水工学論文集,第52巻,2008年2月 河川レーザ測量のための 水面下河床高の力学的内挿補間法 HYDRODYNAMIC INTERPOLATION METHOD OF SUBMERGED RIVER BED TOPOGRAPHY FOR LASER SCANNING SURVEY 内田龍彦 1 ・河原能久 2 ・吉田 晋 3 ・森山 学 4 Tatsuhiko UCHIDA, Yoshihisa KAWAHARA, Susumu YOSHIDA and Manabu MORIYAMA 1 正会員 博(工) 広島大学助教 大学院工学研究科（〒739-8527 東広島市鏡山1-4-1） 2 フェロー会員 工博 広島大学教授 大学院工学研究科（同上） 3 学生会員 広島大学工学部第四類（同上） 4 非会員 復建調査設計株式会社 空間情報システム部（〒732-0052 広島県広島市東区光町ニ丁目10-11） Recently 3D laser scanner systems have been widely and effectively used to measure the physical environment of river. However, it is still very difficult to obtain submerged river bed topography. To overcome this problem, this paper proposes a new and practical method to interpolate the submerged bed elevation to compensate for the weak points of laser systems. First, we obtain the detailed bed data in an experimental channel by a laser scanner system. The performance of a geometric interpolation method using bed elevation and its gradient at water edges is discussed. Then we show the significance of water surface profile in estimating river bed profile through the comparisons between the interpolated and the measured data. And we formulate a new hydrodynamic interpolation method of river bed topography under water surface using water surface profile. The hydrodynamically interpolated submerged bed river shape is found to show good agreement with the measured data. Key Words: laser scanner, ground data, submerged river bed topography, water surface, geometric interpolation method, hydrodynamic interpolation method, 2D numerical analysis １． 序論 現在，コンピュータ技術の進展により，洪水流の二次 元不定流解析は実務レベルでも可能となっている．しか し，解析に必要なデータが質・量ともに不十分であるこ とが数値解析上の大きな障害となっている．このため， 場所的，時間的に変化している河道特性のデータを整備 することが急務である．航空レーザ測量 1),2) は，三次元 座標を経済的かつ一定の品質で大量に取得できるという 技術的な特徴から，河川の物理環境データを生成できる 可能性があり，近年注目されている．しかし，一方で航 空機の運用コストが高いこと，高度が高いために計測誤 差が小さくないことに加え，植生が繁茂する状況での地 盤高の取得技術が確立されていないこと等の課題が残さ れている．特に，水面下の河床データについては，レー ザの安全規格の面からレーザ光の強度が制限されること と，水表面での反射及び屈折により，データ取得が困難 であることが指摘されている 3) ．この弱点を克服するた め，例えば傳田ら 4) はレーザスキャナの陸域の河床高 データと水深による航空写真のRGB値の変化を用いて， 水面下河床データの補間法を提案している．しかし，こ の方法ではRGB値と水深の相関関係を求めるために多数 の点での水深計測が必要なことと，RGB値は水面や河床 の条件等によっても変化するため，水面下河床高データ の算出の際には特別なフィルタリング技術が必要である． 著者ら 5) は，低空を飛行できる小型有人ヘリコプタに 搭載した，高精度の3Dレーザスキャナ（LISA）を用い て太田川（11K～12K）においてレーザ測量を行った． その結果，高精度かつ高密度のレーザ測量では，水域で データが取得できないことを生かして，水際の河床高 データから水際の河川水位を高精度で推定できること， 河床高データの局所的な分散から河床材料の代表粒径を 推定できることを示した．洪水流に対する水面形のもつ 重要性については福岡 6) が取り纏めているが，ここでは 河川レーザ測量を行う低水時を対象とする．定常状態で 流量が与えられる場合，水面形に大きな影響を与える因 子は，河床形状及び粗度係数である．水位が低い低水状