究期間 平成21年6月1日~平成24年3月31日

代表研究者 鲍力民 (信州大学)
# 常圧過熱水蒸気によるコンプレックス材料の 分解メカニズムと回収物の再利用 —低コストかつ高回収率の FRP リサイクル法と装置の開発

鮑力民

信州大学繊維学部

目次
第1章 FRPの応用拡大と廃棄物の現状およびリサイクルの問題 2
1.1 FRPの応用状況 2
1.2 FRP 廃棄物の現状 2
1.3 FRP リサイクルに関する開発と研究 2
1.4 本研究の概要と計画 2

第2章 常压過熱水蒸気によるGFRP分解のメカニズムと影響要素 6
2.1 緒言 6
2.2 試験方法 6
2.3 実験結果と考察 6
2.4 まとめ 6

第3章 常压過熱水蒸気によるCFRP分解のメカニズムと最適分解条件 16
3.1 緒言 16
3.2 試験方法 16
3.3 実験結果と考察 16
3.4 まとめ 16

第4章 FRP分解システムにおける樹脂の回収と再利用の可能性 29
4.1 緒言 29
4.2 廃樹脂回収装置と回収物 29
4.3 回収樹脂の評価と再利用の可能性 29
4.4 まとめ 29

第5章 回収された強化繊維(ガラス繊維)の表面処理とGFRPの再成形 41
5.1 緒言 41
5.2 FRP成形法及び表面処理法 41
5.3 接着実験と回収された強化繊維の接着性の確認 41
5.4 FRP の曲げ試験と回収された繊維を利用した FRP の力学特性

5.5 まとめ

第6章 回収カーボン繊維を利用したリサイクル CFRP の成形

6.1 绪言

6.2 CFRP 成形法及び表面処理法

6.3 CFRP の曲げ試験と回収された繊維を利用した FRP の力学特性

6.4 まとめ

第7章 回収された強化繊維で成形したリサイクルFRPのCAI特性

7.1 绪言

7.2 強化繊維の回収、表面処理と GFRP サンプルの作製

7.3 FRP の衝撃後圧縮実験

7.4 実験結果と考察

7.5 まとめ

研究発表と論文リスト