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Research Abstracts on Spatial Information Science CSIS DAYS 2017 - 7 - A02 UAV と SfM-MVS を用いた 2016 年以降の手取川下流域における地形変化の定量的分析 小倉 拓郎 1 ，早川 裕弌 2 ，青木 賢人 3 1 東京大学大学院 新領域創成科学研究科，東京大学 空間情報科学研究センター， 3 金沢大学 地域創造学類 連絡先: <[email protected]> (1) 動 機 ： 近年，地形学分野では UAV（Unmanned Aerial Vehicle ） や SfM-MVS （ Structure from Motion – Multi View Stereo）を利用した測量技術 が盛んに用いられ，確立されつつある（小花和ほか， 2014）．これらの手法を利用することで，従来よりも 高解像度（10 -1 ～10 1 cm オーダー）かつ高頻度に 地形情報を取得することができるようになった．よっ て，これまでよりも短期間で移動量が大きい地形を 計測することに適している．本研究では，土砂移動 の激しい礫床河川の地形変化量を定量的に捉え ることを目的とする． (2) 方 法 ： 対象とする河川は，白山に源流を持つ手取 川である．対象となるエリアは，手取川扇状地の扇 頂に位置する白山市鶴来付近（河口から 13.0 ～ 13.2 km 地点）である．礫州が発達しており， 降雨に より水位が 1～2 m ほど上下し，礫の移動がしばし ば見られる． 該当箇所を 2 週間～1 か月に 1 回ほど UAV で計 測した（計測期間：2016 年 1 月～2017 年 7 月）．取 得した画像から SfM-MVS を用いてオルソ画像， DSM（Digital Surface Model ）を生成した．その際 に使用した GCP（Ground Control Point: 地上基準 点）は 2017 年 7 月に取得した GNSS のデータを全 ての時系列データに適用した．測量条件の設定は， 小倉・青木（2015）を基に設定した． 複数時期に取得した DSM の差分抽出を行い， 礫の移動を目視で抽出した．さらに礫の移動量と 河川流量との関係を考察した． (3) 結 果 ： UAV と SfM-MVS による解析で，空間解像度 2.5 cm の DSM が得られた．2016 年には礫州の側方 の運搬イベントが大きかったが， 目立った動きは見ら れなかった． 最も変化が大きかったのは， 計測区域 付近の日降水量が 100 mm 超，時間あたり降水量 50 mm 超の降水がみられた 2017 年 7 月 1 日を含 む期間（2017 年 5 月 8 日～7 月 8 日）であった．そ の後の UAV による計測から，該当する水位変化の 際に礫州の形状が大きく異なり， 最大粒径 5 m ほど の礫が移動したことが分かった． DSM を利用するこ とによって， ミクロな流路にしたがい， 侵食が進んで いったことが分かった．今後は，高解像度な DSM の利点を生かし，礫一つ一つの挙動に注目した土 砂移動変化を定量的に計測することを目指す． DSM から礫の形状や礫径を自動的に抽出・計測す る技術を開発することで， 多量の礫の移動計測が効 率よく定量的に計測できるようになる． (4) 使 用 し た デ ー タ ： ・ UAV 空撮画像から生成した DSM（2016 年 1 月～ 2017 年 7 月） ・ GNSS データ（2017 年 7 月取得） ・ 国土交通省水文水質データベース「白山河内」 (5) 謝 辞 ：本研究では，平成 27 年度白山手取川ジオ パーク友の会研究助成金を利用した． (6) 参 考 文 献 ： 小倉拓郎・青木賢人（2015）UAV と SfM-MVS で高 解像度地形情報を取得する際の運用最適化に関 する検証．「地形」，37（3），399-411. 小花和宏之・早川裕弌・ゴメス クリストファー （2014）UAV 空撮と SfM を用いたアクセス困難地の 3D モデリング，「地形」，35（3），283-294． 図 1：2016 年 12 月 8 日の礫州 図 2：2017 年 7 月 6 日の礫州 図 3： 図 1・図 2 間の侵食・堆積状況
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Research Abstracts on Spatial Information Science CSIS DAYS 2017
- 7 -
A02
UAV と SfM-MVS を用いた 2016 年以降の手取川下流域における地形変化の定量的分析
小倉 拓郎 1，早川 裕弌 2，青木 賢人 3
1 東京大学大学院 新領域創成科学研究科，東京大学 空間情報科学研究センター，3 金沢大学 地域創造学類
連絡先: <[email protected]>
(1) 動機：近年，地形学分野では UAV（Unmanned Aerial Vehicle）や SfM-MVS（ Structure from Motion – Multi View Stereo）を利用した測量技術
が盛んに用いられ，確立されつつある（小花和ほか，
2014）．これらの手法を利用することで，従来よりも
高解像度（10-1～101 cm オーダー）かつ高頻度に
地形情報を取得することができるようになった．よっ
て，これまでよりも短期間で移動量が大きい地形を
計測することに適している．本研究では，土砂移動
の激しい礫床河川の地形変化量を定量的に捉え
ることを目的とする．
(2) 方法：対象とする河川は，白山に源流を持つ手取
川である．対象となるエリアは，手取川扇状地の扇
頂に位置する白山市鶴来付近（河口から 13.0～
13.2 km 地点）である．礫州が発達しており，降雨に
より水位が 1～2 m ほど上下し，礫の移動がしばし
ば見られる．
該当箇所を 2 週間～1 か月に 1 回ほど UAV で計
測した（計測期間：2016 年 1 月～2017 年 7 月）．取
得した画像から SfM-MVS を用いてオルソ画像，
DSM（Digital Surface Model）を生成した．その際
に使用した GCP（Ground Control Point: 地上基準
点）は 2017 年 7 月に取得した GNSS のデータを全
ての時系列データに適用した．測量条件の設定は，
小倉・青木（2015）を基に設定した．
複数時期に取得した DSM の差分抽出を行い，
礫の移動を目視で抽出した．さらに礫の移動量と
河川流量との関係を考察した．
(3) 結果：UAV と SfM-MVS による解析で，空間解像度
2.5 cmのDSMが得られた．2016 年には礫州の側方
の運搬イベントが大きかったが，目立った動きは見ら
れなかった．最も変化が大きかったのは，計測区域
付近の日降水量が 100 mm 超，時間あたり降水量
50 mm 超の降水がみられた 2017 年 7 月 1 日を含
む期間（2017 年 5 月 8 日～7 月 8 日）であった．そ
の後の UAV による計測から，該当する水位変化の
際に礫州の形状が大きく異なり，最大粒径 5 m ほど
の礫が移動したことが分かった．DSM を利用するこ
とによって，ミクロな流路にしたがい，侵食が進んで
いったことが分かった．今後は，高解像度な DSMの利点を生かし，礫一つ一つの挙動に注目した土
砂移動変化を定量的に計測することを目指す．
DSM から礫の形状や礫径を自動的に抽出・計測す
る技術を開発することで，多量の礫の移動計測が効
率よく定量的に計測できるようになる．
(4) 使用したデータ：
・ UAV 空撮画像から生成した DSM（2016 年 1 月～
2017 年 7 月）
・ GNSS データ（2017 年 7 月取得）
・ 国土交通省水文水質データベース「白山河内」
(5) 謝辞：本研究では，平成 27 年度白山手取川ジオ
パーク友の会研究助成金を利用した．
(6) 参考文献：
小倉拓郎・青木賢人（2015）UAV と SfM-MVS で高
解像度地形情報を取得する際の運用最適化に関
する検証．「地形」，37（3），399-411.
小花和宏之・早川裕弌・ゴメス クリストファー
（2014）UAV 空撮と SfM を用いたアクセス困難地の
3D モデリング，「地形」，35（3），283-294．
図 1：2016 年 12 月 8 日の礫州
図 2：2017 年 7 月 6 日の礫州
図 3： 図 1・図 2 間の侵食・堆積状況
