RTK-UAVを用いた地形変化の観測と応用の可能性：北海道胆振東部地震で発生した森林域の崩壊跡地における検証
北海道胆振東部地震により森林域で発生した崩壊跡地を対象に，リアルタイムキネマティック-グローバルナビゲーションサテライトシステム（RTK-GNSS）が搭載された小型UAV（Phantom 4 RTK）とSfM多視点ステレオ写真測量を用いた3次元計測の測位精度の実証試験を行うとともに，地形変化の解析を行った．実証試験は，42,500 m2の崩壊跡地を対象に，2019年3月12日に二周波RTK-GNSSが搭載された受信機（ZED-F9P）を使用し取得した11地点の座標データ（検証点間の最大高低差は28 m）を検証点として，RTK-UAVによる空撮画像から構築した3次元モデルから検証点の位置座標を抽...
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| Published in | 景観生態学 Vol. 25; no. 1; pp. 43 - 52 |
|---|---|
| Main Authors | , , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
日本景観生態学会
2020
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1880-0092 1884-6718 |
| DOI | 10.5738/jale.25.43 |
Cover
| Abstract | 北海道胆振東部地震により森林域で発生した崩壊跡地を対象に，リアルタイムキネマティック-グローバルナビゲーションサテライトシステム（RTK-GNSS）が搭載された小型UAV（Phantom 4 RTK）とSfM多視点ステレオ写真測量を用いた3次元計測の測位精度の実証試験を行うとともに，地形変化の解析を行った．実証試験は，42,500 m2の崩壊跡地を対象に，2019年3月12日に二周波RTK-GNSSが搭載された受信機（ZED-F9P）を使用し取得した11地点の座標データ（検証点間の最大高低差は28 m）を検証点として，RTK-UAVによる空撮画像から構築した3次元モデルから検証点の位置座標を抽出し比較した．地形変化は，2019年3月12日と同年4月23日の2時期にRTK-UAVによる空撮と解析を同様の方法で実施し，数値表層モデル（DSM）の差分解析から地表面の標高変化の把握を試みた．その結果，各検証点とモデルの平均位置精度は，水平・垂直方向で0.060 m～0.064 mであることがわかった．また，植物の生育基盤としての表層土壌の動態や安定性をモニタリングする上で重要となる垂直方向の最大誤差は0.108 mであった．差分解析の結果，-0.1 m以上+0.1 m未満標高が変化した箇所が86.86％と最も多かった．次に，-0.5 m以上から-0.1 m未満標高が変化した箇所が11.36％と多かった．特に侵食域は，崩壊跡地の辺縁部で多く確認された．これらの結果から，標定点設置が困難な森林域の崩壊跡地の斜面表層の変化（1ヶ月間）について，±0.1 mの誤差範囲内で観測可能であることが示唆された． |
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| AbstractList | 北海道胆振東部地震により森林域で発生した崩壊跡地を対象に，リアルタイムキネマティック-グローバルナビゲーションサテライトシステム（RTK-GNSS）が搭載された小型UAV（Phantom 4 RTK）とSfM多視点ステレオ写真測量を用いた3次元計測の測位精度の実証試験を行うとともに，地形変化の解析を行った．実証試験は，42,500 m2の崩壊跡地を対象に，2019年3月12日に二周波RTK-GNSSが搭載された受信機（ZED-F9P）を使用し取得した11地点の座標データ（検証点間の最大高低差は28 m）を検証点として，RTK-UAVによる空撮画像から構築した3次元モデルから検証点の位置座標を抽出し比較した．地形変化は，2019年3月12日と同年4月23日の2時期にRTK-UAVによる空撮と解析を同様の方法で実施し，数値表層モデル（DSM）の差分解析から地表面の標高変化の把握を試みた．その結果，各検証点とモデルの平均位置精度は，水平・垂直方向で0.060 m～0.064 mであることがわかった．また，植物の生育基盤としての表層土壌の動態や安定性をモニタリングする上で重要となる垂直方向の最大誤差は0.108 mであった．差分解析の結果，-0.1 m以上+0.1 m未満標高が変化した箇所が86.86％と最も多かった．次に，-0.5 m以上から-0.1 m未満標高が変化した箇所が11.36％と多かった．特に侵食域は，崩壊跡地の辺縁部で多く確認された．これらの結果から，標定点設置が困難な森林域の崩壊跡地の斜面表層の変化（1ヶ月間）について，±0.1 mの誤差範囲内で観測可能であることが示唆された． |
| Author | 蝦名, 益仁 輿水, 健一 中田, 康隆 速水, 将人 佐藤, 創 竹内, 史郎 |
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| Copyright | 2020 日本景観生態学会 |
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| DOI | 10.5738/jale.25.43 |
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| EISSN | 1884-6718 |
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| PublicationTitle | 景観生態学 |
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| PublicationYear | 2020 |
| Publisher | 日本景観生態学会 |
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| References | 北原曜．2002．植生の表面侵食防止機能．砂防学会誌 54(5): 92-101. 田中龍児・外山泉・長山昭夫．2018．UAVによる写真測量技術の精度検証．第一工業大学研究報告 30: 39-44. 林野庁．2019．最近における山地災害の発生状況．http://www.rinya.maff.go.jp/j/saigai/saigai/attach/pdf/con_2-5.pdf 黒木貴一・川田佳明・磯望・黒田圭介．2010．2時期のレーザーデータによる海の中道における海岸地形の変化の分析．季刊地理学 62: 71-82. 小花和宏之・坂上清・八木隆徳．2019．RTK-UAVを用いた地形計測の測位性能および省力効果．地形 40(2): 125-134. 早川裕弌・小花和宏之・齋藤仁・内山庄一郎．2016．SfM多視点ステレオ写真測量の地形学的応用．地形 37(3): 321-343. Olsen, M. J., Johnstone, E., Driscoll, N., Ashford, S. A. and Kuester, F. 2009 Terrestrial Laser Scanning of extended cli. sections in dynamic environments: Parameter analysis. Journal of Surveying Engineering 135: 161-169. Peppa, M. V., Hall, J., Goodyear, J., and Mills, J. P. 2019. Photogrammetric assessment and comparison of DJI Phantom 4 Pro and Phantom 4 RTK small unmanned aircraft systems. ISPRS Geospatial Week 2019. 国土交通省．2019．平成30年の災害と対応 http://www.mlit.go.jp/common/001298822.pdf Osanai, N., Yamada, T., Hayashi, S. I., Kastura, S. Y., Furuichi, T., Yanai, S., Murakami, Y., Miyazaki, T., Tanioka, Y., Takiguchi, S., and Miyazaki, M. 2019. Characteristics of landslides caused by the 2018 Hokkaido Eastern Iburi Earthquake. Landslides 16(8): 1517-1528. 高岡貞夫．2013．地すべりが植生に与える影響：特に長期的な視点からの研究の意義について．植生学会誌 30(2): 133-144. Lucieer, A., Jong, S. M. D., and Turner, D. 2014. Mapping landslide displacements using Structure from Motion (SfM) and image correlation of multi-temporal UAV photography. Progress in Physical Geography 38(1): 97-116. 丹羽英之．2019．UAVにより台風前後に撮影されたデータを用いた風倒木ギャップの抽出．日本緑化工学会誌 44(4): 591-595. Clapuyt, F., Vanacker, V., and Van Oost, K. 2016. Reproducibility of UAV-based earth topography reconstructions based on Structure-from-Motion algorithms. Geomorphology 260: 4-15. Moya, L., Yamazaki, F., Liu, W., and Chiba, T. 2017. Calculation of coseismic displacement from lidar data in the 2016 Kumamoto, Japan, earthquake. Natural Hazards and Earth System Sciences 17(1): 143pp. Hayakawa, Y., Kusumoto, S., Matta, N. 2016. Application of terrestrial laser scanning for detection of ground surface deformation in small mud volcano (Murono, Japan). Earth Planets and Space 68. 村上拓彦．2018．UAVを利用した森林リモートセンシング．日本リモートセンシング学会誌 38(3): 258-265. Danjo, T., Ishizawa, T., and Kimura, T. 2018. Spatial Analysis of the Landslide Characteristics Caused by Heavy Rainfall in the Northern Kyushu District in July, 2017 Using Topography, Geology, and Rainfall Levels. Journal of Disaster Research 13(5): 832-845. 木本秋津・内田太郎・大手信人・水山高久・李昌華．1998．中国江西省の花崗岩山地の降雨流出特性と流出土砂量．砂防学会誌 51(1): 3-11. 寺本行芳・下川悦郎・全槿雨・金錫宇・江﨑次夫・松本淳一・土居幹治．2016．堆積岩斜面の表層崩壊跡地における木本植生および表層土の回復．日本緑化工学会誌 42(1): 141-144. 篠原明日香・小林達明・浅野義人．2001．切土軟岩のり面に出現する木本植物の実生発生条件に関する実験的研究．日本緑化工学会誌 27(1): 38-43. 守岩勉・平松晋也・阿部美沙・福山泰治郎・安海高明．2017．地上レーザによる大規模渓岸崩壊地での凍結融解による土砂生産量の計測．砂防学会誌 70(1): 31-37. 松本舞恵・下川悦郎・地頭薗隆．1999．表層崩壊跡地における植生の自然的回復過程．日本林學會誌 81(1): 65-73. Yamagishi, H., and Yamazaki, F. 2018. Landslides by the 2018 Hokkaido Iburi-Tobu Earthquake on September 6. Landslides 15(12): 2521-2524. 国土交通省．2018．平成29年の災害と対応 http://www.mlit.go.jp/common/001228100.pdf 岡本隆・黒川潮・松浦純生・浅野志穂・松山康治．2004．山地の積雪深分布計測における航空レーザスキャナの適用性に関する検討．水文・水資源学会誌 17(5): 529-535. Akutsu, O., Ohta, M., Isobe, T., Ando, H., Noguchi, T., Shimizu, M. 2005. Development and Utilization of High Precision Digital Elevation Data taken by Airborne Laser Scanner. Bulletin of the Geographical Survey Institute 52: 13-21. 松崎紀雅・石垣逸朗・阿部和時・園原和夏・内山佳美．2010．丹沢山地における崩壊跡地の植生回復に関する研究．日本緑化工学会誌 36(1): 21-26. 内山庄一郎・井上 公・鈴木比奈子．2014．SfMを用いた三次元モデルの生成と災害調査への活用可能性に関する研究．防災科学技術研究所研究報告 81: 37-60. Zhang, S., Li, R., Wang, F., and Iio, A. 2019. Characteristics of landslides triggered by the 2018 Hokkaido Eastern Iburi earthquake, Northern Japan. Landslides 16(9): 1691-1708. 西井稜子・石井靖雄・佐藤匠・本間信一．2019．複数時期の航空レーザ測量データを用いた変動斜面末端部とすべり面発達の推定．日本地すべり学会誌 56(2): 87-94. 石黒聡士・熊原康博・後藤秀昭・中田高・松多信尚・杉戸信彦・廣内大助・渡辺満久・澤祥・鈴木康弘．2016．UAVによる空撮とSfM-MVS解析による地表地震断層の地形モデル作成とその精度─2014年11月長野県北部の地震を例に─．日本リモートセンシング学会誌 36(2): 107-116. 早川裕弌・小口高．2016．地形学における地上レーザ測量の活用．地学雑誌 125(3): 299-324. Morimoto, J., Morimoto M. and Nakamura F. 2011. Initial vegetation recovery following a blowdown of a conifer plantation in monsoonal East Asia: Impacts of legacy retention, salvaging, site preparation, and weeding. Forest Ecology and Management 261: 1353-1361. 小花和宏之・早川裕弌・齋藤 仁・ゴメスクリストファー．2014．UAV-SfM手法と地上レーザ測量により得られたDSMの比較．写真測量とリモートセンシング 53(2): 67-74. 北海道庁．2018．北海道胆振東部地震による林業関係の被害概況http://www.pref.hokkaido.lg.jp/sr/srs/dai2kai_siryou1_ringyouhigainojyoukyou.pdf 小室隆・赤松良久・山口皓平・渡辺豊・守屋博貴・二瓶康雄．2018．平成29年九州北部豪雨における筑後川水系寒水川の土砂氾濫の実態解明．土木学会論文集 B1（水工学） 74(4): 1189-1194. 落合博貴・櫻井正明・檜垣大助・後藤聡・若井明彦・福岡浩・中村真也・木村匠．2017．平成29年7月九州北部豪雨における斜面災害調査報告．日本地すべり学会誌 54(5): 225-228. 渡辺豊・河原能久・北真人．2017．UAVを用いたレーザ測量の河川地形の精度評価．土木学会論文集B1（水工学） 73(4): I553-I558. Furuichi, T., Osanai, N., Hayashi, S. I., Izumi, N., Kyuka, T., Shiono, Y., Miyazaki, T., Hayakawa, T., Nagano, N., and Matsuoka, N. 2018. Disastrous sediment discharge due to typhoon-induced heavy rainfall over fossil periglacial catchments in western Tokachi, Hokkaido, northern Japan. Landslides 15(8): 1645-1655. 北海道庁．2019．北海道胆振東部地震による被災森林の再生に向けた対応方針http://www.pref.hokkaido.lg.jp/sr/srs/dai4kai_taiouhousin.pdf 早川裕弌・小花和宏之．2016．小型無人航空機を用いたSfM多視点ステレオ写真測量による地形情報の空中計測．物理探査 69(4): 297-309. |
| References_xml | – reference: 早川裕弌・小口高．2016．地形学における地上レーザ測量の活用．地学雑誌 125(3): 299-324. – reference: Lucieer, A., Jong, S. M. D., and Turner, D. 2014. Mapping landslide displacements using Structure from Motion (SfM) and image correlation of multi-temporal UAV photography. Progress in Physical Geography 38(1): 97-116. – reference: 国土交通省．2019．平成30年の災害と対応 http://www.mlit.go.jp/common/001298822.pdf – reference: Olsen, M. J., Johnstone, E., Driscoll, N., Ashford, S. A. and Kuester, F. 2009 Terrestrial Laser Scanning of extended cli. sections in dynamic environments: Parameter analysis. Journal of Surveying Engineering 135: 161-169. – reference: 高岡貞夫．2013．地すべりが植生に与える影響：特に長期的な視点からの研究の意義について．植生学会誌 30(2): 133-144. – reference: 岡本隆・黒川潮・松浦純生・浅野志穂・松山康治．2004．山地の積雪深分布計測における航空レーザスキャナの適用性に関する検討．水文・水資源学会誌 17(5): 529-535. – reference: Peppa, M. V., Hall, J., Goodyear, J., and Mills, J. P. 2019. Photogrammetric assessment and comparison of DJI Phantom 4 Pro and Phantom 4 RTK small unmanned aircraft systems. ISPRS Geospatial Week 2019. – reference: Yamagishi, H., and Yamazaki, F. 2018. Landslides by the 2018 Hokkaido Iburi-Tobu Earthquake on September 6. Landslides 15(12): 2521-2524. – reference: Moya, L., Yamazaki, F., Liu, W., and Chiba, T. 2017. Calculation of coseismic displacement from lidar data in the 2016 Kumamoto, Japan, earthquake. Natural Hazards and Earth System Sciences 17(1): 143pp. – reference: Furuichi, T., Osanai, N., Hayashi, S. I., Izumi, N., Kyuka, T., Shiono, Y., Miyazaki, T., Hayakawa, T., Nagano, N., and Matsuoka, N. 2018. Disastrous sediment discharge due to typhoon-induced heavy rainfall over fossil periglacial catchments in western Tokachi, Hokkaido, northern Japan. Landslides 15(8): 1645-1655. – reference: 黒木貴一・川田佳明・磯望・黒田圭介．2010．2時期のレーザーデータによる海の中道における海岸地形の変化の分析．季刊地理学 62: 71-82. – reference: Osanai, N., Yamada, T., Hayashi, S. I., Kastura, S. 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Spatial Analysis of the Landslide Characteristics Caused by Heavy Rainfall in the Northern Kyushu District in July, 2017 Using Topography, Geology, and Rainfall Levels. Journal of Disaster Research 13(5): 832-845. – reference: 村上拓彦．2018．UAVを利用した森林リモートセンシング．日本リモートセンシング学会誌 38(3): 258-265. – reference: 早川裕弌・小花和宏之・齋藤仁・内山庄一郎．2016．SfM多視点ステレオ写真測量の地形学的応用．地形 37(3): 321-343. – reference: 松本舞恵・下川悦郎・地頭薗隆．1999．表層崩壊跡地における植生の自然的回復過程．日本林學會誌 81(1): 65-73. – reference: 西井稜子・石井靖雄・佐藤匠・本間信一．2019．複数時期の航空レーザ測量データを用いた変動斜面末端部とすべり面発達の推定．日本地すべり学会誌 56(2): 87-94. – reference: 丹羽英之．2019．UAVにより台風前後に撮影されたデータを用いた風倒木ギャップの抽出．日本緑化工学会誌 44(4): 591-595. – reference: 内山庄一郎・井上 公・鈴木比奈子．2014．SfMを用いた三次元モデルの生成と災害調査への活用可能性に関する研究．防災科学技術研究所研究報告 81: 37-60. – reference: 田中龍児・外山泉・長山昭夫．2018．UAVによる写真測量技術の精度検証．第一工業大学研究報告 30: 39-44. – reference: 林野庁．2019．最近における山地災害の発生状況．http://www.rinya.maff.go.jp/j/saigai/saigai/attach/pdf/con_2-5.pdf – reference: 篠原明日香・小林達明・浅野義人．2001．切土軟岩のり面に出現する木本植物の実生発生条件に関する実験的研究．日本緑化工学会誌 27(1): 38-43. – reference: 早川裕弌・小花和宏之．2016．小型無人航空機を用いたSfM多視点ステレオ写真測量による地形情報の空中計測．物理探査 69(4): 297-309. – reference: 北海道庁．2018．北海道胆振東部地震による林業関係の被害概況http://www.pref.hokkaido.lg.jp/sr/srs/dai2kai_siryou1_ringyouhigainojyoukyou.pdf – reference: 寺本行芳・下川悦郎・全槿雨・金錫宇・江﨑次夫・松本淳一・土居幹治．2016．堆積岩斜面の表層崩壊跡地における木本植生および表層土の回復．日本緑化工学会誌 42(1): 141-144. – reference: Zhang, S., Li, R., Wang, F., and Iio, A. 2019. Characteristics of landslides triggered by the 2018 Hokkaido Eastern Iburi earthquake, Northern Japan. Landslides 16(9): 1691-1708. – reference: 松崎紀雅・石垣逸朗・阿部和時・園原和夏・内山佳美．2010．丹沢山地における崩壊跡地の植生回復に関する研究．日本緑化工学会誌 36(1): 21-26. – reference: 木本秋津・内田太郎・大手信人・水山高久・李昌華．1998．中国江西省の花崗岩山地の降雨流出特性と流出土砂量．砂防学会誌 51(1): 3-11. – reference: Clapuyt, F., Vanacker, V., and Van Oost, K. 2016. Reproducibility of UAV-based earth topography reconstructions based on Structure-from-Motion algorithms. Geomorphology 260: 4-15. – reference: 石黒聡士・熊原康博・後藤秀昭・中田高・松多信尚・杉戸信彦・廣内大助・渡辺満久・澤祥・鈴木康弘．2016．UAVによる空撮とSfM-MVS解析による地表地震断層の地形モデル作成とその精度─2014年11月長野県北部の地震を例に─．日本リモートセンシング学会誌 36(2): 107-116. – reference: 国土交通省．2018．平成29年の災害と対応 http://www.mlit.go.jp/common/001228100.pdf – reference: 小花和宏之・早川裕弌・齋藤 仁・ゴメスクリストファー．2014．UAV-SfM手法と地上レーザ測量により得られたDSMの比較．写真測量とリモートセンシング 53(2): 67-74. – reference: 渡辺豊・河原能久・北真人．2017．UAVを用いたレーザ測量の河川地形の精度評価．土木学会論文集B1（水工学） 73(4): I553-I558. – reference: 北原曜．2002．植生の表面侵食防止機能．砂防学会誌 54(5): 92-101. – reference: 小花和宏之・坂上清・八木隆徳．2019．RTK-UAVを用いた地形計測の測位性能および省力効果．地形 40(2): 125-134. – reference: 北海道庁．2019．北海道胆振東部地震による被災森林の再生に向けた対応方針http://www.pref.hokkaido.lg.jp/sr/srs/dai4kai_taiouhousin.pdf – reference: 小室隆・赤松良久・山口皓平・渡辺豊・守屋博貴・二瓶康雄．2018．平成29年九州北部豪雨における筑後川水系寒水川の土砂氾濫の実態解明．土木学会論文集 B1（水工学） 74(4): 1189-1194. – reference: Akutsu, O., Ohta, M., Isobe, T., Ando, H., Noguchi, T., Shimizu, M. 2005. Development and Utilization of High Precision Digital Elevation Data taken by Airborne Laser Scanner. Bulletin of the Geographical Survey Institute 52: 13-21. |
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| SourceID | jstage |
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| StartPage | 43 |
| SubjectTerms | RTK-UAV SfM-MVS モニタリング 北海道胆振東部地震 地すべり |
| Title | RTK-UAVを用いた地形変化の観測と応用の可能性：北海道胆振東部地震で発生した森林域の崩壊跡地における検証 |
| URI | https://www.jstage.jst.go.jp/article/jale/25/1/25_43/_article/-char/ja |
| Volume | 25 |
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