UAV-LiDARによる樹冠高・林冠分析｜東海エリアの森林モニタリング

森林の管理・調査では、地上での計測が困難な急斜面や密林においても、樹高・本数・地形を正確に把握したいというニーズが高まっています。UAV（ドローン）搭載のLiDARセンサーは、レーザーパルスを高密度に照射し、林冠を透過した反射点から地表面を復元できるため、従来の航空測量や地上計測では対応が難しかった森林内部の三次元構造を短期間で取得できます。東海エリアを中心に対応してきた森林モニタリングの手法と留意点を整理します。

UAV-LiDARで何が分かるか

LiDARはレーザーパルスの往復から距離を計測するため、一度の飛行で林冠（キャノピー）の上面と、林冠を透過して地表に届いた反射点の両方を取得できます。この点群データを解析することで、以下の情報を得られます。

• DSM（数値表層モデル）：林冠の最上面の高さを面的に表したモデル
• DTM（数値地形モデル）：地表点のみを抽出して作成した地盤面のモデル
• CHM（樹冠高モデル）：DSMからDTMを差し引くことで得られる、各地点の樹高を示すモデル

CHMをもとに樹冠の分布・密度・樹高のばらつきを面的に把握でき、林内の本数推定や材積推計の基礎データとして活用されます。

写真測量（SfM）との主な違いは以下のとおりです。

解析・運用の留意点

UAV-LiDARによる森林計測を実施する際は、以下の点を事前に整理しておく必要があります。

• 地表到達率の確認：林冠の閉鎖度が高い密林では、地表に到達するパルスが限られます。DTMの精度は地表点の密度に依存するため、飛行高度・パルスレートの設定が重要です。
• 下層植生の影響：低木・笹・下草が繁茂している場合、「地表点」として誤認識されるケースがあります。フィルタリング処理の段階で人的チェックを行います。
• 計測季節の選定：落葉広葉樹林では落葉期に計測すると地表到達率が高まります。一方で常緑樹林や針葉樹林は季節影響が比較的小さいため、目的に応じた計測時期の設定が必要です。
• GNSS環境の確認：山間部では衛星の捕捉状況が変動することがあります。RTK運用が難しい環境ではPPK処理への切り替えや、基準点設置による補正計画を立てます。

主な活用場面

• 森林資源量の把握：材積・本数・樹高の分布を面的に把握し、施業計画や間伐計画の基礎データとして利用する
• 経年変化の追跡：定期的な計測を繰り返すことで、成長量・林分構造の変化をモニタリングする
• 地形把握と崩壊リスク評価：DTMから林内の地形を正確に把握し、急傾斜地の土砂災害リスク評価や治山工事の設計に活用する
• 森林吸収量関連の調査：樹木の蓄積量推計の参考データとして活用されるケースが増えています（確定的な認証数値の算出には別途手続きが必要です）

現場でよくある相談

• 「写真測量では地面が取れなかった」：夏期の広葉樹林や竹林では写真測量でのDTM生成が困難なことが多く、LiDARへの切り替えを検討するきっかけになるご相談です。計測前にサンプルエリアで点群密度の確認を行っています。
• 「広域の森林を短期間で調査したい」：UAV単独で効率的に広域をカバーしたいというご要望です。飛行計画の設計段階で面積・地形・電波環境を確認し、実現可能な工程を提案しています。
• 「データをGISや業務システムと連携させたい」：点群をLAS/LAZ形式で納品するだけでなく、DWG・DXF形式での成果整備や、等高線・断面図のPDF出力まで対応できるかというご相談です。使用するシステムに合わせて成果形式を調整しています。

東海エアサービスの実務での進め方

当社では、名古屋（名東区）を拠点に東海エリアを中心とした対応を行いつつ、全国への出張計測にも対応しています（測量業登録 第(1)-37730号／全省庁統一資格取得）。

• 事前ロケハン・飛行計画：対象区域の地形図・電波環境を事前確認し、飛行ルートとGNSS補正方式（RTK/PPK）を決定します。
• 現地計測：DJI系RTK/PPK対応ドローンにLiDARユニットを搭載して飛行。飛行後は基準点との整合確認を実施します。
• 点群処理・解析：TREND-POINT／TREND-ONEを用いてフィルタリング・グラウンド分類・DTM/DSM/CHM生成を行います。
• 成果物整備・QC：LAS・LAZ形式の点群に加え、DWG・DXF・PDF形式での納品に対応。地表点密度・高さ整合・ノイズ除去を確認し、納品前にチェックシートで品質を担保します。
• 見積時の確認項目：対象面積・樹種構成（常緑/落葉）・計測時期・GNSS環境・希望する成果形式・納期。既存の地形データや過去の計測成果がある場合は事前共有いただくと工程設計の精度が上がります。

現場の条件に合わせて計測手法と成果物を設計します。詳しくはご相談ください。関連記事はドローン測量・点検の記事一覧にまとめています。