全地連「技術 e－フォーラム 2004」福岡 【124】 地上型レーザスキャナによる不安定化した切土法面の変動計測 国際航業株式会社 1.はじめに ○新谷 ちか子 〃 松谷 泰生 . 〃 三戸 嘉之 . 〃 本多 政彦 . 図－２の移動杭の変動ベクトル図では，法面上端で 不安定化した道路法面の挙動把握調査と対策工検討 14 日間に 53cm，中段で 40cm と大きく変動しているに のために，地上型レーザスキャナによって詳細な地形 もかかわらず，法面末端部でほとんど変動がなかった。 計測を行い，法面全体の変位状況の詳細把握を試みた。 (2) 既往調査での課題 以下では，この地上型レーザスキャナによる複数時 期の計測と，変動範囲ならびに変動量の解析による変 動機構の検討について紹介する。 これらの当初調査で対策工検討に不足していた情報 として以下の事項が挙げられる。 a.変動機構が不明である。 2.現地状況 中段付近をすべり面とした地すべり性の変動か， 約 20 年前に施工された道路沿いの切土法面の押し トップリングか判断するにはデータが不足（移動 出しが発生し，モルタル吹付けが剥がれ落ちたり，背 杭測量により法面中段より上端の変位が若干大 後の尾根に道路に平行な伸張方向をもつ開口亀裂が発 きいが点数が少ないため，有意な差か否か不明）。 生するなどの変状が発生した。これにともない，挙動 b.当初 32 点設置した移動杭は，法面内 22 点中，中 把握調査と対策工検討が行われることになった。 段～下部の 5 点が，法面変状の進行に伴ない順次 対象となるこの切土法面は，幅約 70ｍ，比高約 50 ｍ，勾配 45 度程度で，ほぼ道路と同走向で約 70 度山 側傾斜の三波川帯の結晶片岩を主体とする。 剥落したこともあり，変動の範囲を確定できない。 このため，変動範囲・変動量の把握による変動機構 の解明と適切な対策工の検討を目的として，法面内へ の立ち入りが不要な地上型レーザスキャナによる計測 を複数回行い，その地形変化の解析を行った。 4.地上型レーザスキャナとは 地上型レーザスキャナは，計測対象地内に立ち入ら ずに，高密度の地形データを迅速に計測でき，人力で 持ち運びできることから，近年，斜面（特に急崖）や 図―１ 現地状況（尾根末端部切土） 文化財発掘時等の形状計測に活用されてきている。 340° 3.従来手法による計測と課題 レーザ スキャナ (1) 当初からの挙動把握調査 挙動把握調査では，当初，トータルステーションに レーザ 80° よって法面内外に設置された 32 ヶ所の移動杭を定期的 に計測するとともに，法面背後でのボーリング調査や 斜面 レーザ反射時 間と方位から 点座標を取得 パイプ歪み計設置などにより調査が進められた。 ノート PC 表－１ 型式 製造元・型番 計測距離 測距精度 図―３ 計測原理 地上型レーザスキャナの諸元 地上型 レーザスキャナ RIEGL LMS-Z210 2～350ｍ ±2.5 ㎝ ノンプリズム型トー タルステーション ～150m 5mm+3ppm ミリラジアン レーザの拡散角 測定能率 図―２ 変動ベクトル図（3/21 と 4/4 の比較） 動作環境 ミリラジアン 3 m rad （距離 0.6 m rad 100m で半径 15cm） 6 1 ×10 点 / 1h ×10 点 / 1 h 暗闇可，大雨，霧， 暗闇・大雨・降雪可 降雪不可 全地連「技術 e－フォーラム 2004」福岡 5.三次元モデル化と変動状況の解析 までの 36 日間では，最大 4.5m 以上も変位した。この (1) 三次元モデルの構築 間，吹き付けの剥落や表層の小崩壊が何度か発生した 現地では３月下旬から４月の１ヶ月強の間に述べ８ 日間計測を行い，約５～10cm 間隔，40 万点前後の点群 データを取得した。この点群データから各時期毎に， 以下の手順で三次元モデルを構築した。 ため，４月中旬には，道路を迂回させたうえで，法面 下部に大規模な盛土が行われた。 この三次元モデルの変動量分布は，トータルステー ションにより計測した移動杭の変動ベクトル図とも整 a.点群の反射強度から法面外側の基準点を抽出 合的である。このことから，地上型レーザスキャナ計 b.法面外側の移動杭測量を基に公共座標系に変換 測による三次元モデル自体の比較により，２～３cm 以 c.植生や電線などの不要データを手動で除去 上の変位であれば面的に把握できることが確認された。 d.計測地点を視点として点群を平面に投影して TIN 6.おわりに （三角網）を構築することで三次元の面を定義 (1) 変動機構の判定 地上型レーザスキャナにより法面形状を詳細に計測 (2) 変動量・範囲の把握 構築した各時期のモデルのズレの大きさに応じて着 することで，法面内に設置した移動杭のみの計測だけ 色した変動分布図を作成した（図－４～５）。このズレ では把握が困難だった，変動の大きい範囲とその変動 は，計測した全点群ごとに，道路に直交の水平方向の 量を，定量的に把握できた。 ズレを変動量として求めたものである。なお，計測は， この解析の結果，上部から中段にかけて変位量は， 法面の斜め下方から行ったため，法面小段はほぼ死角 漸移的に減少しており，下部ではほとんど変位してい となったことから，モデルに誤差が大きく，見かけ上， なかった。また，現地の状況が地すべりよりもトップ ２時期の差が大きくなっている。 リングの一般的な現象を示していたこととも考え合わ せ，対象法面の挙動は，約 70°山側傾斜の結晶片岩（受 け盤）斜面でのトップリングによる現象と判断した。 このような挙動機構の判定は，従来，移動杭測量な 小段 ど変状の断片的データや地質状況その他を総合して経 験的・定性的に判断していた。当地点では，法面の面 小段 的な変位を綿密に把握したことにより，定量的な挙動 小段 機構判定が行えた。 (2) 今後の課題 小段 今回の計測・解析で残された課題としては，以下の 小段 事項が挙げられる。 a.公共座標系への変換用の基準点を計測点群デー タから抽出する際の座標の誤差が，数 cm と大き 図―４ 水平変動分布図（4/4-4/6 平面図） い。ただし，今回は三次元モデルのズレによる変 ※ 小段は計測地点から死角となるため誤差大 動分布図と法面内の移動杭測量の成果と整合的 なことが確認できたことから，モデル全体として 小段 見たときの誤差はこれより小さいと考えられる。 b.図－４～５に示した変動分布は道路に直交する 水平方向の差を取ったものであり，変動量自体を 表したものではない。移動杭測量による実際の変 動方向は，水平より若干斜め下方へ向かっている。 今後は，事例を増やして精度の検証を進めるととも に，計測手法や基準点の抽出方法，ならびに，実際の 変動方向を考慮に入れた変状の可視化について改良を 検討していく必要がある。 《参考文献》 図―５ 水平変動分布図（4/4-4/6 法面正面） 1) 小山内信智・他３：３Ｄレーザースキャナーの切 土斜面地すべり観測への適用性，砂防学会研究発表 これらの図では，法面の下部にはほとんど変位がな 会概要集，2003.5 く，中段から上部にかけて，変位が漸移的に大きくな 2) 三戸嘉之・他６：のり面・崖地の高密度三次元座 っている。上部では２日間に上端で 15cm 程度，中段で 標データの取得と応用地質分野への活用，pp.351～ ６cm 程度変位してる。なお，計測期間の当初から最後 364，応用地質，Vol42,No6,2002.6
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