急斜面の崩落土量を点群で算出する目的
豪雨や地震、融雪、風化などによって急斜面が崩落した場合、復旧作業を計画するためには、崩れた土砂の量を早い段階で把握する必要があります。崩落土量は、土砂の撤去に必要な重機の選定、運搬車両の台数、仮置き場の必要容量、作業期間、搬出経路、応急復旧の工程などを検討するための基礎情報になります。
しかし、崩落直後の急斜面には、落石、残留土砂の移動、法肩付近の亀裂、倒木、湧水、軟弱化した地盤などの危険があります。作業者が斜面へ近づいて多数の測点を取得する方法では、安全を確保することが難しい現場もあります。また、複雑な凹凸を持つ崩落面や、不規則に広がった堆積土を少数の測点だけで表すと、実際の地形と計算用の形状に差が生じる可能性があります。
点群は、対象物の表面を多数の三次元座標で表したデータです。急斜面の崩落面、法肩、法尻、道路上に堆積した土砂などを点群として取得すれば、対象範囲を面的に把握できます。崩落前後の地形を比較したり、周囲の残存地形から崩落前の斜面を推定したりすることで、失われた体積や堆積した体積を算出できます。
ただし、点群を取得すれば自動的に正しい土量が得られるわけではありません。急斜面では、計測方向による死角、樹木や草の混入、座標のずれ、点密度の偏り、基準面の推定方法、計算範囲の設定などが結果に影響します。崩落土量を実務で利用するためには、計測から土量算出までの条件を整理し、計算結果を断面や差分分布で検証することが重要です。
また、「崩落土量」が何を指すかも明確にしなければなりません。斜面から失われた土砂の体積と、道路や斜面下部に堆積している土砂の体積は、同じ数値になるとは限りません。崩落中に土砂が計測範囲外へ流出したり、土がほぐれて空隙が増えたり、水分量が変化したりするためです。
そのため、点群による土量計算では、目的に応じて崩落源の欠損量と堆積域の残存量を分けて算出することが基本になります。以下では、急斜面の点群から崩落土量を算出するための実務的な流れを6つの手順に分けて解説します。
手順1 計測目的と崩落土量の定義を決める
最初の手順は、何のために、どの状態の土量を算出するのかを決めることです。目的が曖昧なまま計測すると、必要な範囲が不足したり、異なる意味を持つ土量を同じ数値として扱ったりする可能性があります。
復旧工事のために道路上の土砂を撤去する場合は、計測時点で残っている堆積土の体積が重要です。一方、災害規模の把握や斜面対策の検討では、斜面から失われた欠損体積も必要になります。崩落土の一部が谷側へ流出している場合は、斜面側の欠損量と道路上の堆積量を分けて計算する必要があります。
斜面から失われた体積を算出する場合は、崩落前の斜面と崩落後の斜面を比較します。崩落前の点群が残っていれば、二時期の地形を重ねて差分を求められます。崩落前の点群がない場合は、左右に残っている斜面、法肩、法尻、過去の測量資料、設計上の勾配などを利用して元の斜面を推定します。
堆積土量を算出する場合は、土砂が堆積する前の地盤面と、堆積後の土砂表面を比較します。道路上の堆積土であれば、崩落前の道路面や、土砂の周囲に露出している路面から元の地盤を推定します。道路に縦断勾配や横断勾配があるときは、単純な水平面を基準にせず、実際の道路形状に沿った面を作る必要があります。
次に、計測対象と計算対象を分けて考えます。計測範囲は、最終的な土量計算範囲より広く設定することが基本です。崩落部だけを狭く計測すると、元の斜面を推定するための残存地形や、座標のずれを確認するための安定地形が不足します。
計測範囲には、崩落部の上端と下端だけでなく、左右に残る斜面、法肩、法尻、道路面、擁壁、側溝、岩盤、動かない構造物などを含めます。周囲の地形を広く取得しておくことで、後工程における位置合わせ、基準面作成、崩落境界の判断が行いやすくなります。
計算時点も明確にします。崩落直後の土量を知りたいのか、応急作業後の残存土量を知りたいのかで、結果の意味が変わります。すでに重機による土砂の移動や搬出が始まっている場合、取得した点群は崩落直後ではなく、計測時点の残存状態を示します。
計測日時と作業状況を記録し、算出した体積がどの時点を表しているか明確にすることが重要です。搬出済みの土砂がある場合は、点群から求めた残存土量と運搬記録を分けて整理します。
また、成果物として何が必要かも事前に決めておきます。最終土量だけでよいのか、崩落範囲を示す平面図、複数の断面、差分分布、欠損量と堆積量の内訳、未計測範囲の表示などが必要なのかを確認します。必要な成果を先に整理すれば、現地で取得すべき点群の範囲や密度を判断しやすくなります。
手順2 安全を確保して急斜面の点群を取得する
計測目的と範囲を決めたら、急斜面と堆積土の点群を取得します。この工程で最も優先すべきことは、点密度や作業速度ではなく安全です。崩落斜面の状態は時間とともに変化する可能性があり、計測のために危険区域へ接近することは避けなければなりません。
計測前には、現場管理者や安全担当者と立入範囲を確認します。法肩付近の亀裂、落石の発生状況、斜面からの湧水、降雨の継続、倒木の状態、地盤の沈下、残留土塊の位置などを確認し、安全な観測位置と退避経路を決めます。
急斜面の計測では、一方向だけから点群を取得すると死角が生じやすくなります。斜面下部から見上げた場合、張り出した土砂や岩塊の上側、倒木の背後、崩落面のくぼみなどが見えません。正面からは取得できても、崩落土の左右側面や法尻付近が隠れることもあります。
安全な範囲内で観測位置を変え、正面、左右、斜め方向から重複して計測することが重要です。複数方向から点群を取得することで、ある位置から隠れていた面を別の方向から補えます。
ただし、観測位置を増やせば必ず品質が上がるとは限りません。取得した点群同士の重なりが少ない場合、統合時の位置合わせが不安定になります。各観測範囲には、同じ斜面、岩盤、道路、構造物などが含まれるようにし、共通部分を十分に確保します。
自然斜面は似た形状が連続しているため、特徴の少ない土面だけを利用して点群を重ねると、誤った位置で整合する可能性があります。擁壁の角、道路縁、露出した岩盤、動かない構造物など、位置を識別しやすい対象を共通範囲に含めると確認しやすくなります。
土量計算に必要な範囲として、崩落面の中央だけでなく、法肩と法尻、崩落境界、堆積土の外周を確実に取得します。堆積土の中央部が高密度に取得できていても、外周部が欠けていると計算範囲を正しく設定できません。
道路上へ薄く広がった土砂、側溝に流れ込んだ土砂、擁壁の背面に入り込んだ土砂なども、対象に含めるかどうかを決めたうえで計測します。外周の厚さが小さい部分は土量への影響が少ないように見えますが、広い面積に広がっていれば無視できない体積になることがあります。
樹木や草が多い斜面では、取得される点のすべてが地表を示すわけではありません。枝葉、幹、倒木、根株などが地表より高い位置に記録されます。植生の隙間から地表を取得できるよう、可能な範囲で観測方向や高さを変えます。
それでも地表が見えない範囲は、後から自動的に正確な形状へ戻せるわけではありません。広い欠損範囲を周囲の点だけで補間すると、実際の凹凸が失われる可能性があります。取得できなかった範囲は記録し、計算結果の不確かさとして扱います。
計測中に重機、車両、作業員が移動していると、異なる位置に同じ対象が記録されたり、地表が隠れたりします。可能であれば、対象範囲内の作業を一時的に停止し、動く物体が少ない状態で計測します。作業を止められない場合は、計測時刻と重機位置を記録し、後処理で判断できるようにします。
降雨中や降雨直後は、斜面そのものの危険性に加え、泥濘、霧、水滴、舞い上がる土ぼこりなどが点群の取得状態へ影響する場合があります。斜面が動き続けている状況では、計測位置ごとの時刻差によって、一つの点群内に異なる地形状態が混在することもあります。
取得後は現地で概略表示を確認します。点の総数だけを見るのではなく、崩落面、法肩、法尻、堆積土の外周、周囲の安定地形が連続して取得できているかを確認します。大きな欠損や位置ずれが見つかった場合は、安全を確保できる範囲で追加計測を行います。
手順3 複数の点群を共通座標へ整合させる
取得した点群は、共通の座標と高さの基準にそろえる必要があります。急斜面の土量計算では、形状が細かく取得できていても、比較するデータの位置がずれていれば正しい差分を求められません。
特に崩落前後の点群を比較する場合、わずかな水平ずれや高さのずれが、広い範囲の体積差として現れることがあります。急斜面では、横方向の位置ずれが高さ差に変換されやすいため、平坦地よりも位置合わせの影響が大きくなる場合があります。
最初に、各データの水平座標、標高基準、単位、軸方向を確認します。同じ現場を表す点群でも、異なる座標系や異なる高さの基準を使用していれば、そのままでは重なりません。メートルとミリメートルなどの単位が混在していると、形状の大きさが大幅に変わるため、読み込み時の設定も確認します。
複数地点から取得した点群は、基準点や共通する地物を利用して一つの座標空間へまとめます。位置合わせ後は、画面上で重なって見えるだけで完了とせず、変化していない場所の差を数値や断面で確認します。
検証には、道路面、擁壁、露出岩盤、構造物の角など、計測期間中に移動していないと考えられる対象を使用します。一つの場所だけでなく、斜面上部、左右、下部など、計測範囲全体へ検証箇所を分散させます。
全体が同じ方向へずれている場合は、座標変換や高さ基準に問題がある可能性があります。場所によってずれの方向や大きさが異なる場合は、点群統合時のゆがみや、一部の観測データの位置合わせに問題がある可能性があります。
崩落前の点群がなく、設計図面や過去の地形データと組み合わせる場合も、同様に位置基準を確認します。図面上の法肩や道路中心線と点群が一致しないときは、見た目だけで点群を移動させず、既知点や動かない構造物を基準に整合させます。
座標を確認する前に植生除去や面作成を進めると、後で位置を修正した際に処理をやり直すことになります。原点群はそのまま保存し、座標変換後のデータ、編集後のデータ、土量計算用のデータを分けて管理すると、処理の経緯を追いやすくなります。
計測日時、使用した座標系、高さの基準、基準点、変換方法、点群統合の方法、検証箇所、確認された残差なども記録します。最終的な土量だけでなく、その数値を支えている位置情報の条件も成果として残すことが重要です。
手順4 植生や構造物を除去して地表面を抽出する
座標を整合させた後は、土量計算に不要な点を除去し、斜面や堆積土の地表面を表す点群を作成します。急斜面の点群には、樹木、草、倒木、重機、車両、作業員、仮設物、浮遊物、孤立した異常点などが含まれることがあります。
これらを残したまま面を作成すると、実際には存在しない盛り上がりやくぼみが形成されます。特に樹冠や倒木を地表として扱うと、斜面の外側へ大きく膨らんだ面になり、崩落量や堆積量を過大に算出する可能性があります。
最初に、対象範囲から大きく離れた孤立点や、明らかに不自然な点を確認します。上面表示だけでは地表と植生の違いを判断しにくいため、斜面に直交する断面、縦断面、側面表示などを併用します。
植生を除去するときは、自動分類の結果だけで判断せず、原点群や現地写真と比較します。急斜面では、草や低木と崩落土表面の高さが近く、境界が不明瞭な場合があります。植生を消す処理が強すぎると、崩落土そのものや法肩の形状まで削除する可能性があります。
倒木や根株の扱いは、計算目的によって変わります。土砂だけの体積を求めるのであれば、木材部分を除外する必要があります。一方、土砂と倒木をまとめて撤去する作業量を検討する場合は、現場条件に応じて別途扱う必要があります。
ただし、点群から求めた表面体積だけでは、内部に含まれる木材、岩塊、空隙、水分量を正確に分離できません。土砂表面の下に大きな空洞がある場合や、岩塊が積み重なっている場合も、点群から得られるのは外形に基づく体積です。
重機や車両を除去する場合は、それらによって隠されていた地表が自動的に復元されるわけではないことに注意します。重機の点を削除すると、その場所には欠損が残ります。過去の地表や周囲の点から補間する場合は、補間範囲を明確にし、実測範囲と区別します。
地表点を抽出した後は、点密度の偏りと欠損範囲を確認します。密度の低い場所に面を作ると、離れた点同士を長い三角形が結び、実際には存在しない地表が作られることがあります。崩落面の深いくぼみや、倒木の裏側、張り出した岩の下などは特に注意が必要です。
急斜面には、垂直に近い壁面や張り出しが存在することがあります。一般的な地表面モデルは、一つの平面位置に一つの高さを持つ形状を前提とするため、同じ平面位置に複数の表面がある張り出し形状を正確に表現できないことがあります。
このような場所では、三次元メッシュや断面を利用し、採用する面の表現方法が対象形状に適しているか確認します。上から見た地表面だけで無理に体積を算出すると、張り出し部分や垂直面が単純化される可能性があります。
点群を間引く場合は、法肩、法尻、崩落境界、岩塊の縁などの重要な形状を残せる条件を選びます。平坦部と急斜面へ同じ間引き条件を適用すると、急斜面側の細かな形状が失われることがあります。
処理後は、原点群、編集後点群、作成した面を重ねて確認します。必要な地表まで削除していないか、崩落土の外周が途切れていないか、異常点が残っていないかを複数の断面で確認します。
手順5 崩落前後の比較面と計算範囲を作成する
地表点を抽出したら、崩落土量を求めるための比較面を作成します。基本的な考え方は、変化前の面と変化後の面の間にある体積を計算することです。
崩落前後の点群がそろっている場合は、それぞれから地表面を作成します。このとき、両方の面で計算範囲、点群の処理条件、面の細かさ、外周境界などをできるだけそろえます。
片方の点群だけを大きく間引いたり、一方だけ広い欠損を補間したりすると、地形変化ではなく処理条件の違いが体積差として現れる可能性があります。比較面を作成した後は、崩落していない範囲の差分を確認し、二つの面が共通の地形を同じように表しているか検証します。
崩落前の点群がない場合は、残存している周辺地形から元の斜面を推定します。左右に残っている斜面を滑らかにつなぐ方法、法肩と法尻を結ぶ方法、設計上の勾配を利用する方法、過去の横断図を利用する方法などが考えられます。
ただし、いずれの方法にも仮定が含まれます。左右の残存斜面をつなぐ場合は、崩落前の斜面が周囲と同じ形状だったと仮定します。法肩と法尻を直線的につなぐ場合は、崩落前にあった小さな凹凸を省略することになります。
設計上の勾配を使用する場合も、施工後の沈下、侵食、風化、過去の小規模崩落などが反映されていない可能性があります。そのため、推定面を実測面と同じ確実性で扱わず、採用した条件を記録することが重要です。
推定面は、平面表示だけでなく複数の断面で確認します。崩落中央、左右の境界、最大深さ、法肩、法尻などを通る断面を作り、周囲の残存地形へ不自然な段差なくつながっているか確認します。
堆積土量を求める場合は、堆積物の下にある元地盤面を作成します。崩落前の道路点群や地形点群があれば利用できます。過去データがない場合は、堆積土の周囲に露出している地盤から基準面を推定します。
道路上の堆積土では、道路の縦断勾配、横断勾配、片勾配、路肩の段差、側溝などを考慮します。水平面を基準にすると、道路そのものの傾斜が土量へ混入します。曲線区間や勾配変化のある場所では、一枚の平面ではなく、道路形状に沿う面を作成します。
計算範囲の境界設定も重要です。崩落源の範囲は、崩落によって地形が変化した部分を囲むように設定します。範囲を広げすぎると、変化していない斜面の微小な位置ずれや表面処理の差が体積に加わります。狭すぎると、崩落境界付近の欠損や薄い堆積を除外します。
崩落源と堆積域は、原則として別の計算範囲に分けます。斜面側では崩落前面から崩落後面までの欠損体積を求め、堆積側では元地盤面から堆積後面までの増加体積を求めます。
両者を同じ範囲で合算すると、欠損量と堆積量が相殺され、実際の崩落規模や搬出対象量が分かりにくくなります。復旧計画に利用する場合は、道路上、法尻、側溝周辺など、作業区分ごとに範囲を分ける方法も有効です。
基準面を作成したら、使用した点、補間方法、面の分解能、境界、採用した勾配などを記録します。同じ点群でも基準面の条件が変われば土量が変化するため、再計算できる状態で管理します。
手順6 差分から崩落土量を算出して検証する
比較面と計算範囲が整ったら、二つの面の差分から体積を算出します。崩落源では、崩落前面より崩落後面が低くなった部分を欠損量として計算します。堆積域では、元地盤面より堆積後面が高くなった部分を堆積量として計算します。
計算後に最初に確認するのは、差分の正負が想定どおりになっているかです。崩落源で増加側の体積が広く出ていたり、堆積域で減少側が大きく出ていたりする場合は、比較面の順序、座標軸、高さ基準、計算範囲などに問題がある可能性があります。
次に、場所ごとの高さ差を確認します。崩落していない周辺地形まで一定の差が広がっている場合は、高さ方向のずれが残っている可能性があります。崩落境界に沿って帯状の大きな差が出る場合は、水平位置のずれや、面の外周形状の違いが考えられます。
欠損箇所だけに局所的な大きな差がある場合は、補間面や長い三角形の影響を確認します。体積の数値だけを見ていると、不自然な面が作られていても気づきにくいため、差分表示と断面を併用します。
断面は、崩落中央、最大深さ付近、左右の境界、法肩、法尻、堆積厚が大きい場所などに設定します。比較する二つの面がどのように重なり、どの部分の差が体積として計算されているか確認します。
計算境界を少し移動した場合に、結果がどの程度変化するか確認することも重要です。外周をわずかに動かしただけで土量が大きく変わる場合は、境界付近の面や地形推定が不安定である可能性があります。
面の分解能、補間範囲、三角形の条件などを変えて計算し、結果の変動を比較する方法もあります。合理的な設定変更の範囲で体積がほとんど変わらなければ、計算条件に対して比較的安定した結果と判断できます。
崩落前地形を推定した場合は、一つの推定面だけで土量を確定するのではなく、複数の妥当な条件を比較します。周囲の斜面を滑らかにつないだ面、設計勾配に近い面、やや内側または外側を通る面などを作成し、体積の変動幅を確認します。
この変動幅は、単なる計算誤差ではなく、崩落前形状が不明であることによる不確かさを示します。計算結果を報告するときは、採用値だけでなく、どのような推定条件を用いたか説明できるようにします。
斜面から失われた体積と堆積した体積を比較することも検証の一つになります。ただし、両者が一致しないからといって、直ちに計算が誤っているとは限りません。
土砂の一部が計測範囲外へ流出している場合、堆積量は欠損量より小さくなります。崩落によって土がほぐれ、空隙が増えている場合は、堆積体積が欠損体積より大きくなることがあります。水分量の変化、大きな岩塊や木材の混在、側溝や谷への流入なども差の原因になります。
点群から求めた体積を運搬台数へ換算するときは、計測時の体積と積込み後の体積を区別します。地山状態、ほぐれた状態、締め固めた状態では、同じ土砂でも体積が異なるためです。
点群が示すのは、計測時点の表面形状と基準面の間にある体積です。土質、水分、内部の空隙、積込み方法などを確認せず、点群土量をそのまま車両台数へ置き換えることは避けます。
最終結果には、計測日時、計算対象、使用した点群、座標基準、除去した対象、補間範囲、基準面の作成方法、計算境界、面の分解能、未計測範囲などを添えます。土量の数値だけでなく、数値がどの条件で算出されたかを記録することが重要です。
急斜面の点群による土量計算で注意したい誤差要因
急斜面の点群による土量計算には、複数の誤差要因があります。一つの原因だけを確認するのではなく、計測、座標整合、点群編集、面作成、体積計算の各工程を順番に確認する必要があります。
代表的な誤差要因は死角です。斜面を一方向からしか計測していない場合、張り出しの裏側や深いくぼみが取得できません。欠損部分を自動補間すると、実際には複雑な地形が滑らかな面へ置き換わることがあります。
次に注意したいのが植生です。崩落前には樹木や草が多く、崩落後には植生が失われている場合、二時期の点群をそのまま比較すると植生の変化まで地形差として計算する可能性があります。両時期で地表抽出条件をそろえ、植生点を除去します。
座標のずれも大きな影響を持ちます。急斜面では、点群が横方向へわずかにずれるだけで、比較位置の高さが大きく変わります。崩落部だけを切り出して位置合わせを行うと、安定した基準が不足するため、周囲の変化していない地形を含めて整合させます。
点密度の違いも結果へ影響します。片方の点群だけが高密度で、もう一方が低密度の場合、表現できる凹凸の細かさが異なります。高密度点群に合わせて細かな面を作っても、低密度側には同じ形状情報がないため、処理条件をそろえる必要があります。
三角網を作成する際には、点のない場所を長い三角形がまたいでいないか確認します。斜面の谷、倒木の背後、未計測範囲などを大きな三角形がつなぐと、実際には存在しない面が形成され、体積へ混入します。
基準面の設定も重要です。傾斜した斜面や道路に対して水平面を用いると、基準面の傾きの違いが土量になります。道路の縦断勾配や横断勾配、斜面の曲面形状を考慮した比較面が必要です。
計測時刻の違いにも注意します。崩落が継続している場合や、応急作業によって土砂が移動している場合、異なる時刻に取得した点群を一つに統合すると、同じ場所に複数の状態が混在する可能性があります。
また、計算結果として表示される細かな桁が、そのまま実際の精度を示すわけではありません。体積計算機能が小数点以下まで数値を表示できても、計測範囲、基準面、補間条件に不確かさがあれば、同じ桁まで確実とは限りません。
実務では、必要以上に細かな数値を強調せず、計測条件や利用目的に応じた単位で整理します。重要なのは表示桁数ではなく、土量計算の条件が妥当であり、同じ条件で再現できることです。
崩落前の点群がない場合の基準面作成方法
災害発生前に点群計測が行われていない現場では、崩落前の地形を直接確認できません。その場合は、現在残っている地形や既存資料から元の斜面を推定します。
最も基本的な方法は、崩落部の左右に残っている斜面を利用する方法です。左右の地表を複数の断面で取得し、その間を滑らかにつなぐことで崩落前面を作成します。
この方法は、崩落前の斜面が左右の残存部と連続した形状だったと考えられる場合に利用できます。ただし、元の斜面に谷や尾根、局所的なくぼみがあった場合、その形状を正確に再現できない可能性があります。
法肩と法尻の位置が明確な人工斜面では、残存する法肩線と法尻線、設計勾配を利用して基準面を作る方法もあります。施工図や過去の横断図が残っていれば、点群との位置を合わせたうえで利用します。
ただし、設計上の面と災害直前の実際の斜面が同じとは限りません。供用後の沈下、侵食、小規模な崩落、補修などによって形状が変化している可能性があります。そのため、現在残っている斜面と設計面が一致するか確認します。
道路上の堆積土では、土砂の外周に露出している路面を利用して元地盤面を推定できます。道路の左右や土砂の前後に残る路面から勾配を求め、堆積物の下まで連続させます。
ただし、土砂の下に側溝、段差、路肩、舗装の変形などが隠れている場合、単純な補間では正確に表現できません。過去の道路測量や横断図があれば併用します。
推定面を作る際は、採用する点を崩落境界に近づけすぎないことも重要です。崩落境界付近は、表面が緩んだり、小規模な変形が生じたりしている可能性があります。安定していると判断できる範囲から点を選びます。
一つの推定面だけでなく、複数の合理的な面を作り、土量差を比較することも有効です。推定条件による変動を把握すれば、崩落前地形が不明であることを踏まえた説明ができます。
点群から求めた崩落土量を復旧計画へ活用する方法
算出した崩落土量は、復旧工事のさまざまな検討に利用できます。まず活用できるのが、土砂撤去工程の作成です。道路上や法尻に残る土砂の体積を把握すれば、重機の配置、積込み場所、搬出順序、仮置き場の必要容量を検討できます。
ただし、点群土量と実際の運搬量には差が生じる可能性があります。計測時点の堆積土は、土砂内部に空隙を含んでいたり、水を含んでいたりします。積込み時に土がほぐれると体積が変わるため、土質や現場条件に応じた換算が必要です。
点群から崩落土の厚さ分布を把握すれば、優先して撤去すべき場所も判断しやすくなります。道路中央の厚い堆積、側溝をふさいでいる部分、斜面下部に残る不安定土塊など、作業目的に応じて範囲を分けます。
斜面側の欠損量は、法面整形、吹付け、法枠、擁壁などの対策を検討する際の基礎情報として利用できます。ただし、対策方法は土量だけで決まるものではありません。地質、地下水、亀裂、残存斜面の安定性などを確認したうえで判断します。
点群から作成した平面表示や断面は、関係者間で現場状況を共有する際にも役立ちます。崩落範囲、最大深さ、堆積位置、道路との位置関係などを三次元形状から確認できるため、現地へ入れない担当者にも状況を伝えやすくなります。
数量管理では、初回計測の土量と、搬出途中の残存土量を比較できます。搬出作業の前後で同じ範囲を計測し、同じ基準面で体積を求めれば、残土量の変化を把握できます。
ただし、運搬記録と点群差分が一致しない場合もあります。計測範囲外への移動、場内仮置き、土砂のほぐれ、含水状態の変化などがあるため、両者の数値が示す状態を整理したうえで照合します。
継続計測で斜面と残土の変化を管理する
急斜面の点群計測は、崩落直後の土量算出だけでなく、その後の変化管理にも活用できます。同じ座標基準で継続的に計測すれば、斜面表面の侵食、残留土塊の移動、法肩付近の変形、堆積土の撤去状況などを比較できます。
継続計測では、基準点、計測範囲、観測方向、点群処理条件を可能な限りそろえます。毎回の条件が大きく異なると、実際の地形変化ではなく、計測方向や点密度の違いが差分として現れる可能性があります。
斜面上部に残る不安定な土塊を確認する場合は、斜面全体の体積差だけでなく、変化が集中している位置を確認します。小さな体積変化であっても、法肩の亀裂周辺や残留土塊の下部に集中している場合は、現地確認の対象になります。
ただし、点群差分だけで斜面の安全性を判断することはできません。地質、地下水、降雨、亀裂、落石の発生状況などとあわせて確認する必要があります。
応急復旧中には、搬出作業の節目ごとに点群を取得することで、残存土量を確認できます。毎回同じ計算境界と基準面を使用すれば、作業の進捗を比較しやすくなります。
計測データを蓄積するときは、日付別に点群を保存するだけでなく、天候、計測時刻、作業状況、重機の有無、補間した範囲なども記録します。条件を残しておけば、後から差分が生じた原因を判断しやすくなります。
まとめ
急斜面の点群から崩落土量を算出するには、現地を計測して体積計算を行うだけでなく、目的の整理、安全な計測、座標の整合、地表点の抽出、比較面の作成、結果の検証までを一つの工程として管理する必要があります。
最初に、斜面から失われた欠損量を求めるのか、道路や法尻に残る堆積量を求めるのかを明確にします。計測範囲は計算範囲より広くし、法肩、法尻、左右の残存斜面、道路、構造物などを含めます。
現地では安全を最優先し、一方向だけでなく複数方向から重複して計測します。取得後は、複数の点群を共通座標へ整合させ、変化していない安定地形で位置と高さを検証します。
植生、倒木、重機、車両などを除去した後は、欠損範囲や点密度を確認し、不自然な補間面が作られていないか断面で確認します。崩落前点群がない場合は、左右の残存斜面、法肩、法尻、設計資料などから基準面を推定し、採用した条件を記録します。
土量計算後は、最終値だけを見るのではなく、差分分布、断面、境界条件、補間範囲を確認します。推定面を使用した場合は、合理的な複数条件で計算し、結果がどの程度変化するかを把握することが重要です。
点群から得られる体積は、計測時点の外形と基準面の間にある体積です。土砂の重量、運搬時の体積、締め固め後の体積とは区別し、土質や含水状態、空隙などを踏まえて復旧計画へ利用します。
急斜面では、作業者が危険箇所へ接近して多数の測点を取得することが難しい場合があります。安全な場所から必要な範囲を三次元計測し、現地で取得状態を確認できれば、再計測の負担を抑えながら崩落範囲や残存土量を把握しやすくなります。
崩落現場の形状記録から点群の共有、土量計算、継続的な変化確認までを効率化する手段として、LRTK Phoneの活用を検討してみてください。