[H-TT17] 環境リモートセンシング

[HTT17-P11] 栃木県唐沢山人工林におけるUAV-LiDARデータを活用した林内日射量の推定

*高村 詩央里¹、恩田 裕一²、ZHANG YUPAN³、橋本 朝陽³、加藤 弘亮²、五味 高志⁴、CHIU CHEN WEI⁵ (1.筑波大学生命環境学群地球学類、2.筑波大学アイソトープ環境動態研究センター、3.筑波大学大学院地球科学学位プログラム、4.名古屋大学、5.東京農工大学)

キーワード：日射量、森林復興、LiDAR、リモートセンシング

日本の国土面積に対する森林の割合は非常に高く、7割以上である。そのうち人工林は約4割を占める。しかし国内の林業は高度経済成長をピークに衰退が止まらず、人工林は十分な管理がなされていない。そのように荒廃した人工林は、樹冠が閉鎖することから林床に下層植生が育たず、樹冠からの蒸発散量も増加するため森林生態系に及ぼす影響は計り知れない。そうした日本の森林に対して，近年強度間伐を行い林内の光環境を改善する取り組みを行われているが、その評価手法は確立されていない。
本研究では、間伐による林内光環境変化に注目しその実態を明らかにするために、林内日射量の推定ついて解析を進めた。従来、魚眼レンズにより撮影された全天空写真による画像解析により、林内日射量や樹冠開空度などが評価されてきた。しかし全天空写真では、解像度の低さやレンズの歪みの問題により実際の樹冠構造を正しく表現できないことから、推定精度に限界がある。
ここでドローンLiDARデータを活用し林内日射量の推定を行った。LiDARデータは三次元の高密度点群データであり、データ上で森林構造を細密に表現することが可能ある。またドローンにより計測することで、効率的なデータ収集を実現した。
林内日射量を推定するために、全天空写真モデルを作成した。本来、デカルト座標で表現されるLiDARデータを、極座標変換を施し、角度視点を全天空写真と同様の下からのアングルに変換した。次に画像解析ソフトウェアHemisferのLight regime機能をもとに、作成した全天空写真モデルを入力し林内日射量を推定した。Light regime機能では、全天空写真をベースとした画像データと太陽の軌跡をもとに林内日射量を計算する。
さらに日射量において直達光の影響が大きいことに注目し、直達光が差し込む角度、つまり太陽高度と太陽方位の位置に合わせた樹冠開空度を計算し、推定した林内日射量の補正を行った。この操作により、林内の光の透過率を樹冠開空度として表現し、実際の林内日射量の関係を明らかにできる。
また調査地は、栃木県佐野市唐沢山にあるヒノキ人工林である。ここは2011年に間伐率50％の強度間伐が行われた。傾斜約30度の南向き斜面で、林内には25か所日射計を1メートル間隔で格子状に設置し林内日射量の実測値を計測している。
その結果、全天空写真単体での林内日射量推定値では、実測値の細かな日射量の変化を捉えられていないのに対し、ドローンLIDARデータでのデータの活用と樹冠開空度を考慮することでより実測値に近い日射量変化を再現することに成功した。ゆえにLiDARデータの併用により、より精度の高い推定の可能性があるとともに、林内の光環境を定量化できることから森林管理の促進に期待できる。