二酸化炭素吸収効果の評価方法および評価装置
【課題】二酸化炭素の削減に適した分析を可能とする二酸化炭素吸収効果の評価方法の提供を目的とする。
【解決手段】植物群１を判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域２を観測した観測画像データ３における画素の分布に従って評価対象領域２から植物領域４を抽出するステップと、
観測画像データ３に座標標定された数値地形モデル５および数値表層モデル６に基づいて植物領域４の地表面標高と表層面標高との差分を、植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出するステップと、
予め設定された森林相当の高さに満たない植物群１に、二酸化炭素吸収量ｅとの因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当て、当該植物群１を有する分割単位７の植物領域４内における面積を乗じて非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価するステップとを有して構成する。
【解決手段】植物群１を判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域２を観測した観測画像データ３における画素の分布に従って評価対象領域２から植物領域４を抽出するステップと、
観測画像データ３に座標標定された数値地形モデル５および数値表層モデル６に基づいて植物領域４の地表面標高と表層面標高との差分を、植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出するステップと、
予め設定された森林相当の高さに満たない植物群１に、二酸化炭素吸収量ｅとの因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当て、当該植物群１を有する分割単位７の植物領域４内における面積を乗じて非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価するステップとを有して構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二酸化炭素吸収効果の評価方法および評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の主な要因とされる二酸化炭素の削減に関し、近年、樹木の二酸化炭素吸収能力が着目されている。例えば、近年の国際会議の議定書である京都議定書においては、管理整備された森林を吸収源として二酸化炭素の削減量を捉えることがなされている。
【０００３】
特許文献１には、このような森林による二酸化炭素の吸収効果を評価をするための手法が記載されている。この従来例において、評価は、二酸化炭素の森林による吸収量を直接把握してなされる。具体的には、森林の単年の成長量に炭素含有率を乗じて炭素吸収量を算出し、これを二酸化炭素に換算して単年の二酸化炭素吸収量を把握する。上記成長量は、立木幹材積にバイオマス係数を乗じて得られるバイオマス蓄積量を所定の測定期間の前後２時期で取得し、これを年に換算して算出される。また、上記立木幹材積は、林相毎に一定面積の標準地を選定し、この標準地内の樹木の樹高を測定し、この樹高から胸高直径を算出し、これら樹高および胸高直径から単位面積当たりの立木幹材積を算出し、さらに空中写真に基づいて計測した林相面積を乗じて求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８-４６８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来例は、そもそも二酸化炭素の吸収源を森林のみに限定するために、都市部などの森林が少なくならざるを得ない地域の場合、二酸化炭素の削減に適した分析ができるとは必ずしも言い難いのが実情である。
【０００６】
本発明は以上の欠点を解消すべくなされたものであって、森林が少ない地域における二酸化炭素の削減に適した分析を可能とする二酸化炭素吸収効果の評価方法の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、森林が少ない地域おける二酸化炭素の削減に適した分析を可能とする二酸化炭素吸収効果の評価装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
二酸化炭素の吸収効果は、上述したように森林のみに期待することなく、光合成を考慮するならば植物一般を対象に認めることも有意義といえる。一方、効果を評価する地域、すなわち評価対象地域が広範な場合には、従来同様に空中写真などを用いることが効率的であるが、このように植物一般を対象にしてしまうと、評価材料をどのように把握すべきかが問題となる。この点、上述した京都議定書において森林に対して管理整備されていることを求めるように、評価材料が容易に消失しにくいような安定性に対しても一定の配慮ができることが望ましい。
【０００８】
本発明は以上を考慮してなされたもので、
植物群１を判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域２を観測した観測画像データ３における画素の分布に従って評価対象領域２から植物領域４を抽出するステップと、
前記観測画像データ３に座標標定された数値地形モデル５および数値表層モデル６に基づいて前記植物領域４の地表面標高ｈｔと表層面標高ｈｓとの差分Δｈを、該植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出するステップと、
予め設定された森林相当の高さに満たない植物群１に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当て、当該植物群１を有する前記分割単位７の植物領域４内における面積を乗じて評価対象領域２内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価するステップとを有して二酸化炭素吸収効果の評価方法を構成する。
【０００９】
評価材料としての植物一般は、例えば地域環境に適した雑草が群生するように、集団を形成する傾向が認められる。このような傾向に着目すれば、植物一般を評価材料として認めた場合において個体単位ではなく集団、すなわち植生等を単位としてその有無を把握することにより、衛星写真等を用いて把握することが可能となり、広範な地域に対する評価を効率的に進めることができる。また、集団をなしていることで個体に比べれば容易に消失しにくいような安定性があるということもできる。
【００１０】
さらに、植物一般としては農作物も一定の割合を占めることになるが、これは経済活動に従うことから集団を形成することが期待できる。
【００１１】
以上の植生等の植物群１は、植物群１が判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域２を観測した衛星写真や航空写真等の観測画像データ３を用いることにより評価対象領域２から効率的に抽出することができる。植物群１が判別可能な所定波長域としては、例えば植物一般の色である緑色によって植物を判別可能な可視波長域、あるいは植物が非常に強く反射することで植物を判別可能な近赤外波長域などの単一の波長域以外に、複数の波長域として構成することも可能で、例えば近赤外域と可視域（赤）とで構成される代表的な植生指標である正規化植生指標（ＮＤＶＩ：Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）を利用して植物の有無を判別することも可能である。
【００１２】
また、このようにして抽出された植物群１には森林が含まれる場合が考えられるが、森林が少ない地域における分析において有用な森林以外の植物群１については、その高さを利用して特定することができる。具体的には、上述した観測画像データ３に対して座標標定された数値地形モデル５（ＤＴＭ：Ｄｉｄｉｔａｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｍｏｄｅｌ）および数値表層モデル６（ＤＳＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ）を用意し、両モデル間の標高差Δｈを算出することにより、効率的に植物群１の高さを得ることができる。この高さが森林相当に満たないものに絞り込めば、森林以外の植物群１を特定することができる。高さの判定に際しては、評価対象領域２から複数の植物群１を抽出して得られた植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に行うことにより、植物群１を良好に特定することができる。
【００１３】
すなわち、複数の植物群１が抽出されて植物群１の単位面積よりも大きくなる植物領域４について、例えば上述した観測画像データ３の単一画素が示す面積を単位として分割した分割単位７を設定した場合には、植物群１毎に高さを判定することができる。なお、上記分割単位７の面積は、その高さにより植物群１が森林か否かを判別するに適したものにすることが望ましく、例えば上述した単一画素に対応する地上面積よりも小さく、あるいは大きくすることも可能であるが、上述した数値地形モデル５等における分解能、精度などを考慮することが望ましい。
【００１４】
以上のようにして評価材料から除外される森林は、森林以外の植物群１に比べて一般に二酸化炭素吸収効果に優れることから、このように森林以外の植物群１を特定して評価材料とすることにより、誤って森林が含まれてしまうことによる評価の精度低下を防止することができる。なお、森林を含めた二酸化炭素吸収効果を評価したい場合には、以上の評価に加えて森林を対象にした従来のような評価を組み合わせて総合的に判断すれば足りる。
【００１５】
上述したように森林以外の植物群１が特定できれば、あとは二酸化炭素吸収量との因果関係に従って評価することができる。評価に際しては、予め現地調査を行うなどして森林以外の植物群１による単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについて決定しておき、これに面積を乗じれば足りる。これによって面積に応じた評価を行うことができる。二酸化炭素吸収量ｅは、従来例のような二酸化炭素の年間予想吸収量のほか、適宜の指標などとしても構成することが可能である。
【００１６】
また、以上のような評価を行うための植物群１の面積は、上述した分割単位７が所定の面積単位で形成されることにより特定することができる。さらに、上述した二酸化炭素吸収量ｅを現地調査等により決定する単位面積については、二酸化炭素吸収量ｅの判断に適したものにすることが望ましいが、上述した分割単位７の単位面積と同じにすれば、演算処理の負荷を軽減することができ、この場合においてさらに、上述した観測画像データ３の単一画素が占める面積とも同じにすれば、さらに演算処理の負荷を軽減することができる。すなわち、例えば上述した観測画像データ３、数値地形モデル５、数値表層モデル６を相互に座標標定し、これらのデータが有する情報を、平面位置を基準にして管理、加工して地理情報システム（ＧＩＳ：Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を構築すれば、このＧＩＳのデータに基づいて二酸化炭素吸収効果を評価することができる。
【００１７】
また、上述したように植生群の高さを判定する場合において、森林相当に満たない高さの範囲内において複数の高さ範囲区分８を設定し、各高さ範囲区分８に対して二酸化炭素吸収量との因果関係により個別に設定した単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当てれば、二酸化炭素吸収量と密接に関連する植物の高さを活用して評価精度をより高めることができる。この場合、高さ範囲区分８は評価精度の向上を考慮して決定することができるが、草地、農地といったいわゆる土地利用区分に対応した高さ範囲区分８を設定すれば、上述したようにＧＩＳを構築した場合に属性データとして土地利用区分が設定されたときには、これをそのまま利用して確認、修正することができる。例えば、属性データとしての土地利用区分を設定するために現地確認調査がなされる場合には、評価の精度を極めて高めることが可能になる。
【００１８】
さらに、以上においては植物群１に二酸化炭素吸収量ｅを割り当てる場合を示したが、これに代えて二酸化炭素吸収量を森林換算する換算率を割り当て、該換算率に対して評価対象領域２内における当該植物群１を有する分割単位７の面積を乗じて得られる森林相当面積により二酸化炭素吸収効果を評価することも可能で、この場合には、評価結果を森林基準の二酸化炭素吸収能力と比較することが容易となり、上述した議定書などの森林基準との整合性を得やすくなる。
【００１９】
また、上述したＧＩＳを考慮すれば、二酸化炭素吸収効果の評価方法は、
評価対象領域２を設定した後、
地図データ９に座標標定され、植物群１が判別可能な所定波長域により地表を上空から観測した観測画像データ３を格納する観測画像データ格納部１０を参照し、評価対象領域２の地図上の対応領域についての観測画像データ３における画素の分布に従って評価対象領域２から植物領域４を地図上の位置を特定して抽出し、
次いで、前記地図データ９に座標標定された数値地形モデル５を格納する数値地形モデル格納部１１、および前記地図データ９に座標標定された数値表層モデル６を格納する数値表層モデル格納部１２を参照して前記植物領域４の地表面標高ｈｔと表層面標高ｈｓとの差分Δｈを、該植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出し、
この後、予め設定された森林相当の高さに満たない植物群１に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当て、当該植物群１を有する前記分割単位７の植物群１領域内における面積を乗じて評価対象領域２内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価して構成することができ、この場合、評価対象領域２の選定の自由度を高めたデータ処理が構築される。
【００２０】
また、以上において述べた二酸化炭素吸収効果の評価は、
地図データ９を格納する地図データ格納部１３、
前記地図データ９に座標標定され、植物群１が判別可能な所定波長域により上空から地表を観測した観測画像データ３を格納する観測画像データ格納部１０、
前記地図データ９に座標標定された評価対象領域２の数値地形モデル５を格納する数値地形モデル格納部１１、
前記地図データ９に座標標定された評価対象領域２の数値表層モデル６を格納する数値表層モデル格納部１２、
二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される植物群１の所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを、予め設定された森林相当の高さに満たない範囲内において植物群１の所定の高さ範囲区分８別に格納する植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４、
評価対象領域２を設定する対象領域設定手段１５、
前記地図データ格納部１３と観測画像データ格納部１０を参照し、前記評価対象領域２の地図上の対応領域についての観測画像データ３における画素の分布に従って前記評価対象領域２から植物領域４を抽出する植物領域抽出手段１６、
前記数値地形モデル格納部１１および数値表層モデル格納部１２を参照し、前記植物領域４の地表面標高ｈｔと表層面標高ｈｓとの差分Δｈを、該植物領域４内を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出する植物高さ算出手段１７、
前記植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４を参照し、前記植物群１の高さ範囲区分８に応じて割り当てられた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅに、当該高さ範囲区分８の植物群１を有する前記分割単位７の植物領域４内における面積を乗じ、得られた各高さ範囲区分８についての二酸化炭素吸収量を合算して評価対象領域２内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価する評価手段１８を有して構成された二酸化炭素吸収効果の評価装置を用いることによっても実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、森林が少ない地域における二酸化炭素の削減に適した分析を可能とすることから、地球温暖化対策に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を示す図で、（ａ）は全体の処理の流れを示すフローチャート、（ｂ）は植物・二酸化炭素吸収量テーブルの内容説明図である。
【図２】本発明を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る地理情報システムの構造を説明する図で、（ａ）は地理的位置を基準にして複数の情報を重ね合わせたイメージを示す図、（ｂ）は数値地形モデルと数値表層モデルの標高の採用基準の違いなどを説明する図である。
【図４】評価対象領域を示す図で、（ａ）はより広範な領域内で特定されたイメージを示す図、（ｂ）は地図データ上でのイメージを示す図、（ｃ）は観測画像データ上でのイメージを示す図である。
【図５】評価対象領域を示す図で、（ａ）はメッシュを設定したイメージを示す図、（ｂ）は数値地形モデル上でのイメージを示す図、（ｃ）は数値表層モデル上でのイメージを示す図、（ｄ）は植物群の高さを算出した状態でのイメージを示す図である。
【図６】評価処理のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
この実施の形態は評価対象領域２における森林を除く植物による年間の二酸化炭素吸収量を直接求めた場合を示すもので、図２に示すブロック図で構成されたコンピュータによって図１（ａ）に示す流れに沿って処理が行われる。図２に示すように、処理に先立ってコンピュータにはＧＩＳデータ２０が記憶されており、このＧＩＳデータ２０は二次元の地図データ９上で特定される平面位置を基準にして観測画像データ３、数値地形モデル５、数値表層モデル６を管理して構成される。図３（ａ）にこれらのデータのＧＩＳ２０における重ね合わせイメージを示す。
【００２４】
上記観測画像データ３は、人工衛星に搭載したマルチスペクトルセンサによる観測画像を正規化植生指標（ＮＤＶＩ）を用いて加工、解析したものである。このＮＤＶＩは、所定波長域における植物の反射特性を利用することにより、撮影領域における植物群１の分布を画素単位で把握できるようにしたものである。正規化植生指標は具体的には、ＮＤＶＩ＝（ＮＩＲ-Ｒ）／（ＮＩＲ＋Ｒ）により算出され、ここでＮＩＲは近赤外の波長域の反射率、Ｒは可視の赤の波長域の反射率である。この観測画像の解像度は、評価対象領域２の広さや、データ処理効率、植物群１の望ましい大きさを考慮して決定することができる。なお植物群１は、上記正規化植生指標以外の種々の植生指標を用いたり、上記マルチスペクトルセンサに代えてハイパースペクトルセンサを用いたり、さらには衛星撮影画像ではなく空中撮影画像を用いて把握しても足りる。
【００２５】
上記数値地形モデル５は、上述した衛星撮影画像のステレオマッチングにより生成されるもので、特に撮影時期を冬期前後にして植物の定着する地域の地表面を得やすいようにされる。また、数値表層モデル６も同様に衛星撮影画像のステレオマッチングにより生成され、この場合植物が成長している夏期前後の撮影時期にされる。さらに、これらのモデル５、６は、複数の撮影時期のものを利用して補完することにより精度を高めて生成される。なお、これらのモデル５、６は、具体的には例えば不正三角網（ＴＩＮ：Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やボクセル（ｖｏｘｅｌ、ｖｏｌｕｍｅ ｃｅｌｌ）モデルなどにより構成され、上述した衛星撮影画像のステレオマッチングではなくレーザ測距装置を用いたり、撮影のプラットフォームに航空機等を用いたりして生成しても足りる。
【００２６】
上述した観測画像データ３は、撮影領域の緯度や経度などのアノテーションデータを用い、海岸線等を目視により合わせるなどして幾何補正して上述した地図データ９に位置合わせされる。また、数値地形モデル５および数値表層モデル６は、位置座標が特定された地上基準点を撮影画像中に含めるようにして撮影し、これを利用するなどして幾何補正して地図データ９に位置合わせされる。以上のＧＩＳデータ２０は、図２に示すように、地図データ９を地図データ格納部１３に、観測画像データ３を観測画像データ格納部１０に、数値地形モデル５を数値地形モデル格納部１１に、数値表層モデル６を数値表層モデル格納部１２に格納して構成される。
【００２７】
以上のＧＩＳデータ２０を用いた二酸化炭素吸収量の算出は、先ず、算出対象としての評価対象領域２を設定することにより進められる（ステップＳ１）。評価対象領域２の設定の様子を図４（ａ）に示す。評価対象領域２は、この実施の形態においては例えば、図示省略したマウス等を操作して地図データ９上でその領域を指定することにより特定され、この領域指定をマウス等から入力部２１を介して受領した対象領域設定手段１５により、上記領域指定に従って設定される。なお、図４（ａ）におい２２は上述した地図データ９に含まれる行政区画であり、評価対象領域２の設定は、上述したマウス等による領域指定以外に、例えば行政区画などを指定して行うようにしてもよい。
【００２８】
この評価対象領域２は、この実施の形態における例示では、図４（ｂ）に示すように、森林２３、灌木地２４、草地２５、農地２６、集落２７、道路２８、および裸地２９を有して構成される。
【００２９】
以上のように評価対象領域２が設定されると、次に、植物群１が存在する植物領域４を抽出する（ステップＳ２）。植物領域４の抽出は、上述した観測画像データ３における植物群１の存在を示す画素の全てに対応する領域の位置座標について、この観測画像データ３に対して位置合わせされた地図データ９上で求めてなされる。植物領域４を抽出する植物領域抽出手段１６は、上述したように地図データ９により平面座標を特定される評価対象領域２に対応する領域の観測画像データ３を読み出し、観測画像データ３上で分布する画素の全てが占める領域を植物領域４として、画素の平面座標を用いて特定する。評価対象領域２に関する観測画像データ３について、植物群１の存在を示す画素領域にハッチングを施したものを図４（ｃ）に示す。この図に示すように、森林２３、灌木地２４、草地２５、および農地２６に対応する領域が全て植物領域４として抽出される。
【００３０】
次いで、植物領域４の植物群１の高さを算出する（ステップＳ３）。この高さは上述した数値地形モデル５および数値表層モデル６を利用して算出されるが、これに先立ち、高さの算出精度を良好に確保するために、先ずこれらのモデルにメッシュ３０が設定される。このメッシュ３０は、上述したように観測画像データ３の画素単位での分解能で植物群１が把握されることに対応し、この分解能に従った植物群１の高さの算出を可能にするために、観測画像データ３の画素サイズと同じメッシュサイズにより、メッシュ３０のセル７（分割単位）位置を観測画像データ３の画素位置に対応させて設定される。
【００３１】
図５（ａ）に各画素を識別可能なように表記した観測画像データ３を、図５（ｂ）、（ｃ）に数値地形モデル５、数値表層モデル６のそれぞれにメッシュ３０を設定したイメージを示す。なお、図５（ｂ）、（ｃ）において同じ標高には同一のハッチングを施して示す。この図に示すように、この実施の形態においてメッシュ３０は植物領域４にのみ設定されるが、植物領域４さえ設定されていれば評価対象領域２の全域に対して設定しても足りる。
【００３２】
メッシュ３０を設定したら、次に、メッシュ３０の各セルにおける代表値を設定する。上述したようにＴＩＮなどで構成される数値地形モデル５等は、標高測定点間を三角形からなる面などで補完などして構成される。このため代表値の設定は、標高座標を上述したセル７の広さ単位で特定するためのもので、具体的には、例えばセルの中心点の標高座標をセル７の標高座標、すなわち代表値として採用することができる。また、このほかにもセル７内の標高座標の平均値やメディアンなど、標高の精度や演算の量を考慮するなどして適宜代表値を決定することができる。
【００３３】
以上のように代表値を設定したら、数値地形モデル５と数値表層モデル６のそれぞれの標高座標値をセル７単位で比較する。図３（ｂ）に示すように、数値地形モデル５が土地被覆３１、地物３２を除いた地表面の標高ｈｔを、数値表層モデル６が土地被覆３１、地物３２を含めた表層面の標高ｈｓを有することから、求めている植物群１の高さはこれらの差分Δｈを算出することにより与えられる。この差分Δｈを植物領域４内の全セル７について算出すれば、各セル７を構成する植物群１毎に、その高さを得ることができる。
【００３４】
以上の植物群１の高さの算出処理は植物高さ算出手段１７によりなされる。この植物高さ算出手段１７は、図２に示すように、メッシュ設定部３３、代表値設定部３４、標高差分演算部３５を有する。メッシュ設定部３３は、上述したように数値地形モデル５等にメッシュ３０を設定するもので、例えば観測画像データ３の解像度や、観測画像データ３と数値地形モデル５等との重ね合わせ位置に基づくなどしてメッシュサイズ、メッシュ３０の平面座標上の位置を決定する。また、代表値設定部３４は、例えばセル７の中心点の平面座標を求め、数値地形モデル５等においてこの平面座標をとる標高値を取得し、これを数値地形モデル５と数値表層モデル６のそれぞれにおける植物領域４内の全てのセル７において、標高値が取得されるまで繰り返す。標高差分演算部３５は、数値地形モデル５と数値表層モデル６において同一地点を示すセル７毎に、数値表層モデル６の標高値から数値地形モデル５の標高値を減算し、これを植物領域４内の全てのセル７において算出されるまで繰り返す。
【００３５】
このようにして植物高さを算出したら、最後に、森林を除く植物の二酸化炭素の吸収効果を評価する（ステップＳ４）。この評価は、図２に示すように評価手段１８が植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４を参照してなされる。このテーブル１４は、図１（ｂ）に示すように、植物の高さ範囲区分８と単位面積当たりの年間の二酸化炭素吸収量ｅとを対応付けて格納する。上記単位面積としてこの実施の形態においては１平方メートルが設定されるが、上述したセル７の地上で対応する面積を単位面積として後述する二酸化炭素吸収量の算出を容易にしても足りる。
【００３６】
また、この実施の形態において植物の高さ範囲区分８は、植物の種類によらずそれぞれ二酸化炭素吸収量が近似しやすい傾向が認められる草相当地の高さ範囲、農地相当の高さ範囲、灌木地相当の高さ範囲の３種類が設定され、森林相当の高さ範囲が設定されないことで評価対象から森林２３（あるいは林地、樹林地）が除外される。なお、高さ範囲区分８に対応したそれぞれ二酸化炭素吸収量ｅは、図１（ｂ）においてＡ、Ｂ、Ｃの代数で示すように所定の数値で不変にしてしまうことも可能であるが、評価対象領域２に生息する植物の種類を予め調査した上で地域性に応じて設定することが望ましい。また、以上のように植物の高さ範囲区分８が土地利用区分に準じて設定されることにより、例えば上述したＧＩＳデータ２０において土地利用区分の属性データを設定したときには、これを利用して区分を検証することも可能になる。さらに、以上の高さ範囲区分８同士を区分けする図１（ｂ）に示す植物高さの閾値は、実験により決定したものであるが、例えば評価対象領域を現地調査した上で、実際に現地に繁茂している植物の高さを考慮して設定することができる。
【００３７】
評価の手順を図６に沿って説明する。評価は、先ず、上述したように植物高さ算出手段１７により算出された各セル７の植物高さについて、セル７毎に取得した上で（ステップＳ４--１）、これが灌木地相当を超えた高さであるかを判定（ステップＳ４-２）し、該当する場合には評価対象外の森林２３であると思われるために、当該セル７に単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性を０として登録、設定する（ステップＳ４-３）。一方、上記ステップＳ４-２において該当しなかった場合には、同様に、灌木地相当の高さか（ステップＳ４-４）、農地相当の高さか（ステップＳ４-６）を順次判定し、それぞれ該当する場合にはセル７に灌木地２４に応じた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性Ｃを登録し（ステップＳ４-５）、または農地２６に応じた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性Ｂを登録する（ステップＳ４-７）。いずれにも該当しない場合には、草地２５であると判定できるために、これに応じた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性Ａを登録する（ステップＳ４-８）。以上の処理を植物領域４の全てのセル７が評価されるまで繰り返し（ステップＳ４-９）、全て評価したらセル７の地上での面積に対して単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを乗算してセル７毎の二酸化炭素吸収量を求めた上で、全てのセル７の二酸化炭素吸収量を合算して得られる植物地域４の二酸化炭素吸収量を評価結果として算出する（ステップＳ４-１０）。
【００３８】
この評価結果は図２に示す出力部３６を介して図外のモニタに表示できるようにされ、これにより、二酸化炭素吸収効果の評価処理が終了する。
【００３９】
図５（ｄ）に植物の高さ範囲区分８毎、言い換えれば単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅの違い毎に、セル７に対して異なるハッチングを施して評価対象領域２を示す。二点鎖線は地図データ９を重ねて表示したものである。この図に示すように、以上の処理によれば、植物群１の高さの違い、分布を分析することができ、単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅの違い、分布を分析することができる。上述した二酸化炭素吸収量に加えて出力部３６にこのような画像を出力し、評価結果において二酸化炭素吸収能力の地域分布を容易に把握できるようにすることも望ましい。
【００４０】
なお、以上においては数値地形モデル５と数値表層モデル６を利用して植物高さを決定する場合を示したが、例えば上述した正規化植生指標を利用した既存の土地被覆分類の判定手法や、現地調査などを併用し、数値地形モデル５等を利用して特定した植物高さを確認したり、必要に応じて修正を加えるようにすることで、評価精度をより向上させることも可能である。
【００４１】
以下に本発明の変形例を示す。この変形例は以上のように評価対象領域２において森林を除いて求められる二酸化炭素吸収効果について、森林換算して評価しやすくされる。具体的には、上述した灌木地などと同様に、森林についての年間の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを予め設定しておき、これを上述した灌木地、農地、草地における二酸化炭素吸収量ｅでそれぞれ除算することにより、灌木地等のそれぞれの単位面積当たりの森林相当における面積を算出する。このようにして算出されたそれぞれの面積を換算率として、上述した植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４において単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅに代えて植物の高さ範囲区分８毎に一対一対応させれば、評価手段１８によって評価対象領域２の森林以外の植物における森林相当の面積を得ることができる。
【００４２】
したがってこの変形例においては、森林相当の面積を得ることができ、二酸化炭素吸収効果の算定に際して、森林の面積を利用した所定の評価手法が予め確立されている場合に、この評価手法に従った評価を容易に得ることが可能となる。
【００４３】
なお、この変形例においては、灌木地等の面積を森林の面積に対して変換する場合を示したが、二酸化炭素の吸収効果の判定要素に従い、例えば上述した従来例に示す幹の体積などのような他の要素を含めて変換するようにしてもよい。この場合には、例えば灌木の幹の体積などについても予め設定しておき、これを考慮して換算率を設定すればよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 植生群
２ 評価対象領域
３ 観測画像データ
４ 植物領域
５ 数値地形モデル
６ 数値表層モデル
７ 分割単位
８ 高さ範囲区分
９ 地図データ
１０ 観測画像データ格納部
１１ 数値地形モデル格納部
１２ 数値表層モデル格納部
１３ 地図データ格納部
１４ 植物・二酸化炭素吸収量テーブル
１５ 対象領域設定手段
１６ 植物領域抽出手段
１７ 植物高さ算出手段
１８ 評価手段
ｈｔ 地表面標高
ｈｓ 表層面標高
Δｈ 差分
ｅ 単位面積当たりの二酸化炭素吸収量
【技術分野】
【０００１】
本発明は二酸化炭素吸収効果の評価方法および評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の主な要因とされる二酸化炭素の削減に関し、近年、樹木の二酸化炭素吸収能力が着目されている。例えば、近年の国際会議の議定書である京都議定書においては、管理整備された森林を吸収源として二酸化炭素の削減量を捉えることがなされている。
【０００３】
特許文献１には、このような森林による二酸化炭素の吸収効果を評価をするための手法が記載されている。この従来例において、評価は、二酸化炭素の森林による吸収量を直接把握してなされる。具体的には、森林の単年の成長量に炭素含有率を乗じて炭素吸収量を算出し、これを二酸化炭素に換算して単年の二酸化炭素吸収量を把握する。上記成長量は、立木幹材積にバイオマス係数を乗じて得られるバイオマス蓄積量を所定の測定期間の前後２時期で取得し、これを年に換算して算出される。また、上記立木幹材積は、林相毎に一定面積の標準地を選定し、この標準地内の樹木の樹高を測定し、この樹高から胸高直径を算出し、これら樹高および胸高直径から単位面積当たりの立木幹材積を算出し、さらに空中写真に基づいて計測した林相面積を乗じて求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８-４６８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来例は、そもそも二酸化炭素の吸収源を森林のみに限定するために、都市部などの森林が少なくならざるを得ない地域の場合、二酸化炭素の削減に適した分析ができるとは必ずしも言い難いのが実情である。
【０００６】
本発明は以上の欠点を解消すべくなされたものであって、森林が少ない地域における二酸化炭素の削減に適した分析を可能とする二酸化炭素吸収効果の評価方法の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、森林が少ない地域おける二酸化炭素の削減に適した分析を可能とする二酸化炭素吸収効果の評価装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
二酸化炭素の吸収効果は、上述したように森林のみに期待することなく、光合成を考慮するならば植物一般を対象に認めることも有意義といえる。一方、効果を評価する地域、すなわち評価対象地域が広範な場合には、従来同様に空中写真などを用いることが効率的であるが、このように植物一般を対象にしてしまうと、評価材料をどのように把握すべきかが問題となる。この点、上述した京都議定書において森林に対して管理整備されていることを求めるように、評価材料が容易に消失しにくいような安定性に対しても一定の配慮ができることが望ましい。
【０００８】
本発明は以上を考慮してなされたもので、
植物群１を判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域２を観測した観測画像データ３における画素の分布に従って評価対象領域２から植物領域４を抽出するステップと、
前記観測画像データ３に座標標定された数値地形モデル５および数値表層モデル６に基づいて前記植物領域４の地表面標高ｈｔと表層面標高ｈｓとの差分Δｈを、該植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出するステップと、
予め設定された森林相当の高さに満たない植物群１に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当て、当該植物群１を有する前記分割単位７の植物領域４内における面積を乗じて評価対象領域２内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価するステップとを有して二酸化炭素吸収効果の評価方法を構成する。
【０００９】
評価材料としての植物一般は、例えば地域環境に適した雑草が群生するように、集団を形成する傾向が認められる。このような傾向に着目すれば、植物一般を評価材料として認めた場合において個体単位ではなく集団、すなわち植生等を単位としてその有無を把握することにより、衛星写真等を用いて把握することが可能となり、広範な地域に対する評価を効率的に進めることができる。また、集団をなしていることで個体に比べれば容易に消失しにくいような安定性があるということもできる。
【００１０】
さらに、植物一般としては農作物も一定の割合を占めることになるが、これは経済活動に従うことから集団を形成することが期待できる。
【００１１】
以上の植生等の植物群１は、植物群１が判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域２を観測した衛星写真や航空写真等の観測画像データ３を用いることにより評価対象領域２から効率的に抽出することができる。植物群１が判別可能な所定波長域としては、例えば植物一般の色である緑色によって植物を判別可能な可視波長域、あるいは植物が非常に強く反射することで植物を判別可能な近赤外波長域などの単一の波長域以外に、複数の波長域として構成することも可能で、例えば近赤外域と可視域（赤）とで構成される代表的な植生指標である正規化植生指標（ＮＤＶＩ：Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）を利用して植物の有無を判別することも可能である。
【００１２】
また、このようにして抽出された植物群１には森林が含まれる場合が考えられるが、森林が少ない地域における分析において有用な森林以外の植物群１については、その高さを利用して特定することができる。具体的には、上述した観測画像データ３に対して座標標定された数値地形モデル５（ＤＴＭ：Ｄｉｄｉｔａｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｍｏｄｅｌ）および数値表層モデル６（ＤＳＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ）を用意し、両モデル間の標高差Δｈを算出することにより、効率的に植物群１の高さを得ることができる。この高さが森林相当に満たないものに絞り込めば、森林以外の植物群１を特定することができる。高さの判定に際しては、評価対象領域２から複数の植物群１を抽出して得られた植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に行うことにより、植物群１を良好に特定することができる。
【００１３】
すなわち、複数の植物群１が抽出されて植物群１の単位面積よりも大きくなる植物領域４について、例えば上述した観測画像データ３の単一画素が示す面積を単位として分割した分割単位７を設定した場合には、植物群１毎に高さを判定することができる。なお、上記分割単位７の面積は、その高さにより植物群１が森林か否かを判別するに適したものにすることが望ましく、例えば上述した単一画素に対応する地上面積よりも小さく、あるいは大きくすることも可能であるが、上述した数値地形モデル５等における分解能、精度などを考慮することが望ましい。
【００１４】
以上のようにして評価材料から除外される森林は、森林以外の植物群１に比べて一般に二酸化炭素吸収効果に優れることから、このように森林以外の植物群１を特定して評価材料とすることにより、誤って森林が含まれてしまうことによる評価の精度低下を防止することができる。なお、森林を含めた二酸化炭素吸収効果を評価したい場合には、以上の評価に加えて森林を対象にした従来のような評価を組み合わせて総合的に判断すれば足りる。
【００１５】
上述したように森林以外の植物群１が特定できれば、あとは二酸化炭素吸収量との因果関係に従って評価することができる。評価に際しては、予め現地調査を行うなどして森林以外の植物群１による単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについて決定しておき、これに面積を乗じれば足りる。これによって面積に応じた評価を行うことができる。二酸化炭素吸収量ｅは、従来例のような二酸化炭素の年間予想吸収量のほか、適宜の指標などとしても構成することが可能である。
【００１６】
また、以上のような評価を行うための植物群１の面積は、上述した分割単位７が所定の面積単位で形成されることにより特定することができる。さらに、上述した二酸化炭素吸収量ｅを現地調査等により決定する単位面積については、二酸化炭素吸収量ｅの判断に適したものにすることが望ましいが、上述した分割単位７の単位面積と同じにすれば、演算処理の負荷を軽減することができ、この場合においてさらに、上述した観測画像データ３の単一画素が占める面積とも同じにすれば、さらに演算処理の負荷を軽減することができる。すなわち、例えば上述した観測画像データ３、数値地形モデル５、数値表層モデル６を相互に座標標定し、これらのデータが有する情報を、平面位置を基準にして管理、加工して地理情報システム（ＧＩＳ：Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を構築すれば、このＧＩＳのデータに基づいて二酸化炭素吸収効果を評価することができる。
【００１７】
また、上述したように植生群の高さを判定する場合において、森林相当に満たない高さの範囲内において複数の高さ範囲区分８を設定し、各高さ範囲区分８に対して二酸化炭素吸収量との因果関係により個別に設定した単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当てれば、二酸化炭素吸収量と密接に関連する植物の高さを活用して評価精度をより高めることができる。この場合、高さ範囲区分８は評価精度の向上を考慮して決定することができるが、草地、農地といったいわゆる土地利用区分に対応した高さ範囲区分８を設定すれば、上述したようにＧＩＳを構築した場合に属性データとして土地利用区分が設定されたときには、これをそのまま利用して確認、修正することができる。例えば、属性データとしての土地利用区分を設定するために現地確認調査がなされる場合には、評価の精度を極めて高めることが可能になる。
【００１８】
さらに、以上においては植物群１に二酸化炭素吸収量ｅを割り当てる場合を示したが、これに代えて二酸化炭素吸収量を森林換算する換算率を割り当て、該換算率に対して評価対象領域２内における当該植物群１を有する分割単位７の面積を乗じて得られる森林相当面積により二酸化炭素吸収効果を評価することも可能で、この場合には、評価結果を森林基準の二酸化炭素吸収能力と比較することが容易となり、上述した議定書などの森林基準との整合性を得やすくなる。
【００１９】
また、上述したＧＩＳを考慮すれば、二酸化炭素吸収効果の評価方法は、
評価対象領域２を設定した後、
地図データ９に座標標定され、植物群１が判別可能な所定波長域により地表を上空から観測した観測画像データ３を格納する観測画像データ格納部１０を参照し、評価対象領域２の地図上の対応領域についての観測画像データ３における画素の分布に従って評価対象領域２から植物領域４を地図上の位置を特定して抽出し、
次いで、前記地図データ９に座標標定された数値地形モデル５を格納する数値地形モデル格納部１１、および前記地図データ９に座標標定された数値表層モデル６を格納する数値表層モデル格納部１２を参照して前記植物領域４の地表面標高ｈｔと表層面標高ｈｓとの差分Δｈを、該植物領域４を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出し、
この後、予め設定された森林相当の高さに満たない植物群１に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを割り当て、当該植物群１を有する前記分割単位７の植物群１領域内における面積を乗じて評価対象領域２内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価して構成することができ、この場合、評価対象領域２の選定の自由度を高めたデータ処理が構築される。
【００２０】
また、以上において述べた二酸化炭素吸収効果の評価は、
地図データ９を格納する地図データ格納部１３、
前記地図データ９に座標標定され、植物群１が判別可能な所定波長域により上空から地表を観測した観測画像データ３を格納する観測画像データ格納部１０、
前記地図データ９に座標標定された評価対象領域２の数値地形モデル５を格納する数値地形モデル格納部１１、
前記地図データ９に座標標定された評価対象領域２の数値表層モデル６を格納する数値表層モデル格納部１２、
二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される植物群１の所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを、予め設定された森林相当の高さに満たない範囲内において植物群１の所定の高さ範囲区分８別に格納する植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４、
評価対象領域２を設定する対象領域設定手段１５、
前記地図データ格納部１３と観測画像データ格納部１０を参照し、前記評価対象領域２の地図上の対応領域についての観測画像データ３における画素の分布に従って前記評価対象領域２から植物領域４を抽出する植物領域抽出手段１６、
前記数値地形モデル格納部１１および数値表層モデル格納部１２を参照し、前記植物領域４の地表面標高ｈｔと表層面標高ｈｓとの差分Δｈを、該植物領域４内を所定の面積単位により分割した分割単位７毎に、植物群１の高さとして算出する植物高さ算出手段１７、
前記植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４を参照し、前記植物群１の高さ範囲区分８に応じて割り当てられた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅに、当該高さ範囲区分８の植物群１を有する前記分割単位７の植物領域４内における面積を乗じ、得られた各高さ範囲区分８についての二酸化炭素吸収量を合算して評価対象領域２内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価する評価手段１８を有して構成された二酸化炭素吸収効果の評価装置を用いることによっても実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、森林が少ない地域における二酸化炭素の削減に適した分析を可能とすることから、地球温暖化対策に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を示す図で、（ａ）は全体の処理の流れを示すフローチャート、（ｂ）は植物・二酸化炭素吸収量テーブルの内容説明図である。
【図２】本発明を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る地理情報システムの構造を説明する図で、（ａ）は地理的位置を基準にして複数の情報を重ね合わせたイメージを示す図、（ｂ）は数値地形モデルと数値表層モデルの標高の採用基準の違いなどを説明する図である。
【図４】評価対象領域を示す図で、（ａ）はより広範な領域内で特定されたイメージを示す図、（ｂ）は地図データ上でのイメージを示す図、（ｃ）は観測画像データ上でのイメージを示す図である。
【図５】評価対象領域を示す図で、（ａ）はメッシュを設定したイメージを示す図、（ｂ）は数値地形モデル上でのイメージを示す図、（ｃ）は数値表層モデル上でのイメージを示す図、（ｄ）は植物群の高さを算出した状態でのイメージを示す図である。
【図６】評価処理のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
この実施の形態は評価対象領域２における森林を除く植物による年間の二酸化炭素吸収量を直接求めた場合を示すもので、図２に示すブロック図で構成されたコンピュータによって図１（ａ）に示す流れに沿って処理が行われる。図２に示すように、処理に先立ってコンピュータにはＧＩＳデータ２０が記憶されており、このＧＩＳデータ２０は二次元の地図データ９上で特定される平面位置を基準にして観測画像データ３、数値地形モデル５、数値表層モデル６を管理して構成される。図３（ａ）にこれらのデータのＧＩＳ２０における重ね合わせイメージを示す。
【００２４】
上記観測画像データ３は、人工衛星に搭載したマルチスペクトルセンサによる観測画像を正規化植生指標（ＮＤＶＩ）を用いて加工、解析したものである。このＮＤＶＩは、所定波長域における植物の反射特性を利用することにより、撮影領域における植物群１の分布を画素単位で把握できるようにしたものである。正規化植生指標は具体的には、ＮＤＶＩ＝（ＮＩＲ-Ｒ）／（ＮＩＲ＋Ｒ）により算出され、ここでＮＩＲは近赤外の波長域の反射率、Ｒは可視の赤の波長域の反射率である。この観測画像の解像度は、評価対象領域２の広さや、データ処理効率、植物群１の望ましい大きさを考慮して決定することができる。なお植物群１は、上記正規化植生指標以外の種々の植生指標を用いたり、上記マルチスペクトルセンサに代えてハイパースペクトルセンサを用いたり、さらには衛星撮影画像ではなく空中撮影画像を用いて把握しても足りる。
【００２５】
上記数値地形モデル５は、上述した衛星撮影画像のステレオマッチングにより生成されるもので、特に撮影時期を冬期前後にして植物の定着する地域の地表面を得やすいようにされる。また、数値表層モデル６も同様に衛星撮影画像のステレオマッチングにより生成され、この場合植物が成長している夏期前後の撮影時期にされる。さらに、これらのモデル５、６は、複数の撮影時期のものを利用して補完することにより精度を高めて生成される。なお、これらのモデル５、６は、具体的には例えば不正三角網（ＴＩＮ：Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やボクセル（ｖｏｘｅｌ、ｖｏｌｕｍｅ ｃｅｌｌ）モデルなどにより構成され、上述した衛星撮影画像のステレオマッチングではなくレーザ測距装置を用いたり、撮影のプラットフォームに航空機等を用いたりして生成しても足りる。
【００２６】
上述した観測画像データ３は、撮影領域の緯度や経度などのアノテーションデータを用い、海岸線等を目視により合わせるなどして幾何補正して上述した地図データ９に位置合わせされる。また、数値地形モデル５および数値表層モデル６は、位置座標が特定された地上基準点を撮影画像中に含めるようにして撮影し、これを利用するなどして幾何補正して地図データ９に位置合わせされる。以上のＧＩＳデータ２０は、図２に示すように、地図データ９を地図データ格納部１３に、観測画像データ３を観測画像データ格納部１０に、数値地形モデル５を数値地形モデル格納部１１に、数値表層モデル６を数値表層モデル格納部１２に格納して構成される。
【００２７】
以上のＧＩＳデータ２０を用いた二酸化炭素吸収量の算出は、先ず、算出対象としての評価対象領域２を設定することにより進められる（ステップＳ１）。評価対象領域２の設定の様子を図４（ａ）に示す。評価対象領域２は、この実施の形態においては例えば、図示省略したマウス等を操作して地図データ９上でその領域を指定することにより特定され、この領域指定をマウス等から入力部２１を介して受領した対象領域設定手段１５により、上記領域指定に従って設定される。なお、図４（ａ）におい２２は上述した地図データ９に含まれる行政区画であり、評価対象領域２の設定は、上述したマウス等による領域指定以外に、例えば行政区画などを指定して行うようにしてもよい。
【００２８】
この評価対象領域２は、この実施の形態における例示では、図４（ｂ）に示すように、森林２３、灌木地２４、草地２５、農地２６、集落２７、道路２８、および裸地２９を有して構成される。
【００２９】
以上のように評価対象領域２が設定されると、次に、植物群１が存在する植物領域４を抽出する（ステップＳ２）。植物領域４の抽出は、上述した観測画像データ３における植物群１の存在を示す画素の全てに対応する領域の位置座標について、この観測画像データ３に対して位置合わせされた地図データ９上で求めてなされる。植物領域４を抽出する植物領域抽出手段１６は、上述したように地図データ９により平面座標を特定される評価対象領域２に対応する領域の観測画像データ３を読み出し、観測画像データ３上で分布する画素の全てが占める領域を植物領域４として、画素の平面座標を用いて特定する。評価対象領域２に関する観測画像データ３について、植物群１の存在を示す画素領域にハッチングを施したものを図４（ｃ）に示す。この図に示すように、森林２３、灌木地２４、草地２５、および農地２６に対応する領域が全て植物領域４として抽出される。
【００３０】
次いで、植物領域４の植物群１の高さを算出する（ステップＳ３）。この高さは上述した数値地形モデル５および数値表層モデル６を利用して算出されるが、これに先立ち、高さの算出精度を良好に確保するために、先ずこれらのモデルにメッシュ３０が設定される。このメッシュ３０は、上述したように観測画像データ３の画素単位での分解能で植物群１が把握されることに対応し、この分解能に従った植物群１の高さの算出を可能にするために、観測画像データ３の画素サイズと同じメッシュサイズにより、メッシュ３０のセル７（分割単位）位置を観測画像データ３の画素位置に対応させて設定される。
【００３１】
図５（ａ）に各画素を識別可能なように表記した観測画像データ３を、図５（ｂ）、（ｃ）に数値地形モデル５、数値表層モデル６のそれぞれにメッシュ３０を設定したイメージを示す。なお、図５（ｂ）、（ｃ）において同じ標高には同一のハッチングを施して示す。この図に示すように、この実施の形態においてメッシュ３０は植物領域４にのみ設定されるが、植物領域４さえ設定されていれば評価対象領域２の全域に対して設定しても足りる。
【００３２】
メッシュ３０を設定したら、次に、メッシュ３０の各セルにおける代表値を設定する。上述したようにＴＩＮなどで構成される数値地形モデル５等は、標高測定点間を三角形からなる面などで補完などして構成される。このため代表値の設定は、標高座標を上述したセル７の広さ単位で特定するためのもので、具体的には、例えばセルの中心点の標高座標をセル７の標高座標、すなわち代表値として採用することができる。また、このほかにもセル７内の標高座標の平均値やメディアンなど、標高の精度や演算の量を考慮するなどして適宜代表値を決定することができる。
【００３３】
以上のように代表値を設定したら、数値地形モデル５と数値表層モデル６のそれぞれの標高座標値をセル７単位で比較する。図３（ｂ）に示すように、数値地形モデル５が土地被覆３１、地物３２を除いた地表面の標高ｈｔを、数値表層モデル６が土地被覆３１、地物３２を含めた表層面の標高ｈｓを有することから、求めている植物群１の高さはこれらの差分Δｈを算出することにより与えられる。この差分Δｈを植物領域４内の全セル７について算出すれば、各セル７を構成する植物群１毎に、その高さを得ることができる。
【００３４】
以上の植物群１の高さの算出処理は植物高さ算出手段１７によりなされる。この植物高さ算出手段１７は、図２に示すように、メッシュ設定部３３、代表値設定部３４、標高差分演算部３５を有する。メッシュ設定部３３は、上述したように数値地形モデル５等にメッシュ３０を設定するもので、例えば観測画像データ３の解像度や、観測画像データ３と数値地形モデル５等との重ね合わせ位置に基づくなどしてメッシュサイズ、メッシュ３０の平面座標上の位置を決定する。また、代表値設定部３４は、例えばセル７の中心点の平面座標を求め、数値地形モデル５等においてこの平面座標をとる標高値を取得し、これを数値地形モデル５と数値表層モデル６のそれぞれにおける植物領域４内の全てのセル７において、標高値が取得されるまで繰り返す。標高差分演算部３５は、数値地形モデル５と数値表層モデル６において同一地点を示すセル７毎に、数値表層モデル６の標高値から数値地形モデル５の標高値を減算し、これを植物領域４内の全てのセル７において算出されるまで繰り返す。
【００３５】
このようにして植物高さを算出したら、最後に、森林を除く植物の二酸化炭素の吸収効果を評価する（ステップＳ４）。この評価は、図２に示すように評価手段１８が植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４を参照してなされる。このテーブル１４は、図１（ｂ）に示すように、植物の高さ範囲区分８と単位面積当たりの年間の二酸化炭素吸収量ｅとを対応付けて格納する。上記単位面積としてこの実施の形態においては１平方メートルが設定されるが、上述したセル７の地上で対応する面積を単位面積として後述する二酸化炭素吸収量の算出を容易にしても足りる。
【００３６】
また、この実施の形態において植物の高さ範囲区分８は、植物の種類によらずそれぞれ二酸化炭素吸収量が近似しやすい傾向が認められる草相当地の高さ範囲、農地相当の高さ範囲、灌木地相当の高さ範囲の３種類が設定され、森林相当の高さ範囲が設定されないことで評価対象から森林２３（あるいは林地、樹林地）が除外される。なお、高さ範囲区分８に対応したそれぞれ二酸化炭素吸収量ｅは、図１（ｂ）においてＡ、Ｂ、Ｃの代数で示すように所定の数値で不変にしてしまうことも可能であるが、評価対象領域２に生息する植物の種類を予め調査した上で地域性に応じて設定することが望ましい。また、以上のように植物の高さ範囲区分８が土地利用区分に準じて設定されることにより、例えば上述したＧＩＳデータ２０において土地利用区分の属性データを設定したときには、これを利用して区分を検証することも可能になる。さらに、以上の高さ範囲区分８同士を区分けする図１（ｂ）に示す植物高さの閾値は、実験により決定したものであるが、例えば評価対象領域を現地調査した上で、実際に現地に繁茂している植物の高さを考慮して設定することができる。
【００３７】
評価の手順を図６に沿って説明する。評価は、先ず、上述したように植物高さ算出手段１７により算出された各セル７の植物高さについて、セル７毎に取得した上で（ステップＳ４--１）、これが灌木地相当を超えた高さであるかを判定（ステップＳ４-２）し、該当する場合には評価対象外の森林２３であると思われるために、当該セル７に単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性を０として登録、設定する（ステップＳ４-３）。一方、上記ステップＳ４-２において該当しなかった場合には、同様に、灌木地相当の高さか（ステップＳ４-４）、農地相当の高さか（ステップＳ４-６）を順次判定し、それぞれ該当する場合にはセル７に灌木地２４に応じた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性Ｃを登録し（ステップＳ４-５）、または農地２６に応じた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性Ｂを登録する（ステップＳ４-７）。いずれにも該当しない場合には、草地２５であると判定できるために、これに応じた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅについての属性Ａを登録する（ステップＳ４-８）。以上の処理を植物領域４の全てのセル７が評価されるまで繰り返し（ステップＳ４-９）、全て評価したらセル７の地上での面積に対して単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを乗算してセル７毎の二酸化炭素吸収量を求めた上で、全てのセル７の二酸化炭素吸収量を合算して得られる植物地域４の二酸化炭素吸収量を評価結果として算出する（ステップＳ４-１０）。
【００３８】
この評価結果は図２に示す出力部３６を介して図外のモニタに表示できるようにされ、これにより、二酸化炭素吸収効果の評価処理が終了する。
【００３９】
図５（ｄ）に植物の高さ範囲区分８毎、言い換えれば単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅの違い毎に、セル７に対して異なるハッチングを施して評価対象領域２を示す。二点鎖線は地図データ９を重ねて表示したものである。この図に示すように、以上の処理によれば、植物群１の高さの違い、分布を分析することができ、単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅの違い、分布を分析することができる。上述した二酸化炭素吸収量に加えて出力部３６にこのような画像を出力し、評価結果において二酸化炭素吸収能力の地域分布を容易に把握できるようにすることも望ましい。
【００４０】
なお、以上においては数値地形モデル５と数値表層モデル６を利用して植物高さを決定する場合を示したが、例えば上述した正規化植生指標を利用した既存の土地被覆分類の判定手法や、現地調査などを併用し、数値地形モデル５等を利用して特定した植物高さを確認したり、必要に応じて修正を加えるようにすることで、評価精度をより向上させることも可能である。
【００４１】
以下に本発明の変形例を示す。この変形例は以上のように評価対象領域２において森林を除いて求められる二酸化炭素吸収効果について、森林換算して評価しやすくされる。具体的には、上述した灌木地などと同様に、森林についての年間の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅを予め設定しておき、これを上述した灌木地、農地、草地における二酸化炭素吸収量ｅでそれぞれ除算することにより、灌木地等のそれぞれの単位面積当たりの森林相当における面積を算出する。このようにして算出されたそれぞれの面積を換算率として、上述した植物・二酸化炭素吸収量テーブル１４において単位面積当たりの二酸化炭素吸収量ｅに代えて植物の高さ範囲区分８毎に一対一対応させれば、評価手段１８によって評価対象領域２の森林以外の植物における森林相当の面積を得ることができる。
【００４２】
したがってこの変形例においては、森林相当の面積を得ることができ、二酸化炭素吸収効果の算定に際して、森林の面積を利用した所定の評価手法が予め確立されている場合に、この評価手法に従った評価を容易に得ることが可能となる。
【００４３】
なお、この変形例においては、灌木地等の面積を森林の面積に対して変換する場合を示したが、二酸化炭素の吸収効果の判定要素に従い、例えば上述した従来例に示す幹の体積などのような他の要素を含めて変換するようにしてもよい。この場合には、例えば灌木の幹の体積などについても予め設定しておき、これを考慮して換算率を設定すればよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 植生群
２ 評価対象領域
３ 観測画像データ
４ 植物領域
５ 数値地形モデル
６ 数値表層モデル
７ 分割単位
８ 高さ範囲区分
９ 地図データ
１０ 観測画像データ格納部
１１ 数値地形モデル格納部
１２ 数値表層モデル格納部
１３ 地図データ格納部
１４ 植物・二酸化炭素吸収量テーブル
１５ 対象領域設定手段
１６ 植物領域抽出手段
１７ 植物高さ算出手段
１８ 評価手段
ｈｔ 地表面標高
ｈｓ 表層面標高
Δｈ 差分
ｅ 単位面積当たりの二酸化炭素吸収量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物群を判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域を観測した観測画像データにおける画素の分布に従って評価対象領域から植物領域を抽出するステップと、
前記観測画像データに座標標定された数値地形モデルおよび数値表層モデルに基づいて前記植物領域の地表面標高と表層面標高との差分を、該植物領域を所定の面積単位により分割した分割単位毎に、植物群の高さとして算出するステップと、
予め設定された森林相当の高さに満たない植物群に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を割り当て、当該植物群を有する前記分割単位の植物領域内における面積を乗じて評価対象領域内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価するステップとを有する二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項２】
前記植物群の森林相当に満たない高さの範囲内において、複数の高さ範囲区分を設定し、各高さ範囲区分に対して二酸化炭素吸収量との因果関係により個別に設定した単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を割り当てる請求項１記載の二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項３】
前記植物群に二酸化炭素吸収量を割り当てることに代えて、二酸化炭素吸収量を森林換算する換算率を割り当て、該換算率に対して評価対象領域内における当該植物群を有する分割単位の面積を乗じて得られる森林相当面積により二酸化炭素吸収効果を評価する請求項１または２記載の二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項４】
評価対象領域を設定した後、
地図データに座標標定され、植物群が判別可能な所定波長域により地表を上空から観測した観測画像データを格納する観測画像データ格納部を参照し、評価対象領域の地図上の対応領域についての観測画像データにおける画素の分布に従って評価対象領域から植物領域を地図上の位置を特定して抽出し、
次いで、前記地図データに座標標定された数値地形モデルを格納する数値地形モデル格納部、および前記地図データに座標標定された数値表層モデルを格納する数値表層モデル格納部を参照して前記植物領域の地表面標高と表層面標高との差分を、該植物領域を所定の面積単位により分割した分割単位毎に、植物群の高さとして算出し、
この後、予め設定された森林相当の高さに満たない植物群に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を割り当て、当該植物群を有する前記分割単位の植物群領域内における面積を乗じて評価対象領域内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価する二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項５】
地図データを格納する地図データ格納部、
前記地図データに座標標定され、植物群が判別可能な所定波長域により上空から地表を観測した観測画像データを格納する観測画像データ格納部、
前記地図データに座標標定された評価対象領域の数値地形モデルを格納する数値地形モデル格納部、
前記地図データに座標標定された評価対象領域の数値表層モデルを格納する数値表層モデル格納部、
二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される植物群の所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を、予め設定された森林相当の高さに満たない範囲内において植物群の所定の高さ範囲区分別に格納する植物・二酸化炭素吸収量テーブル、
評価対象領域を設定する対象領域設定手段、
前記地図データ格納部と観測画像データ格納部を参照し、前記評価対象領域の地図上の対応領域についての観測画像データにおける画素の分布に従って前記評価対象領域から植物領域を抽出する植物領域抽出手段、
前記数値地形モデル格納部および数値表層モデル格納部を参照し、前記植物領域の地表面標高と表層面標高との差分を、該植物領域内を所定の面積単位により分割した分割単位毎に、植物群の高さとして算出する植物高さ算出手段、
前記植物・二酸化炭素吸収量テーブルを参照し、前記植物群の高さ範囲区分に応じて割り当てられた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量に、当該高さ範囲区分の植物群を有する前記分割単位の植物領域内における面積を乗じ、得られた各高さ範囲区分についての二酸化炭素吸収量を合算して評価対象領域内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価する評価手段を有する二酸化炭素吸収効果の評価装置。
【請求項１】
植物群を判別可能な所定波長域により上空から評価対象領域を観測した観測画像データにおける画素の分布に従って評価対象領域から植物領域を抽出するステップと、
前記観測画像データに座標標定された数値地形モデルおよび数値表層モデルに基づいて前記植物領域の地表面標高と表層面標高との差分を、該植物領域を所定の面積単位により分割した分割単位毎に、植物群の高さとして算出するステップと、
予め設定された森林相当の高さに満たない植物群に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を割り当て、当該植物群を有する前記分割単位の植物領域内における面積を乗じて評価対象領域内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価するステップとを有する二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項２】
前記植物群の森林相当に満たない高さの範囲内において、複数の高さ範囲区分を設定し、各高さ範囲区分に対して二酸化炭素吸収量との因果関係により個別に設定した単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を割り当てる請求項１記載の二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項３】
前記植物群に二酸化炭素吸収量を割り当てることに代えて、二酸化炭素吸収量を森林換算する換算率を割り当て、該換算率に対して評価対象領域内における当該植物群を有する分割単位の面積を乗じて得られる森林相当面積により二酸化炭素吸収効果を評価する請求項１または２記載の二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項４】
評価対象領域を設定した後、
地図データに座標標定され、植物群が判別可能な所定波長域により地表を上空から観測した観測画像データを格納する観測画像データ格納部を参照し、評価対象領域の地図上の対応領域についての観測画像データにおける画素の分布に従って評価対象領域から植物領域を地図上の位置を特定して抽出し、
次いで、前記地図データに座標標定された数値地形モデルを格納する数値地形モデル格納部、および前記地図データに座標標定された数値表層モデルを格納する数値表層モデル格納部を参照して前記植物領域の地表面標高と表層面標高との差分を、該植物領域を所定の面積単位により分割した分割単位毎に、植物群の高さとして算出し、
この後、予め設定された森林相当の高さに満たない植物群に、二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を割り当て、当該植物群を有する前記分割単位の植物群領域内における面積を乗じて評価対象領域内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価する二酸化炭素吸収効果の評価方法。
【請求項５】
地図データを格納する地図データ格納部、
前記地図データに座標標定され、植物群が判別可能な所定波長域により上空から地表を観測した観測画像データを格納する観測画像データ格納部、
前記地図データに座標標定された評価対象領域の数値地形モデルを格納する数値地形モデル格納部、
前記地図データに座標標定された評価対象領域の数値表層モデルを格納する数値表層モデル格納部、
二酸化炭素吸収量との因果関係により設定される植物群の所定の単位面積当たりの二酸化炭素吸収量を、予め設定された森林相当の高さに満たない範囲内において植物群の所定の高さ範囲区分別に格納する植物・二酸化炭素吸収量テーブル、
評価対象領域を設定する対象領域設定手段、
前記地図データ格納部と観測画像データ格納部を参照し、前記評価対象領域の地図上の対応領域についての観測画像データにおける画素の分布に従って前記評価対象領域から植物領域を抽出する植物領域抽出手段、
前記数値地形モデル格納部および数値表層モデル格納部を参照し、前記植物領域の地表面標高と表層面標高との差分を、該植物領域内を所定の面積単位により分割した分割単位毎に、植物群の高さとして算出する植物高さ算出手段、
前記植物・二酸化炭素吸収量テーブルを参照し、前記植物群の高さ範囲区分に応じて割り当てられた単位面積当たりの二酸化炭素吸収量に、当該高さ範囲区分の植物群を有する前記分割単位の植物領域内における面積を乗じ、得られた各高さ範囲区分についての二酸化炭素吸収量を合算して評価対象領域内の非森林領域における二酸化炭素吸収効果を評価する評価手段を有する二酸化炭素吸収効果の評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４３７１（Ｐ２０１２−１４３７１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９５９７（Ｐ２０１０−１４９５９７）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１３５７７１）株式会社パスコ (102)
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１３５７７１）株式会社パスコ (102)
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