研究者データベース

早川 裕一(ハヤカワ ユウイチ)
地球環境科学研究院 統合環境科学部門 環境地理学分野
准教授

基本情報

所属

  • 地球環境科学研究院 統合環境科学部門 環境地理学分野

職名

  • 准教授

学位

  • 博士(理学)(東京大学)

ホームページURL

J-Global ID

プロフィール

  • 地形学、とくに滝(遷急区間)や地形空間解析、高解像度地形地物情報解析、地考古学

研究キーワード

  • 高精細地形情報   レーザ測量   SfM多視点ステレオ写真測量   侵食   遷急区間   岩盤河川   地形   地考古学   地理情報科学   地球科学   地形学   Geoarchaeology   Geosciences   GIS   Geomorphology   

研究分野

  • 人文・社会 / 地理学
  • 人文・社会 / 地理学 / 空間情報科学
  • 人文・社会 / 地理学 / 地形学
  • 自然科学一般 / 固体地球科学

職歴

  • 2018年10月 - 現在 北海道大学 地球環境科学研究院 准教授
  • 2018年09月 - 2018年09月 東京大学 空間情報科学研究センター 特任准教授
  • 2013年09月 - 2018年08月 東京大学 空間情報科学研究センター 准教授
  • 2009年04月 - 2013年08月 東京大学 空間情報科学研究センター 助教
  • 2007年04月 - 2009年03月 日本学術振興会特別研究員(PD) (受入機関:筑波大学大学院生命環境科学研究科地球環境科学専攻)
  • 2004年04月 - 2007年03月 日本学術振興会特別研究員(DC1) (受入機関:東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻)

学歴

  • 2004年04月 - 2007年03月   東京大学   大学院理学系研究科   地球惑星科学専攻

所属学協会

  • 北海道地理学会   地理情報システム学会   東京地学協会   日本地球惑星科学連合   アメリカ地質学会   アメリカ地球物理学連合   日本地理学会   日本地形学連合   

研究活動情報

論文

  • Kohei Hotta, Shigekazu Kusumoto, Hidenori Takahashi, Yuichi S. Hayakawa
    Earth, Planets and Space 74 1 2022年12月 
    Abstract We modeled the vertical deformation detected from a leveling survey in Jigokudani valley, Tateyama volcano, central Japan. In Jigokudani valley, uplift of 4 cm/year was previously detected during the period from 2007 to 2010 by interferometric synthetic aperture radar (InSAR). To confirm whether this inflation has continued to present day, we have conducted leveling surveys in Jigokudani valley since 2015. Most bench marks showed a subsidence of up to 5.6 cm during the 4-year period from October 2016 to September 2020, while a bench mark located at the center of the leveling route uniquely showed an uplift of 1.6 cm. We applied a dislocation source model to the deformation using a grid search method. A crack with a length of 650 m, a width of 425 m, a strike of N18° E and a dip of 67° is located at a depth of 50 m near the center of Jigokudani valley (Koya jigoku and the new fumarolic area) where higher activity has been observed recently. Closing of the crack of 59 cm yields a volume decrease of 163,000 m3. The closing direction of the crack is parallel to the line of old explosion craters (Mikurigaike and Midorigaike ponds) and corresponds to the current maximum compressive stress field in the region of the Hida Mountains, including Tateyama volcano. The deformation source of the previous period from 2007 to 2010 detected from InSAR was estimated to be at a depth of 50 m and a gas chamber was correspondingly found in an audio-frequency magnetotelluric (AMT) survey. The AMT survey also revealed that thermal fluid is accumulating from a magma chamber and the location of our crack is similar to uppermost part of the thermal fluid path. During the period from 2015 to 2016, the crack opened and the inflation stopped during the next 1 year period from 2016 to 2017. During the period from 2017 to 2020, the crack began closing, probably because of the increase in emissions of volcanic fluid or gas with the formation of a new crater at the western side of Jigokudani valley during the period from 2017 to 2018. Graphical Abstract
  • Andrei Dornik, Lucian Drăguţ, Takashi Oguchi, Yuichi Hayakawa, Mihai Micu
    Scientific Reports 12 1 2022年12月 
    This work aims at evaluating the sensitivity of landslide susceptibility mapping (LSM) to sampling design in lithologically-heterogeneous areas. We hypothesize that random sampling of the landslide absence data in such areas can be biased by statistical aggregation of the explanatory variables, which impact the model outputs. To test this hypothesis, we train a Random Forest (RF) model in two different domains, as follows: (1) in lithologically heterogeneous areas, and (2) in lithologically homogeneous domains of the respective areas. Two heterogeneous areas are selected in Japan (125 km2) and Romania (497 km2), based on existing landslide inventories that include 371 and 577 scarps, respectively. These areas are divided into two, respectively three domains, defined by lithological units that reflect relatively homogeneous topographies. Fourteen terrain attributes are derived from a 30 m SRTM digital elevation model and employed as explanatory variables. Results show that LSM is sensitive to a random sampling of the absence data in lithologically heterogeneous areas. Accuracy measures improve significantly when sampling and LSM are conducted in lithologically homogeneous domains, as compared to heterogeneous areas, reaching an increase of 9% in AUC and 17% in the Kappa index.
  • YAMAUCHI Hiroyuki, TSURUOKA Ken’ichi, OGURA Takuro, TAMURA Yasuhiko, HAYAKAWA Yuichi S., IIZUKA Kotaro, OGUCHI Takashi
    E-journal GEO 17 1 169 - 179 2022年
  • RTK-UAV 測量において3 次元モデルのDoming を低減する方法-GCP を使用せずにcm レベルの精度を実現する撮影・データ処理-
    小花和宏之, 早川裕弌, 坂上清一
    システム農学 37 2 2021年09月 [査読有り]
  • 楠本 成寿, 高橋 秀徳, 東中 基倫, 早川 裕弌
    物理探査 74 30 - 35 2021年06月 [査読有り][通常論文]
  • Haruka Tsunetaka, Norifumi Hotta, Fumitoshi Imaizumi, Yuichi S. Hayakawa, Takeshi Masui
    Geomorphology 375 107529 - 107529 2021年02月 [査読有り]
  • 総合的な学習の時間を活用した地理・地形教育の実践-地域文化資源を用いた小規模公立小学校への地域学習から-
    田村裕彦, 早川裕弌, 守田正志, 小口千明, 緒方啓介, 倉拓郎, 地形
    地形 41 4 343 - 361 2020年12月 [査読有り]
  • Haruka Tsunetaka, Norifumi Hotta, Yuichi S. Hayakawa, Fumitoshi Imaizumi
    Progress in Earth and Planetary Science 7 1 24  2020年12月 [査読有り]
     
    AbstractFluctuations in sediment storage arising from sediment discharge and recharge in headwater channels are an important factor influencing changes in landforms in mountainous areas, but the frequency of surveys is limited because of access difficulties and complex topography. Although unmanned aerial vehicle-based structure-from-motion photogrammetry (UAV-SfM) may be effective for topographic measurement, its utilization in headwater channels has not been fully examined. We assessed the accuracy and reproducibility of a digital elevation model acquired via UAV-SfM (DEMSfM) in a headwater channel within the Ohya landslide area, Japan, using a DEM acquired via terrestrial laser scanning (DEMTLS). The results indicate that differences in the measured elevation between DEMSfM and DEMTLS in the vicinity of the channel bed ranged from about 0.4 to −0.4 m, with a median of 0.06 m. Hence, the profiles acquired via DEMSfM coincide well with those acquired via DEMTLS, and the spatial distributions and histograms of the measured surface slope were nearly the same for UAV-SfM and TLS. However, part of the DEMSfM indicates low elevation compared with DEMTLS, probably because of topical distortion arising from technical problems in UAV-SfM. The positive and negative differences in volume between DEMSfM and DEMTLS were approximately 200 and −30 m3, respectively. To remedy this bias, an alignment of the UAV-SfM point cloud using the TLS point cloud in the hillslope sections was conducted, based on an iterative closest point (ICP) algorithm. Consequently, the median of the elevation differences decreased to −0.002 m, resulting in the positive and negative differences becoming approximately 100 m3. This demonstrates that ICP-based alignment can lead to a reduction of the deviation of differences in the estimated volume. In terms of eliminating biases due to topical distortion in elevation, this approach would be valid for the estimation of volumetric changes using UAV-SfM.
  • Stanley Anak Suab, Yuichi Hayakawa, Shogo Kume, Yuji Yamaguchi, Bakyt Amanbaeva, Abdynaby Kadyrov, Ram Avtar, Takuro Ogura
    IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 540 1 2020年08月04日 
    Geospatial technologies such as Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are becoming popular in various applications also for archaeological purposes. This is due to the abilities also the usefulness of UAV and GNSS technologies for digitally documenting and recording archaeological sites in great detail. Such information is crucial for the efforts of preserving and protecting historical sites. This paper demonstrates the workflows and results of mapping techniques using consumer-grade UAV for aerial survey and low-cost Post-Processing Kinematics (PPK) GNSS ground survey for documentation of two archaeological sites in Batken State, Kyrgyzstan in Central Asia. Both UAV and PPK GNSS data were acquired simultaneously during the fieldworks in early winter while processing were explicitly done using currently available commercial and open-source software. Results of the UAV and PPK GNSS was combined and qualitatively evaluated. Despite advantages and disadvantages identified in both UAV and PPK GNSS results, it was learned that the combination of both techniques found to be very beneficial for mapping of archaeological sites.
  • Yuichi S. Hayakawa, Hiroyuki Obanawa
    Sensors 20 12 3403 - 3403 2020年06月16日 [査読有り]
     
    Three-dimensional (3D) morphological changes in rocky coasts need to be precisely measured for protecting coastal areas and evaluating the associated sediment dynamics, although volumetric measurements of bedrock erosion in rocky coasts have been limited due to the lack of appropriate measurement methods. Here we carried out repeat surveys of the 3D measurements of a small coastal island using terrestrial laser scanning (TLS) and structure-from-motion (SfM) photogrammetry with an unmanned aerial system (UAS) for 5 years. The UAS-SfM approach measures the entire shape of the island, whereas the TLS measurement enables to obtain more accurate morphological data at a scale of centimeters on the land side. The multitemporal TLS-derived data were first aligned in timeline by the iterative closest point (ICP) method and they were used as positionally correct references. The UAS-SfM data were then aligned to each of the TLS-derived data by ICP to improve its positional accuracy. The changed areas for each period was then extracted from the aligned UAS-derived point clouds and were converted to 3D mesh polygons, enabling a differential volume estimate (DVE). The DVE for each period was revealed to be from 3.1 to 77.2 m3/month. These changes are rapid enough to force the coastal bedrock island to disappear in 30 years. The temporal variations in the DVE is roughly associated with those in the frequency of high tidal waves.
  • Three-dimensional point cloud data by terrestrial laser scanning for conservation of an artificial cave
    Hayakawa, Y.S, Ogura, T, Tamura, Y, Oguchi, C.T, Shimizu, K
    Opera Ipogea (Journal of Speleology in Artificial Cavities) Numero Speciale 2020 67 - 74 2020年06月 [査読有り]
  • Multidisciplinary conservation activities;community development;based on the Yokohama City registered historic site “Taya;Cave”
    Tamura, Y, Oguchi, C.T, Hayakawa, Y, Ogata, K, Ogura, T, Morita, M
    Opera Ipogea (Journal of Speleology in Artificial Cavities) Numero Speciale 2020 75 - 84 2020年06月 [査読有り]
  • Kotaro Iizuka, Yuichi S. Hayakawa, Takuro Ogura, Yasutaka Nakata, Yoshiko Kosugi, Taichiro Yonehara
    Remote Sensing 12 10 2020年05月01日 [査読有り][通常論文]
     
    © 2020 by the authors. The development of new methods for estimating precise forest structure parameters is essential for the quantitative evaluation of forest resources. Conventional use of satellite image data, increasing use of terrestrial laser scanning (TLS), and emerging trends in the use of unmanned aerial systems (UASs) highlight the importance of modern technologies in the realm of forest observation. Each technology has different advantages, and this work seeks to incorporate multiple satellite, TLS-and UAS-based remote sensing data sets to improve the ability to estimate forest structure parameters. In this paper, two regression analysis approaches are considered for the estimation: random forest regression (RFR) and support vector regression (SVR). To collect the dependent variable, in situ measurements of individual tree parameters (tree height and diameter at breast height (DBH) were taken in a Japanese cypress forest using the nondestructive TLS method, which scans the forest to obtain dense and accurate point clouds under the tree canopy. Based on the TLS data, the stem volume was then computed and treated as ground truth information. Topographic and UAS information was then used to calculate various remotely sensed explanatory variables, such as canopy size, canopy cover, and tree height. Canopy cover and canopy shapes were computed via the orthoimages derived from the UAS and watershed segmentation method, respectively. Tree height was computed by combining the digital surface model (DSM) from the UAS and the digital terrain model (DTM) from the TLS data. Topographic variables were computed from the DTM. The backscattering intensity in the satellite imagery was obtained based on L-band (Advanced Land Observing Satellite-2 (ALOS-2) Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar-2 (PALSAR-2) and C-band (Sentinel-1) synthetic aperture radar (SAR). All satellite (10-25 m resolution), TLS (3.4 mm resolution) and UAS (2.3-4.6 cm resolution) data were then combined, and RFR and SVR were trained; the resulting predictive powers were then compared. The RFR method yielded fitting R2 up to 0.665 and RMSE up to 66.87 m3/ha (rRMSE = 11.95%) depending on the input variables (best result with canopy height, canopy size, canopy cover, and Sentinel-1 data), and the SVR method showed fitting R2 up to 0.519 and RMSE up to 80.12 m3/ha (rRMSE = 12.67%). The RFR outperformed the SVR method, which could delineate the relationship between the variables for better model accuracy. This work has demonstrated that incorporating various remote sensing data to satellite data, especially adding finer resolution data, can provide good estimates of forest parameters at a plot level (10 by 10 m), potentially allowing advancements in precision forestry.
  • Flavius Sîrbu, Lucian Drăguț, Takashi Oguchi, Yuichi Hayakawa, Mihai Micu
    Progress in Earth and Planetary Science 6 1 44  2019年12月01日 [査読有り][通常論文]
     
    © 2019, The Author(s). As geomorphological processes operate at various spatial scales, their morphological expressions, i.e., land-surface variables (LSVs) should be scaled accordingly. Most approaches on landslide susceptibility modeling and landslide detection have been performed based on arbitrarily scaled LSVs. We propose a methodology to improve automated landslide detection by fitting each LSV to its optimal scale. We test our approach on two landslide inventories, with different landslide morphology. First, we derive seven LSVs from a DEM in a standard 3 × 3 moving window. Then, we rescale each LSV using focal mean statistics in increasingly larger moving windows until the optimal scale is found, i.e., scale at which logistic regression shows the best fit between the existence of landslide scarps and individual LSVs. The LSVs at the optimal scale are used as input data in a random forest (RF) model. In order to calculate the effect of scaling predictors on the accuracy of the model, we compare the results, using the area under the curve (AUC), against the results from an RF model with unscaled LSVs as input data. The results show (i) that different LSVs have different optimal scales, and (ii) the multi-scale approach improved the models significantly, from AUC = 0.73 to 0.80 for the first study area and from AUC = 0.59 to 0.73 for the second study area. Based on these results, we conclude that a multi-scale approach should be considered when automated models are used in order to detect landslides, in complex terrain settings.
  • 山内 啓之, 小口 高, 早川裕弌, 瀬戸寿一
    E-journal GEO 14 2 288 - 295 公益社団法人 日本地理学会 2019年08月 [査読有り][通常論文]
     
    <p>筆者らは,大学の学部や大学院のGISの実習授業を充実させるための教材を開発し,オープンな活用ができるコンテンツとして広く公開するためのプロジェクトを実施している.教材は,既存プロジェクトの成果である書籍『地理情報科学GISスタンダード』と対応するように構成した.GISを用いたデータの処理には,フリーかつオープンソースのソフトウェアを利用した.これらの教材は,GIS実習の課題や使用するソフトウェアの特性を考慮し,二次利用しやすいようにオープンライセンスのパッケージとして整備し,GitHubを用いて試験公開を行っている.本稿では,開発中の教材の設計と初期の構築の経緯をまとめ,既存のGIS教材との比較を行い,本教材の有用性について評価した結果を解説する.</p>
  • 今泉文寿, 増井, 横田, 經隆 悠, 早川裕弌, 堀田紀文
    Geomorphology 339 58 - 69 2019年08月 [査読有り][通常論文]
  • 横田 優至, 菊池 慧, 今泉 文寿, 逢坂 興宏, 増井 健志, 經隆 悠, 堀田 紀文, 早川 裕弌
    中部森林研究 = Chubu forestry research 67 105 - 108 中部森林学会事務局 2019年05月 [査読有り][通常論文]
  • 小倉 拓郎, 早川 裕弌, 青木 賢人, 林 紀代美, 山内 啓之, 小口 高, 田村 裕彦, 小口 千明
    日本地理学会発表要旨集 2019 0 298 - 298 公益社団法人 日本地理学会 2019年 
    1.はじめに

    自然地理学の基礎的な内容を学習・理解するためには,板書による座学だけでなく,室内実験やその動画,野外写真などの適切な教材を提示し,自然現象について推定する必要がある.しかし,日本の小中高等学校における地球科学教育は,地理(社会科・地理歴史科)と地学(理科)とに分かれている.そのうち,地理では,学習指導要領で自然現象のメカニズムそのものを学習することが制約されているため,自然地理学的な基礎事項を理解することができる環境が充分に整っているとは言えない.
    近年広く利用されている無人航空機(ドローン)による写真測量や,地上レーザ測量を用いて,直接的なモニタリングで得られる高頻度かつ高精細な地表情報は,短時間で変化する現象を再現することができる.さらに,得られた3次元地表情報は,様々な表現方法(3Dプリントモデル,動画,オルソ画像)に容易に変換・出力することができる.
    本研究では,学習指導要領の枠外において,高頻度・高精細地表情報を利用した小学校における授業実践・地域連携の例について提示し,児童らの地理的思考力の養成について検証した.

    2.実践例①~高頻度・高精細オルソ画像の使用~
    石川県川北町川北小学校・橘小学校・中島小学校第5学年における理科の授業(単元:流水の働き)で,小学校付近を流れる手取川の河床の高解像度オルソ画像(2017年7月・9月撮影)を提示し,そこから読み取れる事象について質疑を行った.児童らは2か月間で動いた石,動かなかった石や枝などに注目して,撮影間に流水があったことに気づいていた.その後,動かなかった石が動くためにはどうすればいいかを推測した児童から,「強い流水がくれば石は動く」という気付きを得た.このように,児童たちは地形変化の様相を,オルソ画像の変化から認識し,営力の規模と地形変化の大小との関係等を考察することができた.その後,過去の災害に関する学習(昭和9年手取川大水害)や,WebGISを用いた災害図上訓練(DIG: Disaster Imagination Game),自治体や河川管理機関と協力した防災訓練を行い,過去の災害規模や未来の災害予測に対する地理的思考を通して,学習を深化させることができた.

    3.実践例②~3Dプリントモデルの使用~
    横浜市千秀小学校第6学年の総合的な学習および図画工作科の授業で,地域の大型地形模型を作成した.その導入として,無人航空機による写真測量の手法についての授業を行った.そこでは,2時期に取得した海食崖の地形データを3Dプリンタで印刷し,2つのモデルを提示した.児童たちは,モデルに手で触れながら2年間の地形変化(侵食・堆積)の位置や量を感じ取った.さらに,海食崖の過去・未来の様子を推測する児童の発言があった.また、作成した大型地形模型を利用して地域住民と意見交換を行い、過去の地域に関して考えてみた.
  • Hitoshi Saito, Shoichiro Uchiyama, Yuichi S. Hayakawa, Hiroyuki Obanawa
    Progress in Earth and Planetary Science 5 1 2018年12月01日 [査読有り][通常論文]
     
    Unmanned aerial systems (UASs) and structure-from-motion multi-view stereo (SfM-MVS) photogrammetry have attracted a tremendous amount of interest for use in the creation of high-definition topographic data for geoscientific studies. By using these techniques, this study examined the topographic characteristics of coseismic landslides triggered by the 2016 Kumamoto earthquake (Mw 7.1) in the Sensuikyo area (1.0 km2) at Aso volcano, Japan. The study area has frequently experienced rainfall-induced landslide events, such as those in 1990, 2001, and 2012. We obtained orthorectified images and digital surface models (DSMs) with a spatial resolution of 0.06 m before and after the 2016 Kumamoto earthquake. By using these high-definition images and DSMs, we detected a total of 54 coseismic landslides with volumes of 9.1–3994.6 m3. These landslides, many of which initiated near topographic ridges, were typically located on upside hillslopes of previous rainfall-induced landslide scars that formed in 2012. This result suggests that the topographic effect on seismic waves, i.e., amplification of ground acceleration, was important for coseismic landslide initiation in the study area. The average depth of the coseismic landslides was 1.5 m, which is deeper than the depth of the rainfall-induced landslides prior to these. The total sediment production of the coseismic landslides reached 2.5 × 104 m3/km2, which is of the same order as the sediment production triggered by the previous single heavy rainfall event. This result indicates that the effects of the 2016 Kumamoto earthquake in terms of sediment production and topographic changes were similar to those of the rainfall-induced landslide event in the study area. [Figure not available: see fulltext.].
  • Hiroyuki Obanawa, Yuichi S. Hayakawa
    Progress in Earth and Planetary Science 5 1 2018年12月01日 [査読有り][通常論文]
     
    We conducted topographic measurements using unmanned aerial vehicles and by terrestrial laser scanning at inaccessible sea cliffs with an overhanging complex shape in eastern Japan. From the repeated measurements, we constructed multitemporal three-dimensional point clouds of the sea cliffs to quantitatively evaluate the volumetric changes in the cliffs with a high spatial resolution (in centimeter). As potential main triggers of rockfalls and slope failures, high sea waves and strong earthquakes were examined with the time series of eroded volumes. It is suggested that sea waves have a greater impact than earthquakes on sea-cliff erosion. The approaches provided in this study have great potential for a wide range of applications including high spatial monitoring of other inaccessible, complex-shaped sea cliffs with high data accuracy and low acquisition and operational costs.
  • Daniele Giordan, Yuichi S. Hayakawa, Francesco Nex, Paolo Tarolli
    Natural Hazards and Earth System Sciences 18 11 3085 - 3087 Copernicus {GmbH} 2018年11月19日 [査読有り][通常論文]
  • 小倉拓郎, 早川裕弌, 青木賢人
    地形 39 2 200‐201  2018年04月25日 [査読無し][通常論文]
  • Daniele Giordan, Yuichi Hayakawa, Francesco Nex, Fabio Remondino, Paolo Tarolli
    Natural Hazards and Earth System Sciences 18 4 1079 - 1096 2018年04月06日 [査読有り][通常論文]
     
    The number of scientific studies that consider possible applications of remotely piloted aircraft systems (RPASs) for the management of natural hazards effects and the identification of occurred damages strongly increased in the last decade. Nowadays, in the scientific community, the use of these systems is not a novelty, but a deeper analysis of the literature shows a lack of codified complex methodologies that can be used not only for scientific experiments but also for normal codified emergency operations. RPASs can acquire on-demand ultra-high-resolution images that can be used for the identification of active processes such as landslides or volcanic activities but can also define the effects of earthquakes, wildfires and floods. In this paper, we present a review of published literature that describes experimental methodologies developed for the study and monitoring of natural hazards.
  • Chi Wen Chen, Takashi Oguchi, Yuichi S. Hayakawa, Hitoshi Saito, Hongey Chen, Guan Wei Lin, Lun Wei Wei, Yi Chiung Chao
    Geomorphology 303 540 - 548 2018年02月15日 [査読有り][通常論文]
     
    © 2017 Elsevier B.V. Debris sourced from landslides will result in environmental problems such as increased sediment discharge in rivers. This study analyzed the sediment discharge of 17 main rivers in Taiwan during 14 typhoon events, selected from the catchment area and river length, that caused landslides according to government reports. The measured suspended sediment and water discharge, collected from hydrometric stations of the Water Resources Agency of Taiwan, were used to establish rating-curve relationships, a power-law relation between them. Then sediment discharge during typhoon events was estimated using the rating-curve method and the measured data of daily water discharge. Positive correlations between sediment discharge and rainfall conditions for each river indicate that sediment discharge increases when a greater amount of rainfall or a higher intensity of rainfall falls during a typhoon event. In addition, the amount of sediment discharge during a typhoon event is mainly controlled by the total amount of rainfall, not by peak rainfall. Differences in correlation equations among the rivers suggest that catchments with larger areas produce more sediment. Catchments with relatively low sediment discharge show more distinct increases in sediment discharge in response to increases in rainfall, owing to the little opportunity for deposition in small catchments with high connectivity to rivers and the transportation of the majority of landslide debris to rivers during typhoon events. Also, differences in geomorphic and geologic conditions among catchments around Taiwan lead to a variety of suspended sediment dynamics and the sediment budget. Positive correlation between average sediment discharge and average area of landslides during typhoon events indicates that when larger landslides are caused by heavier rainfall during a typhoon event, more loose materials from the most recent landslide debris are flushed into rivers, resulting in higher sediment discharge. The high proportion of large landslides in Taiwan contributes significantly to the high annual sediment yield, which is among the world's highest despite the small area of Taiwan.
  • Yuichi S. Hayakawa, Hidetsugu Yoshida, Hiroyuki Obanawa, Ryutaro Naruhashi, Koji Okumura, Masumi Zaiki, Ryoichi Kontani
    Natural Hazards and Earth System Sciences 18 2 429 - 444 2018年02月07日 [査読有り][通常論文]
     
    Debris avalanches caused by volcano sector collapse often form characteristic depositional landforms such as hummocks. Sedimentological and geomorphological analyses of debris avalanche deposits (DADs) are crucial to clarify the size, mechanisms, and emplacement of debris avalanches. We describe the morphology of hummocks on the northeastern flank of Mt. Erciyes in Kayseri, central Turkey, likely formed in the late Pleistocene. Using a remotely piloted aircraft system (RPAS) and the structure-from-motion and multi-view stereo (SfM-MVS) photogrammetry, we obtained high-definition digital elevation model (DEM) and orthorectified images of the hummocks to investigate their geometric features. We estimated the source volume of the DAD by reconstructing the topography of the volcano edifice using a satellite-based DEM. We examined the topographic cross sections based on the slopes around the scar regarded as remnant topography. Spatial distribution of hummocks is anomalously concentrated at a certain distance from the source, unlike those that follow the distance-size relationship. The high-definition land surface data by RPAS and SfM revealed that many of the hummocks are aligned toward the flow direction of the debris avalanche, suggesting that the extensional regime of the debris avalanche was dominant. However, some displaced hummocks were also found, indicating that the compressional regime of the flow contributed to the formation of hummocks. These indicate that the flow and emplacement of the avalanche were constrained by the topography. The existing caldera wall forced the initial eastward flow to move northward, and the north-side caldera wall forced the flow into the narrow and steepened outlet valley where the sliding debris underwent a compressional regime, and out into the unconfined terrain where the debris was most likely emplaced on an extensional regime. Also, the estimated volume of 12-15 × 108 m3 gives a mean thickness of 60-75 m, which is much deeper than the reported cases of other DADs. This suggests that the debris avalanche must have flowed further downstream and beyond the current DAD extent. Assessments of the DAD incorporating the topographic constraints can provide further insights into the risk and mitigation of potential disasters in the study area.
  • 近藤康久, 小口 高, 早川裕弌, 片岡香子, 三木健裕, 黒沼太一
    公益財団法人国土地理協会学術研究助成報告集 3 163 - 176 2018年02月 [査読無し][招待有り]
  • Hiroyuki Yamauchi, Takashi Oguchi, Yuichi S. Hayakawa, Toshikazu Seto
    PeerJ PrePrints 6 e27219 - 27219 2018年 [査読有り][通常論文]
  • 長谷川 直子, 植木 岳雪, 早川 裕弌
    E-journal GEO 13 1 156 - 157 公益社団法人 日本地理学会 2018年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕弌, 安芸 早穂子, 辻 誠一郎
    E-journal GEO 13 1 236 - 250 公益社団法人 日本地理学会 2018年 [査読有り][通常論文]
     
    <p>現象を空間的に拡張して想像する「地理的想像」を喚起し,地理的思考を促すことは,地理学のアウトリーチにおいて必要なアプローチのひとつである.本研究では,特に3次元地理空間情報を用いた空間的現象の可視化の手法を,縄文時代の集落生態系を対象とした古景観の復原に適用し,その効果的な活用について検討する.まず,小型無人航空機を用いた現景観の3次元空間情報を取得し,古景観の復原のためのデータ解析を行う.次に,オンラインシステムを用いた古景観の3次元的な表示と,博物館における展示としての提供を行い,その効果を検証する.ここで,地理学,考古学,第四紀学的な研究成果の統合だけでなく,芸術分野における表現手法との融合的表現を試みることにより,さまざまな閲覧者の時空間的な地理的想像を補うかたちで,復原された古景観の直感的理解を促す効果が示された.これは,地理的思考の普及にも発展的に貢献できることが期待される.</p>
  • Akira Kato, Hiroyuki Wakabayashi, Yuichi Hayakawa, Matt Bradford, Manabu Watanabe, Yoshio Yamaguchi
    International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2017- 2883 - 2886 2017年12月01日 [査読無し][通常論文]
     
    Forest disaster monitoring requires frequent data observation of remotely sensed data. It is getting more common to use open satellite image archives to monitor land use change from multi-temporal data. In this study, multi-temporal DSM created by UAV-SfM is used to identify forest gap. ALOS 2 full polarization data is compared with the finer scale height difference detected by multi-temporal UAV based DSMs. Advantage of UAV based observation is to identify forest gap area efficiently in wide area and collect more samples to compare wide coverage of the satellite radar backscatter to understand backscatter characteristics. As a result, HH and HV polarization has detection power of forest gap size.
  • 藤田 秀之, 早川 裕弌, 李 召熙, 相良 毅
    GIS-理論と応用 25 2 63 - 70 地理情報システム学会 ; [1993]- 2017年12月 [査読有り][通常論文]
  • Fumitoshi Imaizumi, Yuichi S. Hayakawa, Norifumi Hotta, Haruka Tsunetaka, Okihiro Ohsaka, Satoshi Tsuchiya
    Natural Hazards and Earth System Sciences 17 11 1923 - 1938 2017年11月14日 [査読有り][通常論文]
     
    Debris flows usually occur in steep mountain channels and can be extremely hazardous as a result of their destructive power, long travel distance, and high velocity. However, their characteristics in the initiation zones, which could possibly be affected by temporal changes in the accumulation conditions of the storage (i.e., channel gradient and volume of storage) associated with sediment supply from hillslopes and the evacuation of sediment by debris flows, are poorly understood. Thus, we studied the relationship between the flow characteristics and the accumulation conditions of the storage in an initiation zone of debris flow at the Ohya landslide body in Japan using a variety of methods, including a physical analysis, a periodical terrestrial laser scanning (TLS) survey, and field monitoring. Our study clarified that both partly and fully saturated debris flows are important hydrogeomorphic processes in the initiation zones of debris flow because of the steep terrain. The predominant type of flow varied temporally and was affected by the volume of storage and rainfall patterns. Fully saturated flow dominated when the total volume of storage was <10,000 m(3), while partly saturated flow dominated when the total volume of the storage was >15000 m(3). Debris flows form channel topography which reflects the predominant flow types during debris-flow events. Partly saturated debris flow tended to form steeper channel sections (22.2-37.3 degrees), while fully saturated debris flow tended to form gentler channel sections (< 22.2 degrees). Such relationship between the flow type and the channel gradient could be explained by a simple analysis of the static force at the bottom of the sediment mass.
  • Hidetsugu Yoshida, Yuichi S. Hayakawa, Shintaro Takanami, Akira Hikitsu, Saki Ohsaka, Ryo Ishii
    GEOGRAPHICAL RESEARCH 55 4 424 - 437 2017年11月 [査読有り][通常論文]
     
    To assess the geomorphological importance of waterfall recession in volcanic bedrock, we examined recession rates of six waterfalls in the lower reaches of Kaminokawa river basin on the Osumi Peninsula in southern Kyushu. The examination was performed with an empirical equation that uses a dimensionless parameter obtained by dimensional analysis of relevant measured factors, including erosive force, size of waterfall, and bedrock resistance. Welded Ata ignimbrite, formed at approximately 110ka, may have played an initiating role to maintain such waterfalls because it resists weathering more than other local rocks. Estimated recession rates for the six waterfalls range from 0.2 to 3.0cm/y, which compare with estimated rates for waterfalls in another region characterised by welded ignimbrite. Comparison of equation-derived recession rates of waterfalls with actual recession distances from confluences supports the idea that an original waterfall will subsequently split into two distinct waterfalls when it recesses past an upstream junction of two channels. Our findings revealed that all six waterfalls likely would have been at almost the same point lower in the watershed in the past, marking the general site of the original waterfall. Moreover, the ancestral original waterfall is highly likely to have started from a point between the caldera rim and present river mouth. There, a knickpoint was likely caused by the river dropping into an inner part of the caldera, possibly just after the eruption of the Ata ignimbrite. The waterfall erodes upstream away from the caldera basin, and this happens to be to the east.
  • 早川 裕弌
    歴史と地理 708 18 - 23,図巻頭1p 山川出版社 2017年10月 [査読無し][通常論文]
  • Yuichi S. Hayakawa, Shigekazu Kusumoto, Nobuhisa Matta
    Progress in Earth and Planetary Science 4 1 2017年02月07日 [査読有り][通常論文]
     
    A small mud volcano in Murono, Niigata Prefecture, north-central Japan, shows active ground surface displacements, not only when large earthquakes occur in the region but also during quiescent periods between earthquake events. The site recently underwent abrupt deformations due to strong regional earthquakes in 2004, 2007, 2011, and 2014, while gradual surface deformations were reported during quiescent periods between the earthquakes. To detect the spatial distribution of the changes in the mud volcano's ground surface elevation, we carried out multi-temporal terrestrial laser scanning. Point cloud datasets were registered at different times by minimizing the distance between the closest points in different clouds for stable ground features, which revealed centimeter-to decimeter-scale deformations around the domain of the conspicuous uplift. The spatial distribution of the deformation triggered by the earthquakes, including both central uplift and peripheral subsidence, exhibits an elliptical pattern, on which open crack fractures, associated with the earthquake-triggered uplift, were formed. The displacement and stress fields for the earthquakes were modeled numerically, and anomalously high pressure and/or weakening of the surficial materials was expected for the formation of fractures in the local domain. In contrast, continuous uplift was observed during the inter-seismic quiescent periods, the domain of which seems to have changed after the strong earthquake in 2014. In the coming years, further measurements will be necessary to unravel the physical subsurface mechanics of the mud volcano.
  • 山内啓之, 小口高, 瀬戸寿一, 早川裕弌
    地理情報システム学会講演論文集(CD-ROM) 26 ROMBUNNO.D71  2017年 [査読無し][通常論文]
  • Yuichi S. Hayakawa, Hidetsugu Yoshida, Lucian Dragut, Takashi Oguchi
    ZEITSCHRIFT FUR GEOMORPHOLOGIE 61 199 - 212 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    Hummocky landforms are often observed on the surface of debris avalanche deposits induced by catastrophic rockslide or sector collapse of volcanic mountains, and the quantitative assessment of the size and shape of hummocks is crucial for estimating the magnitude, kinematics, and runout distance of such sector collapse. However, extraction of hummocks in a quantitative context has been limited. Here we propose and compare approaches of quantitative extraction of hummock landforms using digital elevation models: scale change in elevation (ESC) and object-oriented image analysis (OBIA). Polygons of hummocks derived from the traditional manual reading of aerial photographs (APH) are more similar to those from OBIA than from ESC in their size, but ESC-derived polygons are more comparable than OBIA-derived ones concerning their overlaps to APH-polygons. The approaches may be further applied to other areas to find unknown hummocks in remote areas without stereo-paired aerial photographs.
  • Tuba Zahra, Uttam Paudel, Yuichi S. Hayakawa, Takashi Oguchi
    OPEN GEOSCIENCES 9 1 73 - 88 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    Extraction of knickpoints or knickzones from a Digital Elevation Model (DEM) has gained immense significance owing to the increasing implications of knickzones on landform development. However, existing methods for knickzone extraction tend to be subjective or require time-intensive data processing. This paper describes the proposed Knickzone Extraction Tool (KET), a new raster-based Python script deployed in the form of an ArcGIS toolset that automates the process of knickzone extraction and is both fast and more user-friendly. The KET is based on multi-scale analysis of slope gradients along a river course, where any locally steep segment (knickzone) can be extracted as an anomalously high local gradient. We also conducted a comparative analysis of the KET and other contemporary knickzone identification techniques. The relationship between knickzone distribution and its morphometric characteristics are also examined through a case study of a mountainous watershed in Japan.
  • Saito Hitoshi, Yuichi S. Hayakawa, Uchiyama Shoichiro, Obanawa Hiroyuki
    Geographical Review of Japan 89 6 347 - 359 日本地理学会 ; 2009- 2016年11月 [査読有り][通常論文]
     
    In the last few years, small unmanned aerial vehicles (UAVs) and structure-from-motion multi-view stereo (SfM-MVS) photogrammetry have attracted a tremendous amount of interest for the creation of high- definition topographic data. This study detected spatial distributions of shallow landslides and their sediment yields using small UAVs and SfM-MVS photogrammetry. The study areas were the Saishigahana area (0.06 km2) and the Sensuikyo area (1.00 km2) at Aso Volcano, Japan, where many shallow landslides occurred due to heavy rainfall in July 2012. We obtained ortho-rectified photographs with spatial resolutions of 0.04. and digital surface models (DSMs) with spatial resolutions of 0.10 and 0.16 m. In the Saishigahana area. 26 landslides (19.87-4.593.85 m2) occurred. The ratio of the total landslide area was 30% of the area. The estimated sediment yield reached 4.84 (±0.37)xl05m3/km2. In the Sensuikyo area. 378 landslides (8.74-6.162.23 m2) occurred. The estimated total landslide volume was 1.22 (±0.21)∗ 10sm3/km2. These sediment yields were 10 times greater than reported after the past rainfall-induced landslide events in the area. Our results demonstrated the potential sediment yields due to a single rainfall event at Aso Volcano.
  • Yasuhisa Kondo, Takehiro Miki, Taichi Kuronuma, Yuichi S. Hayakawa, Kyoko Kataoka, Takashi Oguchi
    Journal of Cultural Heritage Management and Sustainable Development 6 2 195 - 212 2016年08月15日 [査読有り][通常論文]
     
    © 2016, © Emerald Group Publishing Limited. Purpose – The purpose of this paper is to present a concurrent implementation of sustainable inventory for the UNESCO World Heritage sites of Bat, Al-Khutm and Al-Ayn in the interior of Oman. Design/methodology/approach – A digital heritage inventory (DHI) was developed through an action research to realize demands of the local agent and to co-design the solution. The Ministry of Heritage and Culture of Oman, the local agent, demanded to have archaeological information of the sites shared with foreign expeditions, which had worked at the sites for decades, for efficient heritage management, scientific research, outreach, and education. To this end, the Bat Digital Heritage Inventory (BatDHI) was implemented by a combination of network-access-ready database application, open source geographical information systems, and a web-based map service to incorporate and visualize previous works, which were concurrently cross-checked and updated by ground-truth surveys. Findings – The online inventory made it possible to update information during archaeological fieldwork in real time and accelerated the decision-making process in heritage management by prompt data updates and visualization. Research limitations/implications – The DHI is extendable for other sites or regions. It should also be considered to install Arches, an open-source suite of digital heritage inventories. Practical implications – The BatDHI was implemented through the action research mentioned in the design/methodology/approach section and yielded the implications mentioned in the findings section. Originality/value – This paper is a challenging application of transdisciplinary approach to the sustainable heritage management, in which researchers and societal stakeholders collaborate for co-design of research agendas, co-production of knowledge, and co-dissemination of outcomes.
  • Yuichi S. Hayakawa, Shigekazu Kusumoto, Nobuhisa Matta
    Earth, Planets and Space 68 1 2016年07月 [査読有り][通常論文]
     
    We perform terrestrial laser scanning (TLS) to detect changes in surface morphology of a mud volcano in Murono, north-central Japan. The study site underwent significant deformation by a strong earthquake in 2011, and the surface deformation has continued in the following years. The point cloud datasets were obtained by TLS at three different times in 2011, 2013 and 2014. Those point clouds were aligned by cloud-based registration, which minimizes the closest point distance of point clouds of unchanged ground features, and the TLS-based point cloud data appear to be suitable for detecting centimeter-order deformations in the central domain of the mud volcano, as well as for measurements of topographic features including cracks of paved ground surface. The spatial patterns and accumulative amount of the vertical deformation during 2011-2014 captured by TLS correspond well with those previously reported based on point-based leveling surveys, supporting the validity of TLS survey.
  • 早川 裕弌, 小花和 宏之, 齋藤 仁, 内山 庄一郎
    地形 37 3 321 - 343 日本地形学連合 2016年07月 [査読有り][通常論文]
  • 經隆 悠, 堀田 紀文, 今泉 文寿, 早川 裕弌
    中部森林研究 = Chubu forestry research 64 117 - 120 中部森林学会事務局 2016年04月 [査読有り][通常論文]
  • Yuichi S. Hayakawa, Fumitoshi Imaizumi, Norifumi Hotta, Haruka Tsunetaka
    GEOMORPHOLOGY AND SOCIETY 125 - 147 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    Mega-landslides usually cause long-lasting subsequent sediment production, and long-term strategies for disaster mitigation are necessary in the case of such extreme events. The Ohya-kuzure landslide in central Japan is typical of sites where hillslope erosion and sediment yield have been continuously active since its formation in 1707. Sediment production is particularly active by debris flows in the headwater channels formed within the landslide. However, the dynamics of such debris flows in steep headwater channels have not been fully examined compared to those in gentler downstream reaches. To investigate the changes in headwater channel bed sediments remobilized mainly by frequent debris flows, repeated high-resolution measurements were carried out using terrestrial laser scanning. Freeze-thaw weathering in the surrounding slopes, which are composed of deformed shale and sandstone layers, delivers quantities of small particles onto the valley floor. Measurements in spring, summer, and autumn conducted over two years provided high-definition (0.1 m resolution) topographic datasets, revealing the seasonal amount of erosion and deposition to be on the order of 1000-5000 m 3. Erosion and deposition along the reach also showed contrasting spatial patterns according to the sections bounded by knickpoints and valley narrows. These basic estimates of sediment production in headwater channels can be utilized for further mitigation of possible sediment-related disasters in downstream areas.
  • Uttam Paudel, Takashi Oguchi, Yuichi S. Hayakawa
    International Journal of Geosciences 7 2016年 [査読有り][通常論文]
  • Chi-Wen Chen, Takashi Oguchi, Yuichi S. Hayakawa, Hitoshi Saito, Hongey Chen
    Landslides 14 3 1235 - 1240 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    This study analyzed the size of 172 rainfall-induced landslides in Taiwan during 2006-2012. Comparing the landslide size with rainfall conditions, this study found that large and deep landslides usually occurred due to long-duration and moderate-intensity rainfall (11.5-31.0 mm/h; 26.5-62.5 h), whereas small and shallow landslides occurred in a wide range of rainfall intensity and duration (8.5-31.0 mm/h; 4.0-62.5 h). This observation is ascribable to the fact that large and deep landslides need a high ground water level caused by a prolonged rainfall. Concerning the area of landslides, their frequency-area distribution correlates well with a power law relation having an exponent of -1.1 +/- 0.07, over the range 6.3 x 10(2) to 3.1 x 10(6) m(2). The slope of the power law relation for the size-frequency distribution of landslides in Taiwan is lower than those for other areas around the world. This indicates that for the same total area or total number of landslides, the proportion of large landslides is higher in Taiwan than in other areas.
  • Yunus, A.P., Oguchi, T., Hayakawa, Y.S.
    Journal of Arid Environments 130 14 - 29 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    Fluvial knickzone identification and understanding the degree to which they propagate in a channel have been recently received much attention in landscape studies. A significant amount of research in the past decade around the globe demonstrated the role of climatic, base-level change and tectonic control on unusual channel profiles. However, less attention is paid to the fluvial systems in well-developed arid to semi-arid mountain escarpments and the highlands of the Arabian Peninsula. For the first time in this region, knickzone analysis was conducted by using changing rate of river gradient at different scales. This article assesses 5121 km length of longitudinal river profiles in 36 basins extracted from a digital elevation model (DEM) for morphological quantification and comparisons of knickzones, and discusses the landscape forms and origin. A total of 325 knickzones were identified, and the length of the identified knickzones is 83.76 km. Knickzone frequency is estimated as 0.063 km(-1), whereas knickzone density is 1.63%. The results suggest that knickzone frequency and knickzone density vary according to bedrock types. The knickzones tend to be positively correlated with mean annual precipitation, thus confirm a coupled climatic and bedrock control on their formation. (c) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 早川 裕弌, 小口 高
    地学雑 125 3 299 - 324 公益社団法人 東京地学協会 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    &emsp;High-resolution landform data have become widely available in parallel with the technical revolution in topographic measurements, particularly those related to laser scanning technology. Aerial laser scanning (ALS) has become popular for taking basic topographic measurements and has been frequently applied to geoscientific studies in recent decades. Terrestrial laser scanning (TLS) is applied to geosciences less frequently and is mostly limited to Europe and North America, although in countries such as Japan it may permit detection of rapid topographic changes under a humid, tectonically active environment. The purpose of this review article is to summarize the current situation of TLS applications in geomorphology and related sciences, and to illuminate the future directions of such applications. First, the principles of TLS methodology, including the basics of taking field measurements and post-processing TLS data are briefly explained. Then, some case studies on the use of TLS in geomorphology are reviewed. The examples relate to collapses of sea cliffs, landslides and debris flows, sedimentation of fluvial deposits, soil erosion, and tectonic activity of faults. Then, some issues related to the acquisition, processing, and analysis of TLS-derived point cloud data and digital elevation models (DEMs) with a higher resolution than traditional methods are pointed out. Accuracy and resolution issues are particularly crucial, because selecting appropriate scales for a target material is often directly related to the results of analyses, and appropriate scales should be taken into consideration before acquiring TLS data in the field. This means that a higher resolution is not always better in relation to the scales of target landforms and measurement accuracy. Time-series assessment, which is the most typical and fundamental analysis using such high-resolution data, also strictly depends on measurement accuracy. Robust analyses of TLS-derived high-resolution point clouds and DEMs are also examined. Various analytical methodologies not only for the morphology of Earth surfaces such as roughness, but also other elements including the intensities and waveforms of laser returns need to be developed. To expand the use of TLS in geomorphology and geosciences, systems for sharing well-formatted high-resolution datasets, data processing tools, and instruments should also be established.
  • 早川 裕弌, 小花和 宏之
    物理探査 69 4 297 - 309 社団法人 物理探査学会 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    デジタルカメラを搭載した小型無人航空機 (UAV: Unmanned Aerial Vehicle,通称ドローン,または UAS: Unmanned Aircraft System) の普及により,空中からの多視点画像の撮影が容易になった。加えて,多数のステレオペア画像から撮影対象の3次元モデルを生成するSfM多視点ステレオ写真測量 (Structure-from-Motion Multi-View Stereo Photogrammetry,以下 SfM) の手法開発も進んでおり,これらが組み合わさって,空中撮影画像のSfMによる地形・地物計測がさまざまな分野で広まっている。本稿では,まずプラットフォームとしてのUASと,地形計測手法としてのSfMをそれぞれ概説し,次にUASを用いた空中撮影によるSfMの地形計測適用事例をいくつか紹介する。UAS-SfM手法の低価格化と簡素化により,地形や地物を対象とした空中計測に基づく迅速・高精細な3次元データの取得や,形状変化の経時的追跡を,研究者や実務者など誰もが自ら実施することができるようになってきており,各種物理探査の基礎情報としても有効活用されることが期待される。一方,対象とする現象のスケールとその目的により,適切な解像度および精度をよく検討したうえで,こうした地形計測を実施することが望まれる。<br>
  • Yuichi S. Hayakawa, Takashi Oguchi, Hitoshi Saito, Akitoshi Kobayashi, Victor R. Baker, Jon D. Pelletier, Luke A. McGuire, Goro Komatsu, Kazuhisa Goto
    Geomorphology 242 3 - 10 2015年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Devastating tsunami waves induced by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake severely inundated valleys along the ria-type (notched rocky) coast in northeastern Japan, causing erosion of bedrock on valley-side slopes. Using high-resolution topographic data obtained by terrestrial and airborne laser scanning, we investigated detailed morphology of the eroded valley in a typical site at Aneyoshi.We found several characteristic features likely affected by tsunami wave erosion: 1) a series of small cliffs on the valley-side slopes related to the tsunami flow depth, 2) an inverse asymmetry of side slopes at ingrown meander bends, 3) an exceptionally wide valley bottom near the coast, and 4) a knickpoint located around the maximum tsunami run-up point far back from the coast. These topographic features are ascribable to repeated tsunami wave erosion since the mid-Holocene. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • K. Asllhan Yener, Fikri Kulakoǧlu, Evren Yazgan, Ryoichi Kontani, Yuichi S. Hayakawa, Joseph W. Lehner, Gonca Dardeniz, Güzel Öztürk, Michael Johnson, Ergun Kaptan, Abdullah Hacar
    Antiquity 89 345 596 - 612 2015年06月 [査読有り][通常論文]
     
    © Antiquity Publications Ltd, 2015. An unexpected new source of tin was recently located at Hisarclk, in the foothills of the Mount Erciyes volcano in the Kayseri Plain, close to the Bronze Age town of Kültepe, ancient Kanesh and home to a colony of Assyrian traders. Volcanoes in Turkey have always been associated with obsidian sources but were not known to be a major source of heavy metals, much less tin. X-ray fluorescence analyses of the Hisarclk ores revealed the presence of minerals suitable for the production of complex copper alloys, and sufficient tin and arsenic content to produce tin-bronze. These findings revise our understanding of bronze production in Anatolia in the third millennium BC and demand a re-evaluation of Assyrian trade routes and the position of the Early Bronze Age societies of Anatolia within that network.
  • Jie Dou, Uttam Paudel, Takashi Oguchi, Shoichiro Uchiyama, Yuichi S. Hayakawa
    TERRESTRIAL ATMOSPHERIC AND OCEANIC SCIENCES 26 2 227 - 239 2015年04月 [査読有り][通常論文]
     
    Landslides are one of the most destructive geological disasters affecting Japan every year, resulting in huge losses in life and property. Numerous susceptibility studies have been conducted to minimize the risk of landslides; however, most of these studies do not differentiate landslide types. This study examines the differences in landslide depth, volume and the risk imposed between shallow and deep-seated landslide types. Shallow and deep-seated landslide prediction is useful in utilizing emergency resources by prioritizing target areas while responding to sediment related disasters. This study utilizes a 2-m DEM derived from airborne Light detection and ranging (Lidar), geological information and support vector machines (SVMs) to study the 1225 landslides triggered by the M 6.8 Chuetsu earthquake in Japan and the successive aftershocks. Ten factors, including elevation, slope, aspect, curvature, lithology, distance from the nearest geologic boundary, density of geologic boundaries, distance from drainage network, the compound topographic index (CTI) and the stream power index (SPI) derived from the DEM and a geological map were analyzed. Iterated over 10 random instances the average training and testing accuracy of landslide type prediction was found to be 89.2 and 77.8%, respectively. We also found that the overall accuracy of SVMs does not rapidly decrease with a decrease in training samples. The trained model was then used to prepare a map showing probable future landslides differentiated into shallow and deep-seated landslides.
  • 小花和 宏之, 早川 裕弌, 加藤 顕
    地形 36 2 87 - 106 日本地形学連合 2015年04月 [査読有り][通常論文]
  • 小型無人航空機および単独測位GNSS搭載カメラを用いた簡易的な地形測量手法
    OBANAWA H, HAYAKAWA Y, KATO A, GOMEZ C
    地形 2015年 [査読有り][通常論文]
  • Akira Kato, Hiroyuki Obanawa, Yuichi Hayakawa, Manabu Watanabe, Yoshio Yamaguchi, Tsutomu Enoki
    International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2015-November 2642 - 2645 2015年 [査読有り][通常論文]
  • Gomez, C., Hayakawa, Y., Obanawa, H.
    Geomorphology 242 11 - 20 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    SfM-MVS (Structure from Motion and Multiple-View Stereophotogrammetry) is part of a series of technological progresses brought to the field of earth-sciences during the last decade or so, which has allowed geoscientists to collect unprecedented precise and extensive DSMs (Digital Surface Model) for virtually no cost, rivaling LiDAR (Light Detection and Ranging) technology. Previous work on SfM-MVS in geosciences has been solely exploring data acquired for the purpose of SfM-MVS, but no research has been done in the exploration of photographic archives for geomorphological purposes. Therefore, the present publications aims to present the usage of SEM-MVS applied to historical aerial photographs in Japan, in order to (1) demonstrate the potentials to extract topographical and vegetation data and (2) to present the potential for chronological analysis of landscape evolution. SfM-MVS was implemented on black-and-white and colour aerial photographs of 1966, 1976, 1996, 2006 and 2013, using the commercial software Photoscanpro (R). Firstly, the photographs were masked, tied to GPS points; secondly the positions of the cameras and the 3D pointcloud were calculated; and thirdly the 3D surface was created. Data were then exported in the GIS software ArcGIS for analysis. Results also proved satisfactory for the reconstruction of 3D past-geomorphological landscapes in coastal areas, riverine areas, and in hilly and volcanic areas. They also prove that the height of trees and large vegetation features can also be calculated from aerial photographs alone. Diachronic analysis of the evolution in 3D landforms presented more difficulties, because the resolution of the early photographs was lower than the recent ones. Volume and surface calculations should therefore be conducted carefully. Although the method holds merit and great promise in the exploration of active landscapes that have widely changed during the 20th century; the authors have also reflected on the issues linked to large datasets, mostly because the processing of these large datasets is still in need of improvement. Moreover there is no proof that an ever increasing resolution brings any major advance to the geomorphological paradigms. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • 早川 裕弌, 小口 高, 齋藤 仁, 小林 明才, 小松 吾郎, 後藤 和久
    地学雑 124 2 241 - 258 公益社団法人 東京地学協会 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    &emsp;This study examines the characteristics of landforms affected by the 2011 tsunami along the rocky coasts of the Sanriku area in northeastern Japan. We use terrestrial laser scanning to take detailed topographic measurements of slopes near the coast. As unique topographic characteristics, small cliffs in bedrocks frequently found near the height of the maximum tsunami surface along the coastal slopes are ascribed to cumulative erosion by repeated tsunamis in the mid to late Holocene. Shallow landslides whose scarps are located near the tsunami surface also suggest that they were triggered by water saturation and/or stripping by the tsunami flow. Such characteristic landforms require further careful analysis, not only on the Sanriku coast but also in other areas with rocky coasts, to estimate the effects of repeated tsunamis on bedrock morphology.
  • Hayakawa, Y.S., Oguchi, T.
    Geografiska Annaler, Series A: Physical Geography 96 1 9 - 19 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    Knickzones, defined here as locally steep reaches including distinct knickpoints, in bedrock river morphology, have often been investigated in relation to local anomalies in lithology, tectonics, hydraulics, climate and associated base-level change, and/or deformation of valley-side slopes. However, exact formative causes of many knickzones in a humid, tectonically active island arc remain unclear. Using databases of geology, streams and knickzones, we examine knickzone distribution across the Japanese Archipelago to evaluate the effects of the stream network structure and rock type boundaries on knickzone formation. Knickzones are frequently found just upstream and downstream of major stream confluences along mainstreams, whereas knickzones are less frequent around major rock type boundaries. While the major confluences do not form hanging valleys due to similar catchment size, this observation suggests that many knickzones have been formed by the long-term effect of flow turbulence scouring bedrock at the confluences. Such a hydraulic control on bedrock erosion in the steep Japanese mountains under humid climate conditions indicates that the formative cause of many knickzones therein can be autogenic by means of stream hydraulics.
  • Korup, O., Hayakawa, Y., Codilean, A.T., Matsushi, Y., Saito, H., Oguchi, T., Matsuzaki, H.
    Earth-Science Reviews 135 1 - 16 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    Quantifying volumes and rates of delivery of terrestrial sediment from island arcs to subduction zones is indispensable for refining estimates of the thickness of trench fills that may eventually control the location and timing of submarine landslides and tsunami-generating mega-earthquakes. Despite these motivating insights, knowledge about the rates of erosion and sediment export from the Japanese islands to their Pacific subduction zones remains patchy regardless of the increasing availability of highly resolved data on surface deformation, climate, geology, and topography. Traditionally, natural erosion rates across the island arc have been estimated from regression of topographic catchment metrics and reservoir sedimentation rates that were recorded over several years to decades. We review current research in this context, correct for a systematic bias in one of the most widely used predictions, and present new estimates of decadal to millennial-scale erosion rates of Japan's terrestrial inner forearc. We draw on several independent and unprecedented inventories of mass wasting, reservoir sedimentation, and concentrations of cosmogenic Be-10 in river sands. We find that natural Be-10-derived denudation rates of several mm yr(-1) in the Japanese Alps have been sustained over several centuries to millennia, and are, within error, roughly consistent with sediment yields inferred from artificial reservoir sedimentation. Local exceptions may likely result from release of sediment storage or regional landsliding episodes that trigger transient sediment pulses. Our synopsis further reveals that catchments draining Japan's eastern seaboard differ distinctly in their tectonic, lithological, topographic, and climatic characteristics between the Tohoku, Japanese Alps, and Nankai inner forearc segments, which is underscored by a marked asymmetric pattern of erosion rates along the island arc. Erosion rates are highest (up to at least 3 mm yr(-1)) in the Japanese Alps that mark the collision of two subduction zones, where high topographic relief, hillslope and bedrock-channel steepness foster rapid denudation by mass wasting. Comparable, if slightly lower, erosion rates characterise the Nankai inner forearc in southwest Japan, most likely due to higher typhoon-driven rainfall totals and variability rather than its high topographic relief. In contrast, our estimated erosion and flux rates are lowest in the Tohoku inner forearc catchments that feed sediment into the Japan Trench. We conclude that collisional mountain building of the Japanese Alps drives some of the highest erosion rates in the island arc despite similar uplift and precipitation controls in southwest Japan. We infer that, prior to extensive river damming, reservoir construction, and coastal works, the gross of Japan's total sediment export to the Pacific Ocean entered the accretionary margin of the Nankai Trough as opposed to the comparatively sediment-starved Japan Trench. Compared to documented contemporary rates of sediment flux from mountainous catchments elsewhere in the Pacific, the rivers draining Japan's inner forearc take an intermediate position despite high relief, steep slopes, very high seismicity, and frequent rainstorms. However, the average rates of millennial-scale denudation in the Japanese Alps particularly are amongst the highest reported worldwide. Local mismatches between these late Holocene and modern rates emphasise the anthropogenic fingerprint on sediment retention that may have significantly reduced the island arc's mass flux to its subduction zones, as is the case elsewhere in east and southeast Asia. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Dou, J., Oguchi, T., Hayakawa, Y.S., Uchiyama, S., Saito, H., Paudel, U.
    Landslide Science for a Safer Geoenvironment: Volume 2: Methods of Landslide Studies 419 - 424 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    © Springer International Publishing Switzerland 2014. The principal aim of this study is to assess the landslide susceptibility in the Chuetsu area, Niigata Prefecture, Central Japan, using a certainty factor model in a GIS environment. The landslide inventory data used in this study were obtained from the National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED). The data were divided into two groups: one for training the model and the other for its validation. Seven relative factors, elevation, slope angle, slope aspect, density of geological boundary, density of drainage network, plan curvature, and lithology were utilized for this susceptibility analysis. Based on the aforementioned correlative factors, a landslide susceptibility map was produced and then verified using receiver operating characteristics (ROC). The value of area under the ROC curve (AUC) of the constructed CF model is 0.82. A model with such a high AUC value is considered good and therefore acceptable in predicting landslides. The landslide susceptibility map prepared in this study can hence be used to mitigate risks associated with landslides in the study area.
  • Hattanji, T., Ueda, M., Song, W., Ishii, N., Hayakawa, Y.S., Takaya, Y., Matsukura, Y.
    Geomorphology 204 485 - 492 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    Field and laboratory experiments were performed to examine dissolution rates of limestone in stream flow. Field experiments were conducted in three stream sites (A-C) with different lithological or hydrological settings around a limestone plateau in the Abukuma Mts., Japan. Sites A and B are allogenic streams, which flow from non-limestone sources into dolines, and site C has a karst spring source. Tablets made of limestone from the same plateau with a diameter of 3.5 cm and a thickness of 1 cm were placed in the streams for 3 years (2008-2011) where alkalinity, pH and major cation concentrations were measured periodically. The saturation indices of calcite (SIc) of stream water were -2.8 +/- 0.4 at site A, -2.5 +/- 0.4 at site B and -0.5 +/- 0.4 at site C. Annual weight loss ratios for tablets were extremely high at site A (0.11-0.14 mg cm(-2) d(-1)), high at site B (0.05 mg cm(-2) d(-1)), and low at site C (0.005 mg cm(-2) d(-1)). The contrasting rates of weight loss are mainly explained by chemical conditions of stream water. In addition, laboratory experiments for dissolution of limestone tablets using a flow-through apparatus revealed that flow conditions around the limestone tablet is another important factor for dissolution in the stream environment. These results revealed that limestone dissolves at a rapid rate where water unsaturated to calcite continuously flows, such as in an allogenic stream. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • 小花和 宏之, 早川 裕弌, ゴメス クリストファー
    地形 35 3 283 - 294 日本地形学連合 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    In hardly accessible areas, aerial photogrammetry and laser scanning with manned flight are normally used for topographic measurement. However, those methods are expensive and therefore frequent measurement is practically difficult. To solve such problem, the authors have experimented an aerial photography based SfM (Structure from Motion) technique on a 'peninsular-rock' surrounded on three sides by the sea at a Pacific coast in Chiba Prefecture. The research was carried out using UAS (Unmanned Aerial System) combined with a commercial small UAV (Unmanned Aerial Vehicle) carrying a compact camera. The 3D model has been constructed by digital photogrammetry using a commercial SfM software which can generate sparse and dense point-clouds, from which polygonal models and orthophotographs can be calculated. Using the 'flight-log' and/or GCPs (Ground Control Points), the software can generate digital surface model. As a result, high-resolution aerial orthophotographs and a 3D model were obtained. The results have shown that it was possible to survey the sea cliff and the wave cut-bench, which are unobservable from land side. This system has several merits: firstly lower cost than the existing measuring methods such as manned-flight survey and aerial laser scanning. Secondly, compared to these other methods, the one the authors have presented also enables frequent measurements. Thirdly lightweight and compact system realizes higher applicability to various fields.
  • 小花和 宏之, 早川 裕弌, 齋藤 仁, ゴメス クリストファー
    写真測量とリモートセンシング 53 2 67 - 74 一般社団法人 日本写真測量学会 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    In the last few years, SfM (Structure from Motion) based on photographs taken from UAV (Unmanned Aerial Vehicle) has attracted a tremendous amount of interest for the creation of DSM (Digital Surface Model) and other morphometric products. However, the accuracy of the derived DSM hasn't been sufficiently evaluated yet. Therefore, the present contribution aims to compare UAV-based SfM data against TLS (Terrestrial Laser Scanning) derived DSM data. The fieldwork was carried out on a wave-cut bench in Kanagawa Prefecture (Japan). Results have indicated that DSM data derived from UAV-SfM can create a point cloud of comparable density to the one created by TLS, with a maximum deviation of 10 cm from the TLS data. The UAV-SfM technique has a great potential for a wide range of application, because of its high data accuracy, low acquisition and operational costs, allowing high spatial and temporal data recording.
  • Goro Komatsu, Kazuhisa Goto, Victor R. Baker, Takashi Oguchi, Yuichi S. Hayakawa, Hitoshi Saito, Jon D. Pelletier, Luke McGuire, Yasutaka Iijima
    Advances in Natural and Technological Hazards Research 35 243 - 253 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    © 2014, Springer Science+Business Media Dordrecht. The 2011 Tohoku-oki Tsunami affected approximately 600 km of the northeastern coast of the Japanese Honshu Island, leaving traces of destruction on man-made buildings and depositing mud- to boulder-sized sediment. Our field observations at Aneyoshi along the Sanriku “ria” coast, where a maximum run-up height of 39.2 m was recorded, add to the limited number of studies of tsunami wave effects on natural landscapes. We found evidence for (1) tsunami wave erosion that exposed bare rock by stripping basal hillslopes of regolith and vegetation, including trees, (2) transport and deposition of coarse gravel, and (3) scour-hole generation around a large boulder and a large sea wall fragment. Computer simulations indicate that the highest first wave reaching the Aneyoshi coast may have been about 20 m high, that the combined duration of the first three waves was tens of minutes to 1 h, and that the maximum wave velocity on land reached over 10 m/s and probably exceeded 20 m/s in the lower, wide reach of the Aneyoshi valley. We hypothesize that hillsides along the Sanriku Coast have been stripped by erosion of numerous ancient tsunami events recurring at century or even decadal scales, since at least the mid-Holocene. The cumulative effects of tsunami erosion on the hillslopes and their long-term evolution are important potential topics for future studies.
  • 早川 裕弌, 松多 信尚, 前門 晃, 松倉 公憲
    地形 34 1 21 - 36 日本地形学連合 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Recession rates of four waterfalls formed by the surface deformation of the Chelungpu Fault at the time of Chi-Chi Earthquake on September 21, 1999 in central Taiwan were measured in the field and assessed with an empirical model of waterfall erosion. The model represents the balance between the erosive force of streams versus bedrock resistance with relevant environmental parameters of discharge (drainage area and precipitation), waterfall form and bedrock strength. The recession rates of three waterfalls increased from the first 6 years to the following 4 years. This increase in the recession rates basically corresponds to the changes in environmental factors including precipitation increase and waterfall width narrowing. The recession rate of another waterfall decreased, but this can be explained by artificial modification of riverbed. The recession rates are very high comparing with waterfalls in other places, probably due to large amount of hard gravels transported on the weak bedrock from the upstream areas.
  • Hacı Elamxanlı Tepe: Excavations of the earliest Pottery Neolithic occupations on the Middle Kura, Azerbaijan, 2012.
    Yoshihiro Nishiaki, Farhad Guliyev, Seiji Kadowaki, Yui Arimatsu, Yuichi Hayakawa, Kazuya Shimogama, Takehiro Miki, Chie Akashi, Saiji Arai, Shahin Salimbeyov
    Archäologische Mitteilungen aus Iran und Turan 45 1 - 25 2013年 [査読有り][通常論文]
  • Oguchi, T., Wasklewicz, T., Hayakawa, Y.S.
    Treatise on Geomorphology 9 711 - 729 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Remote data have frequently been used in fluvial geomorphology to observe landforms and derive geomorphological data such as water depth, grain size, and digital elevation models. This chapter reviews the types and historical development of remote data used in fluvial geomorphology and introduces examples of recent applications. It deals with raw remote data and their derivatives, and both classic and recent techniques. It also discusses current problems with the use of remote data in fluvial geomorphology and related future perspectives. © 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.
  • Oliver Korup, Tolga Gorum, Yuichi Hayakawa
    EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS 37 1 92 - 99 2012年01月 [査読有り][通常論文]
     
    Projected scenarios of climate change involve general predictions about the likely changes to the magnitude and frequency of landslides, particularly as a consequence of altered precipitation and temperature regimes. Whether such landslide response to contemporary or past climate change may be captured in differing scaling statistics of landslide size distributions and the erosion rates derived thereof remains debated. We test this notion with simple Monte Carlo and bootstrap simulations of statistical models commonly used to characterize empirical landslide size distributions. Our results show that significant changes to total volumes contained in such inventories may be masked by statistically indistinguishable scaling parameters, critically depending on, among others, the size of the largest of landslides recorded. Conversely, comparable model parameter values may obscure significant, i.e. more than twofold, changes to landslide occurrence, and thus inferred rates of hillslope denudation and sediment delivery to drainage networks. A time series of some of Earth's largest mass movements reveals clustering near and partly before the last glacial-interglacial transition and a distinct step-over from white noise to temporal clustering around this period. However, elucidating whether this is a distinct signal of first-order climate-change impact on slope stability or simply coincides with a transition from short-term statistical noise to long-term steady-state conditions remains an important research challenge. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.
  • Hattanji, T., Wasklewicz, T., Hayakawa, Y., Wester, T., Hegi, Y.
    Physical Geography 33 6 536 - 560 2012年 [査読有り][通常論文]
     
    This study focuses on lithological contrasts of headmost channel morphology of two mountainous areas underlain by chert or sandstone. The areas have contrasting runoff processes: subsurface storm flow predominates in the chert area, whereas groundwater flow recharges stable stream flow in the sandstone area. Manual field measurements from 84 sections of first-order streams revealed that channel steps develop along 26% of all sections in the chert area, while only along one section (3%) in the sandstone area. High-resolution analysis of long profiles using terrestrial laser scanning detected a weaker pattern of channel steps in a colluvial reach of the sandstone basin. The contrast in runoff processes, as well as grain-size distributions of weathering products between the two areas, influences dissimilar bed-load transport regimes and promotes spatial variations in channel profiles between headwater streams. These contrasting hydro-geomorphic processes affect channel-step morphology, indicating that lithology plays a key role in the formation of channel steps and in variations between headwater streams.
  • 柴田 健一, 鈴木 洋佑, 今泉 文寿, 早川 裕弌
    砂防学会誌 : 新砂防 = Journal of the Japan Society of Erosion Control Engineering 64 2 27 - 30 砂防学会 2011年07月 [査読有り][通常論文]
  • Hayakawa Yuichi S
    地形 32 2 179 - 184 日本地形学連合 2011年04月 [査読無し][通常論文]
  • Hayakawa Y.S
    Chikei/Transactions, Japanese Geomorphological Union 32 2 179 - 184 2011年 [査読有り][通常論文]
  • Takashi Oguchi, Yuichi S. Hayakawa, Thad Wasklewicz
    Developments in Earth Surface Processes 15 189 - 224 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    This chapter reviews various types of spatial data used for geomorphological mapping, with reference to their basic characteristics, historical background and some examples of mapping using the data. Data types include text descriptions; hand-drawn illustrations; data from ground surveying using triangulation (plane table, level, global navigation satellite systems, total station, laser range finder and terrestrial laser scanner); existing topographic maps; ground and aerial photographs and videos for visual interpretation; satellite and aerial imagery for visual interpretation; height data from analogue, analytical and digital photogrammetry; height data from airborne/satellite light detection and ranging and interferometric synthetic aperture radar; and compiled digital elevation models. This chapter also discusses recent trends, problems and future perspectives concerning the use of data for geomorphological mapping, with reference to various aspects of data including format (analogue versus digital), spatial and temporal resolution, error and availability. Technical and strategic issues related to data selection and conversion, combined use of various data, application of manual and automated methods for mapping and labour/cost of work are also discussed. © 2011 Elsevier B.V.
  • Yuichi S. Hayakawa, Yukinori Matsukura
    ENGINEERING GEOLOGY 116 1-2 178 - 183 2010年10月 [査読有り][通常論文]
     
    Although recession of waterfalls or knickpoints in bedrock rivers is a common geomorphological process, detailed mechanics of waterfall recession has only been examined in a few cases. Caprock recession model at Niagara Falls, in which gravitational collapse of caprock induced by undercutting notch plays a significant role, has been one of the well-known models describing the waterfall erosion, but the validity of the model has hardly been examined in a quantitative context. Here we assess the stability of the cliff of waterfall face of Niagara Falls in terms of the strength of bedrock and the length of undercutting notch. The result of a cantilever model analysis shows that the caprock remains stable until the undercut reaches tens to over a hundred meters. However, the actual length of undercutting notch of waterfall face is up to 10 m, and such a long notch to cause gravitational collapse of the caprock can hardly be formed. The recession of the waterfall could therefore be caused by gradual detachment of the rock of the waterfall face induced by fluvial erosion of surface water flow, rather than by elongation of undercutting notch and episodic gravitational collapses of the caprock. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Colin P. Stark, Jonathan R. Barbour, Yuichi S. Hayakawa, Tsuyoshi Hattanji, Niels Hovius, Hongey Chen, Ching-Weei Lin, Ming-Jame Horng, Kai-Qin Xu, Yukitoshi Fukahata
    SCIENCE 327 5972 1497 - 1501 2010年03月 [査読有り][通常論文]
     
    Climate controls landscape evolution, but quantitative signatures of climatic drivers have yet to be found in topography on a broad scale. Here we describe how a topographic signature of typhoon rainfall is recorded in the meandering of incising mountain rivers in the western North Pacific. Spatially averaged river sinuosity generated from digital elevation data peaks in the typhoon-dominated subtropics, where extreme rainfall and flood events are common, and decreases toward the equatorial tropics and mid-latitudes, where such extremes are rare. Once climatic trends are removed, the primary control on sinuosity is rock weakness. Our results indicate that the weakness of bedrock channel walls and their weakening by heavy rainfall together modulate rates of meander propagation and sinuosity development in incising rivers.
  • Fumitoshi Imaizumi, Tsuyoshi Hattanji, Yuichi S. Hayakawa
    GEOMORPHOLOGY 115 1-2 32 - 42 2010年02月 [査読有り][通常論文]
     
    Channel initiation, which is a key factor in the evolution of mountain landforms, is caused by a combination of various hydrogeomorphic processes. We modeled the channel initiation in steep mountains on the basis of the physical mechanism for sediment transport by surface and subsurface flows. Field investigations and Geographic Information Systems (GIS) analysis in the Higashi-gouchi catchment of central Japan showed that our model can well explain the area-slope relationship in steep and highly incised subcatchments, in which surface flow and shallow underground water would be the dominant flow components. In contrast, the area-slope relationship is not clear in gentler subcatchments, in which the contribution of deeper flow components (i.e., deep underground water) on the entire runoff is not negligible. Thus, the contribution of each runoff component to the total runoff is an important factor affecting the location of the channel head. Most channel heads in the deeply incised subcatchments in the Higashi-gouchi catchment have been formed by surface and subsurface flows, although many landslides have also occurred around the channel heads. Compared with the dominant flow components, activity of sediment supply from hillslopes might be a minor factor in determining the area-slope relationship for locating the channel head. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • 青木 久, 中家 渉, 早川 裕弌
    大東文化大学紀要, 自然科学 48 1 - 8 大東文化大学 2010年 [査読無し][通常論文]
  • Yuichi S. Hayakawa, Takashi Oguchi
    GEOMORPHOLOGY 111 1-2 27 - 37 2009年10月 [査読有り][通常論文]
     
    Although a knickzone, a location at which stream gradient is locally large and intense erosion occurs, has been regarded as an important geomorphic feature in bedrock river morphology, the distribution of knickzones has not been well investigated especially for broad area. This study examines the distribution of fluvial knickzones along mountain rivers for the entire Japanese Archipelago. Whereas conventional manual methods of identifying knickzones based on map readings or field observations tend to be subjective and are impractical for a broad-scale analysis, this study employs a semi-automated method of knickzone extraction using DEMs and GIS. In a recent study by the authors. this method has been shown to enable efficient examination of knickzone distribution over a broad area. Investigations on major mountain rivers revealed that knickzones are generally abundant in upstream steep river reaches, suggesting hydraulic origins for the knickzones. The broad presence of such knickzones in the steep Japanese mountain rivers indicates that rivers subjected to active erosion show complex morphology induced by natural irregularities of water flow hydraulics as well as various environmental perturbations such as climatic changes. There also seems to be a characteristic frequency of knickzone distribution common to moderately steep to very steep bedrock reaches in Japan. Although volcanic products such as lavas and welded pyroclastic-flow deposits in valleys can cause distinct knickzones, substrate geology plays only a limited role in determining the distribution and form of knickzones. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Yuichi S. Hayakawa, Yukinori Matsukura
    GEOMORPHOLOGY 110 3-4 212 - 216 2009年09月 [査読有り][通常論文]
     
    The rate of recession of Niagara Falls (Horseshoe and American Falls) in northeastern North America has been documented since the 19th century; it shows a decreasing trend from ca. 1 m y(-1) a century ago to ca. 0.1 m y(-1) at present. Reduction of the flow volume in the Niagara River due to diversion into bypassing hydroelectric schemes has often been taken to be the factor responsible, but other factors such as changes in the waterfall shape could play a role and call for a quantitative study. Here, we examine the effect of physical factors on the historically varying recession rates of Niagara Falls, using an empirical equation which has previously been proposed based on a non-dimensional multiparametric model which incorporates flow volume, waterfall shape and bedrock strength. The changes in recession rates of Niagara Falls in the last century are successfully modeled by this empirical equation: these changes are caused by variations in flow volume and lip length. This result supports the validity of the empirical equation for waterfalls in rivers carrying little transported sediment. Our analysis also suggests that the decrease in the recession rate of Horseshoe Falls is related to both artificial reduction in river discharge and natural increase in waterfall lip length, whereas that of American Falls is solely due to the reduction in flow volume. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • 早川 裕弌, 青木 久, 藤永 豪, 前門 晃, 松倉 公憲
    地形 30 3 227 - 231 日本地形学連合 2009年07月 [査読有り][通常論文]
     
    Pedestal heights of reef limestone on the coastal terrace in Kikai Island are reexamined with regard to the depth of surrounding sand layer. An old photograph (Shibusawa Film) taken in 1936 suggests that the pedestals on the terrace II surface were artificially buried with sand. Photogrammetric measurement reveals that the sand fill layer is deeper than 60cm, whose depth has been considerably underestimated in the previous study. The surface lowering rate of the coastal terraces, i.e., the rainfall-induced dissolution rate of reef limestone, is then reevaluated to be 218-291mm/ky, which is ...
  • Yuichi S. Hayakawa, Hiro'omi Tsumura
    GEOARCHAEOLOGY-AN INTERNATIONAL JOURNAL 24 2 176 - 190 2009年03月 [査読有り][通常論文]
     
    Topographic maps are fundamental for geoarchaeological field studies and archaeological excavations. However, traditional methods of topographic mapping, as well as modem high-tech methods such as airborne laser scanning and photogrammetry of high-resolution satellite images, are often cost-ineffective for field studies in terms of time, money, and labor. We here propose a method to measure topography for archaeological sites and surrounding areas quickly and accurately, using a laser range Finder (LRF) and differential global positioning system DGPS. Three-dimensional coordinates of points on land surfaces are measured through the LRF, targeted from mutiple measuring locations whose positions are acquired with the DGPS. The point, data are then interpolated to produce a digital elevation model (DEM) using a geographic information system (GIS). High-resolution DEMs can be obtained with this method, With horizontal and vertical accuracies on the order of 10 cm. We here demonstrate the method for measuring detailed topography of the Hacitugrul Tepe in central Turkey. Digital topography data incorporated in GIS can also be part of an archaeological database, providing opportunities for quantitative analyses of topography and archaeological materials. (C) 2009 Wiley Periodicals, Inc.
  • 中家 渉, 青木 久, 早川 裕弌
    筑波大学陸域環境研究センター報告 10 10 29 - 36 筑波大学陸域環境研究センター 2009年 [査読無し][通常論文]
  • Hiroyuki Obanawa, Yuichi S. Hayakawa, Yukinori Matsukura
    GEOGRAFISKA ANNALER SERIES A-PHYSICAL GEOGRAPHY 91A 4 269 - 278 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    On the basis of a space-time substitution, rates of cliff retreat and talus development overthe pasttens ofthousands of years were quantified for valley-side slopes along the Shomyo River with a known rate of waterfall recession. Detailed profiles of the valley-side slopes were obtained at 19 sites along the river by map reading and field survey, and the morphologic characteristics of the slopes were then measured. By combining the locations of the slopes with the recession rate of Shomyo Falls, it is estimated that the growth rate of the talus slope is 3.9-7.2 mm/yr, the rate of decline of the cliff is 2.0-4.0 x 10-4 deg/yr, and the retreat rate of the cliff top is 6.2-11.6 mm/yr.
  • 早川 裕弌, 松多 信尚, 松倉 公憲
    地形 30 1 1 - 13 日本地形学連合 2009年01月 [査読有り][通常論文]
     
    台湾中部で1999年9月に生じた集集地震の際,いくつかの河川ではそれらを横切る車籠埔断層の逆断層崖において滝が形成された.本論では,最初の生成地点と生成時間が推定可能となるこれらの滝の後退速度を報告する.現地調査によって明らかにされた6年間の滝の平均後退速度は3.3-58.2m/yであり,これらの値は従来報告されてきた滝の後退速度に比べて極端に大きい.また,滝の侵食に寄与すると考えられる基本的な物理的パラメータ(河川の侵食力と岩盤の抵抗力)に基づいた従来の経験式から同河川の後退速度を推定すると,0.6-3.9m/yと実際の速度よりも1オーダー小さく見積もられる.これらの滝が大きな後退速度をもつ要因として,従来の経験式に含まれていない,多量の運搬礫が摩耗材となる侵食促進効果が考えられる.
  • 早川 裕弌, 池田 敦
    地形 30 1 29 - 38 日本地形学連合 2009年01月 [査読有り][通常論文]
     
    レーザー距離計(Laser range finde,LRF)とディファレンシャルGPS(Differential global positioning system,DGPS)とを組み合わせた地形測量は,フィールド調査における詳細な地形情報の安価かつ迅速な取得を可能とする(早川・津村,2008,地形29,421-434)。その測量手法により得られる地形データの鉛直方向の精度は前報において大まかに1m以下であると推測されたが,他の情報源と比較した精度検証はなされていなかった。本稿では,スイスアルプスの岩石氷河地形を例に,LRFとDGPSを用いて作成したDEM(Digital Elevation Model)の精度を,より高精度なRTK-GPS(Real-time kinematics GPS)測量による標高値(位置精度:数cm)と比較することにより検証した結果,0.8mという鉛直精度が確認された。
  • 早川 裕一, 津村 宏臣
    地形 29 4 421 - 434 日本地形学連合 2008年10月 [査読有り][通常論文]
     
    A topographic dataset, including topographic map and digital elevation model (DEM), is fundamental for various kinds of field-based sciences including geomorphology, geology and archaeology. However, to make a detailed topographic map by traditional or high-tech methods is often expensive and time-consuming. A method of quick, on-site acquisition of topographic data using a handheld laser range finder (LRF) has been previously proposed, but its uncertainties sometimes exceed several to tens of meters. Here we develop a method to obtain detailed topographic data using not only LRF but also d...
  • Yuichi S. Hayakawa, Takashi Oguchi, Zhou Lin
    GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 35 17 2008年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Anew global elevation dataset known as G-DEM, based on the ASTER satellite imagery, will be released in late 2008. G-DEM will be the best freely available global digital elevation model (DEM) at a horizontal resolution of 1 arc second. We assess the quality of G-DEM in comparison with 3-arc-second SRTM DEM, the best current global elevation dataset. Basic geomorphometric parameters ( elevation, slope and curvature) were examined for a pre-release version of G-DEM and SRTM DEM for western Japan. G-DEM has fewer missing cells than SRTM DEM, particularly in steep terrain. Also, G-DEM gives smoother and more realistic representations of lowlands, valleys, steep slopes, and mountain ridges, whereas, SRTM DEM includes many local spikes and holes, and tends to overestimate valley-floor elevation and underestimate ridge elevation. G-DEM will be commonly used in geoscientific studies, because of its higher resolution, fewer missing data, and better topographic representation than SRTM DEM.
  • Yuichi S. Hayakawa, Takashi Oguchi, Zhou Lin
    GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 35 17 17404  2008年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Anew global elevation dataset known as G-DEM, based on the ASTER satellite imagery, will be released in late 2008. G-DEM will be the best freely available global digital elevation model (DEM) at a horizontal resolution of 1 arc second. We assess the quality of G-DEM in comparison with 3-arc-second SRTM DEM, the best current global elevation dataset. Basic geomorphometric parameters ( elevation, slope and curvature) were examined for a pre-release version of G-DEM and SRTM DEM for western Japan. G-DEM has fewer missing cells than SRTM DEM, particularly in steep terrain. Also, G-DEM gives smoother and more realistic representations of lowlands, valleys, steep slopes, and mountain ridges, whereas, SRTM DEM includes many local spikes and holes, and tends to overestimate valley-floor elevation and underestimate ridge elevation. G-DEM will be commonly used in geoscientific studies, because of its higher resolution, fewer missing data, and better topographic representation than SRTM DEM.
  • Akiko Hashimoto, Takashi Oguchi, Yuichi Hayakawa, Zhou Lin, Kyoji Saito, Thad A. Wasklewicz
    GEOMORPHOLOGY 100 1-2 120 - 130 2008年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Slope change at alluvial-fan toes provides a clue to understanding differences between alluvial fans and other depositional landforms. This paper analyses topographic data for 430 alluvial fans and their adjacent lowlands in Japan and the American Southwest (ASW), typical humid and arid regions with abundant alluvial fans. Arcs showing fan toes were identified and representative areas above and below each arc were then delineated based on a GIS buffer analysis. The mean slope of the area above (S(A)) and below the fan toe (S(B)), and the ratio of S(A) to S(B) (RS) were computed. Overall fan slope (S(O)), total fan length (L) and angle of the fan apex (AF) were also measured. Relationships among these morphometric parameters reflect differences in climate arid sedimentary processes. Fans in the ASW tend to have straight profiles with similar values for SA arid So, indicating that fan gradients from deposition resulted from low-frequency/high-magnitude storms have been preserved well under an and climate. Higher RS values result from good preservation of both steep fan Surfaces and gentle adjacent lowlands, which is also ascribable to infrequent sediment redistribution. In Japan, SA tends to be smaller than So, and RS is often close to unity reflecting frequent sediment redistribution on fans and across fan toes under a humid climate. RS in both the regions tends to converge into Unity with increasing L. Longer alluvial fans are more strongly dominated by fluvial processes than by mass-flows, especially at their toes. Longer fans also tend to have small AF, leading to fluvial processes similar to those on floodplains. Sediment re-mobilisation at the toes of such fans is more frequent, resulting in smaller differences between S(A) and S(B) (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Yuichi S. Hayakawa, Shozo Yokoyama, Yukinori Matsukura
    EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS 33 5 801 - 812 2008年04月 [査読有り][通常論文]
     
    Estimation of the recession rate of waterfalls is a crucial issue in bedrock river erosion because waterfall recession can cause a major impact on bedrock incision, especially when waterfall recession rates are high. Areas of active volcanoes are often characterized by many waterfalls in the volcanic edifice. This study examines recession rates of waterfalls in welded Aso-1 ignimbrite from the Aso volcano in southwestern Japan using an empirical equation, which comprises a force/resistance index composed of measurable geomorphic parameters. The estimated recession rates are on the order of 0-01-0-07 m a(-1). The estimated rates are then validated by examining the duration and distance of their recession. The duration of waterfall recession is derived from eruptive ages of the Aso ignimbrites, giving waterfall recession distances of approximately 10 km. Although the original locations of the waterfalls suggested by the recession distances exceed the downstream limit of the present Aso-1 ignimbrite remnants along valley floors, features of the surrounding topography are consistent with these localities being where the waterfalls formed. The use of an equation to estimate recession rates is therefore considered to be valid and practical. The contrast between the highly dissected landforms downstream of the present waterfalls and the gentle landscapes upstream of the waterfalls suggests that the rapid recession of the waterfalls is the major cause U of post-eruptive fluvial erosion into ignimbrites. Copyright (c) 2007 John Wiley & Sons, Ltd.
  • Yuichi S. Hayakawa, Hiroyuki Obanawa, Yukinori Matsukura
    GEOGRAFISKA ANNALER SERIES A-PHYSICAL GEOGRAPHY 90A 1 65 - 74 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    Post-eruptive fluvial erosion of welded pyroclastic flow deposits often depends on the recession of waterfalls because of their rapid erosion involved. We examine the recession rate of Shomyo Falls, which consists of Pleistocene welded pyroelastic flow deposits in Tateyama, north-central Japan. The mean recession rate of the waterfall obtained from lithological and topographical evidences is 0.08-0.15 m/a for 100 000 a. However, the recession rate estimated by means of an empirical equation comprising physical parameters of erosive force and bedrock resistance is 0.006-0.011 m/a with small uncertainties. The discrepancy between the geology-based and equation-based recession rates indicates that some factors, not taken account of in the equation, significantly influence the recession rate. We suggest that a factor in the rapid erosion of the waterfall is a large amount of transported sediment acting as abrasive material, which is supplied from high mountains in the watershed above the waterfall.
  • Yuichi S. Hayakawa, Hiroyuki Obanawa, Yukinori Matsukura
    GEOGRAFISKA ANNALER SERIES A-PHYSICAL GEOGRAPHY 90A 1 65 - 74 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    Post-eruptive fluvial erosion of welded pyroclastic flow deposits often depends on the recession of waterfalls because of their rapid erosion involved. We examine the recession rate of Shomyo Falls, which consists of Pleistocene welded pyroelastic flow deposits in Tateyama, north-central Japan. The mean recession rate of the waterfall obtained from lithological and topographical evidences is 0.08-0.15 m/a for 100 000 a. However, the recession rate estimated by means of an empirical equation comprising physical parameters of erosive force and bedrock resistance is 0.006-0.011 m/a with small uncertainties. The discrepancy between the geology-based and equation-based recession rates indicates that some factors, not taken account of in the equation, significantly influence the recession rate. We suggest that a factor in the rapid erosion of the waterfall is a large amount of transported sediment acting as abrasive material, which is supplied from high mountains in the watershed above the waterfall.
  • Yuichi S. Hayakawa, Takashi Oguchi, Junko Komatsubara, Kaori Ito, Kazuaki Hori, Yoshihiro Nishiaki
    GEOGRAPHICAL RESEARCH 45 1 95 - 104 2007年03月 [査読有り][通常論文]
     
    A digital elevation model and a topographic map of an archaeological site in Syria were created from a field topographic survey with a handheld laser range finder and data post-processing using a notebook personal computer with Geographical Information System software. The method enabled rapid on-site topographical mapping even under technical and political restrictions in the country. In an area of about 1 km(2), coordinates of random points on the land surface were measured, and a DEM with a 10 m interval grid was generated from the point cloud using Kriging interpolation. The DEM enables various topographic representations to be constructed, such as contour lines, cross sections and slope distribution maps. The DEM-derived contour lines with a 1 m interval were combined with vector data showing roads and buildings to provide a topographic map. Topographic cross sections created from the DEM generally agree with sections surveyed with a hand level and a measurement tape. The obtained DEM and map are useful for preliminary field research.
  • Yulchi S. Hayakawa, Takashi Oguchi
    GEOMORPHOLOGY 78 1-2 90 - 106 2006年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Stream gradients of mountain bedrock rivers in central Japan were examined using GIS and 50-m digital elevation models to discuss the distribution of knickzones. The gradients are classified into local and trend types based on the measurement lengths. The transition rate from the local to trend gradients, i.e. the decreasing rate of gradient with increasing measurement length, is then obtained as the indicator of relative steepness of a river segment, which permits the objective identification of fluvial knickzones. The identified knickzones occur widely in the study area, and indicate that the knickzone is one of the common landforms in Japanese mountain rivers. The knickzones are more abundant in steep upstream reaches of the rivers subjected to active erosion and rapid rock uplift. This suggests a hydraulic origin of the knickzones, which is similar to step-pool morphology but on a much larger scale. Some knickzones in piedmont areas can be, on the other hand, consistent with tectonic faulting at the mountain foot. Although some influences of volcanic activities on the formation of knickzones are observed, regional lithology seems to exert a relatively weak influence on the abundance of knickzones. Knickzones are more consistent with other local mechanisms of fluvial erosion, including reach-scale processes. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • 早川 裕一, 横山 勝三, 松倉 公憲
    地形 26 4 439 - 449 日本地形学連合 2005年10月 [査読有り][通常論文]
     
    Recession rates of two waterfalls, Ayugaeri Falls and Sugaru Falls, which are associated with the gorge formation of in the Tateno Canyon in the western part of the Aso caldera, are examined on the basis of the empirical equation after Hayakawa and Matsukura (2003). The waterfalls are postulated to have originated at a location out of the caldera as a waterfall which was formed around the front of the Akase lava erupted from the inside of the caldera. The initial waterfall receded about 2.8km upstream forming the gorge to the present site of the confluence of the Shirakawa River and the Kur...
  • Y Hayakawa, T Oguchi
    COMPUTERS & GEOSCIENCES 31 6 735 - 741 2005年07月 [査読有り][通常論文]
     
    Sphericity and roundness have been employed in sedimentological and geomorphological studies to represent the gross shape of a gravel particle. The original complex definitions of gravel sphericity and roundness led to the use of visual charts or simplified parameters. Although the accurate derivation of sphericity requires the surface area of a gravel particle, manual measurement of the area is extremely difficult. To obtain the surface area and to calculate sphericity based on the original definition, 3D digital models of gravel particles were constructed using a laser scanner. The scanned gravel samples, collected from a riverbed in central Japan, include various shapes from angular to well-rounded. The obtained true sphericity values show an unexpectedly high correlation with Krumbein's roundness, despite that sphericity and roundness have been regarded as different concepts. Such a high correlation may reduce the value of one of the parameters. As a spherical particle of gravel rarely occurs in nature, a new parameter, a modification of the true sphericity, is proposed to express the deviation of gravel shape from an ellipsoid with given axis lengths. The parameter has a very weak correlation with roundness and gravel size, suggesting its independence and potential usefulness. The surface area data also permit the estimation of gravel roundness without using a visual chart. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • HAYAKAWA Yuichi
    地理学評論 78 5 265 - 275 2005年04月01日 [査読無し][通常論文]
  • Yuichi S. Hayakawa, Ellen E. Wohl
    Geographical Review of Japan 78 12 853 - 858 2005年 [査読無し][通常論文]
     
    The recession rate of Poudre Falls in the Colorado Front Range is examined using an equation by Hayakawa and Matsukura (Earth Surf. Process. Landf., 28, 2003). In spite of stable tectonics and a cold, semi-arid climate in the region, the estimated recession rate of 0.09 m/ y for 12,000 y indicates rapid erosion of the waterfall. This indicates that the waterfall recession is a primary response of fluvial erosion after deglaciation, creating a narrow gorge below the waterfall. Further data collection will be necessary to assess the waterfall recession rates in such glaciated regions.
  • Yuichi Hayakawa
    Geographical Review of Japan 78 5 265 - 275 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    Relationships between recession rates of waterfalls and their controlling factors are examined for waterfalls in the Boso district using an equation proposed by Hayakawa and Matsukura (Earth Surf. Process. Landforms, 28, 2003). The long-term mean recession rates of waterfalls are obtained by estimating the original location and age of waterfalls, while the factors affecting the rate are determined with measurable physical parameters including: Drainage area and mean annual precipitation of catchments above a waterfall height and width of waterfall face and unconfined compressive strength of bedrock. In the present study, measurements are undertaken for eight waterfalls in the middle to southern Boso Peninsula. Together with nine existing data, seventeen data are contributed to the examination of the equation, revealing the equation to be basically applicable to the waterfalls in the studied area. However, derivation of recession rates for some waterfalls remains improved. Similar analyses for other regions should also be continuously undertaken.
  • Yuichi S. Hayakawa, Ellen E. Wohl
    Geographical Review of Japan 78 12 853 - 858 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    The recession rate of Poudre Falls in the Colorado Front Range is examined using an equation by Hayakawa and Matsukura (Earth Surf. Process. Landf., 28, 2003). In spite of stable tectonics and a cold, semi-arid climate in the region, the estimated recession rate of 0.09 m/ y for 12,000 y indicates rapid erosion of the waterfall. This indicates that the waterfall recession is a primary response of fluvial erosion after deglaciation, creating a narrow gorge below the waterfall. Further data collection will be necessary to assess the waterfall recession rates in such glaciated regions.
  • 早川 裕一, 松倉 公憲
    地學雜誌 112 4 521 - 530 社団法人 東京地学協会 2003年08月 [査読有り][通常論文]
     
    The mean recession rate of Kegon Falls is examined, estimating original location and age. Two locations (L<SUB>I</SUB> and L<SUB>II</SUB>) at which the waterfall originated are estimated based on the distribution of Kegon lava, while the age of origination is considered to be the same as that of the Kegon lava eruption, <I>i.e.</I>, 20, 000 years ago. Two values of the mean recession rate obtained are 0.018 m/y for the case of L<SUB>I</SUB> and 0.10 m/y for the case of L<SUB>II</SUB>. On the other hand, the recession rate can be evaluated, as an order estimation, using the empirical equatio...
  • Y Hayakawa, Y Matsukura
    EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS 28 6 675 - 684 2003年06月 [査読有り][通常論文]
     
    Rates of waterfall recession, and major factors that influence the rate, were studied using waterfalls in Boso Peninsula, Japan. The mean rate of waterfall recession was estimated by determining the age and original location. The principal factor in determining the rate of waterfall recession is the ratio of the erosive force of stream to the bedrock resistance. This is expressed in terms of measurable variables, which include the discharge (drainage area and precipitation), the width and height of the waterfall, and the unconfined compressive strength of the bedrock. An empirical equation connecting the force/resistance ratios and the rates of waterfall recession is derived. Copyright (C) 2003 John Wiley Sons, Ltd.

講演・口頭発表等

  • 山内 啓之, 小口 高, 早川 裕弌, 瀬戸 寿一, 荻田 玲子
    日本地理学会発表要旨集 2019年 
    演者らは,GIS教育の充実を目的に,大学の実習授業や個人の自主学習等に利活用可能な教材を開発するプロジェクトを行っている(科学研究費基盤研究 A「GIS の標準コアカリキュラムと知識体系を踏まえた実習用オープン教材の開発」,平成 27~31 年度,代表者:小口 高)。本プロジェクトで整備した教材は,GIS Open Educational Resourcesと題して,オンラインで公開している(https://gis-oer.github.io/gitbook/book/index.html)。

    これまで本プロジェクトでは,整備した教材を実際に大学の実習授業や講習会等で利用し,教材の難易度,視認性,利便性等に関するアンケート調査を行ってきた。また,同様の項目で,個人の自主学習者を対象としたアンケート調査も実施してきた。本報は,上記のアンケート調査の結果を踏まえて,現行の本教材が持つ問題点を整理し,教材の改良点について検討したものである。

    本教材の主要な問題点は,教材の解説文の充実度と,操作を解説した図の視認性とに大別できる。その他に,個人が自主学習をする場合には,実習用データの準備が煩雑であるといった点もあげられる。

    解説文の充実度については,GIS初学者が躓きやすいソフトウェアの操作や,GISの用語等に関する解説が充実していないという指摘があった。これまでに演者らが行った実習授業では,ソフトウェアの初期操作や,データ形式の理解のような学習の入門段階で,受講者が難しさを感じる傾向があった。また,比較的GISの操作に慣れた段階でも,空間座標系の変換のようなGIS特有のデータ処理の際には,受講者が難しさを感じる傾向があった。上記のような難しさを感じやすい実習については,教材の解説文の改良を求める意見も数多く収集された。

    操作を解説した図の視認性については,教材に従って学習する際に,図が小さいために処理の選択画面やパラメータの値が,読み取りにくいという指摘があった。GISの基礎操作は,マウスの操作によるものが多いため,操作を解説した図の視認性を高めることは重要といえる。

    実習用データの準備が煩雑という指摘は,自主学習の際に外部のサイトから,データ取得し加工する作業に関連する。実習用データの作成時には,空間座標系の変換や,領域の切り出し等の処理を行う必要がある。これらの手法は各教材で解説されてはいるが,GISの初学者にはやや複雑である。本プロジェクトの当初の計画では,教材に応じて必要なデータを外部から取得し加工することで,より実践的なGISの活用技能が育成できると想定していた。しかし,GISに慣れていない段階では,各教材の主題の学習に集中しづらくなったり,誤ったデータを作成したために学習が混乱したりする事例がみられた。

    以上を踏まえて本プロジェクトでは,教材の解説文の充実,操作を解説した図の視認性の向上,実習用データの新たな整備と提供を行いつつある。教材の解説文の充実では,受講者が躓きやすいソフトウェアの操作や,データ処理を中心に解説文を改良している。特に,誤った操作をしやすい空間座標の変換のような処理は,利用者が理解しやすいように正誤の事例を併記する等の工夫を取り入れている。

    操作を解説した図の視認性の向上では,図を作成する際に,ソフトウェア全体でなく,対象の箇所のみをトリミングし,サイズを大きくするといった工夫を取り入れつつある。実習時に利用するモニタのサイズによっては,画像が小さく表示されることも想定されるため,部分的に画像の拡大ができるような機能の実装も検討している。

    実習用データの整備と提供については,各実習と対応して利用できるデータセットの作成とオープンライセンスでの公開を進めている。データセットは,無償で自由に利活用できるOpenStreetMap,SRTM(Shuttle Radar Topography Mission),地方自治体のオープンデータを活用する。
  • 小倉 拓郎, 早川 裕弌, 青木 賢人, 林 紀代美, 山内 啓之, 小口 高, 田村 裕彦, 小口 千明
    日本地理学会発表要旨集 2019年 
    1.はじめに

    自然地理学の基礎的な内容を学習・理解するためには,板書による座学だけでなく,室内実験やその動画,野外写真などの適切な教材を提示し,自然現象について推定する必要がある.しかし,日本の小中高等学校における地球科学教育は,地理(社会科・地理歴史科)と地学(理科)とに分かれている.そのうち,地理では,学習指導要領で自然現象のメカニズムそのものを学習することが制約されているため,自然地理学的な基礎事項を理解することができる環境が充分に整っているとは言えない.
    近年広く利用されている無人航空機(ドローン)による写真測量や,地上レーザ測量を用いて,直接的なモニタリングで得られる高頻度かつ高精細な地表情報は,短時間で変化する現象を再現することができる.さらに,得られた3次元地表情報は,様々な表現方法(3Dプリントモデル,動画,オルソ画像)に容易に変換・出力することができる.
    本研究では,学習指導要領の枠外において,高頻度・高精細地表情報を利用した小学校における授業実践・地域連携の例について提示し,児童らの地理的思考力の養成について検証した.

    2.実践例①~高頻度・高精細オルソ画像の使用~
    石川県川北町川北小学校・橘小学校・中島小学校第5学年における理科の授業(単元:流水の働き)で,小学校付近を流れる手取川の河床の高解像度オルソ画像(2017年7月・9月撮影)を提示し,そこから読み取れる事象について質疑を行った.児童らは2か月間で動いた石,動かなかった石や枝などに注目して,撮影間に流水があったことに気づいていた.その後,動かなかった石が動くためにはどうすればいいかを推測した児童から,「強い流水がくれば石は動く」という気付きを得た.このように,児童たちは地形変化の様相を,オルソ画像の変化から認識し,営力の規模と地形変化の大小との関係等を考察することができた.その後,過去の災害に関する学習(昭和9年手取川大水害)や,WebGISを用いた災害図上訓練(DIG: Disaster Imagination Game),自治体や河川管理機関と協力した防災訓練を行い,過去の災害規模や未来の災害予測に対する地理的思考を通して,学習を深化させることができた.

    3.実践例②~3Dプリントモデルの使用~
    横浜市千秀小学校第6学年の総合的な学習および図画工作科の授業で,地域の大型地形模型を作成した.その導入として,無人航空機による写真測量の手法についての授業を行った.そこでは,2時期に取得した海食崖の地形データを3Dプリンタで印刷し,2つのモデルを提示した.児童たちは,モデルに手で触れながら2年間の地形変化(侵食・堆積)の位置や量を感じ取った.さらに,海食崖の過去・未来の様子を推測する児童の発言があった.また、作成した大型地形模型を利用して地域住民と意見交換を行い、過去の地域に関して考えてみた.
  • 經隆 悠, 堀田 紀文, 今泉 文寿, 早川 裕弌, 増井 健志, 横田 優至
    日本森林学会大会発表データベース 2019年 

    流域源頭部では,土砂の風化等による生産と豪雨による土石流形態での流出が長期間継続する場合がある。土石流は,しばしば谷出口の扇状地の侵食による発達によって,大量の土砂や流木を運搬し,下流での被害を引き起こす。しかしながら,そのような扇状地の侵食を伴う土砂流出の発生条件は明らかになっていない。本研究では,静岡県大谷崩一の沢において,2年間で発生した8つの土石流イベントについて,UAVによる扇状地の地形測量と扇頂での土石流の流入波形の計測を行い,扇状地における侵食の発生条件を調べた。前半4つのイベントでは,全ての段波が扇状地中央に位置する既存の流路内で堆積したが,その後の2つのイベントでは段波の流下方向の変化に伴う顕著な侵食が発生し,それぞれ左岸または右岸側に幅10 m程度の新たな流路が形成された。これらの侵食の発生前には,段波の流下距離の低下によって,扇頂付近の急勾配化が生じていた。また,侵食を引き起こした土石流イベントでは,段波の継続時間と流動深が比較的高かった。これらは,源頭部からの土砂流出が,発生域での土石流の規模だけでなく,扇状地の扇頂付近の地形条件の影響を受けることを示唆する。

  • 早川 裕弌, 小倉 拓郎, 小口 高, 山内 啓之, 小花和 宏之
    日本地理学会発表要旨集 2019年 
    1.はじめに

    幼少期における自然現象の理解において,理論的・実証的な考察を促すことは重要であるが,教科書にある知識の教え込みが必ずしもすべて受け入れられるとは限らず,初歩的な理解から深い理解まで児童を誘導するための工夫が必要である。一方,野外における実習といった体験は,児童の感性や記憶に強く影響を与えるため,環境教育の手法として重要視されている。しかし,日常の教育課程の範疇で,野外実習といったかたちで機会を設けることは容易でないことも多い。一方,UAV(無人航空機)やSfM多視点ステレオ写真測量,レーザ測量など,3次元地形情報を取得するさまざまな方法が広く普及してきているが,これらの機器を児童が直接操作しデータ取得を行うといったことにはまだ困難をともなう。

    そこで本研究では,自然地理学的な理解を室内活動において促す手段として,野外で取得された3次元地形情報の活用方法を提案し,児童の感性に訴える教材としての効果を検証する。

    2.方法

    自然地形の高精細3次元地形情報(点群データやメッシュモデル)は,デジタルデータとしてコンピュータ上で表示することができるが,アナログな立体モデルとして出力することも,3Dプリンタの普及により容易となってきた。さらに,いったん3次元情報を等高線のように等間隔に分割し,それらを2次元の紙面に印刷したのちに,ダンボールなどで厚みをもたせて重ね合わせることで,3次元の立体モデルを手製することが可能である。

    本研究では,海食崖の侵食が進行している陸繋島について,研究者により取得された3次元点群データから,ダンボール立体モデルを作製できる教材を開発した。これを用いて,夏休み中の特別イベント(「ひらめきときめきサイエンス」の一環)として,島の立体モデルを工作する1日ワークショプを実施した。対象は小学5・6年生約20名である。立体モデルは2回の異なる時期に取得されたデータを用いて2つ作製し,侵食による島の形状の変化をみられるようにした。また,工作実習に先立って,データ取得の様子や,同様の調査に基づく自然地理学的な自然現象理解へのアプローチについて解説する講義を行った。ワークショップの終了後には受講者とその保護者を対象としたアンケートを実施した。

    3.結果と考察

    アンケート結果から以下のような傾向が読み取れた。受講者は,始めの講義では「なんとなく難しい」と感じていた。しかし,立体モデルを自らの手で作製し,さらに完成した2時期の異なるモデルを見て,触って比較することで,より強い興味とともに自然現象の理解を深めることができた。また,本ワークショプを通じて,視覚だけでなく触覚も刺激する立体モデルの利点が示されたといえる。
  • 山内 啓之, 小口 高, 早川 裕弌, 小倉 拓郎, 淺野 悟史
    日本地理学会発表要旨集 2019年 

    従来、等高線の判読による地形学習の難しさが指摘されてきた。そこで、効率的な地形判読のために、GISを用いた2Dもしくは3Dの地形の可視化や、アナグリフ等の手法が活用されている。さらに、等高線に沿って切り抜いた厚紙等を積み重ねて地形を再現した地形模型も、古くから地理教育に活用されてきた。この種の地形模型は、比較的低予算で自作ができ、特殊な器具を必要とせず、誰もが直感的に地形を理解できるといった利点がある。しかし、精巧な模型の作成には長時間の作業を要し、高精細な地形情報がないと対象の地形が詳しく再現できない等の課題もあった。

    最近、3Dプリンタの低価格化により、精巧な模型をデジタルデータから比較的容易に造形できるようになった。地形模型の元となる高精細な標高データも、UAVs(Unmanned Aerial Vehicles)等によって取得しやすくなった。そこで演者らは、高精細な標高データや基盤地図情報を用いて地形模型の3Dプリントを試みた。また、小中高生、大学生、一般市民向けに地形模型を活用した授業や展示を実践し、模型の教育的活用の手法と教育効果を検討した。

    本研究では最初に、地形模型の3Dプリントを最適化する方法を明らかにするために、地域、起伏、スケール、データ取得法などが異なる複数の模型の3Dプリントを行った。この際には熱溶解積層法の3Dプリンタと、単色のABS樹脂を使用した。3Dプリントは積層の厚みによって模型の精巧さが変わるため、全ての事例について積層の厚さを0.3 mmに統一した。

    3Dプリントには、元データの適切な利用や、安定した造形のための技能が必要となる。地形模型の3Dプリントでは、上記に加えて対象とする地形の特徴も考慮すべきである。たとえば、起伏が小さい地形をそのまま模型にすると、凹凸が把握しにくくなる。そのため、起伏の明瞭な範囲のみを拡大したモデルの生成や、高さの誇張といった処理が必要となることがある。また、模型を出力する方向で積層数に違いが生じ、表面が異なる形状となる点にも注意が必要である。模型の地形を水平方向に出力する造形では、積層される上の層とその下の層の水平方向の範囲の差が、表面形状に強く影響する。小起伏の平野部では、上記の差が大きくなってしまい、地形の表現に向かない。一方、山地部では上記の差が小さく、各層が階段のような適度な間隔となり、地形の適切な造形になる。一方、地形を垂直方向に出力すると、前者よりも全体の積層数が多くなるため、平野部を含めて模型の表面を滑らかに造形できる場合が多いが、前記した厚紙等を用いた古典的な地形模型の特徴は再現されないなど、不自然に見える面もある。以上のように、地形模型の3Dプリントには考慮すべき点が多いため、事前に地形の見せ方や解説する点を明確にした上で実行することが望ましい。

    次に演者らは、地形模型の効果的な活用手法を検討するための授業の実践や、地形模型を展示するイベントを行った。これらの事例では、高精細な地形情報に基づく地形模型が、対象者の関心を得やすい傾向があった。一方で、高精細なデータを用いると対象範囲が狭くなるために、周辺の地形を含めた地形の成り立ちや、地形の特徴を解説しづらいといった課題もあった。したがって、周囲を含む広範囲の模型も基盤地図情報等を用いて作成し、両者を共に利用することが有効と考えられる。

    演者らは、地形模型の教育効果を検証するために、高校生と大学生を対象としたテストを行った。テストの際には、地形模型とともにGISを用いて地形を表現した図も複数用意し、効果を比較した。具体的には、地理院タイル(標準地図)に陰影図を重ねた図、CS立体図、TPI(Topographic Position Index)と傾斜値によって尾根線を強調し陰影を加えた図(尾根線強調図)を用意した。テストは5問あり、各図と模型を用いて地形を読み取って標高や傾斜の違いを答えたり、特定の地形の範囲を地図に示したりした。

    地形模型の利用者の正答率は、地形の起伏の大小と関連していた。地形模型は、山地の標高の変化や傾斜の緩急の違いの把握に適する傾向があった。一方で、小起伏の地形を模型で判読した際の正答率は低かった。具体的には、扇状地が複合的に発達する地域や、複数の前方後円墳が点在する地域の模型から、特定の範囲を判読する問である。小起伏の地形の判読には、CS立体図や尾根線強調図のような起伏を強調した図の方が有効であった。上記のようなテストの結果には、地形や模型に関する多様な要素が影響すると考えられる。今後は、地形の抽出範囲と起伏との対応の定量化や、表面にテクスチャを重ねられるフルカラーの3Dプリントも利用し、地形の教育に適した地形模型の検討を進める予定である。

  • 山内 啓之, 小口 高, 瀬戸 寿一, 早川 裕弌
    地理要旨集 2018年 
    WebGISは、インターネットを通じて地理情報データの表示、配信、検索、空間解析等を行うシステムであり、一般には、Google Mapsや地理院地図のように、Web上で地点の検索や表示領域の移動等の操作ができる地図(以下、Web地図とする)に用いられる技術として知られている。WebGISは1990年代後半から普及しはじめ、今日までに多種多様なツールやサービスが展開されてきた。また最近では、GISを専門としない者でも、容易にWeb地図の閲覧や地図の作成等を可能とし、かつ高機能なWebGISも増えつつある。WebGISは、GISのデータを効果的に視覚化し、地理学の研究成果をWeb上に広く公開できることから、GISとともに地理学系の学部で教育されることが望ましい。また、GISの基本的な教育項目を示すコアカリキュラムや地理情報科学の知識体系にも、WebGISに関する記載があり、GIS教育における重要性が伺える。一方で、WebGISによるサービスやライブラリを目的に応じて活用する手法や、それらを駆使してWeb地図を作成する手法について、GIS初学者が学習できる機会は限られている。この要因として、地理学系の学部ではWebGISをカリキュラムに持つ実習授業が少ないことや、その機能を高度に使おうと考えた場合に、APIやライブラリの利用に際して、JavaScriptやPythonに代表される多少のプログラミングの知識が必要なことなどがあげられる。GIS初学者がWebGISを活用するためには、地図の閲覧だけでなく、WebGISの地図サービスやライブラリ等の機能を利用する手法や、データを実装してWeb地図を自作する手法に関する実習授業と、そのための教材が必要である。そこで、GIS初学者向けにWebGISの活用手法をまとめた実習用教材の開発を行った。なお、教材の開発は、科学研究費補助金基盤研究(A)「GISの標準コアカリキュラムと知識体系を踏まえた実習用オープン教材の開発(課題番号:15H01782)」(研究代表者:小口 高)の一部で実施したものである。演者らはこれまでに、Web地図操作のためのGUI(Graphical User Interface)ツールの活用、Web地図ライブラリの活用、データ作成の3つの教材を整備してきた。これらの教材は、GISのコアカリキュラムと同様に、個々の教育環境や目的に応じて、利用者が必要な項目を選択し、学習することを想定している。そのため、上記した3つ教材では、利用者のニーズに沿うように、無償利用可能な各種のアプリケーション、ライブラリ、データを取り上げた。Web地図操作のためのGUIツールの活用の教材では、Web地図の操作や閲覧が容易にできる地図サービスである地理院地図、OpenStreetMap、Googleマイマップに関する教材を整備した。ここでは、上記した地図の閲覧手法よりも各サービスの機能の解説や利用手法を重視した。Web地図ライブラリの活用の教材では、最近の利用事例が比較的多いオープンソースのWeb地図ライブラリであるLeaflet、OpenLayers、D3.js、Cesiumを用いて、Web地図の表示やデータの実装手法を解説した教材を整備した。これらの教材は、シンプルなプログラムコードで実装できるように構成し、ノンプログラマのGIS初学者でも実習ができるように配慮した。Leaflet、OpenLayers、D3.jsの教材は、QGISのプラグインであるqgis2webやd3 Map Rendererを用いて、GUIで出力したファイルをベースにした解説を行った。また、サーバーがなくともプログラムのテストができるように、GitHubのGh-pagesを用いる手法について解説した教材も整備した。一方、専門用語が増えると学習内容の理解に時間を要するため、教材中の解説は最低限のものとした。さらに、一部の実習で利用できるサンプルデータや完成例を用意するなどして、効率的な学習ができるように工夫した。データ作成の教材は、Web地図での利用例の多いKML、CZML、GeoJSONのデータの記述手法について解説した。この教材では、サンプルコードをコピーしたものに手を加えるような形式で学習を進められるようにした。開発した教材は、一般公開に向けてGitHubを用いた試験公開(http://gis-oer.csis.u-tokyo.ac.jp/)を行っている。今後は、実習や学生の自主学習等に試用し、改良を進める予定である。
  • Akira Kato, Hiroyuki Wakabayashi, Yuichi Hayakawa, Matt Bradford, Manabu Watanabe, Yoshio Yamaguchi
    International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2017年12月 
    © 2017 IEEE. Forest disaster monitoring requires frequent data observation of remotely sensed data. It is getting more common to use open satellite image archives to monitor land use change from multi-temporal data. In this study, multi-temporal DSM created by UAV-SfM is used to identify forest gap. ALOS 2 full polarization data is compared with the finer scale height difference detected by multi-temporal UAV based DSMs. Advantage of UAV based observation is to identify forest gap area efficiently in wide area and collect more samples to compare wide coverage of the satellite radar backscatter to understand backscatter characteristics. As a result, HH and HV polarization has detection power of forest gap size.
  • 山内 啓之, 小口 高, 早川 裕弌, 川又 麻央
    地理要旨集 2017年 
    これまでにGIS教育の充実のために、科学研究費を用いた複数のプロジェクトが行われ、基本となるコアカリキュラムと講義用の教材が整備された。しかし、実習に関する検討は少なかった。GISを活用できる人材の育成には、大学の学部や大学院等における実習を通じた教育が重要である。
    そこで、GISの実習用教材を開発し、公開するプロジェクトを平成27年度より開始した(科学研究費基盤研究A「GISの標準コアカリキュラムと知識体系を踏まえた実習用オープン教材の開発」、平成27~31年度、代表者:小口 高)。本プロジェクトでは、日本独自の地理情報科学の知識体系を教科書として編集した『地理情報科学 GISスタンダード』(浅見ほか編, 2015)の章構成を参考に、実習用のWEB教材を開発してきた。教材はGitHubで試験運用を行い、一般公開に向けて改良を重ねている。その一環として行った大学の実習授業における本教材の試用とその後の教材の改良について、本発表で報告する。
    実習の授業は、東京大学理学部地球惑星環境学科において、2016年9月22日から11月10日の期間に7回実施した。このうち第1回から第6回の実習で、本プロジェクトで開発した教材を試用した。ソフトウェアはおもにオープンソースのGISであるQGIS(LTR版、バージョン2.8)を利用した。受講者の大半は学部3年生であった。
    実習では、冒頭で概要と課題の簡単な説明をし、次に学習者が教材を参考に学習を進めた。各学習者から操作に関する質問があった場合にのみ、教員やTAが該当箇所の解説を行った。課題は実習内容と対応した地図の作成と設問への回答とした。実習ごとに課題の量は異なるものの、平均して各課題で3~4枚程度の地図の作成を必要とした。
    各実習の終了後、教材の検証と改良を目的としたアンケートを実施した。主なアンケート項目として、「本実習および教材の難易度」、「教材と関連する処理におけるQGISの使用感」、「閲覧やリンクなどに関する教材の利用性」、「教材における解説の適切性」を設けた。また、教材の改善に関する自由記述や、学習者の個人属性等を把握する質問も適宜加えた。各回の実習でのアンケートの結果をもとに、次回の実習で利用する教材を改良し、その効果を調べた。第6回目の実習の終了時には、総合評価として「これまでの実習を総合した実習と教材の難易度」、「実習中に難しいと感じた項目」、「これまでの教材改善について」、「実習を通して感じた本教材の改善点や要望」の項目についてアンケートを行った。これらの結果から、6回の実習を通じた教材の改良が、実習の難易度を下げ、教材の利用性を高める効果があったものの、教材の解説や設計にまだ不足の部分があることが明らかになった。
    そこで、全実習の終了後に、アンケート結果に基づいた教材全体の修正や機能の追加などを行った。主な改良点には、1)教材の解説に関する修正、2)振り返り学習用のリンクの整備、3)まとめページの追加がある。1)では、アンケートで指摘された箇所を中心に、テキストや画像の追加と変更を行った。2)では、空間座標の変換といった利用頻度は高いが一度の実習では覚えにくい項目について、どの教材からもスムーズに解説を参照できるようにリンクを追加した。3)では、実習を円滑に進めることや理解度の向上を目的として、実習ごとに教材と対応した課題とその解説のまとめのページを追加した。このページに課題とした地図の完成例、作成手順、基本用語の解説、実習時の注意事項といった多様の情報を含め、GISの初学者でも躓かずに学習ができるようにした。さらに、閲覧に優れたGitBook形式での教材運用、実習用サンプルデータの整備、用語集の作成といった改良も現在進めつつある。
    今後も、大学等における実習の授業や個人の自主学習等の機会を通じて、本教材の改良を適宜行っていき、教材の一般公開を目指す予定である。
  • 青木 久, 岸野 浩大, 早川 裕弌, 前門 晃
    地理要旨集 2017年 


    1.はじめに

    津波石とは,津波により陸上に打ち上げられた岩塊のことである.先行研究によると,宮古島や石垣島をはじめとする琉球列島南部の島々には,過去の複数の津波によって石灰岩からなる巨礫,すなわち津波石が打ち上げられていることが報告されている.本研究では,津波によって陸上に打ち上げられた津波石のうち,海崖を乗り越えて海岸段丘上に定置している津波石に焦点をあてて野外調査を行い,過去に琉球列島南部の島々に襲来した津波営力の大きさの違いについて考察を行うことを目的とする.

    2.調査対象地点・調査方法

    本研究では,宮古島,下地島,石垣島,黒島の4島を調査対象地域として選び,宮古島東平安名崎海岸,下地島西海岸,石垣島大浜・真栄里海岸,黒島南海岸において,津波石の調査が実施された.これらの海岸では琉球石灰岩からなる海崖をもつ海岸段丘が発達し,段丘上や崖の基部,サンゴ礁上に大小様々な津波石が分布する.各海岸の背後には,岩塊が供給されうる丘陵などの高台が存在しないため,段丘上の岩塊は津波によって崖を乗り越えた可能性が高いと判断し,本研究では3 m以上の長径をもつ巨礫を津波石とみなした.

    津波石の重量(W)と海崖の高さ(H)に関する以下のような調査・分析を行った. Wを求めるため,津波石の体積(V)と密度(ρ)の推定を行った(W=ρV). Vは津波石を直方体とみなして長径と中径と短径を計測して算出する方法と,高精細地形測量(TLSおよびSfM測量)による3D解析による方法を用いて求められた.津波石の密度はPS-1(応用地質)による弾性波速度の計測値から推定された.Hはレーザー距離計を用いて計測された.

    3.結果・考察

    津波石は,宮古島ではH=17 mの段丘上に14個,下地島ではH=10 mの段丘上に1個,石垣島ではH=3 mの段丘上に4個,黒島ではH=3~4 mの段丘上に6個,計25個が確認された.段丘上の津波石が津波によって海崖基部から運搬されたと仮定すると,Hは津波石の鉛直方向の移動距離を,そしてWHは津波石の鉛直方向の移動にかかった仕事量を示すことになる.したがって,津波石が同一のプロセスによって海崖上に運搬されたと考えると,WHは海崖基部の津波石に到達する直前の津波の運動エネルギーと比例関係をもつ値となり,津波営力の大きさの指標にできる.各島でのWHの最大値は,各島の過去最大の津波を示すと考え,それらの大小関係を求めると,下地島≧宮古島>石垣島>黒島の順になった.この結果は,宮古島・下地島地域に石垣島・黒島地域よりも大きな津波が襲来した可能性を示唆するものであり,石垣島周辺で最も大きい津波が襲来したとされる1771年の明和津波とは異なる結果となっている.
  • 山内 啓之, 小口 高, 早川 裕弌
    地理要旨集 2017年 
    これまでにGIS教育の充実を目的に、科学研究費による複数のプロジェクトが行われ、基本となるコアカリキュラムと講義用の教材が整備された。一方で、実習に関する検討は少なかった。そこで、GISの実習用教材を開発し、公開するプロジェクトを平成27年度より開始した(科学研究費基盤研究A「GISの標準コアカリキュラムと知識体系を踏まえた実習用オープン教材の開発」、平成27~31年度、代表者:小口 高)。
    本プロジェクトでは、学部3~4年生の実習授業や自主学習を対象に、室内におけるGISソフトウェアの活用、GISと関連した野外調査および研究のための機材の活用、インターネットでのGIS技術の活用に関する教材を開発してきた。開発した教材は、一般公開に向けてGitHubリポジトリで運用し、大学の授業等で試験的に利用してきた。
    室内におけるGISソフトウェアの活用に関する教材は、日本独自の地理情報科学の知識体系を教科書として編集された『地理情報科学 GISスタンダード』(浅見ほか編, 2015)の章構成を参考に、体系的な実習用教材として整備した。操作手法を解説するソフトウェアには、QGISのように無償で利用できるものを採用した。
    GISと関連した野外調査および研究のための機材の活用に関する教材は、個人の所有が難しい高価な機材を対象に、機能の解説や操作手法をまとめた動画を制作した。これまでに、ドローン(UAV)と3Dプリンタに関する教材を整備した。動画は、要所部に字幕の形でコメントを挿入し、利用者が理解しやすい教材になるように工夫した。また、動画で解説が不足している箇所を補足するためのテキスト教材も作成した。
    インターネットでのGIS技術の活用に関する教材では、WEB地図の利用や開発の手法と、WEB GISで利用するデータの作成手法について解説した。WEB地図やデータの作成には、高度なプログラミングの知識が必要となる。そのため、容易に利用できるライブラリやQGISのプラグインを活用し、なるべく簡単にWEB地図の開発やデータの作成が学習できるように配慮した。
    開発した教材は、PowerPointファイルとともに、汎用性が高いMarkdownファイルで整備した。Markdownファイルでは、複数の教材の横断的な利用が煩雑になる。そのため、Node.jsの環境下で利用できるGitBookライブラリを用いて、全ての教材をリンクさせ、電子書籍のようなスタイルで閲覧できるようにした。
    教材はGitHubリポジトリで運用し、クリエイティブコモンズに基づく表示―継承のライセンスで、試験的な提供を行っている。また、GitHubの非利用者でも、用途に応じて教材にアクセスできるように、本プロジェクトのWEBページの作成も行った。
    GitHubを利用することで、第3者からPull Requestとよばれる教材の改良案を受け取ることができる。本プロジェクトでも、試験運用中に協力者のPull Requestによる教材の改良を行った。第3者による教材の改良は、ソフトウェアのバージョン更新に教材が対応できない場合等に有効であり、効率的な教材の修正や補足が可能となる。
    本プロジェクトでは、大学の授業等において開発した教材を実際に利用し、その結果に基づく改良を行ってきた。学習者が、本教材に取り組みやすいように教材を修正するとともに、GIS学習の基本となる項目を理解できるように初学者の視点から改良を行った。また、自主学習者向けに、教材の難易度と学習順の設定を行った。他に、講習会向けに、複数の教材を組合せて短時間で学べるコースの作成も行った。
    本プロジェクトで開発した教材は、試験運用や講習会等での利用を経て、さらに改良を重ねた後に、大学等の実習授業や自主学習に利用できるように、一般公開する予定である。
  • 城倉 正祥, 田畑 幸嗣, 高橋 龍三郎, 菅谷 通保, 阿児 雄之, 青木 弘, 千葉 史, 横山 真, 伝田 郁夫, 東 憲章, 寺崎 秀一郎, 馬場 匡浩, 早川 裕弌, 大石 岳史, 下田 一太
    プロジェクト研究 2017年
  • 有賀 夏希, 青木 久, 小口 千明, 早川 裕弌
    地理要旨集 2016年 
    1.はじめに 埼玉県吉見町にある史跡・吉見百穴には, 地下軍需工場として利用された凝灰岩体を掘削した素掘りの坑道跡が存在する.先行研究によれば,その坑道内の壁面では塩類風化による岩屑の生産が進み, 壁面の削剥が起こることが報告されている.本研究では,塩類風化による削剥量と風化環境条件との定量的関係を明らかにし,削剥量の規定要因の解明を行うことを目的とした. 2.観測対象地点の選定・調査方法 坑道内には,約11年前まで温泉として用いられた風呂跡が存在する. 風呂跡周辺の壁面には,ノミによって削られた線が当時のまま残っているが,場所によっては塩類風化により削剥している箇所がみられる.風呂が営業停止し,坑内の環境が乾燥を始めた時から塩類風化が始まったと考えると,本調査地の壁面の削剥は11年間の風化・削剥作用の結果であるとみなすことができる.そこで坑道入り口付近から奥方に向かって壁面の削剥の程度が異なる壁面を5地点 (地点A~Eとした)選び,これらの地点の壁面削剥量を求めた.さらに壁面近傍においてデータロガーを設置し, 気温・湿度に関する連続観測と,壁面の微小削剥量,岩屑の崩落量,壁面表面の含水比・温度に関する1か月毎の定期観測を2015年1月1日から約1年間実施した.壁面温度 (地温とする)が気温と相関関係がみられたことから,気温の連続データを地温に変換した. 3.結果 各地点の壁面の削剥の程度の地点間の違いを述べると,地点A, B, Cは全て下部にノッチ状のくぼみがみられた.ノッチの上限高さは地点間で差があり,地点A,B,Cの順に高くなっていた.地点D・Eではノッチはみられなかった. 地温と湿度にも地点間の差異がみられ, とくに最高地温, 最低湿度で大きかった.本研究の観測により,各地点の含水比には大きな変動はなく,壁面の削剥量が大きい地点ほど地温が上昇し,湿度が低下しやすい環境であること,塩類風化によって生産される岩屑量は地温が上昇する時期と湿度が低下する時期に多いという結果が得られた. 4.考察 各地点の地温と湿度のデータを用いて,壁面の削剥量との関係を解析した.最高地温TWmaxと最低湿度RHminを用いて, 乾燥化指数α=TWmax/RHminを作成し,壁面における削剥の発生条件を考察した.αと含水比との関係から,塩類風化による削剥は,含水比が高く(塩溶液の供給があり),αが大きい (乾燥しやすい)壁面で活発になり,一方,含水比がきわめて高く,αが小さいという乾燥しにくい壁面では削剥が発生しないという結果が得られた.このことから,塩類風化による削剥の発生は塩溶液の供給量と乾燥しやすさの微妙なバランスに規定されていることがわかった.また,削剥が起こっている地点A, B, Cを取り上げ,削剥量を規定する要因について定量的に検討した.吉見百穴の凝灰岩の塩類風化による削剥量は,岩石強度(UCS)と乾燥化指数αとの比で示されたパラメータα/UCSと比例関係をもつことがわかった. このことは,塩類風化の介在した削剥が,最高地温と最低湿度という風化環境と塩類風化に対する構成岩石の抵抗性に規定されることを示唆している. 
  • 早川 裕弌, 安芸 早穂子, 辻 誠一郎
    地理要旨集 2016年 
    1.はじめに
    大規模な発掘調査が継続されている考古遺跡においては,膨大な遺物・遺構の発掘成果に加え,さまざまな科学的分析手法に基づく古環境復元も行われている。これらの成果に基づき,遺跡の繁栄した時代における景観の復原は,とくに非専門家に向けては,イラストや絵画,縮尺模型などといったかたちで表現がされてきた。一方,科学的分析に関しては,サンプリング地点の離散性といった空間的な制約もあり,時間的連続性だけでなく空間的連続性の点でも,その補間や領域判定を行うことは挑戦的な課題である。また,そうした分析結果にとどまらず,遺跡として残された集落の活動当時における景観は,ヒト,生態系,気候,地形などさまざまな要素から構成されるものであり,また多様な考古学的な解釈も伴うため,単純明快な景観復原は一般に困難を伴う。
    そこで,景観復原の複雑性を前提とし,閲覧者に解釈や想像の余地を残しつつ,既知の情報を多様な形態で提供することが試みられている。このような背景のなか,本研究では,青森県三内丸山遺跡を例に,3次元の地理空間情報をベースとした景観復原イメージの提供方法について検討する。これは,既存の考古学的成果や科学分析に基づく確度の高い事実関係と,そこから発展される複雑な景観復原をめざす表現手段の一つでもあり,空間軸に準拠した,地理学的視点からの学際的な研究成果のアウトリーチまたはサイエンスエデュケーションの手段としても位置付けられる。

    2.方法
    まず,基盤となる3次元地理空間情報として,小型UAV(無人航空機)を用いた空撮による画像・映像の取得と,それらを用いた高精細地表形状計測を行う。計測に関しては,数百枚の低空空撮画像と,後処理搬送波補正が可能なGNSS受信機により精密計測した参照点座標とから,SfM多視点ステレオ写真測量により3D点群,3D-TINモデルや,地理座標系に投影したDEM,およびオルソ補正画像を生成し,GISや3Dモデリングソフトウェアで統合管理する。
    次に,現況の細密な空間情報から,発掘の過程で明らかになった地下構造を加味しつつ,空間解析により人工的な地形改変以前の地形復元を行う。
    さらに,オンライン3D表示システム(Sketchfab)とHTMLコーディングを活用し,ウェブブラウザで表示可能な3D景観モデルを構築する。ここでは,ヒトの生活環境にも着目した復原イラストレーションと連携し,景観イメージの3次元的な表現を試行する。また,この3Dモデルは,タブレット端末での展示にも活用する。これは,絵画など静的な展示に加え,動的なコンテンツを提供するものとなる。

    3.結果と考察
    UAVによる空撮動画は現実の俯瞰的感覚を視聴者にもたらしつつ,その視点から周辺域を含む復原景観図へと推移し,視聴者の想像を促すものとなった。また,構築された3D景観モデルは,2次元的に固定された地図と比べ,衣食住だけでなく多様に存在する集落と環境との関わり合いを表現するにあたり,より直感的なイメージ解釈の手助けとなりうることがわかった。すなわち,本手法は,非専門家に向けて,情緒的,内面的表現性を担保しつつ,直接的に感性にはたらきかける一つの手段となりうる。
    一方,展示の問題点として,タブレット端末での3D表示は処理能力の不足などで動作が不安定になることがある。また使用したシステムがオンラインサービスであるため,安定性は無線接続環境にも依存する。今後,タブレット端末のグラフィック性能の向上や,ローカルなアプリケーションとして表示できるものを開発することが期待される。一方,このような不具合の当面の対応策として,安定した3D表示を動画に編集してループ表示することも挙げられる。
  • 吉田 英嗣, 高波 紳太郎, 大坂 早希, 疋津 彰, 石井 椋, 早川 裕弌
    地理要旨集 2016年 
    本研究では,約11万年前に形成された阿多多火砕流台地を開析する神ノ川水系に複数みられる遷急点,すなわち「滝」に着目し,その後退過程を復元することによって,大規模火砕流台地の解体過程に係る一知見を得ることとした.
    神ノ川流域において阿多火砕流は,その噴出中心である錦江湾から遠ざかるほど,層厚を減じつつも堆積面高度を増す.その結果,神ノ川は錦江湾に向かって西流する.阿多火砕流堆積物の中部は,厚さ10~30 mの強溶結凝灰岩の様相を呈す.そのため,火砕流台地面を刻む神ノ川やその支流による火砕流堆積物の下刻は,河床位置が溶結部に達すると容易ではなくなる.結果的に,河川が平衡状態に至るまでの長期間にわたり,遷急点(区間)としての滝が存在し,また,平衡化のために滝は後退していく.神ノ川流域のとくに下流部(現河口から4km以内)には,このようにして成立したと考えられる滝が少なくとも6つ存在し,それらは形態,高さなどの地形的特徴に共通点がみられる.神ノ川流域の大部分は阿多火砕流堆積物分布域であることから,河床礫は少ない.したがって,各滝の上流区間の河床には基盤岩としての阿多火砕流堆積物の溶結凝灰岩が露出し,滝は平行後退を継続してきたと考えられる.
    房総半島での調査から構築された,滝の後退速度についての経験式(Hayakawa and Matsukura 2003;Hayakawa 2005)は,日本国内のみならず,諸外国においてもその汎用性が認められている.そこで神ノ川における6つの滝について,この経験式を用いて後退速度を算出した.これらの算出値に対しては、次にように評価できる.もとは1つだった滝が支流との分岐点まで後退すると2つの滝に分かれ,それ以降はそれぞれが本流および支流で後退し続ける,とすれば,現時点で分岐点の上流側に存在する2つの滝は,同じ時間を経て分岐点から現在位置まで後退したことになる.このとき,2つの滝についての分岐点から現在位置までの距離の比は,両者の後退速度の比をもあらわす.そこで,分岐点から現在位置までの距離の比に対する,経験式から求められた後退速度の比を,検討可能な4つの組み合わせについて評価すると,許容される3倍以内の後退速度が算出されていることが分かった.したがって,経験式に基づく後退速度は確からしい値であると判断される.
    このことは,神ノ川の滝の起源の推定を可能とする.6つの滝のうち,神ノ川本流に懸かる大滝は,元来単一であったはずの初生的な滝に直接由来すると位置づけられ,現在の河口から3.6 kmの位置にあり,その後退速度は6-8 cm/yと推定された.神ノ川水系の成立が阿多火砕流堆積後であることは確実であり,かつ,初生的な滝は,火砕流堆積面におよぶ流水が火砕流堆積物のうち上部の非溶結部をすみやかに下刻することによって,火砕流堆積後まもなく形成されたと考えられる.また,阿多火砕流噴出時の海水準は−20 m程度であった.これに,本地域における最近約10万年間の隆起量(12~13 m)を加味すると,大まかには、現在の錦江湾における水深10 m付近の位置が火砕流噴出当時の海岸線だったことになる.一方,阿多火砕流堆積物は錦江湾に面する海食崖においては80 m程度の層厚を有しており,その噴出時に錦江湾底の阿多(北部)カルデラに向かって同じ層厚で堆積したと仮定すると,当時の水深80 m以浅の水域は火砕流堆積物に埋積されたことになる.つまり,現在の錦江湾における水深90 m付近が,火砕流噴出直後に「新しい」海岸線となったと考えられる.この付近は,推定されているカルデラ位置の南東縁におおむね一致する.神ノ川水系は,そうした火砕流堆積面がすみやかに下刻されることで発達し,阿多火砕流堆積後から顕著な時間間隙を経ずに約10万年前から現在にかけて,6−8 cm/y程度の速度で滝を後退させてきたと考えられる.したがって,初生的な滝は,現在の河口からさらに2.5−4.5km程度西方(西北西)に発生したと推定される.この位置は,現在の錦江湾における水深90 m付近,すなわち阿多(北部)カルデラ縁の位置に近い.阿多火砕流堆積後,最終氷期極相期までは,海水準は基本的に低下の一途をたどったことから,火砕流堆積後に形成された滝は5−6万年前には現在の河口位置に達し,その後は現在の神ノ川の流路を辿って,各支流に滝を分派させつつ,現在の位置にまで到達した.
    〔文献〕Hayakawa, Y. and Matsukuram Y. (2003) ESPL, 28, 675-684.; Hayakawa. Y.S. (2005) Geographical Review of Japan, 78, 265-275.
  • 齋藤 仁, 内山 庄一郎, 小花和 宏之, 早川 裕弌
    日本地理学会発表要旨集 2016年 
    1.はじめに
    阿蘇山・中央火口丘や外輪山の斜面では,豪雨と地震による集団発生的な斜面崩壊が頻繁に起こり(例えば1990年7月, 2001年6月, 2012年7月,2016年4月),地形変化の速い地域である.斜面崩壊発生場所の特徴や,その後の地形変化を明らかにすることは,今後の土砂災害対策や,阿蘇を特徴づける草地景観の保全の観点から重要である.しかしながら,斜面崩壊は深さ数m以下であり,一般的な衛星画像や空中写真では,その空間分解能,撮影頻度およびコストの面で,表層崩壊地やその周辺での時空間的スケールの小さな変化を捉えることは容易でない.一方で近年,無人航空機(UAV)とStructure from Motion(SfM)多視点ステレオ写真測量の技術により,比較的簡易かつ安価に,高精細のオルソ画像や,ポイントクラウド,DSMの取得が可能となった(早川ほか,2016,地形). そこで本研究では,UAVとSfM多視点ステレオ写真測量を用いて,阿蘇火山・仙酔峡の斜面崩壊地において,高精細な地形解析をおこなった.対象としたのは,2012年7月九州北部豪雨,及び2016年熊本地震に伴う斜面崩壊である.特に,異なる時期のデータを用いて,斜面崩壊の地形的特徴と地形変化に関する解析をおこなった.

    2.対象地域と手法
    対象地域は,阿蘇火山・仙酔峡の草地斜面(1.0 km2)である.2012年8~9月,2014年8~12月,2015年3月・9月・12月,2016年3月・5月・7月に現地調査,およびUAV,GNSSによる測量をおこなった.取得した低空空撮画像からSfM多視点写真測量を用いて,オルソ画像,ポイントクラウド,DSMを取得した.また2012年以前の地形情報として,航空LiDAR(空間解像度2 m,2004年4月取得)を用いた.

    3.結果と考察
    空間解像度0.04~0.05 mのオルソ画像と,空間解像度0.1 mのDSMが得られた(図1).2012年7月九州北部豪雨では,約400箇所の表層崩壊(8.7 ~6,162.2 m2)が発生した.平均崩壊深は0.7 m程度であり,土砂生産量は1.1~1.5 ×105 m3/km2であった.この土砂生産量は,先行研究(宮縁ほか,2004,地形)と比較すると,一桁大きいことが示された. 2016年熊本地震では,仙酔峡の上流域を中心に,約10箇所で斜面崩壊が発生した.2016年3月(地震前)と5月(地震後)のDSMを比較すると,崩壊深は4.0 m程度であった。また,個々の斜面崩壊の体積は3.0×103 m3 に達し,降雨で発生した崩壊よりも一桁大きかった(図1).斜面崩壊は尾根付近から発生し,地震と降雨とでは崩壊の発生形態が異なっていた.今後も、継続的なUAVによる画像を取得し,多時期のデータを用いて地形変化と植生変化を定量化することが課題である.


  • 齋藤 仁, 内山 庄一郎, 小花和 宏之, 早川 裕弌, 泉 岳樹, 山本 遼介, 松山 洋
    日本地理学会発表要旨集 2015年 
     1.はじめに

    阿蘇山中央火口丘や外輪山の草地は,豪雨による集団発生的な表層崩壊が頻繁に起こり(例えば,2012年7月,2001年6月,1990年7月など),地形変化の速い地域である.表層崩壊発生場所の特徴や,その後の地形変化を明らかにすることは,今後の土砂災害対策や,阿蘇を特徴づける草地景観の保全の観点から重要である.しかしながら,表層崩壊は深さ1 m程度であり,一般的な衛星画像や空中写真では,その空間分解能,撮影頻度およびコストの面で,表層崩壊地やその周辺での時空間的スケールの小さな変化を捉えることは容易でない.一方で近年,小型UAV(無人航空機)やStructure
    from Motion(SfM)多視点写真測量の技術により,比較的簡易かつ安価に,高精細のオルソ画像や,ポイントクラウド,DSMの取得が可能となった.

    そこで本研究では,これらの技術を用いて,阿蘇山周辺の表層崩壊地で高精細な地形データ・オルソ画像を取得した.また,異なる時期のデータを用いて表層崩壊地の地形的特徴と地形変化に関する解析をおこなった.

    2.対象地域と手法

    対象としたのは,2012年7月に多数の表層崩壊が発生した,阿蘇外輪山の妻子ヶ鼻周辺の小流域(0.06 km2,図1)と,仙酔峡(1.2 km2)である.2012年8~9月,2014年8~12月に現地調査,およびUAV,GNSSによる測量をおこなった.取得した低空空撮画像からSfM多視点写真測量を用いて,オルソ画像,ポイントクラウド,DSMを取得した.また表層崩壊発生前の地形情報として,航空LiDAR(空間解像度2 m,2004年4月取得)を用いた.

    3.結果と考察

    空間解像度4.0 cmのオルソ画像と10.0 cmのDSM(妻子ヶ鼻),および空間解像度5.0 cmのオルソ画像と10.0 cmのDSM(仙酔峡)が得られた.妻子ヶ鼻の小流域内では表層崩壊が26箇所(19.9 ~
    4,593.9 m2)発生し,全崩壊面積は流域内の約30 %に達した.2004年(斜面崩壊発生前)と2014年の地形を比較したところ(図1),斜面崩壊は平均傾斜約40°の斜面で多数発生していた.また斜面崩壊の平均深は0.5~1.0 m程度であり,流域内での推定される土砂生産量は0.9~1.7×104 m3であった.

    仙酔峡では,約300箇所で表層崩壊(8.4 ~10,532.4 m2)が発生した.推定される土砂生産量は,1.1~1.5 ×105 m3/km2であり,2001年の災害時(宮縁ほか,2004,地形)と比較すると,一桁大きいことが示された。また表層崩壊の発生密度の分布には違いがみられ,地形条件が影響した可能性が示唆された.

    今後も継続的にUAVによる画像を取得し,多時期のデータを用いて地形変化と植生変化を定量化することが課題である.
  • 加藤 顕, 小花和 宏之, 早川 裕弌
    日本森林学会大会発表データベース 2015年 
    [目的] REDD+等の環境政策で、正確な現地調査データを得ることは難しい。現地作業員の計測技術のレベルにより計測誤差が生じ、信頼できるデータとして扱えないことがある。より正確な樹木データを得るために、可搬性が高い地上レーザースキャナーと、無人飛行機(UAV)を導入し、3次元データを取得する。さらに、得られた3次元データから正確な樹木計測ができる手法を確立する。[方法] 本研究で使用したUAVはPhantom 2(DJI社製)であり、UAVにカメラとGPSを搭載し、空撮を行った。写真画像だけから3次元データを作成できるStructure from Motion (SfM)の技術を用い、空撮画像から3次元データを取得した。同じ場所で地上レーザーによる3次元データも取得し、2つのデータを融合した。[結果] 融合した3次元データから、胸高直径の計測誤差を2 cm以内、樹高計測の誤差を50cm以内で計測できた。UAVによる3次元データは、航空機レーザーよりもデータ量が多く、地上レーザーよりはデータ量が少ないことがわかった。本研究によって世界どこでも3次元データを入手し、正確な樹木計測ができるようになった。
  • 有賀 夏希, 青木 久, 小口 千明, 早川 裕弌
    地理要旨集 2015年 
    1.はじめに 埼玉県吉見町にある史跡・吉見百穴には,地下軍需工場として利用された凝灰岩体を掘削した素掘りの坑道跡が存在する.先行研究によれば,その坑道内の壁面では塩類風化による岩屑の生産が進み,壁面の剥離が起こることが報告されている.このことは壁面に供給された塩溶液の乾燥による結晶化が塩類風化をもたらしていることを示唆している.本研究では塩類風化がどのような気候環境条件で発生するのかを定量的に評価するため,吉見百穴の坑道において連続観測を2014年12月から開始した.具体的には,気温と湿度という環境変数の計測が可能なデータロガーを壁面近傍に設置し,塩類風化の発生と環境変数との関係を評価することを目的とした研究である.今回はこれまで実施された冬期から夏期まで(2014年12月~2015年7月)の結果報告を行うことにする. 2.計測対象地点の選定・調査方法 坑道内には,約10年前まで温泉として用いられた風呂跡が存在する.風呂跡周辺の壁面には,ノミによって削られた線が当時のまま残っているが,場所によっては塩類風化により剥離している箇所がみられる.このように壁面の風化の程度は,坑道入口付近の壁面ほど風化されている傾向があり,坑道の奥方には無傷の壁面が観察される.そこで坑道入り口付近から奥方に向かって壁面の風化程度が異なる壁面を5地点(Site A~Eとした)選び,これらの地点の壁面近傍において2014年12月29日からデータロガー(ハイグロクロン)を設置し,気温・湿度に関する1時間毎の連続観測を開始した.   3.結果と考察 まず各地点の壁面で観察される風化状況を述べると,Site A,B,Cは全て壁面が剥離しているという点で共通しているが,Site A,B,Cの順に剥離した面積が小さくなるという違いがある.Site Dはほとんど剥離していないが塩類の析出が観察される地点である.Site Eは,剥離も塩類の析出もみられず,全く風化していない地点である. 温泉の操業停止時に塩類風化が始まったと考えると,これらの壁面地形の場所的差異は,約10年という風化継続期間において,風化環境条件の違いによってもたらされたと考えることができる. 次に,各地点の湿度の変化の差異に関して述べる.日較差はSite A,B, C, D,Eの順に小さくなり,地点ごとに異なる傾向がみられた.風化の程度が著しいSite Aと,全く風化していないSite Eを比較すると,期間内におけるSite Aの最高湿度は97%に達し,最低湿度は30%まで低下したが,Site Eの最高湿度は100%で,最低湿度は約65%であることがわかった.塩類の結晶化は壁面の乾燥化により起こると考えられるので,最低湿度に着目すると,Site Eの最低湿度65%という値は,塩類風化発生の閾値とみなすことができる.そこで,65%を基準湿度とし,乾燥を受ける頻度の指標として,その値を下回った回数を地点ごとに調べた.その結果,乾燥を受ける頻度はSite D,C,B,Aの順に多くなり,この差異は各地点の風化の程度の違いに対応していることがわかった.このように,(1)凝灰岩における塩類風化の発生条件は壁面近傍の最低湿度が約65%以下になること,(2) 乾燥を受ける頻度が多い環境条件ほど壁面の風化が進行する,という結果が得られた.
  • 早川 裕弌, 長谷川 直子, 佐藤 李菜
    地理要旨集 2015年 
    1.はじめに地理的巡検は,地理学関係者あるいは地域の専門家を案内者として各所で行われているが,その実施される時期や対象者は限定的であり,必ずしも多くの人が参加できる機会をもてるわけではない。一方,SNS(ソーシャルネットワークサービス)などを介した情報集約と拡散は,実地における地理的巡検で紹介されるコンテンツ(知識)の広範な普及に資する可能性をもつと考えられる。そこで本研究では,オンラインで公開される地図をベースとして,インターネット上で仮想的に巡検を体験できるコンテンツを,ストーリー性をもたせたストーリーマップとして作成し,これを実世界でも位置的あるいは時系列的にフォローすることで,地理的巡検の仮想体験と実体験とを結びつけるワークフローを提案・検証する。
    2.手法本研究手法のワークフローは,大別して1) 野外(実地)における巡検実施と,2) オンライン領域における巡検コンテンツの整備・公開とからなる(図1)。まず,野外において実施される巡検において,専門的な案内者により提供される各種情報を,写真撮影,音声レコーダおよびGNSS受信機で取得する。次に,「聞き書きマップ」を用いて,GNSS軌跡ログと時空間的に関連付けられた音声データから,位置情報を付与された各画像をキーフレームとして,それぞれにテキストデータとして情報を付随させる。こうして整理された画像,音声,テキストといったデータを,複数のオンライン地図あるいはARプラットフォーム(ArcGIS Online,PhotoField,StoryMap等)に投入し,それぞれの特徴を比較しつつ,ストーリー性に注力した巡検コンテンツを整備する。一方,野外巡検の参加者からは,SNS(Twitter)により現地での簡易的な文章および画像を,識別用のハッシュタグを付した上で投稿してもらう。これらは巡検実施後にオンライン上でとりまとめ,さらに上記で整備した巡検コンテンツに関連づける。作成したオンライン地図に基づく巡検コンテンツは,別のユーザからの現地利用を想定する。すなわち,野外において,オンライン地図に示されるストーリーを追跡するかたちで,実地において巡検コンテンツにアクセスし,個別の巡検を実施可能とする。また,この際のユーザの感想も,SNSを用いて収集し,巡検コンテンツの補完・補強に活用する。
    3.結果と考察2015年6月に埼玉県和光市で実施した地理的な一日巡検に関して,実地におけるデータ収集と整理から,試験的なオンラインコンテンツを作成した。各種マップサービスの比較検討から,それぞれの利点・欠点を把握するとともに,本研究のワークフローを実行する上で最適な方式を提案した。これにより,巡検コンテンツの主体となる専門家による案内(専門知)が,地図上に時系列をもって配置され,多数の人がアクセスできるストーリーマップの有用性が示された。さらに,SNSによる情報集約により,参加者の立場としての付加情報(多様な意見・感想)が,集合知として巡検コンテンツの強化をもたらす可能性が示唆された。加えて,巡検コンテンツに限らず,より一般的な観光案内や学校教育などでの活用可能性も期待される。
    謝辞 本研究はJSPS科研費(26560154)を使用した。
  • 早川 裕弌, 小花和 宏之, 吉田 英嗣, 鳴橋 竜太郎, 奥村 晃史, 財城 真寿美
    地理要旨集 2015年 
    1.はじめに
    古代における人類の文化や生活に関わるさまざまな環境要因のうち,地形は住居立地や人流・物流などに直接的に関与する要素であり,たとえば遺跡分布と地形との空間定量的な評価は古代における文化変容を考慮する上で重要な課題として挙げられる。一方,海外調査や遠隔地における調査では,現地の詳細で正確な地形図は容易に得られるないことも多く,その場合は地理学的な現地調査を地形測量から行う必要がある。近年,レーザ測量器や写真測量の技術革新により,高精細な地形情報を研究者自ら,現場で迅速に取得することが可能となり,その適用が地考古学の分野でも進んでいる。本研究では,トルコ中部カイセリ県の遺跡周辺域を例に,高精細地形情報の取得と解析を実施し,地形分類や古環境復元に向けた基盤情報整備の有効性を示す。
    2.対象地域と手法
    アナトリア高原中部に位置するカイセリ県北部には,前期青銅器時代からローマ時代にかけての古代遺跡が多数分布している。これらの遺跡とその周辺における地形・地物を対象とし,中でもとくに遺跡の立地する扇状地や,近隣の断層,岩屑なだれ堆積物など,特徴的な領域に着目して現地調査を実施した。その高精細地形情報の取得は,高解像度衛星画像のほかに,現地におけるレーザ測量,SfM多視点写真測量(Structure-from-Motion Multi-view Stereo Photogrammetry),GNSS(Global Navigation Satellite System)測量といった手法を用いて行った。写真測量のための画像取得には,ハンドヘルドカメラやsUAV(small  Unmanned Aerial Vehicle)に搭載した単焦点小型カメラ等を用いた。これらにより得られた3次元情報をもつ点群データを地理座標系に投影し,DEM(Digital Elevation Model)を生成するとともに,sUAVによる画像から得られたオルソ補正画像をあわせて,地形条件や遺跡立地条件などの空間解析を行うための基盤情報とした。
    3.結果と考察
    対象とした領域の範囲(数10 m〜数100 m)で得られた地形・地物情報の解像度は,数 m から数 cm のオーダーであり(図1),精細な地形・地物情報を判読,解析することが可能である。これらを精査し,対象地における地形判読・分類等を行う上での本研究における手法の有効性が示された。今後,こうした高精細地形・地物情報の取得・解析を進め,対象地における古環境と文化変容との空間関係を明らかにすることがさらなる課題として挙げられる.
  • 戸田 真夏, 宮岡 邦任, 元木 理寿, 谷口 智雅, 山下 琢巳, 横山 俊一, 早川 裕弌, 長谷川 直子, 大八木 英夫
    地理要旨集 2014年 
    1. はじめに 筆者らは2013年春から研究グループを立ち上げて(水と人の地誌研究グループ)、地誌学的な視点の一般への普及の手段として、地誌学の視点から地域を総合的に理解する旅行ガイドブックを作成、出版することを目標に活動している(長谷川ら2013)。旅行者がそのようなガイドブックを読むことで地理学的視点が身に付くようになるのではないかと考える。しかしそもそも旅行者は旅行に何を求め、旅行の際にはどのように情報を得ているのか。それらを地理学的視点から検討した上で、地誌学的視点を盛り込んだ旅行メディアの作成をする必要があると考えた。そこで、本報告では予備調査として、大学生を対象に行った国内旅行に関するアンケートの調査結果について報告する。   2. 研究方法 アンケートの質問項目は、属性(6問)、一般的な興味・関心(3問)、旅行へ行く頻度等(4問)、旅行先とその目的、情報入手先(11問)、旅行ガイドブックそのもの(12問)の計36問とした。なお、本研究での「旅行ガイドブック」とは、雑誌や書籍の状態になっている印刷物を指す。   アンケートは、2013 年度に関東地方の5つの大学で実施した。実施した大学は以下の通りである。 国士舘大学(回答数27:以下同じ) 、清泉女子大学(37)、東海大学(111)、立正大学(154)、早稲田大学(55)、合計回答数は384 である。 なお、一部の質問は「主なもの3 つ」などと複数回答を指示しているものもあるので、グラフ毎に合計回答数をn で示した。   4. 結果及び考察 学生たちが旅行先を決めるきっかけとなるのは、テレビ番組、雑誌や書籍、旅行ガイドブックといった旅行に関係するメディアが多く、その次に知り合いからの話が多い(図1)。興味深いのは趣味に関連するものも多いことである。これは例えば城めぐりや鉄道といった特定のテーマに基づくものが考えられる。 図2に示したように、旅行地を決めた後に旅行先の具体的な情報を得る手段としては、B)旅行ガイドブックが170に対して、インターネットコンテンツの種類であるE)、F)、H)のそれぞれは旅行ガイドブックより利用者数が少なかったものの、3種類をあわせると286であった(図2)。近年ではネットの記事で多くの情報が得られるため、旅行ガイドブックの購入量は減少傾向にあるようだが(旅行関係出版関係者私信)、1種類のメディアの利用者としては旅行ガイドブックを利用している人が多いことがわかった。演者らは書籍の形でのガイドブックの作成を目指しているがネット上のコンテンツも検討している。今後、旅行者がネット情報とガイドブックとをどのように使い分けているかについて詳細に分析できるかが課題である。    文献: 長谷川直子ほか 2013.地誌学的視点の一般への普及‐旅行ガイドブックを使った試み‐,日本地理学会秋季発表要旨集.p136.
  • 谷口 智雅, 元木 理寿, 戸田 真夏, 横山 俊一, 山下 琢巳, 大八木 英夫, 宮岡 邦任, 長谷川 直子, 早川 裕弌
    地理要旨集 2014年 
    筆者らは2013年春から「水と人の地誌の研究グループ」を立ち上げて、旅行ガイドブックのコンテンツに地理的視点を盛り込んだ書籍、義務教育の教材、水に関するトピックを中心とした巡検ガイドについての研究、検討を行っている。旅行ガイドブックのコンテンツに地理的視点を盛り込んだ書籍について、2013年秋季学術大会(福島大学)で旅行情報誌との比較検討をし、地方観光地の諏訪・浜松・四日市を事例にポスター発表を行った(長谷川ほか、2013)。また、2014年春季学術大会(国士舘大学)において、水に関するトピックを中心とした巡検ガイドおよび地理教材として、渋谷川・目黒川周辺における巡検を実施する(谷口ほか、2014)。グルメやショッピングなどのファッションの中心でもある東京は、地方観光地とは異なる観光資源も有していると言える。このため、本報告では、巡検コースと関連させて、地誌的視点を盛り込んだガイドの事例地域として発表を行うことを目的とする。
    西新宿・表参道・渋谷などのファッションタウンの観光ガイドは人気のショップや店員、グルメ情報が中心で、地域の歴史や地域固有の地理的事象の案内も限られてきている。一部、前述の地域概要に示した由来や歴史が書かれている場合もあるが、他の事象との関連性や、各通りやお店と絡めた記載は見られない。このため、人気のショップや店員、グルメ情報と地理的事象と関連性を示すことは容易ではないが、地理的景観から地誌的な記載について検討を行った。
  • 横山 俊一, 長谷川 直子, 谷口 智雅, 宮岡 邦任, 戸田 真夏, 大八木 英夫, 元木 理寿, 山下 琢巳, 早川 裕弌
    地理要旨集 2014年 
    本研究は水と人の地誌研究グループで目指している地理学的視点を取り入れたガイドブックの作成のため関連分野の書籍の出版状況の地域的特徴の一端を考察することを目的としている。ガイドブック作成の際には一般読者の求める地域のニーズが重要となってくる。そこで本研究では『出版年鑑』の書籍目録を用いてガイドブックで取り上げている地域について考察をおこなった。
  • 八反地 剛, 上田 真理子, 宋 苑瑞, 石井 伸幸, 早川 裕弌, 高屋 康彦, 松倉 公憲
    地形 2013年01月
  • 小口 高, 早川 裕弌, 齋藤 仁
    地理要旨集 2013年 
    東日本大震災を通じて、過去に生じた大規模な津波の実態を科学的手法によって知り、それを社会に広く伝えることが津波災害の軽減に重要なことが示された。過去の津波の復元には津波堆積物が有効に活用されてきたが、地下に点在する物質を探査して行うため、多大な時間と労力を要する。歴史資料も活用されてきたが、近世よりも前の時代については資料が存在しないことも多い。そこで本研究では、高解像度データを用いて地形の特徴を詳細に把握することにより、過去の大津波の実態を知る可能性について検討した。 本研究では三陸南部のリアス海岸を対象に、地上型のレーザースキャナーを用いた測量を5地点で行い、解像度10 cm程度のデジタル標高モデル(DEM)を作成した。また、津波被災地のより広い範囲について、航空レーザー測量で取得された解像度数mのDEMを国土地理院から入手した。次に、これらのデータを地理情報システム(GIS)に入力して分析し、地形の特徴を定量的に明らかにするとともに、津波と対応すると考えられる地形の存在を指摘した。 本研究の開始時には、東北地方太平洋沖地震による津波で被災した砂浜海岸や平野においても概査を行ったが、観察された地形変化は予想外に小さかった。この理由として、非固結の物質からなる土地は侵食を受けやすいが、リアス海岸の湾入部などとは異なり流水が集中しないため、水深や流速が相対的に小さく、侵食力が弱かったことが挙げられる。一方、三陸南部のリアス海岸の谷では、津波の水流の侵食力の大きさを反映し、谷の植生、土壌、さらには固結した岩盤の一部が侵食されたことが観察された。そこで本研究では、リアス海岸の谷を研究対象とした。とくに顕著な侵食が広範囲で観察された宮古市の姉吉地区を、主な調査対象とした。 本研究を通じて、海面がほぼ現在の高さに達した約7千年前以降に、三陸のリアス海岸に大津波が繰り返し襲来し、その際に生じた侵食の蓄積によって谷に独特の地形が形成されたという仮説が提示された。特徴的な地形は、i)谷の側壁に見られる小段、ii)通常とは異なる谷の側壁の傾斜の非対称、iii)海岸付近の下流部が異様に広い谷、iv)上記の下流部とその上流側との境でみられる河床勾配の顕著な不連続である。一般的な地形形成プロセスである重力性の斜面プロセス、河川の作用、通常の波浪による侵食について、その規模と頻度を含めて影響の可能性を検討したところ、上記の地形の特徴はその種のプロセスでは説明できず、津波の影響を反映する可能性が高いことが判明した。実際、これらの特徴的な地形の分布を姉吉地区等において詳しく検討したところ、東日本大震災の際の津波の到達状況とよく対応することが示された。 姉吉地区には、明治・昭和の二回の三陸津波で海岸の集落を失った教訓を踏まえて「此処より下に家を建てるな」という石碑が設置されている。この石碑は、東日本大震災の津波の到達点から約50 m 内陸側に位置し、明治以降の3回の大津波がほぼ同じ地点まで到達したことを反映している。今回の検討結果は、石碑のような記録がなくても、地形から過去の大津波の到達状況を推定でき、居住に適する場所と不適な場所を判別できることを示唆する。 地形は地球の表層に普遍的に存在し、掘削や断片的な試料の探索をしなくても特徴を把握できる。したがって、地形の特徴から過去の津波の規模を推定する手法は、広域での迅速な調査に適する。一方、復元される内容は反復して生じた大津波の総体であり、個々のイベントの詳しい規模や年代の推定が困難な点は既存の手法よりも劣る。したがって多様な地理学的・地学的・歴史学的な手法を組み合わせて過去の津波の実態を検討する必要がある。たとえば、地形から津波の影響が大きいと判断された場合には、津波堆積物や歴史資料の探索を行い、地形に基づく判断を検証しつつ、より理解を深めるという展開が考えられる。 本研究で示したような形で地形と津波を結びつける研究の視点と手法は、前例がほとんどなく新規性が高いと考えられる。今後、三陸以外のリアス海岸の地形についても調査を行い、地形を用いた過去の津波の復元手法の適用可能性を、詳しく検討する予定である。
  • 小口 高, 近藤 康久, 早川 裕弌
    地形 2011年
  • 小口 高, 早川 裕弌, 佐藤 英人
    地理要旨集 2010年 
    I.東京大学空間情報科学研究センターの概要
    東京大学情報科学研究センター(Center for Spatial Information Science;以下,CSISと記す)は,1998年に発足したGISの研究組織であり,地理学,都市工学,経済学,土木工学,電子工学,情報工学といったGISに関連した多分野の研究者で構成されている.CSISは,1988年に日本学術会議が議決した「国立地図学博物館」(仮称)設立の勧告に対応し,地図学博物館の研究部門を具現するものとして設立された.同時に,大学に所属する機関として,大学院生や学部生の教育にも積極的に関与してきた.
    現在CSISは,文部科学省が認定した共同利用・共同研究拠点になっており,全国のGIS関連の研究者に共同研究の仕組みを提供している.具体的には,GISのデータをCSISが多数収集して「研究用空間データ基盤」を構築し,その利用を,研究者による申請と共同研究審査委員会による承認を経た後に可能としている.CSISがデータを収集・購入する際には,データの提供元と覚え書きを交わすことによって,全国の研究者がデータを利用する可能性を確保している.この仕組みにより,個人がデータを入手する際の経済的な負担や手間を軽減できる.
    上記のような利点のために,CSISの研究用空間データ基盤は全国の多数の研究者によって利用されてきた.研究用空間データ基盤は,デジタル地図情報の集積ともみなされ,ある意味ではCSISが地図学博物館の所蔵部門としての役割も果たしていることを意味している.

    II.研究用空間データ基盤の概要
    2010年1月現在,CSISの研究用空間データ基盤には次のデータが収録されている.
    ・数値地図(各種),細密数値情報[国土地理院提供]
    ・工業統計[経済統計情報センター]
    ・国勢調査(各種),事業所・企業統計,住宅・土地統計調査など[(財)統計情報研究開発センター]
    ・気象庁天気図,アメダス観測年報,1 km メッシュ気候値,世界気象資料など[(財)気象業務支援センター]
    ・パーソントリップデータ[複数の都市交通計画協議会と札幌市]
    ・Zmap-TownII[(株)ゼンリン]
    ・国勢調査地図データ[(株)パスコ]
    ・GISMAP(各種)[北海道地図(株)]
    ・CityScope首都圏データ[(株)インフォマティクス]
    ・ライフマップル[(株)昭文社]
    ・東京23区中古マンションデータ[(株)リクルート]
    ・地価公示・地価評価データ[(有)RITS総合研究所]
    ・東京都都心部標高データ,東京地名データ,東京市大字界ポリゴンデータ ,天保14年天保御江戸絵図データ [研究者による独自作成]

    III.研究用空間データ基盤の活用状況と今後の展望
    CSISの研究用空間データ基盤を利用して共同研究を行った人の数は,平成16年度には37機関の87名(延161名)であったが,平成20年度には86機関の291名(延325名)に増加した.利用者の多くは大学の研究者で,シニア,中堅,大学院生を含む若手を含んでいる.このことは,研究用空間データ基盤が,日本のGIS研究の発展に重要な役割を果たしていることを意味している.
    CSISでは今後,道路に関するデータや高解像度の地形データなどを研究用空間データ基盤に追加し,その利用を一層促進していく予定である.また,データの更新を通じて,異なる時期のデータが蓄積されていけば,地域における新旧の状況を比較するような研究の発展にも寄与するであろう.
  • 早川 裕一, 小口 高, 林 舟
    地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association 2008年10月
  • HAYAKAWA Yuichi S, MATSUKURA Yukinori
    地形 2008年01月
  • 小口 高, 堀 和明, 綿貫 拓野, CHEN Yue Gau, 小松原 純子, 小口 千明, 早川 裕一, 西秋 良宏
    地形 2006年01月
  • 早川 裕一, 横山 勝三, 松倉 公憲
    地形 2005年07月
  • 早川 裕一, 小口 高, 小松原 純子, 伊藤 香織, 西秋 良宏
    地形 2005年07月
  • 早川 裕一, 小口 高
    日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers 2005年03月
  • 橋本 亜希子, 小口 高, 早川 裕一, 林 舟, 斉藤 享治
    日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers 2005年03月
  • 橋本 亜希子, 小口 高, 早川 裕一, 林 舟, 斉藤 享治
    地理要旨集 2005年 
    1.はじめに

    扇状地に関する研究は19世紀から活発に研究が行われており,1980年代以降には堆積学と関連した論文が多く出版されたが,その中でBlair and McPherson(1994)は扇状地に対して厳格な定義を与えた.それは,『扇状地とは主として土石流や布状洪水により谷口に形成された急勾配(1.5_-_25°)の半円錐地形であり,それよりも緩勾配の地形は扇状地ではない』というものである.これは,傾斜が0.1°未満のきわめて緩勾配な地形を扇状地と呼ぶ立場(たとえばStanistreet and McCarthy, 1993)とは大きく異なる.日本でも,平野の大河川などで,扇端部の勾配が0.1°を下回る例が多数報告されている.
    Saito and Oguchi(in press)によると,日本,台湾,およびフィリピンでは,扇状地の勾配は多様な堆積環境を反映してさまざまな値をとるが,デスバレーでは1.5° 以下の勾配をもつ扇状地がほとんど存在しない.したがって,Blair and McPherson(1994)による扇状地の定義は,乾燥地域での知見に偏っている可能性がある.しかし,乾燥地域と湿潤地域における扇状地と非扇状地の堆積勾配を詳細に検討した研究は少ない.そこで本研究では,DEM(デジタル標高モデル)の解析に基づき,扇端よりも上流側の扇状地の勾配(上方勾配)と,下流側の非扇状地の勾配(下方勾配)を湿潤地域と乾燥気候について調査し,結果を比較した.

    2. 対象地域と方法

    湿潤地域の事例として日本の214の完新世扇状地を取り上げた.また,乾燥地域の事例として合衆国南西部のDeath Valley,Owens Valleyおよびその周辺域(約2万km2)に分布する217の完新世扇状地を取り上げた.解析の際には,日本については北海道地図(株)発行の50-m DEMを使用し,合衆国南西部についてはUSGSのSRTM(Shuttle Radar Topography Mission)-DEM を使用した.それぞれの扇状地について,扇端を地形図・陰影図・水系図等に基づいて認定した後,そこから上流方向と下流方向に各250 mの幅を持つバッファーを発生させた.次に,バッファーの末端から上方と下方に,それぞれ1,000 m の幅を持つ領域を設定し,各領域の平均勾配をDEM から計算して上方勾配と下方勾配を得た.バッファーの導入は,扇端の認定に含まれる誤差を考慮したためである.また,上方勾配と下方勾配との比(勾配比)を計算した.

    3. 湿潤地域と乾燥地域における扇端での勾配変化

    日本・合衆国南西部のいずれにおいても,勾配比が1_から_2 となる扇状地が最も多かったが,日本では勾配比が1 に近い扇状地が合衆国よりもかなり多かった.また,日本では4 以上の勾配比を持つ扇状地がほとんどないのに対し,合衆国南西部では大きな勾配比をもつ扇状地が多くみられた(図 1).さらに,勾配比が1 未満,すなわち扇状地よりもその下方側が急となる事例が,日本においては19 % (41 個)みられたのに対し,合衆国南西部では平野部に1.3 % (3 個)のみであった.したがって,合衆国南西部の扇状地では,土石流などによって運ばれた土砂が扇状地で急速に堆積するために下流側とは明瞭に異なる堆積勾配が形成されるのに対し,日本の扇状地では扇端を境とする堆積プロセスの変化がより不明瞭かつ多様なために,扇端を境とする勾配の変化が小さいと考えられる.したがって,乾燥地域では勾配と土砂移動プロセスに基づいて扇状地を比較的容易に定義できるが,湿潤地域では場所による堆積環境の相違を十分に考慮して扇状地の認定と研究を進める必要がある.

    文献

    [1] Blair, T.C., McPherson, J.G. (1994): Alluvial fans and their natural distinction from rivers based on morphology, hydraulic processes, sedimentary processes, and facies assemblages. Journal of Sedimentary Research, Section A: Sedimentary Petrology and Processes, 64, 450-489.
    [2] Stanistreet, I.G., McCarthy, T.S. (1993):The Okavango fan and the classification of subaerial fan systems. Sedimentary Geology 85,115-133.
    [3] Saito, K. and Oguchi, Y. (in press): Slope of alluvial fans in humid regions of Japan, Taiwan and the Philippines. Geomorphology.
  • 早川 裕一, 小口 高
    地理要旨集 2005年 
    I はじめに

    急速な地殻変動と多量の降水により,日本の山地は第四紀をとおして活発な河川侵食を受けている.そうした山地河川の基盤岩上には,多数の遷急点や遷急区間(knickzone)がみられ(e.g., Hayakawa, 2004),河川の侵食プロセスにおいて重要な役割をもつ可能性がある.しかし,遷急区間の広域的な分布に関する研究は少ない.本研究では,DEM(数値標高モデル)を用いた河川勾配の定量的解析に基づき遷急区間を抽出し,その分布特性を検討する.

    II 山地河川における河床勾配の解析

    本研究では,解像度50 m のDEMを用いて,関東・中部地域における85の主要な山地河川を対象に解析を行った.まずDEM から発生させた流路上に80 m 間隔で連続する計測地点を設定し,各計測地点を中心とするd m の区間の勾配を計算した.この計測区間d を100 – 10,000 m の間で変化させたときの区間勾配を河川ごとに分析すると,(1)d が100 m では勾配がDEM のデータが離散的に採取されていること等に起因するエラーを反映する,(2)d が200 – 1,800 m では勾配が局所的な地形に依存した変化を示す,(3)d が3,000 – 6,000 m では比較的長い流路全体の傾向的な勾配が得られる,(4)d が6,000 m 以上では勾配が河川全体のconcavity の影響を受けることが示された(Hayakawa and Oguchi, 2004).

    III 遷急区間の抽出と分布特性

    計測区間d が 200 – 1,800 m の範囲におけるd の増加にともなう区間勾配の減少率は,傾向的な勾配に対する局所勾配の相対的な大きさと対応する.そこで,勾配の減少率がある閾値以上となる区間を抽出し,それを遷急区間と判定した(図1).
    得られた遷急区間は,高さ,長さ,勾配の平均値がそれぞれ40 m,230 m,9.4° であり,全河床の4.1% を占め,0.18 km-1 の頻度で出現した.また,山地流域の出口から距離5-10 km の位置,すなわち山地河川の下流部に最多頻度で分布することが示された.一方,遷急区間の分布に対する地質の影響は小さかった.したがって,遷急区間の分布は局所的な岩質の相違ではなく,盆地に対する山地の隆起といった,山地流域全体の発達過程に強く規定されると考えられる.こうした遷急区間の分布特性について,より多くの河川で解析を行い,また活断層や段丘面の分布等との関連を詳細に検討する必要がある.
  • 早川 裕一
    日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers 2003年10月
  • 早川 裕一
    日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers 2003年10月
  • 小口 高, 早川 裕一
    地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association 2003年09月
  • 早川 裕一
    地理要旨集 2003年 
    I はじめに
    河床縦断面における遷急点は,急激な侵食基準面の低下により形成され,上流方向に移動することが一般に知られている.遷急点が後退すると,遷急点より下流では河床が低下し,谷壁斜面基部が不安定化することにより斜面プロセスが活発化すると考えられる.すなわち,遷急点の後退は侵食基準面の低下に対する流域地形の反応に関して,侵食の伝播の先端的な役割をもつといえる.滝は,岩盤河床における典型的な遷急点であり,滝による侵食速度はとくに基盤の露出する流域の地形発達過程において重要な要素となりうる.本研究では,房総半島の滝に基づいて提案された滝の後退速度を推定する経験式について,その追試および検証を行う.
    II 滝の後退速度とその予察式
    滝の後退速度は,河川の侵食力(F)と基盤岩の抵抗力(R)との比(F/R)から導かれた無次元パラメータを用いて,以下の式であらわされる(Hayakawa and Matsukura, 2003):
    D/T=99.7[(AP/WH)(ρ/Sc)0.5]0.73 (1)
    ここで,D :滝の後退距離(形成地点から現在地までの距離),T:滝の形成年代,A:滝から上流の流域面積,P :流域における年平均降水量,W :滝の幅,H :滝の高さ,ρ :水の密度,Sc :滝を構成する岩石の圧縮強度(シュミットロックハンマーの反発値から計算)である.滝の後退速度は,形成されてから現在まで等速として,その平均として求められている.

    III データ収集と結果
    本研究では,Hayakawa and Matsukura(2003)の扱った房総半島の9個の滝のほかに,新たに8個の滝を検討対象にした.8個のうち,2個は支流型(Type A),6個は海食崖型(Type B)の成因をもつ滝である.Hayakawa and Matsukura(2003)の方法に従いデータを収集したが,流域面積は50 mグリッドのDEMからGIS上で計算し,また降水量は既存の文献資料から得た.また,滝の形成年代は関連する段丘面の既知の形成年代から推定した. 合計17個のデータをプロットしたのが図1であるが,解析の結果,式(1)は
    D/T=166[(AP/WH)(ρ/Sc)0.5]0.77 (2)
    と改められる.これは,式(1)と同様の傾向をあらわしている.

    IV 考察と展望
    滝の後退速度と侵食力/抵抗力の比との関係を滝の成因別に比較すると,Type A(支流型)とType B(旧海食崖型)とで,後退速度の大きさの傾向に若干の違いがみられた.今後は,こうした滝の種類別,とくに侵食メカニズムによる後退速度の相違の検討を進めるとともに,他地域の滝への上式の適用性を検証してゆく.

    文献
    Hayakawa, Y. and Matsukura, Y. 2003. Recession rates of waterfalls in Boso Peninsula, Japan, and a predictive equation. Earth surface processes and landforms 28: 675-684.
  • 早川 裕一
    地理要旨集 2003年 
    I はじめに

    地殻変動が活動的な日本列島において,完全に平衡な縦断面をもつ河川はほとんどなく,一般に河床勾配の不連続点,すなわち遷急点が多く存在する.山地流域における基盤岩上の遷急点は,形成された後に上流方向へ後退し,下刻を伝播させることが一般に知られており,流域地形の発達において遷急点の後退は重要な役割をもつと考えられている.しかし,遷急点の広範囲に渡る分布やその成因,動態を論じた研究はこれまでに少ない.また,一般に個々の遷急点のスケールは小さく,段丘面など他の地形との関連付けは難しい.そこで本研究では,遷急点の上位概念として,遷急点から下流に遷緩点までの,河床縦断面がconvexとなる区間を遷急区間と定義し,その山地流域における分布特性を,DEM(数値標高モデル)の解析に基づいて検討する.

    II DEMに基づく河床縦断面と遷急区間の解析

    DEMは地形の数値表現であり, GIS上での利用を通じて広範囲に渡る定量的な地形解析ができる.本研究では,解像度50 mのDEMを用いて,関東周辺の山地流域での河床縦断面形と,流路上の連続する各地点における流路勾配,流域面積を計測した(図1).このうち流路勾配の分布から,縦断面における水平距離100_から_1000 mオーダーの遷急区間を判別することができた.また流域面積の急激な変化は,水系上の合流点に対応している.一方,流線方向の傾斜変化を面的に解析し,局所的に縦断面がconvexとなる部分,すなわち河床に限らない遷急点を抽出した結果,段丘崖や峡谷,溶岩台地末端崖などの崖の上端(遷急線)が得られた.

    III 遷急区間の分布特性

    検出された遷急区間と地質境界線の位置は多くの場合一致せず,地質の差異による差別侵食は遷急区間の成因とは考えにくい.一方,水系の両岸に沿った遷急線,すなわち河川の下刻による河岸の崖の上端線と,河床の遷急区間との位置関係から,遷急線の上流端に遷急区間が位置するケースが多いことがわかった.これは,遷急区間が何らかの原因により形成された後に,下流側に下刻を生じながら上流方向へ移動したために生じた地形関係と推定される.また,同程度の面積の支流域においては,似通った比高をもつ遷急区間がほぼ同じ標高に帯状に分布する傾向がみられた.これは,より下流での侵食基準面の低下により生じた下刻が,流域内の複数の支流沿いに伝播しつつあることを示す可能性が高い.すなわち,同じ標高帯に含まれる複数の遷急区間は,同一の侵食基準面低下イベントに起源をもつと考えられる.こうした各遷急区間の成因については,火山活動,断層変位や海面変動との関連を検討して判定する必要がある.
  • 早川 裕一, 松倉 公憲
    地形 2002年07月

その他活動・業績

  • 小倉拓郎, 早川裕弌, 青木賢人, 林紀代美, 山内啓之, 小口高, 田村裕彦, 小口千明 日本地理学会発表要旨集 (95) 2019年
  • 早川 裕弌 精密工学会誌 85 (3) 243 -246 2019年 [査読無し][通常論文]
  • 山内 啓之, 小口 高, 早川 裕弌, 小倉 拓郎, 羽田 康孝, 宋 佳麗 日本地理学会発表要旨集 2018 (0) 2018年 [査読無し][通常論文]
     
    1990年代から現在にかけて、高等学校の地理教育の充実を目的に、GISやGISで作成した地図を授業へ導入するための検討や取り組みやが行われてきた。GISを活用した授業の実践事例は年々増加しており、それらは学会発表や学術論文などを通じて数多く報告されている。また、2022年に高等学校の教育課程において新設される「地理総合」や「地理探求」でも、GISが地図とともに生徒の地理的な見方や考え方を育成するためツールとして位置づけられており、GISへの期待度が高いことがうかがえる。一方で、高校の地理教育においてGISを活用できる人材が不足していることや、大学の教員養成課程においてGISの授業の質と量が十分でないことが指摘されており、現役の教員のGIS活用力の育成の支援や、教員養成課程のGIS教育の充実等が求められている。<br><br>そこで、演者らは高校の地理を担当する教員や大学の教員養成課程の授業を対象としたGISの実習用教材の整備と、それを効果的に教えるためのカリキュラム案について検討を行った。本研究によって開発する教材は、演者らが大学のGIS教育の充実を目的として整備した、GIS実習オープン教材を活用したものである。GIS実習オープン教材は、誰もが自由に無償で利用できるようにGitHubを用いてオンラインで公開している。利用者がページにアクセスすると、コース別に用意された教材の学習項目、実習例、学習順、課題等が表示される。今回新たに整備した教材は、GIS実習オープン教材を援用することにより、学習順で示される項目をクリックすると、その項目と対応する内容の教材が表示されるようになっている。一方で、PCの操作や、オンライン教材の扱いに慣れていない利用者がいることも想定されるため、学習項目と対応する一連の操作を動画としてまとめた教材も整備し、YouTubeを利用して公開を行った。利用者は、テキストを読み込みながら学習を進める形式と、動画を用いて必要な部分のみを短時間で学習する形式を選定して実習することができる。<br><br>学習項目は、実習の順番を定めたカリキュラム案として整備した。本カリキュラム案は、第1回~第15回分の授業で構成される。第1回では、GIS操作入門、データの解説、地図のレイアウトといった基礎的な内容を扱う。第2回以降は、教員養成系の大学ではGISの授業にさける時間が限られてしまうことや、自主学習の時間を確保しづらい教員もいることから、それぞれが2~3回分の授業で完結するような短期間で学べるものとし、学習の状況に応じて組み合わせて利用できるようにした。<br><br>学習する内容は、高等学校の地理の授業でのGISの活用や、GISで作成した地図を用いて授業を行うことを想定し、いくつかのテーマをもつ学習コースとして区分した。本研究によって整備したコースは、GISの基本概念とQGIS入門、日本や世界の統計データの可視化、地形と土地利用のオーバーレイ分析、衛星画像を用いた環境変化の可視化、身近な地域のフィールドワークのためのGIS活用とデータ取得、防災教育で利用できる簡易Web地図の作成の6つである。<br><br>今後は、本教材を用いた教員や大学生向けのGIS講習会の開催や、現役教員を対象としたアンケート調査等を行い、より多くの高校教員や教員志望の学生が利用しやすい教材になるように改良を重ねる予定である。
  • 早川 裕弌 地理 62 (5) 54 -60,図巻頭6 2017年05月 [査読無し][通常論文]
  • 大上隆史, 小花和宏之, 南雲直子, 早川裕弌, 小口千明 地形 38 (1) 77 2017年01月25日 [査読無し][通常論文]
  • HAYAKAWA Yuichi S., KUSUMOTO Shigekazu, MATSUTA Nobuhisa 日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web) 2017 2017年
  • 山内 啓之, 小口 高, 早川 裕弌, 川又 麻央 日本地理学会発表要旨集 2017 (0) 100154 -100154 2017年 [査読無し][通常論文]
     
    これまでにGIS教育の充実のために、科学研究費を用いた複数のプロジェクトが行われ、基本となるコアカリキュラムと講義用の教材が整備された。しかし、実習に関する検討は少なかった。GISを活用できる人材の育成には、大学の学部や大学院等における実習を通じた教育が重要である。<br> そこで、GISの実習用教材を開発し、公開するプロジェクトを平成27年度より開始した(科学研究費基盤研究A「GISの標準コアカリキュラムと知識体系を踏まえた実習用オープン教材の開発」、平成27~31年度、代表者:小口 高)。本プロジェクトでは、日本独自の地理情報科学の知識体系を教科書として編集した『地理情報科学 GISスタンダード』(浅見ほか編, 2015)の章構成を参考に、実習用のWEB教材を開発してきた。教材はGitHubで試験運用を行い、一般公開に向けて改良を重ねている。その一環として行った大学の実習授業における本教材の試用とその後の教材の改良について、本発表で報告する。<br> 実習の授業は、東京大学理学部地球惑星環境学科において、2016年9月22日から11月10日の期間に7回実施した。このうち第1回から第6回の実習で、本プロジェクトで開発した教材を試用した。ソフトウェアはおもにオープンソースのGISであるQGIS(LTR版、バージョン2.8)を利用した。受講者の大半は学部3年生であった。<br> 実習では、冒頭で概要と課題の簡単な説明をし、次に学習者が教材を参考に学習を進めた。各学習者から操作に関する質問があった場合にのみ、教員やTAが該当箇所の解説を行った。課題は実習内容と対応した地図の作成と設問への回答とした。実習ごとに課題の量は異なるものの、平均して各課題で3~4枚程度の地図の作成を必要とした。<br> 各実習の終了後、教材の検証と改良を目的としたアンケートを実施した。主なアンケート項目として、「本実習および教材の難易度」、「教材と関連する処理におけるQGISの使用感」、「閲覧やリンクなどに関する教材の利用性」、「教材における解説の適切性」を設けた。また、教材の改善に関する自由記述や、学習者の個人属性等を把握する質問も適宜加えた。各回の実習でのアンケートの結果をもとに、次回の実習で利用する教材を改良し、その効果を調べた。第6回目の実習の終了時には、総合評価として「これまでの実習を総合した実習と教材の難易度」、「実習中に難しいと感じた項目」、「これまでの教材改善について」、「実習を通して感じた本教材の改善点や要望」の項目についてアンケートを行った。これらの結果から、6回の実習を通じた教材の改良が、実習の難易度を下げ、教材の利用性を高める効果があったものの、教材の解説や設計にまだ不足の部分があることが明らかになった。<br> そこで、全実習の終了後に、アンケート結果に基づいた教材全体の修正や機能の追加などを行った。主な改良点には、1)教材の解説に関する修正、2)振り返り学習用のリンクの整備、3)まとめページの追加がある。1)では、アンケートで指摘された箇所を中心に、テキストや画像の追加と変更を行った。2)では、空間座標の変換といった利用頻度は高いが一度の実習では覚えにくい項目について、どの教材からもスムーズに解説を参照できるようにリンクを追加した。3)では、実習を円滑に進めることや理解度の向上を目的として、実習ごとに教材と対応した課題とその解説のまとめのページを追加した。このページに課題とした地図の完成例、作成手順、基本用語の解説、実習時の注意事項といった多様の情報を含め、GISの初学者でも躓かずに学習ができるようにした。さらに、閲覧に優れたGitBook形式での教材運用、実習用サンプルデータの整備、用語集の作成といった改良も現在進めつつある。<br> 今後も、大学等における実習の授業や個人の自主学習等の機会を通じて、本教材の改良を適宜行っていき、教材の一般公開を目指す予定である。
  • 青木 久, 岸野 浩大, 早川 裕弌, 前門 晃 日本地理学会発表要旨集 2017 (0) 100233 -100233 2017年 [査読無し][通常論文]
     
    <br><br>1.はじめに<br><br>津波石とは,津波により陸上に打ち上げられた岩塊のことである.先行研究によると,宮古島や石垣島をはじめとする琉球列島南部の島々には,過去の複数の津波によって石灰岩からなる巨礫,すなわち津波石が打ち上げられていることが報告されている.本研究では,津波によって陸上に打ち上げられた津波石のうち,海崖を乗り越えて海岸段丘上に定置している津波石に焦点をあてて野外調査を行い,過去に琉球列島南部の島々に襲来した津波営力の大きさの違いについて考察を行うことを目的とする.<br><br>2.調査対象地点・調査方法<br><br>本研究では,宮古島,下地島,石垣島,黒島の4島を調査対象地域として選び,宮古島東平安名崎海岸,下地島西海岸,石垣島大浜・真栄里海岸,黒島南海岸において,津波石の調査が実施された.これらの海岸では琉球石灰岩からなる海崖をもつ海岸段丘が発達し,段丘上や崖の基部,サンゴ礁上に大小様々な津波石が分布する.各海岸の背後には,岩塊が供給されうる丘陵などの高台が存在しないため,段丘上の岩塊は津波によって崖を乗り越えた可能性が高いと判断し,本研究では3 m以上の長径をもつ巨礫を津波石とみなした.<br><br>津波石の重量(<i>W</i>)と海崖の高さ(<i>H</i>)に関する以下のような調査・分析を行った. <i>W</i>を求めるため,津波石の体積(<i>V</i>)と密度(&rho;)の推定を行った(<i>W</i>=&rho;<i>V</i>). <i>V</i>は津波石を直方体とみなして長径と中径と短径を計測して算出する方法と,高精細地形測量(TLSおよびSfM測量)による3D解析による方法を用いて求められた.津波石の密度はPS-1(応用地質)による弾性波速度の計測値から推定された.<i>H</i>はレーザー距離計を用いて計測された.<br><br>3.結果・考察<br><br>津波石は,宮古島では<i>H</i>=17 mの段丘上に14個,下地島では<i>H</i>=10 mの段丘上に1個,石垣島では<i>H</i>=3 mの段丘上に4個,黒島では<i>H</i>=3~4 mの段丘上に6個,計25個が確認された.段丘上の津波石が津波によって海崖基部から運搬されたと仮定すると,<i>H</i>は津波石の鉛直方向の移動距離を,そして<i>W</i>・<i>H</i>は津波石の鉛直方向の移動にかかった仕事量を示すことになる.したがって,津波石が同一のプロセスによって海崖上に運搬されたと考えると,<i>W</i>・<i>H</i>は海崖基部の津波石に到達する直前の津波の運動エネルギーと比例関係をもつ値となり,津波営力の大きさの指標にできる.各島での<i>W</i>・<i>H</i>の最大値は,各島の過去最大の津波を示すと考え,それらの大小関係を求めると,下地島≧宮古島>石垣島>黒島の順になった.この結果は,宮古島・下地島地域に石垣島・黒島地域よりも大きな津波が襲来した可能性を示唆するものであり,石垣島周辺で最も大きい津波が襲来したとされる1771年の明和津波とは異なる結果となっている.
  • 山内 啓之, 小口 高, 早川 裕弌 日本地理学会発表要旨集 2017 (0) 100081 -100081 2017年 [査読無し][通常論文]
     
    これまでにGIS教育の充実を目的に、科学研究費による複数のプロジェクトが行われ、基本となるコアカリキュラムと講義用の教材が整備された。一方で、実習に関する検討は少なかった。そこで、GISの実習用教材を開発し、公開するプロジェクトを平成27年度より開始した(科学研究費基盤研究A「GISの標準コアカリキュラムと知識体系を踏まえた実習用オープン教材の開発」、平成27~31年度、代表者:小口 高)。<br> 本プロジェクトでは、学部3~4年生の実習授業や自主学習を対象に、室内におけるGISソフトウェアの活用、GISと関連した野外調査および研究のための機材の活用、インターネットでのGIS技術の活用に関する教材を開発してきた。開発した教材は、一般公開に向けてGitHubリポジトリで運用し、大学の授業等で試験的に利用してきた。<br> 室内におけるGISソフトウェアの活用に関する教材は、日本独自の地理情報科学の知識体系を教科書として編集された『地理情報科学 GISスタンダード』(浅見ほか編, 2015)の章構成を参考に、体系的な実習用教材として整備した。操作手法を解説するソフトウェアには、QGISのように無償で利用できるものを採用した。<br> GISと関連した野外調査および研究のための機材の活用に関する教材は、個人の所有が難しい高価な機材を対象に、機能の解説や操作手法をまとめた動画を制作した。これまでに、ドローン(UAV)と3Dプリンタに関する教材を整備した。動画は、要所部に字幕の形でコメントを挿入し、利用者が理解しやすい教材になるように工夫した。また、動画で解説が不足している箇所を補足するためのテキスト教材も作成した。<br> インターネットでのGIS技術の活用に関する教材では、WEB地図の利用や開発の手法と、WEB GISで利用するデータの作成手法について解説した。WEB地図やデータの作成には、高度なプログラミングの知識が必要となる。そのため、容易に利用できるライブラリやQGISのプラグインを活用し、なるべく簡単にWEB地図の開発やデータの作成が学習できるように配慮した。<br> 開発した教材は、PowerPointファイルとともに、汎用性が高いMarkdownファイルで整備した。Markdownファイルでは、複数の教材の横断的な利用が煩雑になる。そのため、Node.jsの環境下で利用できるGitBookライブラリを用いて、全ての教材をリンクさせ、電子書籍のようなスタイルで閲覧できるようにした。<br> 教材はGitHubリポジトリで運用し、クリエイティブコモンズに基づく表示―継承のライセンスで、試験的な提供を行っている。また、GitHubの非利用者でも、用途に応じて教材にアクセスできるように、本プロジェクトのWEBページの作成も行った。<br> GitHubを利用することで、第3者からPull Requestとよばれる教材の改良案を受け取ることができる。本プロジェクトでも、試験運用中に協力者のPull Requestによる教材の改良を行った。第3者による教材の改良は、ソフトウェアのバージョン更新に教材が対応できない場合等に有効であり、効率的な教材の修正や補足が可能となる。<br> 本プロジェクトでは、大学の授業等において開発した教材を実際に利用し、その結果に基づく改良を行ってきた。学習者が、本教材に取り組みやすいように教材を修正するとともに、GIS学習の基本となる項目を理解できるように初学者の視点から改良を行った。また、自主学習者向けに、教材の難易度と学習順の設定を行った。他に、講習会向けに、複数の教材を組合せて短時間で学べるコースの作成も行った。<br> 本プロジェクトで開発した教材は、試験運用や講習会等での利用を経て、さらに改良を重ねた後に、大学等の実習授業や自主学習に利用できるように、一般公開する予定である。
  • 城倉 正祥, 田畑 幸嗣, 高橋 龍三郎, 菅谷 通保, 阿児 雄之, 青木 弘, 千葉 史, 横山 真, 伝田 郁夫, 東 憲章, 寺崎 秀一郎, 馬場 匡浩, 早川 裕弌, 大石 岳史, 下田 一太 プロジェクト研究 (13) 71 -87 2017年 [査読無し][通常論文]
  • 齋藤仁, 内山庄一郎, 小花和宏之, 早川裕弌 日本地すべり学会研究発表会講演集 55th 113‐114 2016年08月22日 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕弌 地理 61 (4) 7 -13,図巻頭5 2016年04月 [査読無し][通常論文]
  • HAYAKAWA Yuichi, KUSUMOTO Shigekazu, MATTA Nobuhisa Earth, Planets and Space (Web) 68 (July) 2016年
  • Hayakawa, Yuichi S., Kusumoto, Shigekazu, Matta, Nobuhisa Earth, Planets and Space 68 (1) 2016年
  • 齋藤 仁, 内山 庄一郎, 小花和 宏之, 早川 裕弌 地理学評論 Series A 89 (6) 347 -359 2016年 [査読無し][通常論文]
     
    <p>近年,小型の無人航空機とSfM多視点ステレオ写真測量により解像度1m以下の高精細な空中写真と地形データの取得が可能になり,地理学の分野においてもそれらの利用が急速に進んでいる.本研究の目的は,これらの技術を表層崩壊地の地形解析に応用し,詳細な表層崩壊地の空間分布と土砂生産量を明らかにすることである.対象地域は,2012年7月九州北部豪雨に伴い多数の表層崩壊が発生した阿蘇カルデラ壁の妻子ヶ鼻地域と,中央火口丘の仙酔峡地域である.結果,空間解像度0.04mのオルソ画像,および0.10mと0.16mのDigital Surface Modelsが得られた.妻子ヶ鼻地域と仙酔峡地域における土砂生産量は,それぞれ4.84×10<sup>5</sup>m<sup>3</sup>/km<sup>2</sup>と1.22×10<sup>5</sup>m<sup>3</sup>/km<sup>2</sup>であった.これらの値は過去に報告された同地域の表層崩壊事例の土砂生産量よりも10倍程度大きい値であり,阿蘇火山の草地斜面における1回の豪雨に伴う潜在的な土砂生産量を示すと考えられる.</p>
  • 齋藤 仁, 内山 庄一郎, 小花和 宏之, 早川 裕弌 日本地理学会発表要旨集 2016 (0) 2016年 [査読無し][通常論文]
     
    1.はじめに <br> 阿蘇山・中央火口丘や外輪山の斜面では,豪雨と地震による集団発生的な斜面崩壊が頻繁に起こり(例えば1990年7月, 2001年6月, 2012年7月,2016年4月),地形変化の速い地域である.斜面崩壊発生場所の特徴や,その後の地形変化を明らかにすることは,今後の土砂災害対策や,阿蘇を特徴づける草地景観の保全の観点から重要である.しかしながら,斜面崩壊は深さ数m以下であり,一般的な衛星画像や空中写真では,その空間分解能,撮影頻度およびコストの面で,表層崩壊地やその周辺での時空間的スケールの小さな変化を捉えることは容易でない.一方で近年,無人航空機(UAV)とStructure from Motion(SfM)多視点ステレオ写真測量の技術により,比較的簡易かつ安価に,高精細のオルソ画像や,ポイントクラウド,DSMの取得が可能となった(早川ほか,2016,地形). そこで本研究では,UAVとSfM多視点ステレオ写真測量を用いて,阿蘇火山・仙酔峡の斜面崩壊地において,高精細な地形解析をおこなった.対象としたのは,2012年7月九州北部豪雨,及び2016年熊本地震に伴う斜面崩壊である.特に,異なる時期のデータを用いて,斜面崩壊の地形的特徴と地形変化に関する解析をおこなった. <br><br>2.対象地域と手法 <br> 対象地域は,阿蘇火山・仙酔峡の草地斜面(1.0 km<sup>2</sup>)である.2012年8~9月,2014年8~12月,2015年3月・9月・12月,2016年3月・5月・7月に現地調査,およびUAV,GNSSによる測量をおこなった.取得した低空空撮画像からSfM多視点写真測量を用いて,オルソ画像,ポイントクラウド,DSMを取得した.また2012年以前の地形情報として,航空LiDAR(空間解像度2 m,2004年4月取得)を用いた.<br><br>3.結果と考察 <br> 空間解像度0.04~0.05 mのオルソ画像と,空間解像度0.1 mのDSMが得られた(図1).2012年7月九州北部豪雨では,約400箇所の表層崩壊(8.7 ~6,162.2 m<sup>2</sup>)が発生した.平均崩壊深は0.7 m程度であり,土砂生産量は1.1~1.5 &times;10<sup>5</sup> m<sup>3</sup>/km<sup>2</sup>であった.この土砂生産量は,先行研究(宮縁ほか,2004,地形)と比較すると,一桁大きいことが示された. 2016年熊本地震では,仙酔峡の上流域を中心に,約10箇所で斜面崩壊が発生した.2016年3月(地震前)と5月(地震後)のDSMを比較すると,崩壊深は4.0 m程度であった。また,個々の斜面崩壊の体積は3.0&times;10<sup>3</sup> m<sup>3</sup> に達し,降雨で発生した崩壊よりも一桁大きかった(図1).斜面崩壊は尾根付近から発生し,地震と降雨とでは崩壊の発生形態が異なっていた.今後も、継続的なUAVによる画像を取得し,多時期のデータを用いて地形変化と植生変化を定量化することが課題である.<br><br><br>
  • 早川 裕弌, 安芸 早穂子, 辻 誠一郎 日本地理学会発表要旨集 2016 (0) 2016年 [査読無し][通常論文]
     
    1.はじめに<br> 大規模な発掘調査が継続されている考古遺跡においては,膨大な遺物・遺構の発掘成果に加え,さまざまな科学的分析手法に基づく古環境復元も行われている。これらの成果に基づき,遺跡の繁栄した時代における景観の復原は,とくに非専門家に向けては,イラストや絵画,縮尺模型などといったかたちで表現がされてきた。一方,科学的分析に関しては,サンプリング地点の離散性といった空間的な制約もあり,時間的連続性だけでなく空間的連続性の点でも,その補間や領域判定を行うことは挑戦的な課題である。また,そうした分析結果にとどまらず,遺跡として残された集落の活動当時における景観は,ヒト,生態系,気候,地形などさまざまな要素から構成されるものであり,また多様な考古学的な解釈も伴うため,単純明快な景観復原は一般に困難を伴う。<br> そこで,景観復原の複雑性を前提とし,閲覧者に解釈や想像の余地を残しつつ,既知の情報を多様な形態で提供することが試みられている。このような背景のなか,本研究では,青森県三内丸山遺跡を例に,3次元の地理空間情報をベースとした景観復原イメージの提供方法について検討する。これは,既存の考古学的成果や科学分析に基づく確度の高い事実関係と,そこから発展される複雑な景観復原をめざす表現手段の一つでもあり,空間軸に準拠した,地理学的視点からの学際的な研究成果のアウトリーチまたはサイエンスエデュケーションの手段としても位置付けられる。<br><br>2.方法<br> まず,基盤となる3次元地理空間情報として,小型UAV(無人航空機)を用いた空撮による画像・映像の取得と,それらを用いた高精細地表形状計測を行う。計測に関しては,数百枚の低空空撮画像と,後処理搬送波補正が可能なGNSS受信機により精密計測した参照点座標とから,SfM多視点ステレオ写真測量により3D点群,3D-TINモデルや,地理座標系に投影したDEM,およびオルソ補正画像を生成し,GISや3Dモデリングソフトウェアで統合管理する。<br> 次に,現況の細密な空間情報から,発掘の過程で明らかになった地下構造を加味しつつ,空間解析により人工的な地形改変以前の地形復元を行う。<br> さらに,オンライン3D表示システム(Sketchfab)とHTMLコーディングを活用し,ウェブブラウザで表示可能な3D景観モデルを構築する。ここでは,ヒトの生活環境にも着目した復原イラストレーションと連携し,景観イメージの3次元的な表現を試行する。また,この3Dモデルは,タブレット端末での展示にも活用する。これは,絵画など静的な展示に加え,動的なコンテンツを提供するものとなる。<br><br>3.結果と考察<br> UAVによる空撮動画は現実の俯瞰的感覚を視聴者にもたらしつつ,その視点から周辺域を含む復原景観図へと推移し,視聴者の想像を促すものとなった。また,構築された3D景観モデルは,2次元的に固定された地図と比べ,衣食住だけでなく多様に存在する集落と環境との関わり合いを表現するにあたり,より直感的なイメージ解釈の手助けとなりうることがわかった。すなわち,本手法は,非専門家に向けて,情緒的,内面的表現性を担保しつつ,直接的に感性にはたらきかける一つの手段となりうる。<br> 一方,展示の問題点として,タブレット端末での3D表示は処理能力の不足などで動作が不安定になることがある。また使用したシステムがオンラインサービスであるため,安定性は無線接続環境にも依存する。今後,タブレット端末のグラフィック性能の向上や,ローカルなアプリケーションとして表示できるものを開発することが期待される。一方,このような不具合の当面の対応策として,安定した3D表示を動画に編集してループ表示することも挙げられる。
  • 有賀 夏希, 青木 久, 小口 千明, 早川 裕弌 日本地理学会発表要旨集 2016 (0) 2016年 [査読無し][通常論文]
     
    1.はじめに 埼玉県吉見町にある史跡・吉見百穴には, 地下軍需工場として利用された凝灰岩体を掘削した素掘りの坑道跡が存在する.先行研究によれば,その坑道内の壁面では塩類風化による岩屑の生産が進み, 壁面の削剥が起こることが報告されている.本研究では,塩類風化による削剥量と風化環境条件との定量的関係を明らかにし,削剥量の規定要因の解明を行うことを目的とした. 2.観測対象地点の選定・調査方法 坑道内には,約11年前まで温泉として用いられた風呂跡が存在する. 風呂跡周辺の壁面には,ノミによって削られた線が当時のまま残っているが,場所によっては塩類風化により削剥している箇所がみられる.風呂が営業停止し,坑内の環境が乾燥を始めた時から塩類風化が始まったと考えると,本調査地の壁面の削剥は11年間の風化・削剥作用の結果であるとみなすことができる.そこで坑道入り口付近から奥方に向かって壁面の削剥の程度が異なる壁面を5地点 (地点A~Eとした)選び,これらの地点の壁面削剥量を求めた.さらに壁面近傍においてデータロガーを設置し, 気温・湿度に関する連続観測と,壁面の微小削剥量,岩屑の崩落量,壁面表面の含水比・温度に関する1か月毎の定期観測を2015年1月1日から約1年間実施した.壁面温度 (地温とする)が気温と相関関係がみられたことから,気温の連続データを地温に変換した. 3.結果 各地点の壁面の削剥の程度の地点間の違いを述べると,地点A, B, Cは全て下部にノッチ状のくぼみがみられた.ノッチの上限高さは地点間で差があり,地点A,B,Cの順に高くなっていた.地点D・Eではノッチはみられなかった. 地温と湿度にも地点間の差異がみられ, とくに最高地温, 最低湿度で大きかった.本研究の観測により,各地点の含水比には大きな変動はなく,壁面の削剥量が大きい地点ほど地温が上昇し,湿度が低下しやすい環境であること,塩類風化によって生産される岩屑量は地温が上昇する時期と湿度が低下する時期に多いという結果が得られた. 4.考察 各地点の地温と湿度のデータを用いて,壁面の削剥量との関係を解析した.最高地温<i>T</i><sub>Wmax</sub>と最低湿度<i>RH</i><sub>min</sub>を用いて, 乾燥化指数&alpha;=<i>T<sub>W</sub></i><sub>max</sub>/<i>RH</i><sub>min</sub>を作成し,壁面における削剥の発生条件を考察した.&alpha;と含水比との関係から,塩類風化による削剥は,含水比が高く(塩溶液の供給があり),&alpha;が大きい (乾燥しやすい)壁面で活発になり,一方,含水比がきわめて高く,&alpha;が小さいという乾燥しにくい壁面では削剥が発生しないという結果が得られた.このことから,塩類風化による削剥の発生は塩溶液の供給量と乾燥しやすさの微妙なバランスに規定されていることがわかった.また,削剥が起こっている地点A, B, Cを取り上げ,削剥量を規定する要因について定量的に検討した.吉見百穴の凝灰岩の塩類風化による削剥量は,岩石強度(UCS)と乾燥化指数&alpha;との比で示されたパラメータ&alpha;/UCSと比例関係をもつことがわかった. このことは,塩類風化の介在した削剥が,最高地温と最低湿度という風化環境と塩類風化に対する構成岩石の抵抗性に規定されることを示唆している.&nbsp;
  • 吉田 英嗣, 高波 紳太郎, 大坂 早希, 疋津 彰, 石井 椋, 早川 裕弌 日本地理学会発表要旨集 2016 (0) 2016年 [査読無し][通常論文]
     
    本研究では,約11万年前に形成された阿多多火砕流台地を開析する神ノ川水系に複数みられる遷急点,すなわち「滝」に着目し,その後退過程を復元することによって,大規模火砕流台地の解体過程に係る一知見を得ることとした.<br> 神ノ川流域において阿多火砕流は,その噴出中心である錦江湾から遠ざかるほど,層厚を減じつつも堆積面高度を増す.その結果,神ノ川は錦江湾に向かって西流する.阿多火砕流堆積物の中部は,厚さ10~30 mの強溶結凝灰岩の様相を呈す.そのため,火砕流台地面を刻む神ノ川やその支流による火砕流堆積物の下刻は,河床位置が溶結部に達すると容易ではなくなる.結果的に,河川が平衡状態に至るまでの長期間にわたり,遷急点(区間)としての滝が存在し,また,平衡化のために滝は後退していく.神ノ川流域のとくに下流部(現河口から4km以内)には,このようにして成立したと考えられる滝が少なくとも6つ存在し,それらは形態,高さなどの地形的特徴に共通点がみられる.神ノ川流域の大部分は阿多火砕流堆積物分布域であることから,河床礫は少ない.したがって,各滝の上流区間の河床には基盤岩としての阿多火砕流堆積物の溶結凝灰岩が露出し,滝は平行後退を継続してきたと考えられる. <br> 房総半島での調査から構築された,滝の後退速度についての経験式(Hayakawa and Matsukura 2003;Hayakawa 2005)は,日本国内のみならず,諸外国においてもその汎用性が認められている.そこで神ノ川における6つの滝について,この経験式を用いて後退速度を算出した.これらの算出値に対しては、次にように評価できる.もとは1つだった滝が支流との分岐点まで後退すると2つの滝に分かれ,それ以降はそれぞれが本流および支流で後退し続ける,とすれば,現時点で分岐点の上流側に存在する2つの滝は,同じ時間を経て分岐点から現在位置まで後退したことになる.このとき,2つの滝についての分岐点から現在位置までの距離の比は,両者の後退速度の比をもあらわす.そこで,分岐点から現在位置までの距離の比に対する,経験式から求められた後退速度の比を,検討可能な4つの組み合わせについて評価すると,許容される3倍以内の後退速度が算出されていることが分かった.したがって,経験式に基づく後退速度は確からしい値であると判断される. <br> このことは,神ノ川の滝の起源の推定を可能とする.6つの滝のうち,神ノ川本流に懸かる大滝は,元来単一であったはずの初生的な滝に直接由来すると位置づけられ,現在の河口から3.6 kmの位置にあり,その後退速度は6-8 cm/yと推定された.神ノ川水系の成立が阿多火砕流堆積後であることは確実であり,かつ,初生的な滝は,火砕流堆積面におよぶ流水が火砕流堆積物のうち上部の非溶結部をすみやかに下刻することによって,火砕流堆積後まもなく形成されたと考えられる.また,阿多火砕流噴出時の海水準は&minus;20 m程度であった.これに,本地域における最近約10万年間の隆起量(12~13 m)を加味すると,大まかには、現在の錦江湾における水深10 m付近の位置が火砕流噴出当時の海岸線だったことになる.一方,阿多火砕流堆積物は錦江湾に面する海食崖においては80 m程度の層厚を有しており,その噴出時に錦江湾底の阿多(北部)カルデラに向かって同じ層厚で堆積したと仮定すると,当時の水深80 m以浅の水域は火砕流堆積物に埋積されたことになる.つまり,現在の錦江湾における水深90 m付近が,火砕流噴出直後に「新しい」海岸線となったと考えられる.この付近は,推定されているカルデラ位置の南東縁におおむね一致する.神ノ川水系は,そうした火砕流堆積面がすみやかに下刻されることで発達し,阿多火砕流堆積後から顕著な時間間隙を経ずに約10万年前から現在にかけて,6&minus;8 cm/y程度の速度で滝を後退させてきたと考えられる.したがって,初生的な滝は,現在の河口からさらに2.5&minus;4.5km程度西方(西北西)に発生したと推定される.この位置は,現在の錦江湾における水深90 m付近,すなわち阿多(北部)カルデラ縁の位置に近い.阿多火砕流堆積後,最終氷期極相期までは,海水準は基本的に低下の一途をたどったことから,火砕流堆積後に形成された滝は5&minus;6万年前には現在の河口位置に達し,その後は現在の神ノ川の流路を辿って,各支流に滝を分派させつつ,現在の位置にまで到達した. <br>〔文献〕Hayakawa, Y. and Matsukuram Y. (2003) ESPL, 28, 675-684.; Hayakawa. Y.S. (2005) Geographical Review of Japan, 78, 265-275.
  • ほぼ誰でもできる航空測量
    小花和宏之, 早川裕弌, 加藤 顕 東京大学空間情報科学研究センターディスカッションペーパー 137 24 -27 2015年03月 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕弌, 小口 高, 齋藤 仁 地学雑 124 (2) viii -viii 2015年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕弌 日本地すべり学会誌 52 (5) 261 -262 2015年 [査読無し][通常論文]
  • HAYAKAWA Yuichi S., KUSUMOTO Shigekazu, MATSUTA Nobuhisa 日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web) 2015 2015年
  • 加藤顕, 小花和宏之, 早川裕弌, 梶原康司, 本多嘉明 日本写真測量学会学術講演会発表論文集 2015 2015年
  • 齋藤 仁, 内山 庄一郎, 小花和 宏之, 早川 裕弌, 泉 岳樹, 山本 遼介, 松山 洋 日本地理学会発表要旨集 2015 (0) 100212 -100212 2015年 [査読無し][通常論文]
     
    &nbsp;1.はじめに<br><br>阿蘇山中央火口丘や外輪山の草地は,豪雨による集団発生的な表層崩壊が頻繁に起こり(例えば,2012年7月,2001年6月,1990年7月など),地形変化の速い地域である.表層崩壊発生場所の特徴や,その後の地形変化を明らかにすることは,今後の土砂災害対策や,阿蘇を特徴づける草地景観の保全の観点から重要である.しかしながら,表層崩壊は深さ1 m程度であり,一般的な衛星画像や空中写真では,その空間分解能,撮影頻度およびコストの面で,表層崩壊地やその周辺での時空間的スケールの小さな変化を捉えることは容易でない.一方で近年,小型UAV(無人航空機)やStructure<br>from Motion(SfM)多視点写真測量の技術により,比較的簡易かつ安価に,高精細のオルソ画像や,ポイントクラウド,DSMの取得が可能となった.<br><br>そこで本研究では,これらの技術を用いて,阿蘇山周辺の表層崩壊地で高精細な地形データ・オルソ画像を取得した.また,異なる時期のデータを用いて表層崩壊地の地形的特徴と地形変化に関する解析をおこなった.<br><br>2.対象地域と手法<br><br>対象としたのは,2012年7月に多数の表層崩壊が発生した,阿蘇外輪山の妻子ヶ鼻周辺の小流域(0.06 km<sup>2</sup>,図1)と,仙酔峡(1.2 km<sup>2</sup>)である.2012年8~9月,2014年8~12月に現地調査,およびUAV,GNSSによる測量をおこなった.取得した低空空撮画像からSfM多視点写真測量を用いて,オルソ画像,ポイントクラウド,DSMを取得した.また表層崩壊発生前の地形情報として,航空LiDAR(空間解像度2 m,2004年4月取得)を用いた.<br><br>3.結果と考察<br><br>空間解像度4.0 cmのオルソ画像と10.0 cmのDSM(妻子ヶ鼻),および空間解像度5.0 cmのオルソ画像と10.0 cmのDSM(仙酔峡)が得られた.妻子ヶ鼻の小流域内では表層崩壊が26箇所(19.9 ~<br>4,593.9 m<sup>2</sup>)発生し,全崩壊面積は流域内の約30 %に達した.2004年(斜面崩壊発生前)と2014年の地形を比較したところ(図1),斜面崩壊は平均傾斜約40&deg;の斜面で多数発生していた.また斜面崩壊の平均深は0.5~1.0 m程度であり,流域内での推定される土砂生産量は0.9~1.7&times;10<sup>4</sup> m<sup>3</sup>であった. <br><br>仙酔峡では,約300箇所で表層崩壊(8.4 ~10,532.4 m<sup>2</sup>)が発生した.推定される土砂生産量は,1.1~1.5 &times;10<sup>5</sup> m<sup>3</sup>/km<sup>2</sup>であり,2001年の災害時(宮縁ほか,2004,地形)と比較すると,一桁大きいことが示された。また表層崩壊の発生密度の分布には違いがみられ,地形条件が影響した可能性が示唆された.<br><br>今後も継続的にUAVによる画像を取得し,多時期のデータを用いて地形変化と植生変化を定量化することが課題である.
  • 早川 裕弌, 小花和 宏之, 吉田 英嗣, 鳴橋 竜太郎, 奥村 晃史, 財城 真寿美 日本地理学会発表要旨集 2015 (0) 2015年 [査読無し][通常論文]
     
    1.はじめに <br>古代における人類の文化や生活に関わるさまざまな環境要因のうち,地形は住居立地や人流・物流などに直接的に関与する要素であり,たとえば遺跡分布と地形との空間定量的な評価は古代における文化変容を考慮する上で重要な課題として挙げられる。一方,海外調査や遠隔地における調査では,現地の詳細で正確な地形図は容易に得られるないことも多く,その場合は地理学的な現地調査を地形測量から行う必要がある。近年,レーザ測量器や写真測量の技術革新により,高精細な地形情報を研究者自ら,現場で迅速に取得することが可能となり,その適用が地考古学の分野でも進んでいる。本研究では,トルコ中部カイセリ県の遺跡周辺域を例に,高精細地形情報の取得と解析を実施し,地形分類や古環境復元に向けた基盤情報整備の有効性を示す。 <br> 2.対象地域と手法 <br>アナトリア高原中部に位置するカイセリ県北部には,前期青銅器時代からローマ時代にかけての古代遺跡が多数分布している。これらの遺跡とその周辺における地形・地物を対象とし,中でもとくに遺跡の立地する扇状地や,近隣の断層,岩屑なだれ堆積物など,特徴的な領域に着目して現地調査を実施した。その高精細地形情報の取得は,高解像度衛星画像のほかに,現地におけるレーザ測量,SfM多視点写真測量(Structure-from-Motion Multi-view Stereo Photogrammetry),GNSS(Global Navigation Satellite System)測量といった手法を用いて行った。写真測量のための画像取得には,ハンドヘルドカメラやsUAV(small &nbsp;Unmanned Aerial Vehicle)に搭載した単焦点小型カメラ等を用いた。これらにより得られた3次元情報をもつ点群データを地理座標系に投影し,DEM(Digital Elevation Model)を生成するとともに,sUAVによる画像から得られたオルソ補正画像をあわせて,地形条件や遺跡立地条件などの空間解析を行うための基盤情報とした。<br> 3.結果と考察 <br>対象とした領域の範囲(数10 m〜数100 m)で得られた地形・地物情報の解像度は,数 m から数 cm のオーダーであり(図1),精細な地形・地物情報を判読,解析することが可能である。これらを精査し,対象地における地形判読・分類等を行う上での本研究における手法の有効性が示された。今後,こうした高精細地形・地物情報の取得・解析を進め,対象地における古環境と文化変容との空間関係を明らかにすることがさらなる課題として挙げられる.
  • 早川 裕弌, 長谷川 直子, 佐藤 李菜 日本地理学会発表要旨集 2015 (0) 2015年 [査読無し][通常論文]
     
    1.はじめに地理的巡検は,地理学関係者あるいは地域の専門家を案内者として各所で行われているが,その実施される時期や対象者は限定的であり,必ずしも多くの人が参加できる機会をもてるわけではない。一方,SNS(ソーシャルネットワークサービス)などを介した情報集約と拡散は,実地における地理的巡検で紹介されるコンテンツ(知識)の広範な普及に資する可能性をもつと考えられる。そこで本研究では,オンラインで公開される地図をベースとして,インターネット上で仮想的に巡検を体験できるコンテンツを,ストーリー性をもたせたストーリーマップとして作成し,これを実世界でも位置的あるいは時系列的にフォローすることで,地理的巡検の仮想体験と実体験とを結びつけるワークフローを提案・検証する。<br>2.手法本研究手法のワークフローは,大別して1) 野外(実地)における巡検実施と,2) オンライン領域における巡検コンテンツの整備・公開とからなる(図1)。まず,野外において実施される巡検において,専門的な案内者により提供される各種情報を,写真撮影,音声レコーダおよびGNSS受信機で取得する。次に,「聞き書きマップ」を用いて,GNSS軌跡ログと時空間的に関連付けられた音声データから,位置情報を付与された各画像をキーフレームとして,それぞれにテキストデータとして情報を付随させる。こうして整理された画像,音声,テキストといったデータを,複数のオンライン地図あるいはARプラットフォーム(ArcGIS Online,PhotoField,StoryMap等)に投入し,それぞれの特徴を比較しつつ,ストーリー性に注力した巡検コンテンツを整備する。一方,野外巡検の参加者からは,SNS(Twitter)により現地での簡易的な文章および画像を,識別用のハッシュタグを付した上で投稿してもらう。これらは巡検実施後にオンライン上でとりまとめ,さらに上記で整備した巡検コンテンツに関連づける。作成したオンライン地図に基づく巡検コンテンツは,別のユーザからの現地利用を想定する。すなわち,野外において,オンライン地図に示されるストーリーを追跡するかたちで,実地において巡検コンテンツにアクセスし,個別の巡検を実施可能とする。また,この際のユーザの感想も,SNSを用いて収集し,巡検コンテンツの補完・補強に活用する。<br>3.結果と考察2015年6月に埼玉県和光市で実施した地理的な一日巡検に関して,実地におけるデータ収集と整理から,試験的なオンラインコンテンツを作成した。各種マップサービスの比較検討から,それぞれの利点・欠点を把握するとともに,本研究のワークフローを実行する上で最適な方式を提案した。これにより,巡検コンテンツの主体となる専門家による案内(専門知)が,地図上に時系列をもって配置され,多数の人がアクセスできるストーリーマップの有用性が示された。さらに,SNSによる情報集約により,参加者の立場としての付加情報(多様な意見・感想)が,集合知として巡検コンテンツの強化をもたらす可能性が示唆された。加えて,巡検コンテンツに限らず,より一般的な観光案内や学校教育などでの活用可能性も期待される。<br>謝辞 本研究はJSPS科研費(26560154)を使用した。<br>
  • 加藤 顕, 小花和 宏之, 早川 裕弌 日本森林学会大会発表データベース 126 (0) 2015年 [査読無し][通常論文]
     
    [目的] REDD+等の環境政策で、正確な現地調査データを得ることは難しい。現地作業員の計測技術のレベルにより計測誤差が生じ、信頼できるデータとして扱えないことがある。より正確な樹木データを得るために、可搬性が高い地上レーザースキャナーと、無人飛行機(UAV)を導入し、3次元データを取得する。さらに、得られた3次元データから正確な樹木計測ができる手法を確立する。[方法] 本研究で使用したUAVはPhantom 2(DJI社製)であり、UAVにカメラとGPSを搭載し、空撮を行った。写真画像だけから3次元データを作成できるStructure from Motion (SfM)の技術を用い、空撮画像から3次元データを取得した。同じ場所で地上レーザーによる3次元データも取得し、2つのデータを融合した。[結果] 融合した3次元データから、胸高直径の計測誤差を2 cm以内、樹高計測の誤差を50cm以内で計測できた。UAVによる3次元データは、航空機レーザーよりもデータ量が多く、地上レーザーよりはデータ量が少ないことがわかった。本研究によって世界どこでも3次元データを入手し、正確な樹木計測ができるようになった。
  • 早川 裕弌 地形 35 (1) 65 -67 2014年 [査読無し][通常論文]
  • 戸田 真夏, 宮岡 邦任, 元木 理寿, 谷口 智雅, 山下 琢巳, 横山 俊一, 早川 裕弌, 長谷川 直子, 大八木 英夫 日本地理学会発表要旨集 2014 (0) 100046 -100046 2014年 [査読無し][通常論文]
     
    1. はじめに 筆者らは2013年春から研究グループを立ち上げて(水と人の地誌研究グループ)、地誌学的な視点の一般への普及の手段として、地誌学の視点から地域を総合的に理解する旅行ガイドブックを作成、出版することを目標に活動している(長谷川ら2013)。旅行者がそのようなガイドブックを読むことで地理学的視点が身に付くようになるのではないかと考える。しかしそもそも旅行者は旅行に何を求め、旅行の際にはどのように情報を得ているのか。それらを地理学的視点から検討した上で、地誌学的視点を盛り込んだ旅行メディアの作成をする必要があると考えた。そこで、本報告では予備調査として、大学生を対象に行った国内旅行に関するアンケートの調査結果について報告する。 &nbsp; 2. 研究方法 アンケートの質問項目は、属性(6問)、一般的な興味・関心(3問)、旅行へ行く頻度等(4問)、旅行先とその目的、情報入手先(11問)、旅行ガイドブックそのもの(12問)の計36問とした。なお、本研究での「旅行ガイドブック」とは、雑誌や書籍の状態になっている印刷物を指す。 &nbsp; アンケートは、2013 年度に関東地方の5つの大学で実施した。実施した大学は以下の通りである。 国士舘大学(回答数27:以下同じ) 、清泉女子大学(37)、東海大学(111)、立正大学(154)、早稲田大学(55)、合計回答数は384 である。 なお、一部の質問は「主なもの3 つ」などと複数回答を指示しているものもあるので、グラフ毎に合計回答数をn で示した。 &nbsp; 4. 結果及び考察 学生たちが旅行先を決めるきっかけとなるのは、テレビ番組、雑誌や書籍、旅行ガイドブックといった旅行に関係するメディアが多く、その次に知り合いからの話が多い(図1)。興味深いのは趣味に関連するものも多いことである。これは例えば城めぐりや鉄道といった特定のテーマに基づくものが考えられる。 図2に示したように、旅行地を決めた後に旅行先の具体的な情報を得る手段としては、B)旅行ガイドブックが170に対して、インターネットコンテンツの種類であるE)、F)、H)のそれぞれは旅行ガイドブックより利用者数が少なかったものの、3種類をあわせると286であった(図2)。近年ではネットの記事で多くの情報が得られるため、旅行ガイドブックの購入量は減少傾向にあるようだが(旅行関係出版関係者私信)、1種類のメディアの利用者としては旅行ガイドブックを利用している人が多いことがわかった。演者らは書籍の形でのガイドブックの作成を目指しているがネット上のコンテンツも検討している。今後、旅行者がネット情報とガイドブックとをどのように使い分けているかについて詳細に分析できるかが課題である。 &nbsp; &nbsp;文献: 長谷川直子ほか 2013.地誌学的視点の一般への普及‐旅行ガイドブックを使った試み‐,日本地理学会秋季発表要旨集.p136.<u></u><b><u><br></u></b>
  • 谷口 智雅, 元木 理寿, 戸田 真夏, 横山 俊一, 山下 琢巳, 大八木 英夫, 宮岡 邦任, 長谷川 直子, 早川 裕弌 日本地理学会発表要旨集 2014 (0) 100108 -100108 2014年 [査読無し][通常論文]
     
    筆者らは2013年春から「水と人の地誌の研究グループ」を立ち上げて、旅行ガイドブックのコンテンツに地理的視点を盛り込んだ書籍、義務教育の教材、水に関するトピックを中心とした巡検ガイドについての研究、検討を行っている。旅行ガイドブックのコンテンツに地理的視点を盛り込んだ書籍について、2013年秋季学術大会(福島大学)で旅行情報誌との比較検討をし、地方観光地の諏訪・浜松・四日市を事例にポスター発表を行った(長谷川ほか、2013)。また、2014年春季学術大会(国士舘大学)において、水に関するトピックを中心とした巡検ガイドおよび地理教材として、渋谷川・目黒川周辺における巡検を実施する(谷口ほか、2014)。グルメやショッピングなどのファッションの中心でもある東京は、地方観光地とは異なる観光資源も有していると言える。このため、本報告では、巡検コースと関連させて、地誌的視点を盛り込んだガイドの事例地域として発表を行うことを目的とする。<br> 西新宿・表参道・渋谷などのファッションタウンの観光ガイドは人気のショップや店員、グルメ情報が中心で、地域の歴史や地域固有の地理的事象の案内も限られてきている。一部、前述の地域概要に示した由来や歴史が書かれている場合もあるが、他の事象との関連性や、各通りやお店と絡めた記載は見られない。このため、人気のショップや店員、グルメ情報と地理的事象と関連性を示すことは容易ではないが、地理的景観から地誌的な記載について検討を行った。
  • 横山 俊一, 長谷川 直子, 谷口 智雅, 宮岡 邦任, 戸田 真夏, 大八木 英夫, 元木 理寿, 山下 琢巳, 早川 裕弌 日本地理学会発表要旨集 2014 (0) 100260 -100260 2014年 [査読無し][通常論文]
     
    本研究は水と人の地誌研究グループで目指している地理学的視点を取り入れたガイドブックの作成のため関連分野の書籍の出版状況の地域的特徴の一端を考察することを目的としている。ガイドブック作成の際には一般読者の求める地域のニーズが重要となってくる。そこで本研究では『出版年鑑』の書籍目録を用いてガイドブックで取り上げている地域について考察をおこなった。
  • 八反地 剛, 上田 真理子, 宋 苑瑞, 石井 伸幸, 早川 裕弌, 高屋 康彦, 松倉 公憲 地形 34 (1) 76 -76 2013年 [査読無し][通常論文]
  • 松多 信尚, 石黒 聡士, 早川 裕弌, 陳 文山 地形 34 (1) 82 -82 2013年 [査読無し][通常論文]
  • 小口 高, 早川 裕弌, 齋藤 仁 日本地理学会発表要旨集 2013 (0) 2013年 [査読無し][通常論文]
     
    東日本大震災を通じて、過去に生じた大規模な津波の実態を科学的手法によって知り、それを社会に広く伝えることが津波災害の軽減に重要なことが示された。過去の津波の復元には津波堆積物が有効に活用されてきたが、地下に点在する物質を探査して行うため、多大な時間と労力を要する。歴史資料も活用されてきたが、近世よりも前の時代については資料が存在しないことも多い。そこで本研究では、高解像度データを用いて地形の特徴を詳細に把握することにより、過去の大津波の実態を知る可能性について検討した。 本研究では三陸南部のリアス海岸を対象に、地上型のレーザースキャナーを用いた測量を5地点で行い、解像度10 cm程度のデジタル標高モデル(DEM)を作成した。また、津波被災地のより広い範囲について、航空レーザー測量で取得された解像度数mのDEMを国土地理院から入手した。次に、これらのデータを地理情報システム(GIS)に入力して分析し、地形の特徴を定量的に明らかにするとともに、津波と対応すると考えられる地形の存在を指摘した。 本研究の開始時には、東北地方太平洋沖地震による津波で被災した砂浜海岸や平野においても概査を行ったが、観察された地形変化は予想外に小さかった。この理由として、非固結の物質からなる土地は侵食を受けやすいが、リアス海岸の湾入部などとは異なり流水が集中しないため、水深や流速が相対的に小さく、侵食力が弱かったことが挙げられる。一方、三陸南部のリアス海岸の谷では、津波の水流の侵食力の大きさを反映し、谷の植生、土壌、さらには固結した岩盤の一部が侵食されたことが観察された。そこで本研究では、リアス海岸の谷を研究対象とした。とくに顕著な侵食が広範囲で観察された宮古市の姉吉地区を、主な調査対象とした。 本研究を通じて、海面がほぼ現在の高さに達した約7千年前以降に、三陸のリアス海岸に大津波が繰り返し襲来し、その際に生じた侵食の蓄積によって谷に独特の地形が形成されたという仮説が提示された。特徴的な地形は、i)谷の側壁に見られる小段、ii)通常とは異なる谷の側壁の傾斜の非対称、iii)海岸付近の下流部が異様に広い谷、iv)上記の下流部とその上流側との境でみられる河床勾配の顕著な不連続である。一般的な地形形成プロセスである重力性の斜面プロセス、河川の作用、通常の波浪による侵食について、その規模と頻度を含めて影響の可能性を検討したところ、上記の地形の特徴はその種のプロセスでは説明できず、津波の影響を反映する可能性が高いことが判明した。実際、これらの特徴的な地形の分布を姉吉地区等において詳しく検討したところ、東日本大震災の際の津波の到達状況とよく対応することが示された。 姉吉地区には、明治・昭和の二回の三陸津波で海岸の集落を失った教訓を踏まえて「此処より下に家を建てるな」という石碑が設置されている。この石碑は、東日本大震災の津波の到達点から約50 m 内陸側に位置し、明治以降の3回の大津波がほぼ同じ地点まで到達したことを反映している。今回の検討結果は、石碑のような記録がなくても、地形から過去の大津波の到達状況を推定でき、居住に適する場所と不適な場所を判別できることを示唆する。 地形は地球の表層に普遍的に存在し、掘削や断片的な試料の探索をしなくても特徴を把握できる。したがって、地形の特徴から過去の津波の規模を推定する手法は、広域での迅速な調査に適する。一方、復元される内容は反復して生じた大津波の総体であり、個々のイベントの詳しい規模や年代の推定が困難な点は既存の手法よりも劣る。したがって多様な地理学的・地学的・歴史学的な手法を組み合わせて過去の津波の実態を検討する必要がある。たとえば、地形から津波の影響が大きいと判断された場合には、津波堆積物や歴史資料の探索を行い、地形に基づく判断を検証しつつ、より理解を深めるという展開が考えられる。 本研究で示したような形で地形と津波を結びつける研究の視点と手法は、前例がほとんどなく新規性が高いと考えられる。今後、三陸以外のリアス海岸の地形についても調査を行い、地形を用いた過去の津波の復元手法の適用可能性を、詳しく検討する予定である。
  • 小口 高, 近藤 康久, 早川 裕弌 地形 32 (3) 340 -341 2011年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕弌 地形 31 (4) 437 -439 2010年10月25日 [査読無し][通常論文]
  • 小口 高, 早川 裕弌, 佐藤 英人 日本地理学会発表要旨集 2010 (0) 57 -57 2010年 [査読無し][通常論文]
     
    <B>I.東京大学空間情報科学研究センターの概要</B><BR> 東京大学情報科学研究センター(Center for Spatial Information Science;以下,CSISと記す)は,1998年に発足したGISの研究組織であり,地理学,都市工学,経済学,土木工学,電子工学,情報工学といったGISに関連した多分野の研究者で構成されている.CSISは,1988年に日本学術会議が議決した「国立地図学博物館」(仮称)設立の勧告に対応し,地図学博物館の研究部門を具現するものとして設立された.同時に,大学に所属する機関として,大学院生や学部生の教育にも積極的に関与してきた.<BR> 現在CSISは,文部科学省が認定した共同利用・共同研究拠点になっており,全国のGIS関連の研究者に共同研究の仕組みを提供している.具体的には,GISのデータをCSISが多数収集して「研究用空間データ基盤」を構築し,その利用を,研究者による申請と共同研究審査委員会による承認を経た後に可能としている.CSISがデータを収集・購入する際には,データの提供元と覚え書きを交わすことによって,全国の研究者がデータを利用する可能性を確保している.この仕組みにより,個人がデータを入手する際の経済的な負担や手間を軽減できる.<BR> 上記のような利点のために,CSISの研究用空間データ基盤は全国の多数の研究者によって利用されてきた.研究用空間データ基盤は,デジタル地図情報の集積ともみなされ,ある意味ではCSISが地図学博物館の所蔵部門としての役割も果たしていることを意味している.<BR><BR><B>II.研究用空間データ基盤の概要</B><BR> 2010年1月現在,CSISの研究用空間データ基盤には次のデータが収録されている.<BR>・数値地図(各種),細密数値情報[国土地理院提供]<BR>・工業統計[経済統計情報センター]<BR>・国勢調査(各種),事業所・企業統計,住宅・土地統計調査など[(財)統計情報研究開発センター]<BR>・気象庁天気図,アメダス観測年報,1 km メッシュ気候値,世界気象資料など[(財)気象業務支援センター]<BR>・パーソントリップデータ[複数の都市交通計画協議会と札幌市]<BR>・Zmap-TownII[(株)ゼンリン]<BR>・国勢調査地図データ[(株)パスコ]<BR>・GISMAP(各種)[北海道地図(株)]<BR>・CityScope首都圏データ[(株)インフォマティクス]<BR>・ライフマップル[(株)昭文社]<BR>・東京23区中古マンションデータ[(株)リクルート]<BR>・地価公示・地価評価データ[(有)RITS総合研究所]<BR>・東京都都心部標高データ,東京地名データ,東京市大字界ポリゴンデータ ,天保14年天保御江戸絵図データ [研究者による独自作成]<BR><BR><B>III.研究用空間データ基盤の活用状況と今後の展望</B><BR> CSISの研究用空間データ基盤を利用して共同研究を行った人の数は,平成16年度には37機関の87名(延161名)であったが,平成20年度には86機関の291名(延325名)に増加した.利用者の多くは大学の研究者で,シニア,中堅,大学院生を含む若手を含んでいる.このことは,研究用空間データ基盤が,日本のGIS研究の発展に重要な役割を果たしていることを意味している.<BR> CSISでは今後,道路に関するデータや高解像度の地形データなどを研究用空間データ基盤に追加し,その利用を一層促進していく予定である.また,データの更新を通じて,異なる時期のデータが蓄積されていけば,地域における新旧の状況を比較するような研究の発展にも寄与するであろう.<BR>
  • 中家 渉, 青木 久, 早川 裕弌, 松倉 公憲 筑波大学陸域環境研究センター報告 = Bulletin of the Terrestrial Environment Research Center,the University of Tsukuba 10 (10) 29 -36 2009年12月 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 今泉 文寿, 八反地 剛 地形 30 (1) 51 -51 2009年 [査読無し][通常論文]
  • 今泉 文寿, 八反地 剛, 早川 裕一 地形 30 (1) 41 -41 2009年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 小口 高, 林 舟 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association 17 213 -216 2008年10月23日 [査読無し][通常論文]
  • 池田 敦, 早川 裕一, PROKEIN Peter, 吉川 謙二 地形 29 (1) 83 -83 2008年 [査読無し][通常論文]
  • HAYAKAWA Yuichi S, MATSUKURA Yukinori 地形 29 (1) 89 -90 2008年 [査読無し][通常論文]
  • 片岡香子, 小口高, 小松吾郎, 塚本すみ子, 森島済, 青木賢人, LIN Zhou, 早川裕一 日本堆積学会例会プログラム・講演要旨 2007 2007年
  • 池田 敦, 早川 裕一, 小花和 宏之, 松岡 憲和, 石井 武政 地形 28 (3) 283 -284 2007年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 津村 宏臣, 大村 幸弘 日本情報考古学会講演論文集 = Papers and proceedings of Japan Society for Archaeological Information 2 47 -50 2006年
  • 早川 裕一, 小口 高 地形 27 (1) 105 -105 2006年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 松多 信尚, 松倉 公憲 地形 27 (1) 107 -107 2006年 [査読無し][通常論文]
  • 小口 高, 堀 和明, 綿貫 拓野, CHEN Yue Gau, 小松原 純子, 小口 千明, 早川 裕一, 西秋 良宏 地形 27 (1) 107 -107 2006年 [査読無し][通常論文]
  • 飯田 智之, 早川 裕一, 小口 高 地形 27 (1) 109 -109 2006年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 松倉 公憲 地形 27 (3) 387 -388 2006年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 横山 勝三 地形 26 (3) i 2005年07月25日 [査読無し][通常論文]
  • 橋本 亜希子, 小口 高, 早川 裕一, 林 舟, 斉藤 享治 日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers (67) 208 -208 2005年03月10日 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 小口 高 日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers (67) 209 -209 2005年03月10日 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 小口 高, 小松原 純子, 伊藤 香織, 西秋 良宏 地形 26 (3) 286 -286 2005年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 横山 勝三, 松倉 公憲 地形 26 (3) 287 -287 2005年 [査読無し][通常論文]
  • 飯田 智之, 早川 裕一, 小口 高 地形 26 (3) 291 -291 2005年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 小口 高 地形 26 (3) 313 -313 2005年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 小口 高 日本地理学会発表要旨集 2005 (0) 270 -270 2005年 [査読無し][通常論文]
     
    I はじめに<br><br> 急速な地殻変動と多量の降水により,日本の山地は第四紀をとおして活発な河川侵食を受けている.そうした山地河川の基盤岩上には,多数の遷急点や遷急区間(knickzone)がみられ(e.g., Hayakawa, 2004),河川の侵食プロセスにおいて重要な役割をもつ可能性がある.しかし,遷急区間の広域的な分布に関する研究は少ない.本研究では,DEM(数値標高モデル)を用いた河川勾配の定量的解析に基づき遷急区間を抽出し,その分布特性を検討する.<br><br>II 山地河川における河床勾配の解析<br><br> 本研究では,解像度50 m のDEMを用いて,関東・中部地域における85の主要な山地河川を対象に解析を行った.まずDEM から発生させた流路上に80 m 間隔で連続する計測地点を設定し,各計測地点を中心とする<i>d</i> m の区間の勾配を計算した.この計測区間<i>d</i> を100 – 10,000 m の間で変化させたときの区間勾配を河川ごとに分析すると,(1)<i>d</i> が100 m では勾配がDEM のデータが離散的に採取されていること等に起因するエラーを反映する,(2)<i>d</i> が200 – 1,800 m では勾配が局所的な地形に依存した変化を示す,(3)<i>d</i> が3,000 – 6,000 m では比較的長い流路全体の傾向的な勾配が得られる,(4)<i>d</i> が6,000 m 以上では勾配が河川全体のconcavity の影響を受けることが示された(Hayakawa and Oguchi, 2004).<br><br>III 遷急区間の抽出と分布特性<br><br> 計測区間<i>d</i> が 200 – 1,800 m の範囲における<i>d</i> の増加にともなう区間勾配の減少率は,傾向的な勾配に対する局所勾配の相対的な大きさと対応する.そこで,勾配の減少率がある閾値以上となる区間を抽出し,それを遷急区間と判定した(図1).<br> 得られた遷急区間は,高さ,長さ,勾配の平均値がそれぞれ40 m,230 m,9.4° であり,全河床の4.1% を占め,0.18 km<sup>-1</sup> の頻度で出現した.また,山地流域の出口から距離5-10 km の位置,すなわち山地河川の下流部に最多頻度で分布することが示された.一方,遷急区間の分布に対する地質の影響は小さかった.したがって,遷急区間の分布は局所的な岩質の相違ではなく,盆地に対する山地の隆起といった,山地流域全体の発達過程に強く規定されると考えられる.こうした遷急区間の分布特性について,より多くの河川で解析を行い,また活断層や段丘面の分布等との関連を詳細に検討する必要がある.<br>
  • 橋本 亜希子, 小口 高, 早川 裕一, 林 舟, 斉藤 享治 日本地理学会発表要旨集 2005 (0) 269 -269 2005年 [査読無し][通常論文]
     
    1.はじめに<BR><BR>扇状地に関する研究は19世紀から活発に研究が行われており,1980年代以降には堆積学と関連した論文が多く出版されたが,その中でBlair and McPherson(1994)は扇状地に対して厳格な定義を与えた.それは,『扇状地とは主として土石流や布状洪水により谷口に形成された急勾配(1.5_-_25°)の半円錐地形であり,それよりも緩勾配の地形は扇状地ではない』というものである.これは,傾斜が0.1°未満のきわめて緩勾配な地形を扇状地と呼ぶ立場(たとえばStanistreet and McCarthy, 1993)とは大きく異なる.日本でも,平野の大河川などで,扇端部の勾配が0.1°を下回る例が多数報告されている.<BR>Saito and Oguchi(in press)によると,日本,台湾,およびフィリピンでは,扇状地の勾配は多様な堆積環境を反映してさまざまな値をとるが,デスバレーでは1.5° 以下の勾配をもつ扇状地がほとんど存在しない.したがって,Blair and McPherson(1994)による扇状地の定義は,乾燥地域での知見に偏っている可能性がある.しかし,乾燥地域と湿潤地域における扇状地と非扇状地の堆積勾配を詳細に検討した研究は少ない.そこで本研究では,DEM(デジタル標高モデル)の解析に基づき,扇端よりも上流側の扇状地の勾配(上方勾配)と,下流側の非扇状地の勾配(下方勾配)を湿潤地域と乾燥気候について調査し,結果を比較した.<BR><BR>2. 対象地域と方法<BR><BR>湿潤地域の事例として日本の214の完新世扇状地を取り上げた.また,乾燥地域の事例として合衆国南西部のDeath Valley,Owens Valleyおよびその周辺域(約2万km<SUP>2</SUP>)に分布する217の完新世扇状地を取り上げた.解析の際には,日本については北海道地図(株)発行の50-m DEMを使用し,合衆国南西部についてはUSGSのSRTM(Shuttle Radar Topography Mission)-DEM を使用した.それぞれの扇状地について,扇端を地形図・陰影図・水系図等に基づいて認定した後,そこから上流方向と下流方向に各250 mの幅を持つバッファーを発生させた.次に,バッファーの末端から上方と下方に,それぞれ1,000 m の幅を持つ領域を設定し,各領域の平均勾配をDEM から計算して上方勾配と下方勾配を得た.バッファーの導入は,扇端の認定に含まれる誤差を考慮したためである.また,上方勾配と下方勾配との比(勾配比)を計算した.<BR><BR>3. 湿潤地域と乾燥地域における扇端での勾配変化<BR><BR>日本・合衆国南西部のいずれにおいても,勾配比が1_から_2 となる扇状地が最も多かったが,日本では勾配比が1 に近い扇状地が合衆国よりもかなり多かった.また,日本では4 以上の勾配比を持つ扇状地がほとんどないのに対し,合衆国南西部では大きな勾配比をもつ扇状地が多くみられた(図 1).さらに,勾配比が1 未満,すなわち扇状地よりもその下方側が急となる事例が,日本においては19 % (41 個)みられたのに対し,合衆国南西部では平野部に1.3 % (3 個)のみであった.したがって,合衆国南西部の扇状地では,土石流などによって運ばれた土砂が扇状地で急速に堆積するために下流側とは明瞭に異なる堆積勾配が形成されるのに対し,日本の扇状地では扇端を境とする堆積プロセスの変化がより不明瞭かつ多様なために,扇端を境とする勾配の変化が小さいと考えられる.したがって,乾燥地域では勾配と土砂移動プロセスに基づいて扇状地を比較的容易に定義できるが,湿潤地域では場所による堆積環境の相違を十分に考慮して扇状地の認定と研究を進める必要がある.<BR><BR>文献<BR><BR>[1] Blair, T.C., McPherson, J.G. (1994): Alluvial fans and their natural distinction from rivers based on morphology, hydraulic processes, sedimentary processes, and facies assemblages. Journal of Sedimentary Research, Section A: Sedimentary Petrology and Processes, 64, 450-489.<BR>[2] Stanistreet, I.G., McCarthy, T.S. (1993):The Okavango fan and the classification of subaerial fan systems. Sedimentary Geology 85,115-133.<BR>[3] Saito, K. and Oguchi, Y. (in press): Slope of alluvial fans in humid regions of Japan, Taiwan and the Philippines. Geomorphology.
  • 堆積勾配のギャップの提唱と扇端における河床勾配の急変との関係
    小口高, 斉藤享治, 橋本亜希子, 早川裕一, 山田真之 埼玉大学教育学部地理学研究報告 24 74 -78 2004年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一 日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers (64) 113 -113 2003年10月11日 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一 日本地理学会発表要旨集 = Proceedings of the General Meeting of the Association of Japanese Geographers (64) 184 -184 2003年10月11日 [査読無し][通常論文]
  • 小口 高, 早川 裕一 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association 12 295 -298 2003年09月30日 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 松倉 公憲 地学雑 112 (4) Plate5 -Plate6 2003年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一, 小口 高 地形 24 (3) 349 -350 2003年 [査読無し][通常論文]
  • 早川 裕一 日本地理学会発表要旨集 2003 (0) 172 -172 2003年 [査読無し][通常論文]
     
    I はじめに<br><br> 地殻変動が活動的な日本列島において,完全に平衡な縦断面をもつ河川はほとんどなく,一般に河床勾配の不連続点,すなわち遷急点が多く存在する.山地流域における基盤岩上の遷急点は,形成された後に上流方向へ後退し,下刻を伝播させることが一般に知られており,流域地形の発達において遷急点の後退は重要な役割をもつと考えられている.しかし,遷急点の広範囲に渡る分布やその成因,動態を論じた研究はこれまでに少ない.また,一般に個々の遷急点のスケールは小さく,段丘面など他の地形との関連付けは難しい.そこで本研究では,遷急点の上位概念として,遷急点から下流に遷緩点までの,河床縦断面がconvexとなる区間を遷急区間と定義し,その山地流域における分布特性を,DEM(数値標高モデル)の解析に基づいて検討する.<br><br>II DEMに基づく河床縦断面と遷急区間の解析<br><br> DEMは地形の数値表現であり, GIS上での利用を通じて広範囲に渡る定量的な地形解析ができる.本研究では,解像度50 mのDEMを用いて,関東周辺の山地流域での河床縦断面形と,流路上の連続する各地点における流路勾配,流域面積を計測した(図1).このうち流路勾配の分布から,縦断面における水平距離100_から_1000 mオーダーの遷急区間を判別することができた.また流域面積の急激な変化は,水系上の合流点に対応している.一方,流線方向の傾斜変化を面的に解析し,局所的に縦断面がconvexとなる部分,すなわち河床に限らない遷急点を抽出した結果,段丘崖や峡谷,溶岩台地末端崖などの崖の上端(遷急線)が得られた.<br><br>III 遷急区間の分布特性<br><br> 検出された遷急区間と地質境界線の位置は多くの場合一致せず,地質の差異による差別侵食は遷急区間の成因とは考えにくい.一方,水系の両岸に沿った遷急線,すなわち河川の下刻による河岸の崖の上端線と,河床の遷急区間との位置関係から,遷急線の上流端に遷急区間が位置するケースが多いことがわかった.これは,遷急区間が何らかの原因により形成された後に,下流側に下刻を生じながら上流方向へ移動したために生じた地形関係と推定される.また,同程度の面積の支流域においては,似通った比高をもつ遷急区間がほぼ同じ標高に帯状に分布する傾向がみられた.これは,より下流での侵食基準面の低下により生じた下刻が,流域内の複数の支流沿いに伝播しつつあることを示す可能性が高い.すなわち,同じ標高帯に含まれる複数の遷急区間は,同一の侵食基準面低下イベントに起源をもつと考えられる.こうした各遷急区間の成因については,火山活動,断層変位や海面変動との関連を検討して判定する必要がある.<br>
  • 早川 裕一 日本地理学会発表要旨集 2003 (0) 126 -126 2003年 [査読無し][通常論文]
     
    I はじめに<br> 河床縦断面における遷急点は,急激な侵食基準面の低下により形成され,上流方向に移動することが一般に知られている.遷急点が後退すると,遷急点より下流では河床が低下し,谷壁斜面基部が不安定化することにより斜面プロセスが活発化すると考えられる.すなわち,遷急点の後退は侵食基準面の低下に対する流域地形の反応に関して,侵食の伝播の先端的な役割をもつといえる.滝は,岩盤河床における典型的な遷急点であり,滝による侵食速度はとくに基盤の露出する流域の地形発達過程において重要な要素となりうる.本研究では,房総半島の滝に基づいて提案された滝の後退速度を推定する経験式について,その追試および検証を行う.<br>II 滝の後退速度とその予察式<br> 滝の後退速度は,河川の侵食力(F)と基盤岩の抵抗力(R)との比(F/R)から導かれた無次元パラメータを用いて,以下の式であらわされる(Hayakawa and Matsukura, 2003):<br>D/T=99.7[(AP/WH)(ρ/S<sub>c</sub>)<sup>0.5</sup>]<sup>0.73</sup> (1)<br>ここで,D :滝の後退距離(形成地点から現在地までの距離),T:滝の形成年代,A:滝から上流の流域面積,P :流域における年平均降水量,W :滝の幅,H :滝の高さ,ρ :水の密度,S<sub>c</sub> :滝を構成する岩石の圧縮強度(シュミットロックハンマーの反発値から計算)である.滝の後退速度は,形成されてから現在まで等速として,その平均として求められている.<br><br>III データ収集と結果<br> 本研究では,Hayakawa and Matsukura(2003)の扱った房総半島の9個の滝のほかに,新たに8個の滝を検討対象にした.8個のうち,2個は支流型(Type A),6個は海食崖型(Type B)の成因をもつ滝である.Hayakawa and Matsukura(2003)の方法に従いデータを収集したが,流域面積は50 mグリッドのDEMからGIS上で計算し,また降水量は既存の文献資料から得た.また,滝の形成年代は関連する段丘面の既知の形成年代から推定した. 合計17個のデータをプロットしたのが図1であるが,解析の結果,式(1)は<br> D/T=166[(AP/WH)(ρ/S<sub>c</sub>)<sup>0.5</sup>]<sup>0.77</sup> (2)<br>と改められる.これは,式(1)と同様の傾向をあらわしている.<br><br>IV 考察と展望<br> 滝の後退速度と侵食力/抵抗力の比との関係を滝の成因別に比較すると,Type A(支流型)とType B(旧海食崖型)とで,後退速度の大きさの傾向に若干の違いがみられた.今後は,こうした滝の種類別,とくに侵食メカニズムによる後退速度の相違の検討を進めるとともに,他地域の滝への上式の適用性を検証してゆく.<br><br>文献<br>Hayakawa, Y. and Matsukura, Y. 2003. Recession rates of waterfalls in Boso Peninsula, Japan, and a predictive equation. Earth surface processes and landforms 28: 675-684. <br>
  • 早川 裕一, 松倉 公憲 地形 23 (3) 465 -465 2002年 [査読無し][通常論文]

受賞

  • 2010年11月 日本地形学連合 研究奨励賞
     
    受賞者: 早川裕弌

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 原シルクロードの形成-中央アジア山岳地帯の初期開発史に関する総合研究-
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2021年04月 -2026年03月 
    代表者 : 久米 正吾, 久保田 慎二, 辰巳 祐樹, 藤澤 明, 宮田 佳樹, 竹内 望, 瀬川 高弘, 覚張 隆史, 佐藤 丈寛, 新井 才二, 早川 裕弌, 山口 雄治, 青木 高明, 藤原 直哉
  • メソポタミア先史農耕社会にみる都市文明の起源
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2021年04月 -2025年03月 
    代表者 : 前田 修, 小高 敬寛, 下釜 和也, 早川 裕弌, 内藤 裕一
  • 多次元高精細地表情報を用いた流域内地形-植生系のconnectivityの研究
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2021年04月 -2025年03月 
    代表者 : 早川 裕弌
  • 地理情報科学のオンライン実習教材を用いた自然地理・防災教育の展開と効果の分析
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2021年04月 -2024年03月 
    代表者 : 小口 高, 井田 仁康, 早川 裕弌, 瀬戸 寿一
  • 湿潤変動帯における大規模崩壊地の土砂生産プロセスの解明
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2019年04月 -2022年03月 
    代表者 : 西井 稜子, 今泉 文寿, 早川 裕弌
     
    湿潤変動帯における大規模崩壊地の土砂生産の実態を明らかにするため,南アルプス早川流域を対象に,2時期(2009年,2015年)の航空レーザ測量データを用いて,大規模崩壊地の空間分布と土砂生産量を調査した.流域には81の大規模崩壊地(10^4 m^2以上)が存在しており,そのうち,2時期の航空レーザ測量データが揃っている57箇所の大規模崩壊地を対象に,標高差分解析から土砂生産量を算出した.崩壊地からの総土砂生産量は約4.4×10^6 m^3に達し,各崩壊地の土砂生産量は大きなバラツキを示した.特徴として,旧版地形図で確認できる崩壊地の土砂生産量が全体の約70%を占めた.したがって,現在の早川流域では,長期間(10^2年スケール)にわたり存在し続ける大規模崩壊地が重要な土砂供給源であると考えられた. また,大規模崩壊地での土砂生産プロセスを明らかにするため,早川流域の七面山崩壊地を対象に,気象測器(雨量計,気温計,地温計,土壌水分計)・定点カメラの設置・観測と無人航空機を用いた写真測量を複数回実施した.定点カメラのデータから,冬期,崩壊地内の積雪深の不均一性が示された.このような積雪深の不均一性は,凍結融解作用の発現強度に大きく影響することが予想されるため,今後,積雪環境が崩壊地内の土砂生産速度の差異に及ぼす影響についても検討する予定である.
  • 発生場の将来予測による中長期的な土石流リスク評価手法の開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2018年04月 -2022年03月 
    代表者 : 今泉 文寿, 松岡 憲知, 逢坂 興宏, 早川 裕弌, 中谷 加奈
     
    前年度から引き続き,地質,地形,土石流の規模,頻度が異なる3つの土石流発生渓流(南アルプス大谷崩,富士山大沢崩,スイスTaschgufer)において,山腹からの土砂生産状況の観測,土石流の材料となる土砂貯留量の観測,土石流の発生・流下状況の観測を行い,土石流の中長期的な予測に用いる「土砂貯留マップ」の作成に必要な調査手法の検討と,データの収集を行った。また,土石流の発生・流下予測を行うためのシミュレーション手法の検討を行った。 大谷崩においては,UAV(無人航空機)を用いた地形計測を,山腹からの土砂生産後,さらには土石流の発生後に行い,土石流の材料となる不安定土砂の蓄積状況の経時変化を把握することができた。あわせて,タイムラプスカメラ等を用いた土石流の発生・流下状況の観測を行い,不安定土砂の蓄積状況が土石流の発生箇所に影響を及ぼすことを明らかにした。 富士山大沢崩においては有人機等による地形計測成果を解析することで,不安定土砂の貯留状況の変化を調べた。それにより,不安定土砂の貯留量や地盤の凍結の有無により土石流の発生条件が変化することを示した。スイスTaschguferにおいては,岩盤の温度や水分量の変化を観測するなどし,土砂生産~土砂貯留~土石流の発生・流下に至る一連のプロセスに関するデータの蓄積を行った。 これら3つの土石流発生渓流の現地観測と並行して,土砂貯留量や流域の水文特性を反映した土石流予測を行うため,シミュレーションシステムHyper Kanakoを用いたシミュレーション手法の検討を行った。
  • 分布型水土流出モデルの長期解析に基づく流木被害軽減のための森林管理手法の検討
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2018年04月 -2022年03月 
    代表者 : 堀田 紀文, ゴメス クリストファー, 廣嶋 卓也, 甲斐田 直子, 鈴木 拓郎, 加藤 顕, 早川 裕弌, 芳賀 弘和
     
    各地での調査を開始した.福岡県朝倉市では,2017年九州北部豪雨災害で発生した流木量を対象斜面において算定した.また,各支流ごとに残置した流木量の差異を比較し,流域地形の違いが下流への流木量の多寡に影響を及ぼす可能性を示した.また,過去の土砂災害で複数の流木供給イベントがあったことが確認されている兵庫県佐用町にも試験流域(山崎高等学校演習林)を設置した.流域に供給された流木が長期的にはどのように下流に流下するかを明らかにするための調査が可能になる.その他,土石流や土砂流出の発生したいくつかの森林域でも調査を実施した. 粒子法による流木混じり土石流の流下計算を実施するためのモデル化にも着手し,一部については水路実験結果との比較を実施した.流木の流下・堆積状況については,扇状地を模した水路で実験を実施し,流木の供給条件と扇状地上での停止・堆積状況の関係についても検討した.また,分布型の水土流出モデルとしては,土壌浸食モデルの一つであるGeoWEPPを用いることとした.ハゲ山から森林への回復過程における70年を越える流量,土砂流出量の長期データを有する東京大学生態水文学研究所において試験的な適用と感度分析を実施した.得られた結果から,山地流域における長期的な土砂流出量を再現するためには,河道の堆積土砂量を適切に与える必要があることを明らかにした. また,桜川流域つくば市・土浦市住民を対象に,水害の備えに対する負担感の質問紙調査を実施し,負担感尺度の作成と情報提供による負担感軽減効果を検証した.
  • 中央ユーラシア高地民・低地民の相互交流と騎馬遊牧社会の成立基盤に関する考古学研究
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2017年04月 -2021年03月 
    代表者 : 久米 正吾, 宮田 佳樹, 早川 裕弌, 藤澤 明, 覚張 隆史, 新井 才二, 山口 雄治, 辰巳 祐樹, 久保田 慎二
     
    本研究は、中央アジア東部地域における農耕牧畜社会の成立過程について、地理的環境の異なるキルギス、天山山中及びウズベキスタン、フェルガナ盆地にそれぞれ所在する考古遺跡の比較調査を実施することによって明らかにすることを目的とする。令和元年度は以下の調査を実施した。 (1)フィールド調査:7月~8月にかけてキルギス、モル・ブラク1遺跡の発掘調査を実施し、昨年から継続発掘したトレンチ1において地山層となる礫層を確認し、同遺跡における居住年代の上限を確定した。また、遺跡周辺の土地利用の複合性を調べるために、居住地から200mほど南に位置する墓域の調査を実施し、墓を1基発掘した。発掘の結果、盗掘を受けていたものの頭骨を含む埋葬人骨の一部が回収できたため、今後、古人骨の証拠に基づいて遺跡利用の特性について議論する試料基盤を得た。9月にはウズベキスタン、ダルヴェルジン遺跡において発掘調査を実施し、遺跡内での空間利用の変異を調べるために、新たにトレンチを2つ設定し、出土標本や建築遺構を層位的に収集、記録した。中でもトレンチ6においては、厚さ3.5mに及ぶ外壁を有する建物を確認した。下層では遺構の残存状況も良好であるため、今後、この建物と出土標本を詳細に調べることによって、同遺跡での居住や生業に関する各種の考古記録が得られると期待される。また、発掘と併行して実施した地下探査では、集落を巡る囲壁の形状分布について詳細な記録を作成することができた。 (2)標本研究:今年度の発掘調査で出土した土器等の遺物及び動植物遺存体については、順調に記載研究を実施し、遺物の層位的変化や出土動植物の同定が進捗した。自然科学分析では、特にキルギス出土標本の土器残留脂質分析が進捗し、山腹の野営地に居住した人々の消費食物及び調理行動に関する具体的証拠が得られた。
  • 高密度点群情報の地形学的な高度利用と最適化:流域地形環境変動の抽出からその先へ
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2017年04月 -2020年03月 
    代表者 : 早川 裕弌, 齋藤 仁, 小花和 宏之, 内山 庄一郎
     
    本年度は、HD-PCD(高密度点群情報)に関する研究動向の把握を文献調査により引き続き行った。とくに,流域で生じる自然現象を対象とした既存および新たなHD-PCD取得解析の手法体系を整理した。この手法の検証として,新しいHD-PCD取得機材を用いた試験計測を現地観測として実施した。たとえば,SLAMによるモバイルレーザ測器やハイパースペクトルカメラを搭載したUAVの試験飛行を実施し,その有効な適用方法を検討した。 一方,前年度から引き続き,HD-PCD解析の実際の適用を実施した。具体的には,流域地形環境の変動が大きい地点である大谷崩(静岡県),九十九里海岸(千葉県),泥火山(新潟県)などで調査を実施し,また新たな調査可能地域も開拓した。これらのデータからは,とくに地形特徴の抽出に注力し,時空間変化抽出の基礎情報としてアーカイヴした。さらに,データ共有のためのコンテンツ整理を行った。共同研究利用システムを援用し,蓄積された点群およびその派生データを整理し投入した。これにより,取得データや開発したツールの利用が外部者でも可能となり,流域地形環境に限定されない,HD-PCDの多様な使用用途を発掘できるようになることが期待される。 また,高精細地形情報に関するシンポジウム・ワークショップおよび国際会議(JpGU, EGU, AOGS)におけるテーマ別セッションを主催・共催した。これにより,HD-PCD取得の最新技術など情報収集や,HD-PCD解析にかかる問題点,学術的・産業的適用事例の報告など,研究者間での情報共有を行った。 さらに,高精細地形情報の新しい活用手段として,博物館等における企画展及びワークショップを複数開催した。これは,考古分野,アート分野との異分野間連携を促すものであり,学際的な枠組みにおけるアウトリーチ活動に対しての本研究の影響力が評価された。
  • ダストフラックス長期変動に寄与する人為的影響の定量的評価
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2016年04月 -2020年03月 
    代表者 : 鹿島 薫, 篠田 雅人, 黒崎 泰典, 紺谷 亮一, 早川 裕弌, 高村 弘毅, 宮本 一夫
     
    近年、アジア内陸部の砂漠化とアジアダスト(黄砂)の頻発、それらと共に飛来する大気汚染物質や病原体が国際的な環境問題を引き起こしている。一方ダストの増加に伴う環境破壊は、アジア地区に限定されるものではなく、北アフリカ、中東、南半球諸国においても顕著となっており、全球的な比較検討が必要となっている。 本研究において明らかとする点は以下のようにまとめられる。ダストの発生メカニズムとそれがもたらす生態系の非可逆的な破壊について、自然環境の背景や、人間活動のて移動が異なる半球・大陸の湖となる地域で比較検討を行う。考古学研究成果を加え、過去4000年間を対象に、ダストフラックスの変動と人間活動の相互関係に関して、考察を加える。 以下、2018年度現地調査の詳細を記す。 ①新疆ウイグル自治区新疆大学において共同研究を行う予定であったが、新疆大学側の都合により渡航は中止となった。その代り、メールなどによる研究作業を行った。②モンゴルにおいては、モンゴルアルタイにおいて考古発掘に伴う調査、湖沼堆積物掘削調査を行った。現地調査は2018年8-9月のほぼひと月であった。③トルコにおいては2018年5月および7-8月にかけて延べ90日の渡航を行った。トルコ中部のカイセリ周辺における環境変動と考古発掘に伴う現地調査行った。④南半球の調査試料については、約30年にわたり現地調査を継続しているドイツ・グッチンゲン大学Behling Hrmann教授の研究室に渡航して、共同調査分析を行った。マダガスカル島の試料に関しての⑤湖沼研究の中心となる年縞堆積物の詳細解析に関して、フィンランド・トゥルク大学Timo Sarinen教授の研究室で分析を行った。さらに、本プロジェクトの中間まとめとなる講演会を2019年3月専修大学で開催した。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(A)
    研究期間 : 2013年04月 -2018年03月 
    代表者 : 早川 裕弌
     
    地形変化が激しく自然災害も多発する日本列島においては,精密計測に基づく地形解析,変化速度の実測やメカニズムの解明が重要な課題である。そこで本研究では,高精細な地形情報を取得できる地上レーザ測量(TLS)を用いて,高精細地形情報の取得プロセスと,その解析手法に関する一連の作業を含むプロトコルを地形学の立場から開発・標準化た。これは,様々な現地における研究対象に適用するとともに,取得データ・解析ツールの研究目的での共有化を進めた。
  • アジアオセアニア域の研究拠点形成に向けた高精細地形地物情報の地球科学的応用の展開(国際共同研究強化)
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
    研究期間 : 2017年 -2018年 
    代表者 : 早川 裕弌
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 堀田 紀文, 山川 陽祐, 土屋 智, 執印 康裕, 早川 裕弌, 今泉 文寿
     
    大谷崩での詳細な土石流観測により,大規模崩壊後の流域の土砂動態予測モデルの構築のためには2つの課題があることが示された,1つは土石流の粒度分布の影響で,他方は土石流扇状地上での土石流の首振りである.前者について,微細土砂の液相化と,一部の固相粒子が動的な応力に寄与せず,静的な応力にのみ寄与することが明らかにされた.後者については,同じく粒度分布の影響が大きいことが明らかになった.水路実験では,均一粒径土石流が扇状地上を直線的に流下するのに対して,混合土石流では首振りが生じ,扇状地の最終形状も左右非対称で,実験による差異もあった.扇頂での粗礫の堆積とそれに伴う不飽和堆積物がその要因と考えられる.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 小口 千明, Schneider Celine, Gommeaux Maxime, 宋 苑瑞, 青木 久, 早川 裕弌
     
    石材や岩盤などの壁面劣化に関与する風化機構の解明と、削剥部分の形態の定量化、岩屑生産量の定量把握を目的として研究を行った。凝灰岩体を掘削した素掘りの吉見百穴坑道跡では、入り口から奥に向かい、風化削剥量の増加、湿度低下に伴う岩屑生産量の増加、主要な析出塩は石膏、などが判明した。また、「乾燥化指数」を考案し、塩類風化程度、塩溶液の供給量、および乾燥化度の関係を定量化した。ベルギーのオーバル修道院でも吉見百穴と同様の調査を行った。また、風化箇所の面積と深さを、TLSとSfM-MVSの計測データよりDEMを作成して削剥体積を求めたところ、3年の研究期間中で数ミリ以上の変化が検出された。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 長谷川 直子, 山下 琢巳, 横山 俊一, 大八木 英夫, 早川 裕弌, 谷口 智雅, 戸田 真夏
     
    本研究では地理的な視点を一般の人たちに広めるための効果的な手段として、旅行に着目した。一般に市販されている旅行ガイドブックに地理的な記述がほとんどないことから、地理の視点を取り入れた旅行ガイドブックの出版と普及を検討した。大学での授業で作成した地理的記述を含むまちあるきガイドマップを中心に月刊「地理」の増刊号として雑誌を出版した。一般の人に親しみやすいよう雑誌の構成やデザイン・タイトルなどを学生が考えた。この雑誌が社会の目に留まりテレビ・新聞・ラジオなどから、学生・研究者双方に対する問い合わせが続いており、社会や学術界に対して一定のインパクトを与えられたと考えている。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 早川 裕弌, 小花和 宏之, 鳴橋 龍太郎, 吉田 英嗣, 財城 真寿美, 奥村 晃史
     
    数千年に一度といった大規模低頻度な自然災害は,自然地理学的あるいは地質学的アプローチからその実態を解明する必要がある。本研究では,豊富な考古学資料から数千年前の明確な文化の断絶が立証されているものの,同時期に大規模な環境変化が報告されていない中央アナトリアの一地域において,長期的な災害履歴・古環境変動を調査し,それらが文化変容に与えた影響を検討した。とくに,火山の山体崩壊や活断層に関する古災害の可能性が明らかとなった。これは,同地域で将来的に起こりうる自然災害に関して,今後の都市開発と防災・減災策を検討するための基礎情報として提供される。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2013年04月 -2017年03月 
    代表者 : 大沼 克彦, 久米 正吾, 濱田 英作, 岡田 保良, 宮田 佳樹, 川又 正智, 佐藤 宏之, 早川 裕弌
     
    4年にわたるキルギス現地調査と国内関連研究は、キルギスにおける紀元前12000年から1500年(中石器時代から後期青銅器時代)にかけた遊牧社会形成の実体の解明に向けて大きく前進した。発掘をおこなったすべての遺跡において、中石器層から青銅器時代層のあいだには1万年ほどの空白があり、連続性がないことは、中央アジアの遊牧社会の形成に関する、西方からの遊牧民移住、在地農牧民の専従遊牧民化という2つのシナリオのうちの前者がより妥当であることを提起する重要な成果である。今後は調査・研究をキルギス周辺地域に拡大し、中央アジア全体という巨視的観点で遊牧社会形成の経緯と地理的多様性を探求していく。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2013年04月 -2016年03月 
    代表者 : 小花和 宏之, 早川 裕弌
     
    南海トラフ巨大地震による過去の地盤変動量を調査したところ、顕著な場所および最大沈下量は、高知県高知海岸の2 mおよび和歌山県七里御浜の40 cmと判明し、両海岸を本研究の調査対象地とした。地盤沈下による汀線後退量予測式をもとに後退量を計算したところ、高知海岸では81~135 m、七里御浜では2~21 mであった。両調査地における想定海岸侵食範囲内の土地利用を調べたところ、高知海岸については建物用地(21%)や農用地(11%)といった居住・経済活動範囲が多く含まれ、直接的な被害規模が大きく、一方、七里御浜については海浜(37%)の比率が大きく、直接的な被害の程度は相対的に小さいと評価された。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2011年04月 -2015年03月 
    代表者 : 小口 高, 早川 裕弌
     
    日本の急峻な山地の典型的な地形はV字谷であるが、あまりに普遍的な地形であるためか、地形の特徴の詳しい検討はほとんど行われていなかった。本研究ではデジタル標高モデルや地理情報システムを活用し、V字谷を含む谷の断面を定量的・統計的に分析し、谷の地形的特徴と規定要因を検討した。また、谷の形成に寄与する斜面崩壊などのプロセスや、谷からの土砂流出について、統計モデルなどを用いて検討した。主な対象地域は日本、台湾、中国南東部、アラビア半島西部である。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2011年 -2012年 
    代表者 : 早川 裕弌
     
    岩盤河川地形は地質,地殻変動,気候変動等さまざまな環境要因により形成される。本研究は,とくに気候変動戸岩盤河川の浸食との関係について, その縦断面形と遷急区間に着目し,地形定量分析・空間解析のアプローチから解明を試みた。山地流域の岩盤河川における遷急区間の定量抽出手法を開発 ,そ の空間分布を現地から広域までのスケールで解析すると,遷急区間の形成には水理的要素の経年的変化,すなわち気候変動が影響していることが示唆された。
  • 日本学術振興会:科学研究費補助金(特別研究員奨励費)
    研究期間 : 2007年04月 -2009年03月 
    代表者 : 早川裕一
  • 遷急区間侵食と基盤岩石物性を組み入れた岩盤河川の地形発達モデルの構築
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 2007年 -2008年 
    代表者 : 早川 裕一
     
    岩盤河川における遷急区間の侵食(後退)速度について,河川侵食力と岩盤強度との両要素のパラメータからなるHayakawa and Matsukura(2003)による予察式をもとに,その式の適用可能性と,侵食速度に対する環境要素(地形・地質・気候・水文等)の検討・評価を進めた。これまで,房総半島の滝を対象とした当初のデータを含め,阿蘇外輪山,日光華厳滝,コロラドフロントレンジやナイアガラフォールズ(北米)などにおいては,Hayakawa&Matsukura(2003)の式は遷急区間の侵食速度の相違は,流量,滝の規模および岩盤強度の組み合わせによって説明され得ることが示されてきた(たとえばHayakawa and Matsukura,2009)。しかしながら,立山称名滝,および台湾中西部の河川群から得られたデータの解析によると,これらの河川における遷急区間侵食は上記の予察式により予測される侵食速度よりもはるかに大きい速度で実際に侵食されていることが明らかとなった。これらは,現地観察やGISを用いたDEM解析に基づいた解釈として,河川を流下する礫などの運搬物質が河床の侵食を促進している可能性があると議論されている(Hayakawa et al.,2008,2009)。今後さらに詳細な解析を行うために,より多くの分析事例を収集することが肝要である。 また,こうした遷急区間の各大陸の山地地域における分布を調査するために,地形情報(DEM)の収集・整理を行った。たとえば,地形情報として全世界をカバーするSRTM(解像度90m)を,ワークステーションにおけるGISによって統合管理し,河川の縦断面形を取得・解析しつつある。また,新たな高解像度グローバルDEMであるASTER G-DEM(解像度30m)の利用可能性について予備的検討を行い(Hayakawa et al.,2008),データの正式リリース(2009年6月予定)後にSRTMと同様に解析を行う計画を立てた。こうして得られる縦断面形のデータセットからは,河床勾配の数値解析を行うことにより,遷急区間の位置を自動抽出することが可能であり,地球上の広域的な遷急区間の分布を把握できる。さらに,その中から現地調査を行う遷急区間を選択し,岩盤強度や河川侵食力のデータ収集が進行中である。 一方,遷急区間などの現地調査において地形の3次元データを迅速かつ正確に取得するための方法として,ディファレンシャルGPSとレーザ距離計を組み合わせた測量システムの開発を行い,各所における適用や精度検証等を行った(Hayakawa and Tsumura,2008;Hayakawa and Ikeda,2009)。この手法は,地形が未知の場所においても,数時間から数日間で高解像度の3次元地形データを低コストで取得可能とするものであり,遷急区間地形の現地調査においても活用している。
  • 日本学術振興会:科学研究費補助金(特別研究員奨励費)
    研究期間 : 2004年04月 -2007年03月 
    代表者 : 早川裕一
  • 遷急区間の形成と後退にともなう流域の地形変化に関する地理情報科学的研究
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 2004年 -2006年 
    代表者 : 早川 裕一
     
    日本列島全域の山地流域における河川縦断面形状を,GIS(地理情報システム)とデジタル地形情報(数値標高モデル,DEM)を用いて抽出し,さらにHayakawa and Oguchi,2006の手法を用いて,可変計測区間長により異なる河床勾配の値を得て,局所的に急勾配となる遷急区間の客観的認定を行った。これにより,日本の主要な山地河川における遷急区間の空間分布が初めて定量的に明らかとなった。 得られた遷急区間の空間分布について,地形,地質,テクトニクス,気候の各条件との関係を,各種空間データを入手・整理した上で,GISとデータベースソフトウェアを用いて分析を進めた。その結果,遷急区間の分布は地形条件に強く規定されることが判明した。とくに河川勾配や河川の主要合流点との関係が明瞭であり,遷急区間の形成には水理的要素が大きな役割をもっことが示唆された。この事実は遷急区間の形成要因としては従来ほとんど検討されてこなかったものであるが,日本列島の山地流域においては水理的作用により形成される遷急区間が卓越して存在すると考えられ,河川縦断面形の動的平衡状態とも関連して,地形学における新たな知見をもたらしたと言える。 一方,日本で最大級の遷急区間である富山県立山・称名滝の後退速度について調査を行った。これにより,侵食速度の規定要因の解明に向けたデータの蓄積がなされた。またこの後退速度の法則は,日本列島における遷急区間について普遍的に通用するものと考えられ,先の広範囲で抽出された遷急区間の形成時期についての検討にも用いられ,完新世気候変動との関連も議論された。 また,地形学における地理情報科学の応用事例としての簡易レーザー距離計を用いた地形測量手法についての報告を行った。この手法により,調査の期間や機材が限られる地域においても,詳細な地形図を迅速に作製することが可能となる。

教育活動情報

主要な担当授業

  • 地生態資源学特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 地表観測、地形、野外観測、リモートセンシング、GIS earth surface monitoring, landforms, field measurement, remote sensing, GIS
  • 環境解析法演習Ⅰ
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 野外観測,GIS,無人航空機(ドローン),GNSS,レーザ測量,地形計測 field observations, geographical information system, uncrewed aerial vehicle (UAV, drone), global navigation satellite system (GNSS), laser scanning, topographic mapping
  • 大学院共通授業科目(一般科目):自然科学・応用科学
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 大学院共通科目
    キーワード : UAVs, SfM, land surveying, natural resource management, NDVI
  • 統合環境地理調査法実習
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 地形測量・マッピング,データ解析,社会調査法,環境地理学 Topographic measurement and mapping, Data analysis, Social survey, Environmental geography


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