[H-GM02] 地形

[HGM02-01] 高密度点群データを用いた地下文化遺産と表層地形の解析―田谷の洞窟における事例―

*高木 優¹、小倉 拓郎²、田村 裕彦³、小口 千明⁴、早川 裕弌⁵、佐藤 昌人⁶、八反地 剛⁷ (1.筑波大学大学院理工情報生命学術院生命地球科学研究群、2.兵庫教育大学学校教育研究科、3.田谷の洞窟保存実行委員会、4.埼玉大学理工学研究科、5.北海道大学地球環境科学研究院、6.防災科学技術研究所、7.筑波大学生命環境系)

キーワード：UAV-LiDAR、TLS、GIS、高密度点群データ

日本各地には，石炭や石材の採掘跡や防空壕跡など地下空洞が存在している．地下空洞が劣化し，崩落が上方拡大して，陥没孔が生じる現象として浅所陥没がある．浅所陥没の対策として埋め戻しを施すことは一般的であるが，地下文化遺産など地中にある空洞が保存対象である場合は，保全の観点から非破壊的な計測や手法が必要である．空洞の形状や位置関係を把握する非破壊的な手段の一つに，LiDAR（Light Detection And Ranging）計測がある．LiDAR計測を用いることによって高密度な点群データを取得でき，点群データからDEM（Digital Elevation Model：数値標高モデル）を作成してGIS（Geographic Information System：地理情報システム）上で解析できるメリットがある．本研究では，浅所陥没現象により空洞の損壊が発生している，横浜市登録史跡の「田谷の洞窟」とその直上の里山において， UAV（Unmanned Aerial Vehicle: ドローン）にLiDARを装着する手法，および地上レーザ測量（TLS: Terrestrial Laser Scanning）を用いて，地下文化遺産と表層地形の高密度点群データを取得した．取得した高密度点群データより作成したDEMに基づき，洞窟天面から地表面までの厚さ（土被り厚さ）や地形量（傾斜量，TWI（地形湿潤指標））を算出した．また，現地調査により洞窟の損壊現象の分布を整理し，損壊現象の種類ごとに，土被り厚さ，地形量を比較した．さらに点群データから里山の樹木の分布と樹幹径を計測し，洞窟の損壊現象との関係を考察した．その結果，田谷の洞窟では，陥没・洞内崩落・壁面剥離・クラックが確認できた．土被り厚さの平均は5． 86 m，傾斜量の平均は23．14°，TWIの平均は2．56であった．陥没が発生した箇所では土被りの平均が2．57 mと薄く，TWIの平均は3．34と大きかった．地盤の物性値から求めた崩落の限界高さが2 mであることを考慮すると，田谷の洞窟では土被りが3 mを下回ると陥没のリスクが高いことが示された．また，クラック発生箇所では，TWIが3．16と大きく，樹幹径の小さい樹木の密度が高かった．TWIが高い箇所と樹木が成長しやすい条件が揃うことによって，樹木の成長速度が速い．クラックの形成・拡大は,樹根が成長することによって生じる根の成長圧によって生じる．クラック発生箇所では,樹齢が若い根圧が高い樹木が分布していたため，壁面に亀裂が生じたと考えられる．