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CS立体図を用いた地形判読(FOSS4G 2017 Tokyoハンズオン)

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FOSS4G 2017 Tokyoハンズオン・CS立体図を用いた地形判読

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CS立体図を用いた地形判読(FOSS4G 2017 Tokyoハンズオン)

  1. 1. ⽴体図を⽤いた地形判読 このファイルは、出典を記載いただければ、作者の許可なく 2次配布していただいて結構です。 【 】
  2. 2. 【目 次】 1 地形判読の基礎 2 CS立体図について 3 CS立体図を用いた崩壊危険地形の判読 4 野外調査での活用
  3. 3. 1 地形判読の基礎
  4. 4. ・水の動き ・土砂の移動 ・地殻変動 ・火山活動 その場所で過去に発生した現象 これらの現象(=災害)は、 同じ場所で繰り返し発生する可能性が高い 地形判読から将来を予測し、適切な対策をする 【地形判読の基礎】 なぜ「地形」ができたのか? などの痕跡
  5. 5. 長さや面積、それらの比など、 定量化できる形態要素 【地形判読の基礎】 地形図から読み取ることができる情報 地形量・・・ 例) 標高、傾斜、曲率、面積、体積、方位、起伏量 など 特定の成因によって形成され た特定の形態的特徴をもつ地 形の部分 地形種・・・ 例) 扇状地、崖錐、地すべり滑落崖、地すべり側方崖 など (コンピューターでの解析容易) (人間の目による解釈が必要)
  6. 6. ① 標高 等高線から標高を読み取る 【地形判読の基礎】
  7. 7. ② 傾斜 等高線間隔が狭い等高線間隔が広い 等高線の間隔から傾斜を読み取る 【地形判読の基礎】
  8. 8. ③-1 凹凸・・尾根、谷 (平面曲率) 等高線の曲がり具合(曲率)から地形の凹凸(尾根、谷) を読み取る (国土地理院数値地図) 【地形判読の基礎】
  9. 9. ③-2 凹凸・・遷急線、遷緩線(縦断曲率) 傾斜の変化から、遷急線、遷緩線を読み取る (国土地理院数値地図) 【地形判読の基礎】 急 緩 緩 遷急線 遷緩線
  10. 10. ・地すべり ・深層崩壊跡 ・沖積錐(扇状地) ・河道閉塞 ・渓岸侵食 ・表面侵食 ・表層崩壊 右図に含まれる地形種 【地形判読の基礎】
  11. 11. ・地すべり ・深層崩壊跡 ・沖積錐(扇状地) ・河道閉塞 ・渓岸侵食 ・表面侵食 ・表層崩壊 右図に含まれる地形種 【地形判読の基礎】 地すべり 深層崩壊跡 沖積錐(扇状地) 表面侵食 崩壊地 標高、傾斜、曲率等の地形量から地形種を「解釈」する
  12. 12. 【地形判読の基礎】 地形種を正しく解釈するためには 形・・・どのような形か? 材料・・・地質、粒径、風化度 など 営力・・・重力、風、水、火山活動 など 時間・・・営力が加わった時間、回数 判読者の推測が必要 ・判読者によって結果が異なる。 ・初心者には難しい。 を理解する必要がある
  13. 13. 2 CS立体図について
  14. 14. 地形判読を容易にするために CS立体図 を開発 地形種の判読は、 ・判読者によって結果が異なる ・初心者には難しい 【CS立体図について】
  15. 15. 地形図から判読できる 3つの地形量 ② 傾斜 ③ 凹凸(曲率) 急: 等高線間隔が狭い 緩: 等高線間隔が広い (遷急線、遷緩線) (尾根、谷) (緩) (急) ① 標高 【CS立体図について】 平面曲率 縦断曲率
  16. 16. ② 傾斜 【Slope】 ③ 曲率 【Curvature】 3つの地形量を異なる色調で彩色して透過処理 ・視覚情報から直感的に情報を認識可能 ・異なる情報を同時に認識可能 ・等高線では表現が困難な情報も認識可能 + + CS立体図 とは ① 標高 【Elevation】 【CS立体図について】
  17. 17. 「標高」「傾斜」「曲率」の3つの地形量を異なる色調で 彩色し、複数枚を重ねて透過処理することで立体表現 した図法 2012年に長野県林業総合センターで考案 CS立体図とは 「 」とは、曲率( )と傾斜( )の頭文字 傾斜 傾斜 曲率 曲率 標高 【CS立体図について】
  18. 18. CS立体図の他にも様々な立体図法があります 「航空レーザ測量による災害対策事例集」より
  19. 19. 航空レーザ測量データ以外にも、10mメッシュ、 50mメッシュ DEMでも作製可能です。 0.5m 航空レーザ測量による細密なDEM (数値標高モデル) 航空レーザ測量 樹木下の微地形を計 測可能 0.5m 【CS立体図について】 CS立体図作製に用いる地形データ
  20. 20. 従来の地形図 深層崩壊跡 崩壊地 沖積錐 地すべり 【CS立体図について】 (森林基本図)
  21. 21. CS立体図 地すべり 深層崩壊跡 崩壊地 地すべり地形、深層崩壊跡地形などの判読が容易 沖積錐 【CS立体図について】
  22. 22. Google earth による3D表示も可能 地すべり 深層崩壊跡 崩壊地 GIS等でKMZ形式に変換 【CS立体図について】 沖積錐
  23. 23. 全国におけるCS立体図(10m)の作製状況 ・G空間情報センターにて公開中 ・作製範囲は全国 ・10mメッシュDEMを使用
  24. 24. H25年度データによる CS立体図作製済み DEMデータなし (国有林、市街地などのため) 長野県におけるCS立体図(細密)の作製状況 ・長野県森林情報資産として公開中 ・作成範囲は長野県民有林の全域 【CS立体図について】 ・問い合わせ先: 県庁森林計画係 地方事務所林務課 ・0.5mメッシュDEMを使用
  25. 25. 静岡県におけるCS立体図(細密)の作製状況 ・作製範囲は静岡県の全域 ・1mメッシュDEMを使用 ・G空間情報センターにて公開中
  26. 26. CS立体図(10m) と CS立体図(1m) 10mメッシュDEM 1mメッシュDEM 0 50 10025 m µ 0 50 10025 m µ
  27. 27. CS立体図(10m) と CS立体図(1m) 10mメッシュDEM 1mメッシュDEM µ 0 500 1,000250 m µ 0 500 1,000250 m
  28. 28. G空間情報センターからダウンロードできます ① インターネットで、「G空間情報センター」と検索 ② サイト内で、「CS立体図」と検索
  29. 29. G空間情報センターからダウンロードできます CS立体図自動作成ソフト (ArcGIS版) CS立体図自動作成ソフト (QGIS版) 作成済みのCS立体図 (10mメッシュ) ・静岡県CS立体図(1mメッシュ)も公開中 ・長野県CS立体図(0.5mメッシュ)は公開準備中 ・今後、傾斜図、曲率の標準偏差図などの公開を検討中
  30. 30. CSMapMaker for ArcGIS ArcGIS(10.0以上)でCS立体図を自動作成する ・作成者 森林総合研究所 大丸裕武様 G空間情報センターで公開 https://www.geospatial.jp/gp_front/
  31. 31. CSMapMaker for QGIS ・作成者 MIERUNE 朝日孝輔様 QGISでCS立体図を自動作成するプラグイン G空間情報センターで公開 https://www.geospatial.jp/gp_front/
  32. 32. 曲率レイヤ 【 解 説 】 CS立体図 傾斜レイヤ 曲率(赤-黄-青) 50% 傾斜(白-黒) 50% 標高(白-黒) 0% 曲率(白-紺) 50% 傾斜(白-茶) 50% ※1) 数値標高データの入手 ・航空LiDARの有無は、「航空レーザ測量デー タポータルサイト」等で確認。測量発注者に申 請すれば、多くの場合は入手可能。 (LAS,xyz,LEM形式等) ・国土地理院Webサイトから、5mメッシュ、10m メッシュデータをダウンロード可能。 (LEM形式等) DEM(TIFF形式等) 傾斜角計算 平滑化処理 曲率計算 配色・透過処理 CS立体図作製の流れ図 標高レイヤ 数値標高データ入手 (LAS,xyz,LEM形式) ファイル形式変換 ※2) ファイル形式変換 ・入手できる数値標高データの多くはLAS形 式,xyz形式,LEM形式などで、QISでは直接解 析できない。TIFF等のラスタ形式に変換する必 要がある。 ※3) 平滑化処理 ・曲率計算を行う前に、平滑化処理を行う。 Gaussian filterを使用すると、滑らかな平滑化が 可能。σ=standard deviation(標準偏差)のパ ラメータを調整することで、平滑化の強度を変え ることができる。小地形を強調したい場合はσ を小さい値に、大地形を強調したい場合はσを 大きい値にする。 ※4) 曲率計算 ・通常はGeneral curvatureを使用。Plan curvatureを使用すると、水による侵食を強調し た図になる。Profile curvatureを使用すると、ク ラックや道路などが強調される。 ※5) 配色・透過処理 ・デフォルトは左記設定。用途や、判読したい 地形規模に応じて、色調や透過率を調整する。 ※1) ※2) ※3) ※4) ※5)
  33. 33. 「ひなたGIS(宮崎県)」のご紹介 ① インターネットで、「ひなたGIS」と検索
  34. 34. 3 CS立体図を用いた 崩壊危険地形の判読
  35. 35. CS立体図による基本的な地形表現 1.尾根(凸地)は赤、谷(凹地)は青 2.急傾斜地は暗、緩傾斜地は明 森林基本図 CS立体図 【地形判読】
  36. 36. 【地形判読】 0次谷の判読 ・ 次谷流域より オーダー 下の流域 ・表層崩壊の発生源 (本山・上出, ) (国総研, )
  37. 37. 水により侵食が進んだ沢は濃い青 0次谷は薄い青 【地形判読】 0次谷の判読
  38. 38. 水により侵食が進んだ沢は濃い青 0次谷は薄い青 水により侵食され た沢(=1次谷) これから侵食さ れる凹地形 (=0次谷) 次の大雨で崩壊する かもしれない 【地形判読】 0次谷の判読
  39. 39. どこに道を開設しますか? 【地形判読】 0次谷の判読 ABC
  40. 40. どこに道を開設しますか? 【地形判読】 0次谷の判読 ABC
  41. 41. どこに道を開設しますか? 【地形判読】 0次谷の判読 A
  42. 42. どこに道を開設しますか? 【地形判読】 0次谷の判読 B
  43. 43. どこに道を開設しますか? 【地形判読】 0次谷の判読 C
  44. 44. 横断排水をどこに設置しますか? 【地形判読】 0次谷の判読 C
  45. 45. 横断排水をどこに設置しますか? 【地形判読】 0次谷の判読 C
  46. 46. 場所:広島県安部山 地質:花崗岩と変成岩の境界付近 確認方法:現地調査 事例1 【地形判読】 湧水の判読
  47. 47. 場所:長野県岡谷市 地質:第3紀層 砂岩・泥岩 (接触変成を受ける) 確認方法:現地調査 事例2 【地形判読】 湧水の判読
  48. 48. 場所:長野県岡谷市 地質:第3紀層 砂岩・泥岩 確認方法:現地調査 事例3 【地形判読】 湧水の判読
  49. 49. 49 紛らわしい地形(炭焼き窯の跡) 炭焼き窯の石積み跡 上部は崩壊跡地に似ている 上部に円形の濃い青(凹地)、下部に赤色(凸地) があり、その下に青(侵食)がない場所は、人工改 変(炭焼き窯の跡)である場合が多い
  50. 50. 50 場所:長野県岡谷市 地質:美濃帯・領家変成帯 確認方法:踏査 紛らわしい地形(表面侵食) 上部に円形の濃い青(凹地)がな く、下方に向かって徐々に濃い青 になる場合は湧水はなく、降雨 時の表面侵食による地形
  51. 51. 湧水の判読(模式図) 最上流部に 円形の濃い青 下方にも谷地形 湧水がある渓流 人工改変(炭焼き跡) 円形の濃い青 下方に赤(凸地) 表面流による侵食(ガリー) 円形の濃い青が無い 紛らわしい地形 下方に向かって徐々 に濃い青になる 【地形判読】
  52. 52. 表層崩壊 森林の根系分布範囲か、それよりやや深い程度の表層の風化層が崩れる。 山腹の凹型斜面(0次谷)の勾配変化点に集中する。 伐採跡地(裸地、幼齢林)で多発。 【地形判読】 深層崩壊 表層土 基盤岩 表層土 基盤岩 (林野庁Webサイトより) 表層崩壊
  53. 53. 2009年(災害前) 2012年(災害後) 【地形判読】 表層崩壊 (茅野市北山地区:平成24年7月発生)
  54. 54. で立体表示( 立体図) 【地形判読】
  55. 55. 2012年(災害後) 現地の状況 災害発生直後 【地形判読】
  56. 56. 2012年(災害後) (DEM提供:長野県諏訪地方事務所林務課) 崩壊地の拡大図 【地形判読】
  57. 57. 2012年(災害後) 災害発生前から浅い凹地形をしている。 2009年(災害前) 同じ場所で、繰り返し崩壊が発生 【地形判読】
  58. 58. ((独) 防災科学技術研究所 Webサイトより) 地すべり地形・深層崩壊 地すべり:斜面の一部あるいは全部が重 力によって斜面下方に(ゆっくりと)移動 する現象 深層崩壊:豪雨等が誘因になり基盤岩 から崩壊 ((独) 防災科学技術研究所 Webサイトより) 【地形判読】
  59. 59. CS立体図 地すべり 深層崩壊跡 地すべり地形、深層崩壊跡地形などの判読が容易 【地形判読】
  60. 60. 滑落崖 平坦地 押し出し を利用した立体表示 【地形判読】 ((独) 防災科学技術研究所 Webサイトより)
  61. 61. 線状凹地形 押し出し(表層崩壊) 線状凹地形(後方崖) 地震や大雨の時に少しだけ動いて止まった 深層崩壊の予備軍 【地形判読】 ((独) 防災科学技術研究所 Webサイトより)
  62. 62. 深層崩壊 土砂ダム 後方崖 を利用した立体表示 【地形判読】 ((独) 防災科学技術研究所 Webサイトより)
  63. 63. 土石流 崩壊 崩壊 崩壊した土砂が ・水等と混ざり ・水等が滑材になって ・長距離を流下 (林野庁Webサイトより) 【地形判読】
  64. 64. 木曽川 国道19号 JR南木曽駅 【地形判読】 土石流 (南木曽町:平成26年度豪雨被災地)
  65. 65. 木曽川 JR南木曽駅 拡大図 扇状地 (沖積錐) 崩積土 崩積土 周辺の渓流の出口にも、過去から繰り返し発生した土石流の土砂が堆積している 扇状地 (沖積錐) 扇状地 (沖積錐)
  66. 66. 発生機構の模式図 H26南木曽町災害
  67. 67. 現地調査日:2014/7/15 場所:長野県南木曽町 梨子沢 災害前は林道(砂防作業道)があったらしい 【地形判読】
  68. 68. 68 扇状地 諏訪湖 (岡谷市小田井沢:平成18年度豪雨被災地)
  69. 69. 69 土石流危険渓流の見分け方 ・急傾斜で河床堆積物 (過去の土石流堆積物) ・下方に扇状地がある谷
  70. 70. 崖錐(崩積土) 【地形判読】 急崖や急斜面の崖下に形成され る円錐状の堆積地形 サイト:地震・防災関連用語集
  71. 71. 崖錐 = 透水性が良い礫質 = 伏流して谷が消える 崖錐(崩積土)
  72. 72. 崖錐 = 透水性が良い礫質 = 伏流して谷が消える 崖錐(崩積土)
  73. 73. 崖錐(崩積土) 【地形判読】 崖錐では下流に行くに つれて、谷がなくなる
  74. 74. リニアメント (断層) 【地形判読】 直線状の地形
  75. 75. 75 リニアメント
  76. 76. 76 リニアメント 地形傾斜に直行しない凹地形はあやしい!
  77. 77. 77 リニアメント リニアメントと交わる場所で作業道が崩壊。(修復困難)
  78. 78. 地質境界 【地形判読】
  79. 79. 松本市薄川薄川の北東側、南西側で地形が異なる (右岸) (左岸)
  80. 80. 松本市薄川 ・谷密度が低い ・谷が深い 緩傾斜 ・谷密度が高い ・谷埋め土砂 ・谷地田 (右岸) (左岸)
  81. 81. 0 500 1,000250 m 傾斜50m(度) <セル値> 0 - 20 20.00000001 - 30 30.00000001 - 35 35.00000001 - 88.23075867 松本市薄川 急傾斜 緩傾斜 やや緩傾斜
  82. 82. 松本市薄川 N2pf 珪長質岩 N2va 安山岩質岩 d 崩壊堆積物 N2pi 中性岩 a 河成堆積物 d4 崩壊堆積物 0 500 1,000250 m 溶岩・火砕岩 花崗岩・花崗閃緑岩 「長野県デジタル地質図 」 長野県地質図活用普及事業研究会編著
  83. 83. 松本市薄川 ・安山岩 ・急傾斜 ・地すべり、大規模崩壊 堆積物 ・花崗岩 ・やや緩傾斜 ・表層崩壊多発
  84. 84. 地形判読のコツ ○ マクロの視点と、ミクロの視点を持ち、交互に繰り返し行う ○ 他の図面(地質図、地すべり分布図など)と見比べる ・細密 、10m の 立体図を用意する ・ では、図の拡大、縮小が容易 ・ では、重ねて表示、透過処理が容易 ○ 全ての答えは現地にある ・地形判読の後は、必ず現地で検証を行う ○ 等を使った3D表示
  85. 85. 4 現場での活用
  86. 86. 信濃毎日新聞 年 月 日(日曜日) 飯山市 ページより ・発生日時 平成29年5⽉19⽇(⾦)早朝 ・発生場所 飯山市大字照岡字大どう 井出川流域 ・崩落規模 幅︓約150m ⻑さ︓約500m
  87. 87. 0 250 500125 m 飯山市の土砂災害( 年 月 日発生)で活用 ドローン写真による3Dモデル 【活用事例】
  88. 88. 0 250 500125 m 飯山市の土砂災害( 月 日発生)で活用 【活用事例】
  89. 89. 0 200 400100 m 【活用事例】 ダムの堆積土砂の確認にも活用可 南木曽町 梨子沢( 年 月)
  90. 90. 0 200 400100 m 【活用事例】 ダムの堆積土砂の確認にも活用可 土砂の堆積 南木曽町 梨子沢( 年 月) ( 年と 年の差) 堆積 m以上 堆積 m未満 洗掘 m未満 洗掘 m以上
  91. 91. 年 熊本地震直後に阿蘇山周辺のCS立体図を作製し 関係者に提供 【活用事例】 熊本地震災害で現地調査に活用 草千里 阿蘇山火口 東海大学阿蘇大橋
  92. 92. グループ発表 【活用事例】 住民から災害危険地の聞き取り (情報共有) 地域防災の現場で住民との対話ツール として活用
  93. 93. 地域住民によるハザードマップの作製 崩壊危険地の見回りに活用 スマートフォンの活用 作製したハザードマップを持って 住民が危険個所を点検 【活用事例】 諏訪市神宮寺地区で作製したハザードマップ スマートフォンの地図アプリに CS立体図を入れて、GPSで ナビゲーションすることで効率 的に森林調査が可能
  94. 94. 南アルプスジオパークガイドマップ 観光マップの背景図として活用【活用事例】
  95. 95. スマートフォンの地図アプリを活用 ②PC⇒スマホ 地図ファイルをコピー (USB接続、メール送信、DropBoxなど) ③「+」-「地図をダウンロード、またはインポート」で 地図ファイルを指定 (3枚まで無料) ①スマートフォン(Android,iOS)で「AvenzaMaps」と検索。 →アプリインストール
  96. 96. 歴史、教育分野でも活用 山城、古道、御牧などの史跡研究に活用 【活用事例】 松本市林城跡 林大城 林小城 松本市街地方面 堀の跡
  97. 97. しんかい6500 (写真: サイト) JAMSTECが海底資源探査に活用 (ウィンディネットワーク サイトより) 【活用事例】 海底地形をCS立体図で表し、 地形判読することで、メタン ハイドレードや、コバルトなど レアメタルの探査に活用
  98. 98. 平面曲率の標準偏差 (おまけ) ・同じ傾斜でも、谷が多く、入り組んだ地形では崩壊が発生し やすい。(過去の崩壊履歴が多い) ・一定面積における平面曲率の標準偏差を計算すると、地形 の入り組みの度合いを表現できる。 斜面形状 谷型斜面 直線斜面 尾根型斜面 波型斜面 模式図 傾斜角 同 じ 平面曲率 - 0 + -+-+- 平面曲率 の標準偏差 小 小 小 大 (現在開発中の新しい地形指標)
  99. 99. CS立体図のから地形の複雑さを数値化 新たな地形評価指標の開発 湧水や崩壊危険地を定量化 京都府清水寺周辺、立命館大学と共同研究 【今後の発展】 清水寺 清水寺 × 湧水確認 湧水なし 崩壊発生
  100. 100. ○人工知能による危険地形自動判読 【今後の発展】 人工知能によりCS立体図から 地すべり地形を自動判読 (解析:和山亮介氏) 人工知能により判読された 地すべり地形

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