秋田県林業コンサルタントからのお知らせ

■材積（蓄積）の精度を考える
　森林・林業業務で材積や蓄積が必要になる場面は数多くあります。単木の場合は胸高直径と樹高を測定し、幹材積表から読みとるか、丸太の場合は最小二乗法などで計算し、立木蓄積は単材積を積み上げる方法などがあります。この場合、胸高直径は検尺しますが、簡素化を図るため、樹高は標準木を測定し他は推定するのが一般的です。樹種や地域、現場ごとに作成した樹高と胸高直径の回帰式を採用する場合もあります。高い精度を求めるには、全木の樹高測定が必要ですが、必要とされる精度に合わせ、労力の効率化を図っているといえます。なお、近年ではレーザー樹高測定器が普及してきたので単木の樹高検測が楽になりました。
　かつて、間伐は標準地による推計、主伐は全木実測でしたが、国有林や公社林でも、近年は、林層区分や必要標準地数などの一定の条件のもと、主伐においても標準地による材積推計を行ってきています。精度が高いことに越したことはありませんが、業務の効率化が必要とされる今日、施業内容によって、労力を考慮し、多少精度が落ちても可としているのだと思います。保育的間伐、本数調整伐、低質木の主伐、森林簿蓄積などは簡易な手法でも良く、他方、高齢級の立木処分などは一定の精度が求められるのではないでしょうか。　近年は、高性能林業機械に付属した採材材積認識機器やタブレットを用いた丸太検尺ソフト、運搬車重量測定機などが導入され、川中、川下の材積把握法が効率化してきております。煩雑な原木流通状況の中で、契約上の課題や受け入れ時の確認行為はあるにせよ、効率的に行える場で清算を行えば、立木段階の材積把握は一定の精度で良いのではないかと思います。

　　　　胸高直径の検尺　　　　　　　　　レーザー計測器での樹高測定

■ドローンによる材積把握
　林業においてドローンの活用法が多数検討されています。①森林資源調査（境界・林況調査、材積調査、収穫・間伐事業の確認調査、面積調査等）、②森林被害、森林病害虫調査（雪害・風害調査、ナラ枯れ調査、マツクイムシ被害調査等）、③災害・森林土木事業調査（災害対応、治山・林道等の調査測量設計、進捗管理・検査、構造物の保守管理・点検業務等）などへの活用が想定され、今後の用途は広いと思われます（冊子「秋田の森づくり」平成30年10～12月号参照）。
　小規模林分が多い民有林において、ドローンによる一定精度の材積把握が可能になれば、現場の労力はかなり軽減されると考えられることから、全国の林業現場で実証実例が増えています。
　ドローンにレーザーを搭載した場合では、実用可能な高精度データが得られる半面、大ロット林分調査に有効（逆に小規模林分には高額）、機材が高額で取扱いに苦慮するなどの課題が出されています。
　一方、ドローン写真を用いた材積把握の場合は、安価であり、民有林などの小規模林にも対応可能で、その手法が確立すれば全国に普及していくと思われます。特に、森林経営計画、森林環境譲与税などの対象となりやすい10～40haの林分材積の算出に効果的と思われますが、反面、精度の高い地盤高データが必要なこと、林層や現場の傾斜度、撮影時の気象などにより誤差が大きいことなども課題として報告されています。


ドローンを活用した治山施設の保守管理　　　　　　　ナラ枯れ探査

■胸高直径の推定
　材積を求めるためには胸高直径値が必要で、空からのドローンでは直接データを得ることができません。このため、胸高直径が樹高や林冠と相関が高いことを利用して、胸高直径を推計することが必要で、国の関係機関、大学、企業などから推計式が提案されています。こうした推計は樹種や地域、さらには、区域、対象現場ごとにきめ細かに実測が可能であれば精度は向上するので、レーザー解析であれ写真解析であれ、そうした実証を積み重ねていく必要があります。
　また、ドローンレーザー解析では表層、地表データの算出が可能で高い精度の樹高データが把握できますが、写真解析では、国土地理院の５～10m
メッシュの地上高データを活用することもあり、場所によって誤差があり材積推定にも影響が大きいといわれます。この場合、その補完も含め、対象地の標準地調査によって樹冠と標高、胸高直径との関係をある程度精査する必要があります。林コンでも、昨年度の県委託により、地上レーザー（「owl」)とドローン写真等を組み合わせ、林分の簡易な材積把握のため胸高直径と樹高の計測を試みています。
 
地上レーザー（アウル）による現地調査

■信州大学加藤教授の講演から
　去る9月12日、秋田県立大学で、ドローンによる材積把握の分野で先端を行く信州大学加藤教授による林業のICT化についての講演が行われました。
　ドローンレーザーによる材積計測はいよいよ実用段階であり、ドローン写真を活用した計測（「普及型」）も将来性は十分あるという回答を得ることが出来ました。一方で、加藤教授からは、長野県では既に精度の高い地盤高データを有していること、長年にわたる樹高や樹幹面積、胸高直径の蓄積データがあるため材積が推計しやすいことなどの回答も頂いています。長野県の現場では、レーザー解析とこれまでの蓄積から、多変量解析により相関係数0.9となるような推計式が策定済みということです。今後、本県でも効率的な材積把握に向け、樹高、樹幹径、胸高直径などの現地調査が進むことが求められます。
  
   ドローンによる材積把握について講演する信州大学加藤教授

■毎木調査箇所でのドローン実証を望む
　近年、低位安定の原木価格を背景に、森林所有者の取り分は原木価格の２～３割と少なくなり、結果的に再造林経費が生まれない状況となっています。県内の伐跡の再造林率（民有林）も2～3割にとどまっております。県有林、公社林、市町村有林などは採算性が合わなくても公益的観点も含め再造林を検討するでしょうが、森林所有者は自分の次の世代に煩雑さを残さないように、自家山林の主伐をきっかけに、再造林どころか土地自体を処分したいと思っている方が多いと聞きます。公的機関で買い上げしてもらいたいと思っている方もいると聞きます。
　林業の循環再生産の流れが滞っている現在、伐採搬出、流通経費の低減化はもとより、材積調査などの効率化も必要です。既に、宮城県、福島県の林業公社では、従来の調査法では労力、経費が多すぎるとして、ドローンによる材積把握を試行していく方向だと聞いています。本県においても、例えば、県有林などの毎木調査箇所で、並行してドローン調査を実証し比較するなど、今後の効率的な材積把握に向けた手法を検討していく必要があります。

（増加する記録的豪雨）
　本年7月に発生した西日本豪雨（気象庁名「平成30年7月豪雨」）では、６月28日～７月８日の総降水量が四国地方で1800ミリ、東海地方で1200ミリ、九州北部地方で900ミリ、近畿地方で600ミリを超えるところがありました。西日本の多くの観測地点で24、48、72時間降水量の値が従来の観測記録を更新する豪雨でした。本県の年平均降雨量が1700ミリ程なので、四国では10日ほどで秋田県の1年分の雨が降ったこととなります。
   気象庁によると、豪雨の要因は、東シナ海付近からの南西風と、太平洋高気圧沿いの南風の２つ多量の水蒸気の流れ込みが西日本付近で合流・持続し、梅雨前線も停滞したためということです。高気圧や前線、台風の影響が重なったためで、こうした気圧配置は、頻度は西日本に多いものの、何処に発生しても不思議ではありません。
　近年の気象白書では、日本で大雨をもたらす雨雲は、南の海上で高気圧の下、蒸発した海水を多量に含む傾向があり、温暖化による気温上昇などにより、将来的に１日に計200ミリ以上の大雨となる日数が増加すると予測しています。
　また、林野庁資料によると、地球温暖化の影響により、降水がより強く煩雑となっており、1時間降水量が80ｍｍ以上となる豪雨が増加傾向にあるほか、72時間降水量の歴代記録も相次いで更新しているとのこと。本年7月豪雨前にも、豪雨が多かった平成25年には、全国約1300カ所の気象庁観測所の1割に相当する134地点で、観測史上1位の1時間降水量を記録しています。
 
　　　　　　　　派遣先の広島県の林道災害現場

（「想定外の雨」について）
　豪雨により広範囲で土砂崩れが発生した広島県の坂町では、高さ11ｍ、長さ50ｍの石積みの砂防ダムが決壊しました。堤本体の大部分が崩壊しており、県担当部局は「想定以上の土砂が流入したため」としています。国土交通省によると、砂防ダムの大規模な決壊は異例といいます。
　また、住宅約２０棟が全半壊した広島市安芸区では、裏山が崩れ、２月にできたばかりの治山ダムを乗り越えた土砂が住宅地に流れ込みました。広島市では降水量が複数の地点で７月の観測史上１位を記録。治山ダムを管理する県の担当者は「想定外の雨だった」と説明しています。（以上、マスコミ報道抜粋）
 
　　　            　広島県の災害現場（後方は治山ダム）

　砂防ダムの決壊や治山ダムの土砂乗り越えが発生し下流域に大きな被害が発生しましたが、砂防と治山、両部局の県担当者とも「想定外の雨量」を原因の一つと語っています。
　構造物の設計上、想定内の雨量とは、統計的に処理された確率雨量か、過去の最大雨量をいいますが、通常は確率雨量をいうと思います。したがって、施設管理者からみた「想定外の雨量」とは、設計上用いた確率雨量を超えた雨が降ったことを表現したものと思います。
　　
　災害ダムからの土石乗り越え　　　　　住宅への土砂進入（平成25年大館市）
　　　　　（平成25年藤里町）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　
（確率雨量について）
　設計上使用する確率雨量については、国の基準で、それぞれの構造物の機能や保全物に与える影響の大きさなどにより使い分けられています。森林土木関係では治山事業100年、林道事業10年で、土地改良の排水事業は10～30年、ため池は200年、河川砂防事業は100年が原則となっています。あくまで原則で、例えば、一級河川の国直轄は200年以上、他の一級河川や二級河川は10～100年と保全するべき対象によって大きく異なり、また、過去の最大雨量や土砂混入率も考慮することともなっています。
    確率雨量は排水施設の規模に直結し、過大な設計をすれば工事費が掛かりましになる場合が多いし、過小であれば、雨が降るたびに構造物から水があふれ、人的に災害発生の原因を作ることとなります。
　また、日本全体でみると地域によって大きく異なり、100年確率日雨量でみれば、北日本は100～200ミリ、雨量の多い西日本太平洋側は200～400ミリといわれます。現在の気象庁資料によれば、本県の秋田市は163ミリ、東京は289ミリ、雨量の多い高知は445ミリ、7月豪雨で大きな被害を出した広島県呉は218ミリとなっています。今回1800ミリの雨が観測された高知で災害報道が比較的少ないのは、もとより大きな確率雨量で設計された構造物が多かったからかもしれません。

29年7月豪雨災害（秋田市）　　　　　　　30年5月豪雨災害（北秋田市）

（確率雨量の変化と既設構造物）
　ある年に記録的な豪雨が発生したら、それを入れない統計と入れた統計では，統計処理は行うものの、当然、確率雨量が異なってきます。観測期間が短くデータが少ない場合は、再現期間の精度を増すために、できるだけ最近のデータを加えるのが原則となります。本県のデータなどは、40年ほどの観測データを元に100年確率雨量を決めているということなので、今後ともデータを追加し精度を高めていく必要があります。
　もし、確率雨量の数値が今後、大きく変化していくならば、たとえば、過去の確率雨量で設計した構造物は将来は大丈夫でしょうか。治山ダムなどは将来土砂が満砂することを想定し開水路計算も行っており、さほど問題になりませんが、林道の排水施設などは心配です。たとえ、設計上の因子の中に余裕高、安全率を加味していること、確率雨量だけでなく、流出係数、粗度係数など他の因子との掛け合わせで排水量が決まることを考慮したとしても不安が残ります。今後、こうした観点からも、既存構造物の再点検の必要があるかもしれません。

　　　　　　　　　　　　既設構造物の点検調査

（ハード施設の限界を知る）
　西日本豪雨では、ダム施設が土石などを食い止め被害を免れた地区がある一方で、砂防ダムが決壊し下流域に甚大な被害を出した地区、完成したばかりの治山ダムを越えて土砂が住宅地に流れ込み多数の犠牲者が出た地区などもあります。
　異常豪雨はしばしば地球温暖化が原因とされますが、地球温暖化は長期的な動向であり、将来の雨量に大きく影響していくことが予想されます。過去の雨量の統計が将来の雨量を表わすとは限らず、降水量の長期変化はいよいよ無視できない段階にあると考えます。こうした確率雨量の変動期には、「想定外」と言わざるを得ない、確率雨量値以上の雨量が多々発生すること自体を、「想定する」必要があります。
　災害が多発している今日、治山ダム等構造物の計画的な設置が強く求められますが、厳しい予算状況の中でそれにも限界があります。ハード対策はもちろん必要ですが、こうした想定が難しい雨量増加が予想されるときこそ、施設点検や住民の意識喚起などソフト対策を重視する必要があります。
　特に、用地交渉なども含め、事業実施前の地元説明については十分に行ってきているところですが、市町村職員の方に聞いたところ、事業完了後の施設の地元周知は必ずしも十分とは言い切れないようです。確率雨量や設計諸元の理解はなかなか難しいものの、ハード施設の限界についての理解を得ることだけでも効果があると思います。広島市安芸区では、治山ダム完成時、ハード対策を過信しないことを地元に伝えていたと聞きます。今後は、防災におけるソフト対策強化の観点から、市町村と連携し、施設完成後の地元周知をこれまで以上に強化していく必要があると考えます。

  今後有望なドローンによる施設監視　　　　　　事業の地元説明会