航空レーザ計測による効率的な森林資源の把握

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ともなりだいほうじ
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1 発表 1 航空レーザ計測による効率的な森林資源の把握北海道森林管理局計画課佐々木貢アジア航測株式会社空間情報事業部大野勝正

2 森林の適切な管理経営のため森林資源の把握は重要森林調査簿等のデータベース森林計画等の策定間伐等の事業発注調査研究その他夏のパイロットフォレスト

3 新たな森林調査の手法を導入航空レーザ計測技術の活用これまでは必要の都度人手による森林調査を実施主として標準地等によるサンプル調査標準地の設定の仕方調査者の熟練の度合い調査精度に人為的な誤差が生じる用途に応じ別々の調査が必要調査コストが大きいサンプルではなく全面積全立木土地の形状も同時に計測電子機器を用いた高精度な計測計測データは多岐の用途に対応時点におけるデータを網羅的に収集コストは相対的に安価

4 根釧西部森林管理署のパイロットフォレストで実証調査を発注カラマツ人工林 1,500ha を調査航空レーザ計測空中写真撮影データ検証のための現地調査

5 パイロットフォレスト位置図航空レーザ計測の対象区域

6 航空レーザ計測とは GPS 航空機の位置 IMU 航空機の姿勢レーザー測距装置対象物までの距離 + 発射方向レーザーパルス一発ごとに標高と地理座標を算出

8 航空レーザ計測の成果品地盤情報地盤標高情報 (0.5mメッシュ標高データ) 森林基本図 ( 等高線林小班界路網 ) 微地形表現地図空中写真森林 GIS で使用できる情報として整備

9 空中写真

10 森林基本図

11 微地形表現地図 ( 赤色立体地図 ) 特許第号

12 航空レーザ計測の成果品森林資源情報林相区分図樹木本数立木密度樹高 ( 毎木 ) 胸高直径 ( 毎木 ) 材積 ( 毎木 ) 収量比数 ( 小班単位 ) 樹冠疎密度 ( 小班単位 ) 樹冠長率 ( 毎木 ) 形状比 ( 毎木 ) 材積式を利用した詳細な蓄積把握小班単位で集計森林 GIS の属性情報として整備小班単位で抽出し集計表示が可能

13 林相区分図

14 樹木頂点の抽出 DSM DEM 樹冠形状の再現樹高データグリッド地上開度地下開度の算出検索範囲は樹木間隔程度樹頂点抽出動的閾値による樹冠部の抽出局所領域サイズは樹木間隔程度樹冠部画像樹冠形状指数を算出するための地上開度地下開度の算出樹冠形状指数の算出ガウシアンフィルタ処理樹冠部域毎に含まれる樹冠形状指数の中から最高値を求めその点を樹頂点とする樹頂点が隣接する場合樹冠形状指数の大小関係をもとに隣接する樹頂点を除去する DCHM( 樹高 ) 画像樹冠形状指数画像樹冠形状指数画像樹頂点抽出 14 樹冠部抽出結果樹頂点抽出結果 ( 樹頂点位置樹高本数 ) 特許第号

15 現地調査樹木本数樹木頂点の抽出精度現地調査結果と比較して高い相関と抽出精度 RMSE は 1.7 R² = レーザ解析樹木本数 RMSE: 真値からのばらつき小さいほど真値との誤差が小さい Plot No 現地調査レーザ解析抽出精度樹木本数抽出本数 (%) 平均 16.4 RMSE

16 立木密度分布図凡例業務対象範囲立木密度 ( 本 /ha)

17 現地調査平均樹高 (m) 航空レーザによる樹高計測精度樹木本数同様現地調査と比較して高い相関と計測精度 RMSE は 1.1 R² = レーザ解析平均樹高 (m) Plot No 現地調査平均樹高レーザ計測平均樹高計測精度 (%) (m) (m) 平均 RMSE 1.1

18 樹高分布図凡例業務対象範囲平均樹高 (m)

現地調査平均 DBH(cm) 現地調査平均 DBH(cm) 胸高直径の推定 h r R 45 40 y = 5.6589x 0.5196 R² = 0.

19 現地調査平均 DBH(cm) 現地調査平均 DBH(cm) 胸高直径の推定 h r R y = x R² = 樹冠投影面積樹冠表面積凡例調査プロット樹頂点樹冠ポリゴン樹冠投影面積と樹冠表面積を用いて現地調査胸高直径との相関を調査レーザ解析樹冠投影面積 (m 2 ) y = x R² = レーザ解析樹冠表面積 (m 2 )

20 現地調査平均 DBH(cm) 胸高直径の推定精度樹冠投影面積樹冠表面積 R² = 樹冠表面積がより高い精度で胸高直径の推定が可能 RMSE は 1.7 R² = レーザ解析推定平均 DBH(cm) Plot No 現地調査平均 DBH 樹冠面積推定 DBH 計測精度 (%) 樹冠表面積推定 DBH 計測精度 (%) (cm) (cm) (cm) 平均 RMSE

21 材積分布図凡例業務対象範囲材積 (m3/ha)

22 径級材積区分 ( 第 4 号様式に準拠 ) 航空レーザ解析により調査範囲を毎木調査可能毎木の胸高直径材積が計算できることから径級材積区分を林小班単位で集計可能適用材積表 202 い 1 林小班調査簿面積 1 計測面積カラマツ 2 占優面積樹種径級区分適用区域本数材積カラマツ小計 2, , , 小計 5,533 2, 小計小計合計 8,484 3, 林小班 GIS ポリゴン面積業務対象範囲を跨ぐ場合は範囲内の面積 2 林小班中のカラマツ占優面積

23 樹木本数材積 (m 3 ) 径級材積区分 ( ヒストグラム ) 樹木本数材積径級区分 0

24 収量比数分布図収量比数 : その林分が持てる最大の幹材積に対する当該林分の幹材積の割合林分の込み具合を示す間伐優先度の把握に有効凡例 Ry 業務対象範囲

樹冠疎密度 (%) 業務対象範囲 57.0-80.0 樹冠疎密度 80.1-85.

25 樹冠疎密度分布図樹冠疎密度 : 樹冠が存在する面積を当該区域の面積で割った値樹冠の混み具合を示す間伐優先度の把握に有効凡例凡例業務対象範囲樹冠疎密度 (%) 業務対象範囲樹冠疎密度高 : 低 90.1 :

26 樹冠長率分布図樹冠長樹高風雪害の危険度間伐優先度長伐期施業適地の把握に有効樹冠長率 = 樹冠長樹高凡例業務対象範囲樹冠長率 (%)

27 形状比分布図 DBH 樹高風雪害の危険度間伐優先度の把握に有効形状比 = 樹高 DBH 凡例業務対象範囲形状比

28 GIS の属性データ小班 ID 林小班名称第 1 樹種第 1AREA 第 1AREA% 第 2 樹種第 2AREA 第 2AREA% 第 3 樹種第 3AREA 第 3AREA% 樹木本数立木密度 _ 林班 _ いカラマツ林 7.44 天然林 ( 広葉樹林 ) その他 ( 道路裸地 ) _ 林班 _ い1 カラマツ林その他 ( 道路裸地 ) 1.41 天然林 ( 広葉樹林 ) _ 林班 _ い2 外来のマツ 4.54 天然林 ( 広葉樹林 ) カラマツ林 _ 林班 _ い3 その他 ( 道路裸地 ) カラマツ林 0.11 天然林 ( 広葉樹林 ) _ 林班 _ い4 カラマツ林 3.81 天然林 ( 広葉樹林 ) エゾマツトドマツ林 _ 林班 _ ろ4 カラマツ林 2.21 天然林 ( 広葉樹林 ) エゾマツトドマツ林 _ 林班 _ ろ7 カラマツ林 5.22 天然林 ( 広葉樹林 ) その他 ( 道路裸地 ) _ 林班 _ ろ9 天然林 ( 広葉樹林 ) カラマツ林エゾマツトドマツ林 _ 林班 _ ろ10 カラマツ林 1.97 天然林 ( 広葉樹林 ) エゾマツトドマツ林 _ 林班 _ にカラマツ林 0.53 天然林 ( 広葉樹林 ) その他 ( 道路裸地 ) _ 林班 _ ほカラマツ林 0.55 天然林 ( 広葉樹林 ) 樹木本数立木密度 RY SR 202_ 平均樹高林班 _ へ樹冠長カラマツ林樹冠長率合計 DBH 平均 DBH 形状比総材積材積 HA 樹冠疎密度カラマツAREA 計伐材積 _03 計出材 _08 ha 伐材積 ha 出材 _ 林班 _ とカラマツ林天然林 ( 広葉樹林 ) _ 林班 _ と1 カラマツ林天然林 ( 広葉樹林 ) その他 ( 道路裸地 ) _ 林班 _ イカラマツ林その他 ( 道路裸地 ) 天然林 ( 広葉樹林 ) _ 林班 _ イ1 その他 6.50( 道路裸地 34.90) 天然林 ( 広葉樹林 ) _ 林班 _ ロカラマツ林その他 ( 道路裸地 ) 天然林 ( 広葉樹林 ) _ 林班 _ ニ1 天然林 5.40( 広葉樹林 29.70) カラマツ林外来のマツ _ 林班 _ ニ2 天然林 6.30( 広葉樹林 34.60) 湿原その他 ( 道路裸地 5.22 ) _ 林班 _ ホ天然林 6.90( 広葉樹林 38.50) その他 ( 道路裸地 ) _ 林班 _ いカラマツ林天然林 ( 広葉樹林 ) その他 ( 道路裸地 1.97 ) _ 林班 _ ろカラマツ林天然林 ( 広葉樹林 ) その他 ( 道路裸地 0.53 ) _ 林班 _ ろ1 カラマツ林エゾマツトドマツ林その他 ( 道路裸地 0.55 ) _ 林班 _ ろ2 その他 6.90( 道路裸地 33.80) エゾマツトドマツ林天然林 ( 広葉樹林 0.39 )

29 航空レーザ解析のまとめ調査範囲 ( 約 1,500ha) にカラマツが約 32 万本分布している 2cm 以下の誤差で胸高直径を推定する手法を開発した高い精度で空から毎木調査できることを証明材積式を用いた 32 万本の合計材積は 196,149m 3 であった地盤情報森林資源情報を GIS 情報に変換従来の調査よりも低コスト化を実現

30 優位性と課題優位性多様な情報の収集多面的な森林評価入山困難箇所でも情報取得可能大面積の森林情報の面的把握が可能従来の手法に比べ省力化精度向上低コスト化解析データ地理地形情報等を統合し GIS で一元管理課題天然林では樹種判読の解析の精緻化が必要冬のパイロットフォレスト

31 調査結果の活用航空レーザ計測の技術を用いて地盤情報の活用による治山林道計画支援要施業林分の特定など個別事業計画の策定支援森林のゾーニング等森林の取扱いの検討各種現場業務の発注における地上調査の代替森林調査簿等の基礎データの整備任意の条件設定による該当林分の抽出アクセス困難な難地形の箇所の状況把握等各種業務への応用が期待できるパイロットフォレストを流下する別寒辺牛川

32 必要なデータをいつでも入手今後の方向性新時代の主役に! 各種ニーズに即応! データを管理利用更新するサイクルの構築が重要 ( 国が主体となって計画的継続的に計測し情報を蓄積 ) ( 空中写真は 5 年に 1 度更新鮮度が大事 ) 各種業務に直接活用でき今後の北海道林業において優位性を遺憾なく発揮民有林国有林共通で利用できるデータソースとして森林調査の主役となり得る秋のパイロットフォレスト

33 今年度は計測したデータと実際の出材量との比較から資源調査としての信頼性などを検証する予定 Fin 北海道森林管理局

Microsoft PowerPoint - 奈良井国有林での収穫調査へのICTドローン活用Ver1

Microsoft PowerPoint - 奈良井国有林での収穫調査へのICTドローン活用Ver1 奈良井国有林での収穫調査の ICT ドローン活用林野庁中部森林管理局中信森林管理署岩塚伸人中部森林管理局の概要中部森林管理局は富山県長野県岐阜県愛知県の 4 県にまたがる国有林を管理しています国有林の管轄面積は 65 万 6 千 ha におよび太平洋側の海岸縁から日本の屋根と言われる日本アルプスの山岳地帯まで分布しその多くは地形が急峻な脊梁山脈や河川の源流域に分布しています