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そうりんのたけ
5 years ago
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1 2008 年ローヌ氷河における GPS-RTK 測量北海道大学大学院環境科学院修士課程 1 年吉澤猛北海道大学大学院保健科学院修士課程 1 年近藤淳

2 目次 1. はじめに 2. 観測について 2.1. 観測場所 2.2. 観測方法 3. 結果 3.1. 東西方向 3.2. 南北方向 4. 考察 4.1. 観測地点について 4.2. 平均表面高度変化について 4.3. 各地点での表面高度の変化について 5. まとめと今後の課題 6. 参考文献

3 1. はじめに現在地球規模で温暖化が進んでいると言われ地球温暖化に対する人々の関心は高まっている特に南極氷床は地球上の氷の質量の 90% を占めておりこれらが全て融解すると約 60m 以上の海面上昇につながることが分かっている [IPCC,2001] また山岳氷河に関して言えば氷の質量こそ南極氷床やグリーンランド氷床に劣るものの氷河とその周辺にすむ人々の距離が近いため今後の氷河の変動次第では人々の生活が直接影響を受ける可能性が非常に大きい例えば生活用水として氷河からの融解水を利用していたり氷河を観光資源として利用したり用途は多岐にわたっているまた氷河や融解水が流れる川のすぐ脇を道路などが通っているため洪水や崩落などの大災害にもつながりかねないしたがって山岳氷河において氷河の変動や状態を知ることはとても重要である氷河観測の手法の 1 つとして近年全地球測位システム (Global Positioning System 以下 GPS) が用いられている GPS は人工衛星からの電波を用いて地球上の三次元的位置を割り出すシステムであるこのシステムの利点は観測の際に天候に関係なく観測ができる点とその測定誤差が非常に小さい点である例えば氷河上では氷河の末端やその位置の変化を調べることで流動速度や表面高度が分かるスイス国内には今もなお多くの氷河が存在し古くから雪氷学水文学などの視点から学術的な研究が盛んに行われている今回観測を行ったローヌ氷河では古くから研究が行われている氷河のうちの 1 つである図 1 は 1929 年 1980 年 2000 年におけるローヌ氷河末端部の表面高度 (a) とその変化 (b) を示しているこれを見るとローヌ氷河の氷は過去 70 年の間に約 50m 薄くなっていることが分かる [Sugiyama et al., 2007] 今回は 2008 年 9 月 7 8 日にスイスのローヌ氷河においてキネマティック GPS システムを用いて氷河表面高度の測定を行ったそしてこの結果と 2007 年 7 月 31 日と 9 月日 2008 年 7 月 27 日の測定結果との比較をしたこのように表面地形の変化を調べることで最近のローヌ氷河の表面高度の変化が分かりローヌ氷河の今後の将来予測につながると考えられる 2. 観測について 2.1. 観測場所ローヌ氷河はスイス南部ローヌ谷の源流部に位置しその規模は表面積 km2とスイス国内では 9 番目に大きい氷河であるこのローヌ氷河はヨーロッパの大河川の 1 つであるローヌ川の源流に位置し近辺が交通の要所として栄えていたこともあり現在まで 2 世紀以上にわたり多くの観光客が訪れている場所であるまた絵や写真などで 18 世紀半ばから記録が残っている現在に至るまで氷河の末端が後退していく様子は絵や写真を見れば明らかでこの傾向は今もなお続いている

4 2.2. 観測方法今回の観測ではキネマティック GPS システム (Leica GPS System 1200,Real-Time Kinematic Positioning) を用いた ( 図 2) キネマティック GPS は基準となる固定局からの 3 次元での相対座標を多点で移動観測するキネマティックの特徴として 1 点を固定局として設置しもう 1 点が移動局として移動しながら観測を行うので二点を固定して観測を行う static relative positioning に比べると精度が低かったりその精度が受信衛星数に依存したりする欠点があるしかし位置を求めるまでの測定時間は static 観測より短く数秒で位置が求められるという利点もあるまた今回採用したリアルタイムのもつ特性で取得した位置のデータは無線を通して観測時にその場で固定局と移動局の間でやり取りされるためにその場で測定精度などの情報を得ることができる今回は 1 秒に 1 回の測定を 15 回行いその 15 回の測定値の平均値が各地点のデータであるちなみにキネマティック GPS の誤差は通常数 cm 程度であるなぜなら観測時にはキーパッドの表示で誤差をその都度確認しその値が数 cm 以下の時のみ観測するようにしていたからであるまた固定局と移動局間で無線が届く距離であれば観測は可能である ( 目安としては数 km 以内 ) 今回は 2008 年 9 月 7 8 日の 2 日間にわたりローヌ氷河の消耗域 ( 図 3) においてキネマティック GPS を用いて氷河表面高度の観測を行ったローヌ氷河消耗域の流動方向 ( 縦断方向 ) と流動方向に対して垂直方向に沿って 2007 年 7 月に観測した地点とほぼ同じ地点を携帯用小型 GPS(GARMIN etrex Vista HCx) の単独測位で捜し出してそれぞれ観測を行ったちなみに携帯用小型 GPS の誤差は約 5m である

5 図 1: (a) 年におけるローヌ氷河の流線の表面高度の比較と (b)1878 年の高度を 0m とおいた時の各年の高度の変化. 図 2: RTK 測量を行う際の移動局側の道具.

6 図 3: ローヌ氷河の末端付近. ( 青線 : 表面高度赤丸 : 2007 年 7 月に RTK 測量を行った地点赤線 : 縦断横断の各方向の測線水色で塗られた地域 : 氷河堰き止め湖 )

7 3. 結果今回 2008 年 9 月 8 日に行った GPS の RTK 測量による各地点での高度は図 4 の通りである尚 2007 年 7 月 31 日と 2007 年 9 月 8 日 2008 年 7 月 27 日に測定した過去のデータとの比較も行い各地点での高度差も計算した ( 表 1) ローヌ氷河は南北に沿っているため以下簡単のために縦断方向を南北方向横断方向を東西方向とする東西方向でのデータ比較を図 5 図 7 南北方向のデータ比較を図 8 図 10 に示す 2310 transverse Elevation (m) Easting (m) 図 4: 2008 年 9 月 8 日に測定された東西方向の測線に沿った氷河表面高度東西方向図 5 の 2008 年 7 月と 2008 年 9 月のデータを比較すると全ての地点での表面高度が低下しており西側の斜面における表面高度の低下量が大きいことが確認された図 6 の 2008 年 7 月と 2007 年 7 月のデータを比較すると全ての地点で表面高度が低下しており東西両端で表面高度の低下量が少ないことが確認された図 7 の 2008 年 9 月と 2007 年 9 月のデータを比較すると全ての地点での表面高度が低下しており特に西端での表面高度の低下が大きいことが示された

8 Compare Elevation(m) 年 7 月 27 日年 7 月 27 日年 9 9 月 8 日 8 日高度差 Easting(m) 図 5: 2008 年 7 月 27 日と 2008 年 9 月 8 日に測定された東西方向の測線に沿った氷河表面高度及び両者の高度差. Difference(m) Elevation(m) compare 年 77 月日年 7 年月 727 月日 27 日高度差 Easting(m) 図 6: 2007 年 7 月 31 日と 2008 年 7 月 27 日に測定された東西方向の測線に沿った氷河表面高度及び両者の高度差. Difference(m)

9 Elevation(m) Compare 年 9 月 8 日 2008 年 9 月 8 日高度差 Difference(m) Easting(m) 図 7: 2007 年 9 月 8 日と 2008 年 9 月 8 日に測定された東西方向の測線に沿った氷河表面高度及び両者の高度差南北方向図 8 の 2008 年 7 月 27 日と 2008 年 9 月 8 日のデータを比較すると南側末端を除いて基本的に表面高度が低下していることと南側下流での表面高度の変化が大きいことが確認された図 9 の 2007 年 7 月 31 日と 2008 年 7 月 27 日のデータを比較すると一様に表面高度が低下していることと南側斜面の低下量が大きいことが示された図 10 の 2007 年 9 月 8 日と 2008 年 9 月 8 日のデータを比較すると全地点での表面高度の低下と高度差の変化の傾向が一定していないことが確認された

10 Compare-N Elevation(m) 年 7 月 27 日 2008 年 9 月 8 日高度差 Northing(m) 図 8: 2008 年 7 月 27 日と 2008 年 9 月 8 日に測定された南北方向の測線に沿った氷河表面高度及び両者の高度差 Difference(m) 2360 Compare-N Elevation(m) 年 7 月 31 日 2008 年 7 月 27 日高度差 Difference(m) Northing(m) 図 9: 2007 年 7 月 31 日と 2008 年 7 月 27 日に測定された南北方向の測線に沿った氷河表面高度及び両者の高度差.

11 Compare-N Elevation(m) 年 9 月 8 日 Northing(m) 図 10: 2007 年 9 月 8 日と 2008 年 9 月 8 日に測定された南北方向の測線に沿った氷河表面高度及び両者の高度差年 9 月 8 日高度差 Difference(m) 東西方向南北方向平均 2008 年 9 月年 7 月年 7 月年 7 月年 9 月年 9 月表 1 各期間の各方向の平均高度差.

12 4. 考察 4.1. 観測地点について今回のデータにおける問題点は観測点にずれが生じていることである今回の観測地点は 2008 年 7 月 27 日に調査した際と同じ観測地点で測定を行ったしかし 2007 年 9 月の観測地点とは異なっているため高度差を算出する際は最も近い位置で比較したそれでも最もずれの大きかった 2008 年 9 月 8 日と 2007 年 9 月 8 日の位置を比較したところ平均して東西方向のずれが 33.9m 南北方向のずれが 10.9m もあったこれだけ位置のずれが生じた場合表面高度の誤差にも影響してくるものと考えられるよって今後は観測地点の統一が求められるなお 2008 年 9 月 8 日と 2008 年 7 月 27 日にそれぞれ測定したデータの同地点間の比較を行ったところ平均して東西方向のずれが 2.14m 南北方向のずれが 6.51m と表面高度に影響を与えるほどの誤差ではないと考えられる 4.2. 平均表面高度変化について 2008 年 9 月 8 日と 2008 年 7 月 27 日の比較データより夏場 1 ヶ月半での平均表面高度変化の平均は 2.28m であったまた昨年の 7 月と今年の 7 月昨年の 9 月と今年の 9 月とのデータの比較より昨年から今年の 1 年間での平均表面高度変化は 3.04m となった 1 年のうちでの表面高度が最も低下するのが夏場の時期だと予想される. そして今回比較したデータの中で東西方向の平均表面高度変化は 2.73m 南北方向は 2.85mと東西と南北の変化の差に大きな差はみられなかったまた先行研究において 100 年間で 50m 低下しているとの報告がある ( 図 1 [Sugiyama et al., 2007]) が今回の研究では 1 年間に 2-3m の表面高度の低下が観測され近年の平均低下量は過去 100 年に比べてはるかに多いことが考えられる 4.3. 各地点での表面高度の変化について東西方向の比較で東西両端での低下量が少なかったこれは氷河中央部より土砂が多く堆積していたためこれが氷河の融解を遅らせたことが示唆されるまた比較的東側より西側の表面高度の低下量が多くなっている点については氷の流動速度と日射量が東側と西側で異なる可能性が考えられる南北方向の比較で末端部の斜面での低下量が上流側より大きかったこれは末端部の斜面方向が南向きで斜度が大きいため末端部の斜面では上流側より傾斜している分だけ日射の入射角度が大きくまた日照時間が長いことから日射量が相対的に多くなり表面高度の低下量に寄与したのではないかと考えられる

13 5. まとめと今後の課題 1 年間の表面高度の平均高度差は 2007 年 7 月から 2008 年 7 月においては東西方向で-3.38m 南北方向で-3.34m だったまた 2007 年 9 月から 2008 年 9 月においては東西方向で-2.51m 南北方向で-2.96mだったよってこの 1 年での平均高度差は [Sugiyama et al., 2007] から推定される値 ( 約 0.5 m yr ¹) よりも大きかったそして各期間の平均高度差から東西方向と南北方向で違いがあるか比較してみたが有意な差は見られなかった RTK 観測を行って求めた表面高度の変化は誤差が少なく操作も簡易なので氷厚変化を測定する際には RTK 観測は非常に有益であると考えられるしかし前年度とのデータを比較する際にクレバスの有無等により測定位置が異なってしまったため今回の観測でははっきりとした結論を出すには困難であったよって今後も測定位置をできるだけ統一することが重要になってくるまた氷河の流動速度の空間分布や日射量風速気温などを含めた気象を測定しデータを比べることによりこれらのファクターが氷厚変化に及ぼす影響を推測することが可能になると思われる 6. 参考文献長邦彦, 永井元規, 2007, GPS による氷河表面の測定. Shin Sugiyama et al., 2007, Evolution of Rhonegletscher, Switzerland, over the past 125 years and in the future: application of an improved flowline model. Annals of Glaciology, 46, Martin W. Carlen, The Rhoneglacier and Its Ice Grotto. Shin Sugiyama, 2006, GPS survey with Leica GPS System 1200.

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Microsoft Word - gps_rtk.doc スイスローヌ氷河における GPS-RTK 測量観測結果報告 (2009 年 ) 千葉大学大学院理学研究科修士課程 2 年北山智暁北海道大学環境科学院修士課程 1 年鍵和田玄目次 1. はじめに 2. 研究対象地域 3. 観測方法 4. 結果 5. 考察 6. 参考文献 1. はじめに山岳氷河は山岳地の斜面を覆う積雪が融けきらずに何年にも渡り残り圧密および融解再凍結を繰り返すことにより形成された氷である