JP2016085145A - 地表変化推定装置及び地表変化推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】広域的に取得された地形情報を使用して広域的に地表の変化を推定することができる地表変化推定装置及び地表変化推定プログラムを提供する。
【解決手段】地表変化推定部は、数値標高モデルDEMと数値表層モデルDSMとを測定間隔をあけてそれぞれ測定したときに、数値標高モデルDEMの差分値と数値表層モデルDSMの差分値とに基づいて地表の変化を推定する。地表変化推定部は、数値標高モデルDEMの差分値及び数値表層モデルDSMの差分値が判定基準Th₁₁〜Th₁₄の範囲内であるか否かを判定する。地表変化推定部は、数値標高モデルDEMの差分値及び数値表層モデルDSMの差分値が、判定基準Th₁₁の範囲内であるときには堆積状態に変化したと推定し、判定基準Th₁₂の範囲内であるときには斜面崩壊状態に変化したと推定し、判定基準Th₁₃の範囲内であるときには植生成長状態に変化したと推定し、判定基準Th₁₄の範囲内であるときには植生伐採状態に変化したと推定する。
【選択図】図６

Description

この発明は、地表の変化を推定する地表変化推定装置及び地表の変化を推定する地表変化推定プログラムに関する。

斜面における地表面変化の把握は、斜面災害の危険性の変化を捉えるために重要である。これは例えば、伐採などによる裸地化は、斜面崩壊の危険性を高めうるとともに、斜面崩壊の発生による崩土の堆積は、土石流発生の危険性を高めるためである。しかし、このような地表面変化の把握は主に現地調査によってなされており、広範囲の地表面の変化を効率的に把握する手法はなかった。

従来の堆積量推定方法は、堆積物が堆積した状態の画像を撮像し、堆積物が堆積する前の数値標高モデルとこの画像とに基づいて堆積物の堆積高さ及び堆積量を推定している（例えば、特許文献１参照）。この従来の堆積量推定方法では、周辺地形よりも低地である凹部とこの凹部の周囲との比高差を算出し、この凹部が堆積物で埋設された状態を撮像画像から確認し、堆積物の堆積高さを凹部の比高差と推定して、堆積物の堆積量を推定している。

従来の資源量推定方法は、森林の航空写真と数値樹冠モデルとに基づいて立木本数と樹高とを算出し、森林の資源量を推定している（例えば、非特許文献１参照）。この従来の資源量推定方法では、森林の航空写真と数値樹冠モデルとから樹高データを算出し、現地踏査による回帰式に樹高データを代入して、森林の資源量を推定している。

特開2012-185789号公報

本村 亜紀他，「航空写真とLiDAR(ライダー)データを用いた岡谷市横川地区における資源量推定」，中部森林技術交流発表集，中部森林管理局，2013年，p.110-119

従来の堆積量推定方法は、航空レーザ測量によって取得したデータのうち数値標高モデルのみを用いて、既知の斜面崩壊範囲を対象に斜面崩壊での発生土量を推定している。しかし、従来の堆積量推定方法では、既に発生した斜面崩壊の発生箇所を特定してこの斜面崩壊のおける発生土量を推定することができるが、広域的に地表面の変化を推定し把握することができない問題点がある。また、従来の資源量推定方法は、数値樹冠モデルを用いて樹高の変化を明らかにしている。しかし、従来の資源量推定方法では、従来の堆積量推定方法と同様に、特定の箇所における樹高の変化を推定することができるが、広域的に地表面の変化を推定し把握することができない問題点がある。

この発明の課題は、広域的に取得された地形情報を使用して広域的に地表の変化を推定することができる地表変化推定装置及び地表変化推定プログラムを提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図３、図４、図６及び図８に示すように、地表（Ｇ）の変化を推定する地表変化推定装置であって、前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデル（DEM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_E1，…，Ｄ_EN）と、前記地表上の被覆物（Ｍ）の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデル（DSM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_S1，…，Ｄ_SN）とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定部（２ｇ）を備えることを特徴とする地表変化推定装置（２）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の地表変化推定装置において、図５及び図６に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルと前記数値表層モデルとを所定の測定間隔（ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1）をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値（ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1）と前記数値表層モデルの測定値の差分値（ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1）とに基づいて前記地表の変化を推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の地表変化推定装置において、図６及び図９に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₁）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間（Ｔ_i〜Ｔ_i+1）に前記地表が堆積状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の地表変化推定装置において、図６及び図９に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₂）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項５の発明は、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、図６及び図１０に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₃）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項６の発明は、請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、図６及び図１０に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₄）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項７の発明は、図１７、図１８及び図２０に示すように、地表（Ｇ）の変化を推定する地表変化推定装置であって、前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデル(DEM)の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_E1，…，Ｄ_EN）と、前記地表上の被覆物（Ｍ）の高さを数値によって示す数値樹冠モデル(DCM)の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_C1，…，Ｄ_CN）とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定部（２ｇ）を備えることを特徴とする地表変化推定装置（２）である。

請求項８の発明は、請求項７に記載の地表変化推定装置において、図１９及び図２０に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔（ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1）をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値（ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1）と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値（ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1）とに基づいて前記地表の変化を推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項９の発明は、請求項８に記載の地表変化推定装置において、図２０に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₁）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間（Ｔ_i〜Ｔ_i+1）に前記地表が堆積状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９に記載の地表変化推定装置において、図２０に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₂）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１１の発明は、請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、図２０に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₃）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１２の発明は、請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、図２０に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₄）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１３の発明は、図２３〜図２５に示すように、地表（Ｇ）の変化を推定する地表変化推定装置であって、前記地表上の被覆物（Ｍ）の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデル（DSM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_S1，…，Ｄ_SN）と、前記地表上の被覆物の高さを数値によって示す数値樹冠モデル（DCM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_C1，…，Ｄ_CN）とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定部（２ｇ）を備えることを特徴とする地表変化推定装置（６）である。

請求項１４の発明は、請求項１３に記載の地表変化推定装置において、図２４及び図２５に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔（ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1）をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値表層モデルの測定値の差分値（ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1）と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値（ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1）とに基づいて前記地表の変化を推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１５の発明は、請求項１４に記載の地表変化推定装置において、図２５に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₁）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間（Ｔ_i〜Ｔ_i+1）に前記地表が堆積状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１６の発明は、請求項１４又は請求項１５に記載の地表変化推定装置において、図２５に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₂）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１７の発明は、請求項１４から請求項１６までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、図２５に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₃）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１８の発明は、請求項１４から請求項１７までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、図２５に示すように、前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₄）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定することを特徴とする地表変化推定装置である。

請求項１９の発明は、図３、図４及び図６〜図８に示すように、地表（Ｇ）の変化を推定する地表変化推定プログラムであって、前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデル（DEM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_E1，…，Ｄ_EN）と、前記地表上の被覆物（Ｍ）の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデル（DSM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_S1，…，Ｄ_SN）とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定手順（Ｓ１６０）をコンピュータに実行させることを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２０の発明は、請求項１９に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図５及び図６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルと前記数値表層モデルとを所定の測定間隔（ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1）をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値（ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1）と前記数値表層モデルの測定値の差分値（ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1）とに基づいて前記地表の変化を推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２１の発明は、請求項２０に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₁）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間（Ｔ_i〜Ｔ_i+1）に前記地表が堆積状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２２の発明は、請求項２０又は請求項２１に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₂）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２３の発明は、請求項２０から請求項２２までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₃）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２４の発明は、請求項２０から請求項２３までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₁₄）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２５の発明は、図１７、図１８、図２０及び図２２に示すように、地表（Ｇ）の変化を推定する地表変化推定プログラムであって、前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデル（DEM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_E1，…，Ｄ_EN）と、前記地表上の被覆物（Ｍ）の高さを数値によって示す数値樹冠モデル（DCM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_C1，…，Ｄ_CN）とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定手順（Ｓ１６０）をコンピュータに実行させることを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２６の発明は、請求項２５に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図１９及び図２０に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔（ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1）をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値（ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1）と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値（ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1）とに基づいて前記地表の変化を推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２７の発明は、請求項２６に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２０に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₁）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間（Ｔ_i〜Ｔ_i+1）に前記地表が堆積状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２８の発明は、請求項２６又は請求項２７に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２０に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₂）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項２９の発明は、請求項２６から請求項２８までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２０に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₃）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項３０の発明は、請求項２６から請求項２９までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２０に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₂₄）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項３１の発明は、図２３〜図２６に示すように、地表（Ｇ）の変化を推定する地表変化推定プログラムであって、前記地表上の被覆物（Ｍ）の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデル（DSM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_S1，…，Ｄ_SN）と、前記地表上の被覆物の高さを数値によって示す数値樹冠モデル（DCM）の複数の測定時期（Ｔ₁，…，Ｔ_N）における測定値（Ｄ_C1，…，Ｄ_CN）とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定手順（Ｓ１６０）をコンピュータに実行させることを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項３２の発明は、請求項３１に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２５及び図２６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔（ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1）をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値表層モデルの測定値の差分値（ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1）と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値（ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1）とに基づいて前記地表の変化を推定することを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項３３の発明は、請求項３２に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₁）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間（Ｔ_i〜Ｔ_i+1）に前記地表が堆積状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項３４の発明は、請求項３２又は請求項３３に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₂）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項３５の発明は、請求項３２から請求項３４までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₃）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

請求項３６の発明は、請求項３２から請求項３５までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、図２６に示すように、前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準（Th₃₄）の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定する手順を含むことを特徴とする地表変化推定プログラムである。

この発明によると、広域的に取得された地形情報を使用して広域的に地表の変化を推定することができる。

この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置において使用される測量データの測定原理を説明するための模式図である。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置において使用される測量データを測定する測量装置の構成図である。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の構成図である。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の測量データ記憶部のデータ構造の模式図である。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の差分データ記憶部のデータ構造の模式図である。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の判定基準データ記憶部が記憶する判定基準を模式的に示すグラフである。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の動作を説明するためにフローチャートである。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の動作を説明するための模式図である。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の地表変化推定部の推定処理を説明するための模式図であり、（Ａ）は堆積状態及び斜面崩壊状態になる前の地表の状態を示す模式図であり、（Ｂ）は堆積状態及び斜面崩壊状態になった後の地表の状態を示す模式図である。 この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の地表変化推定部の推定処理を説明するための模式図であり、（Ａ）は植生成長前及び植生伐採前の地表の状態を示す模式図であり、（Ｂ）は植林成長状態及び植生伐採状態になった後の地表の状態を示す模式図である。 数値標高モデルの差分値及び数値表層モデルの差分値を示す画像であり、（Ａ）は１時期目に撮影したオルソ画像であり、（Ｂ）は２時期目に撮影したオルソ画像であり、（Ｃ）は数値標高モデルの差分値を示す画像であり、（Ｄ）は数値表層モデルの差分値を示す画像である。 数値標高モデルの差分値及び数値表層モデルの差分値の測定結果を拡大して示す画像であり、（Ａ）は地点Ａの１時期目に撮影したオルソ画像であり、（Ｂ）は地点Ａの２時期目に撮影したオルソ画像であり、（Ｃ）は地点Ａの数値標高モデルの差分値を示す画像であり、（Ｄ）は地点Ａの数値表層モデルの差分値を示す画像である。 数値標高モデルの差分値及び数値表層モデルの差分値の測定結果を拡大して示す画像であり、（Ａ）は地点Ｂの１時期目に撮影したオルソ画像であり、（Ｂ）は地点Ｂの２時期目に撮影したオルソ画像であり、（Ｃ）は地点Ｂの数値標高モデルの差分値を示す画像であり、（Ｄ）は地点Ｂの数値表層モデルの差分値を示す画像である。 図１３に示す地点Ｂの現地写真であり、（Ａ）は図１３（Ｃ）（Ｄ）に示す領域（ａ）の現地写真であり、（Ｂ）は図１３（Ｃ）（Ｄ）に示す領域（ｂ）の現地写真である。 数値標高モデルの差分値及び数値表層モデルの差分値の組み合わせによって地表の変化を推定するために使用される地表変化推定図を一例として示すグラフである。 地表変化推定図による伐採地の抽出結果を一例として示す地形図である。 この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置の構成図である。 この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置の測量データ記憶部のデータ構造の模式図である。 この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置の差分データ記憶部のデータ構造の模式図である。 この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置の判定基準データ記憶部が記憶する判定基準を模式的に示すグラフである。 この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置の判定基準データ記憶部が記憶する判定基準の生成手順を模式的に示すグラフである。 この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置の動作を説明するためにフローチャートである。 この発明の第３実施形態に係る地表変化推定装置の構成図である。 この発明の第３実施形態に係る地表変化推定装置の差分データ記憶部のデータ構造の模式図である。 この発明の第３実施形態に係る地表変化推定装置の判定基準データ記憶部が記憶する判定基準を模式的に示すグラフである。 この発明の第３実施形態に係る地表変化推定装置の動作を説明するためにフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示す地表Ｇは、地球の表面である。地表Ｇは、例えば、図１に示すような斜面の地盤面である。被覆物Ｍは、地表Ｇ上を覆う物体であり、この地表Ｇ上の構造物又は樹木などの土地被覆物である。図１及び図２に示す測量装置１は、地表Ｇの座標を測定する装置である。測量装置１は、例えば、図１に示すように、航空機Ａに搭載したレーザ測距装置であり、航空レーザ測量によって地表Ｇ上の各測定点の座標（緯度ｘ、経度ｙ及び高度ｚ）を三次元で計測する。測量装置１は、図２に示すように、距離測定部１ａと、位置検出部１ｂと、測量データ演算部１ｃと、測量データ記憶部１ｄと、測量データ出力部１ｅと、制御部１ｆなどを備えている。

図２に示す距離測定部１ａは、地表Ｇまでの距離を測定する手段である。距離測定部１ａは、図１に示すように、地表Ｇに向けてレーザ光Ｌ₁を照射してこの地表Ｇで反射する反射レーザ光Ｌ₂を受光して、地表Ｇからの光路長を測定する。距離測定部１ａは、レーザ光Ｌ₁を照射する照射部と、反射レーザ光Ｌ₂を受光する受光部とを備えており、照射部が照射するレーザ光Ｌ₁と受光部が受光する反射レーザ光Ｌ₂との位相差に基づいて、地表Ｇから反射する反射レーザ光Ｌ₂の光路長を測定する。距離測定部１ａは、図１に示すように、測量装置１の進行方向に対して左右方向（図中矢印方向）にレーザ光Ｌ₁をスキャンして地表Ｇからの高さを測定する。距離測定部１ａは、地表Ｇまでの距離を距離データとして制御部１ｆに出力する。

図２に示す位置検出部１ｂは、測量装置１の位置を検出する手段である。位置検出部１ｂは、例えば、測量装置１の三次元位置を特定する全地球測位システム(Global Positioning System(以下、GPSという))を利用したナビゲーション装置である。位置検出部１ｂは、例えば、GPS衛星又はGPS基準局からの送信信号（GPS信号）に基づいて、測量装置１の現在位置を検出する。位置検出部１ｂは、複数のGPS衛星又はGPS基準局が送信するGPS信号を受信する受信部と、この受信部からの受信信号を処理する信号処理部と、この信号処理部からの受信信号に基づいて測量装置１の現在位置の緯度ｘ、経度ｙ及び高度ｚを演算する演算部などを備えている。位置検出部１ｂは、測量装置１の現在位置を現在位置データとして制御部１ｆに出力する。

図２に示す測量データ演算部１ｃは、距離測定部１ａが出力する距離データと位置検出部１ｂが出力する現在位置データとに基づいて、各測定点の座標を演算する手段である。測量データ演算部１ｃは、各測定点の座標を演算し、これらの演算結果を測量データとして制御部１ｆに出力する。測量データ記憶部１ｄは、測量データを記憶する手段である。測量データ記憶部１ｄは、測量データ演算部１ｃが出力する測量データを記憶するメモリである。

測量データ出力部１ｅは、測量データを出力する手段である。測量データ出力部１ｅは、測量データ記憶部１ｄが記憶する測量データを外部装置に出力する。測量データ出力部１ｅは、例えば、図１及び図２に示す測量装置１から図３に示す地表変化推定装置２に測量データを出力するインタフェース(I/F)回路などを備えている。

図２に示す制御部１ｆは、測量装置１に関する種々の動作を制御する手段(中央処理部(CPU))である。制御部１ｆは、例えば、距離測定部１ａに地表Ｇまでの距離の測定を指令したり、距離測定部１ａが出力する距離データを測量データ演算部１ｃに出力したり、位置検出部１ｂに測量装置１の現在位置の検出を指令したり、位置検出部１ｂが出力する現在位置データを測量データ演算部１ｃに出力したり、測量データ演算部１ｃに各測定点の座標の演算を指令したり、測量データ演算部１ｃが出力する測量データを測量データ記憶部１ｄに出力したり、測量データ記憶部１ｄから測量データを読み出して測量データ出力部１ｅにこの測量データを出力したり、測量データ出力部１ｅに測量データの出力を指令したりする。制御部１ｆには、距離測定部１ａ、位置検出部１ｂ、測量データ演算部１ｃ、測量データ記憶部１ｄ及び測量データ出力部１ｅが相互に通信可能なように接続されている。

図３に示す地表変化推定装置２は、地表Ｇの変化を推定する装置である。地表変化推定装置２は、例えば、複数時期に取得された航空レーザ測量による測量データの差分に基づいて地表面の変化を推定して、崩土などの堆積、斜面崩壊、植生成長又は植生伐採などを推定する。地表変化推定装置２は、図３に示すように、測量データ入力部２ａと、測量データ記憶部２ｂと、数値標高モデル差分演算部２ｃと、数値表層モデル差分演算部２ｄと、差分データ記憶部２ｅと、判定基準データ記憶部２ｆと、地表変化推定部２ｇと、地表変化推定データ記憶部２ｈと、表示部２ｉと、プログラム記憶部２ｊと、制御部２ｋなどを備えている。地表変化推定装置２は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており地表変化推定プログラムに従って所定の処理を実行する。

測量データ入力部２ａは、測量データを入力させる手段である。測量データ入力部２ａには、測量装置１が出力する測量データが電気通信回線又は情報記録媒体などを通じて入力し、測量データ入力部２ａはこの測量データを制御部２ｋに出力する。測量データ入力部２ａは、例えば、測量装置１から地表変化推定装置２に測量データを入力させるインタフェース(I/F)回路などを備えている。

図３に示す測量データ記憶部２ｂは、測量データを記憶する手段である。測量データ記憶部２ｂは、測量データ入力部２ａが出力する測量データを記憶するメモリである。測量データ記憶部２ｂは、例えば、図４に示すように、測定点Ｐ₁，…，Ｐ_M毎に各測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_N (但し、Ｔ_i (i＝１〜Ｎ))に対応させて数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENと数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNとを時系列順に記憶する。測量データ記憶部２ｂは、各測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENを数値標高モデルデータとして記憶するとともに、各測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNを数値表層モデルデータとして記憶する。

ここで、数値表層モデルDSM(Digital Surface Model)とは、図１に示すような地表Ｇ上の被覆物Ｍの高さを含む標高を数値によって示す測定結果である。数値表層モデルDSMは、図１に示す測量装置１が照射するレーザ光Ｌ₁のうち被覆物Ｍの上で反射する反射レーザ光Ｌ₂によって測定される地盤面及び土地被覆物の高さデータであり、地表Ｇの高さだけではなく被覆物Ｍの高さを含む数値である。一方、数値標高モデルDEM(Digital Elevation Model)とは、地表Ｇの標高を数値によって示す測定結果である。数値標高モデルは、図１に示す測量装置１が照射するレーザ光Ｌ₁のうち地表Ｇ上で反射する反射レーザ光Ｌ₂によって測定される地盤面の高さデータであり、地表Ｇの高さのみからなり被覆物Ｍの高さを含まない数値である。数値標高モデルDEMは、被覆物Ｍの高さを数値表層モデルDSMから取り除くフィルタリングを実行することよって、地表Ｇの標高のみからなる高さデータが演算される。

図３に示す数値標高モデル差分演算部２ｃは、測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけて数値標高モデルDEMを測定したときに、この数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1を演算する手段である。数値標高モデル差分演算部２ｃは、図５に示すように、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1(但し、ΔＴ_i＝Ｔ_i+1−Ｔ_i(i＝１〜Ｎ−１))における数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENの差分値（変化量）ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1(但し、ΔＤ_Ei＝Ｄ_Ei+1−Ｄ_Ei(i＝１〜Ｎ−１))を演算する。数値標高モデル差分演算部２ｃは、例えば、測定時期Ｔ₁における数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1であり、測定時期Ｔ₂における数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E2であるときに、測定間隔ΔＴ₁(＝Ｔ₂−Ｔ₁)における数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1(=Ｄ_E2−Ｄ_E1)を演算する。数値標高モデル差分演算部２ｃは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1を数値標高モデル差分データとして制御部２ｋに出力する。

図３に示す数値表層モデル差分演算部２ｄは、測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけて数値表層モデルDSMを測定したときに、この数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1を演算する手段である。数値表層モデル差分演算部２ｄは、図５に示すように、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1における数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNの差分値（変化量）ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1（但し、ΔＤ_Si＝Ｄ_Si+1−Ｄ_Si(i＝１〜Ｎ−１)）を演算する。数値表層モデル差分演算部２ｄは、例えば、測定時期Ｔ₁における数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1であり、測定時期Ｔ₂における数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S2であるときに、測定間隔ΔＴ₁(＝Ｔ₂−Ｔ₁)における数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1(=Ｄ_S2−Ｄ_S1)を演算する。数値表層モデル差分演算部２ｄは、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SNを数値表層モデル差分データとして制御部２ｋに出力する。

図３に示す差分データ記憶部２ｅは、差分データを記憶する手段である。差分データ記憶部２ｅは、数値標高モデル差分演算部２ｃが出力する数値標高モデル差分データと、数値表層モデル差分演算部２ｄが出力する数値表層モデル差分データとを記憶するメモリである。差分データ記憶部２ｅは、例えば、図５に示すように、測定点Ｐ₁，…，Ｐ_M毎に各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1に対応させて数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1とを時系列順に記憶する。差分データ記憶部２ｅは、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1における数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1を数値標高モデル差分データとして記憶するとともに、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1における数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1を数値表層モデル差分データとして記憶する。

図３に示す判定基準データ記憶部２ｆは、地表Ｇの変化を推定するときに判定の基準となる判定基準データを記憶する手段である。判定基準データ記憶部２ｆは、図６に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1と、地表Ｇの変化状態との関係を表す判定基準Th₁₁〜Th₁₄を記憶する。ここで、図６に示す横軸は、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1であり、縦軸は数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1である。判定基準データ記憶部２ｆは、例えば、図６に示すような判定基準（しきい値）Th₁₁〜Th₁₄を判定基準データとして記憶するメモリである。判定基準データ記憶部２ｆは、地表Ｇが盛土及び堆積状態に変化していると判定する判定基準Th₁₁と、地表Ｇが斜面崩壊状態に変化していると判定する判定基準Th₁₂と、地表Ｇが植生成長状態に変化していると判定する判定基準Th₁₃と、地表Ｇが植生伐採状態に変化していると判定する判定基準Th₁₄とを記憶している。判定基準データ記憶部２ｆは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1の組み合わせによって、地表Ｇの変化を推定するために使用される地表変化推定図として機能する。判定基準データ記憶部２ｆは、例えば、部分的な現地調査による確認、又は空中写真をひずみのない画像に変換して正しい位置情報を付与したオルソ画像（電子国土基本図）による確認によって、判定基準Th₁₁〜Th₁₄が必要に応じて調整され設定される。

図３に示す地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENと、数値表層モデルDSMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNとに基づいて、この地表Ｇの変化を推定する手段である。地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMと数値表層モデルDSMとを測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけてそれぞれ測定したときに、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1とに基づいて地表Ｇの変化を推定する。地表変化推定部２ｇは、判定基準データ記憶部２ｆが記憶する判定基準データを参照し、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1が判定基準Th₁₁〜Th₁₄の範囲内であるか否かを判定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1が判定基準Th₁₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図６に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1とがプラスであって、かつ、判定基準Th₁₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1が判定基準Th₁₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図６に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1とがマイナスであって、かつ、判定基準Th₁₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1が判定基準Th₁₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図６に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1が略ゼロであり、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1がプラスであって、かつ、判定基準Th₁₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1が判定基準Th₁₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図６に示すように数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1が略ゼロであり、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1がマイナスであって、かつ、判定基準Th₁₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、地表Ｇの変化の推定結果を地表変化推定データとして制御部２ｋに出力する。

地表変化推定データ記憶部２ｈは、地表変化推定データを記憶する手段である。地表変化推定データ記憶部２ｈは、地表変化推定部２ｇが出力する地表変化推定データを記憶するメモリである。地表変化推定データ記憶部２ｈは、例えば、測定点Ｐ₁，…，Ｐ_M毎に地表Ｇの変化の推定結果を記憶する。

表示部２ｉは、地表変化推定装置２に関する種々の情報を表示する手段である。表示部２ｉは、例えば、測量データ記憶部２ｂが記憶する測量データを表示したり、判定基準データ記憶部２ｆが記憶する判定基準データを表示したり、地表変化推定部２ｇが記憶する地表変化推定データを表示する表示装置である。

プログラム記憶部２ｊは、地表Ｇの変化を推定する地表変化推定プログラムを記憶する手段である。プログラム記憶部２ｊは、例えば、地表変化推定プログラムを記録する情報記録媒体又は地表変化推定プログラムを送信する電気通信回線などから読み込まれたこの地表変化推定プログラムを記憶するメモリである。

制御部２ｋは、地表変化推定装置２に関する種々の動作を制御する手段（中央処理部(CPU))である。制御部２ｋは、プログラム記憶部２ｊから地表変化推定プログラムを読み出して一連の地表変化推定処理を実行する。制御部２ｋは、例えば、測量データ入力部２ａが出力する測量データを測量データ記憶部２ｂに出力したり、測量データ記憶部２ｂに測量データの記憶を指令したり、測量データ記憶部２ｂから読み出した測量データを数値標高モデル差分演算部２ｃに出力したり、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1の演算を数値標高モデル差分演算部２ｃに指令したり、測量データ記憶部２ｂから読み出した測量データを数値表層モデル差分演算部２ｄに出力したりする。

また、制御部２ｋは、例えば、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1の演算を数値表層モデル差分演算部２ｄに指令したり、数値標高モデル差分演算部２ｃが出力する数値標高モデル差分データを差分データ記憶部２ｅに出力したり、差分データ記憶部２ｅに数値標高モデル差分データの記憶を指令したり、数値表層モデル差分演算部２ｄが出力する数値表層モデル差分データを差分データ記憶部２ｅに出力したり、差分データ記憶部２ｅに数値表層モデル差分データの記憶を指令したり、差分データ記憶部２ｅから読み出した差分データを地表変化推定部２ｇに出力したり、判定基準データ記憶部２ｆから判定基準データを読み出して地表変化推定部２ｇに出力したりする。

さらに、制御部２ｋは、例えば、地表変化推定部２ｇに地表Ｇの変化の推定を指令したり、地表変化推定部２ｇが出力する地表変化推定データを地表変化推定データ記憶部２ｈに出力したり、地表変化推定データ記憶部２ｈに地表変化推定データの記憶を指令したり、地表変化推定データ記憶部２ｈから地表変化推定データを読み出して表示部２ｉに出力したり、表示部２ｉに種々のデータの表示を指令したり、プログラム記憶部２ｊから地表変化推定プログラムを読み出したりする。制御部２ｋは、測量データ入力部２ａ、測量データ記憶部２ｂ、数値標高モデル差分演算部２ｃ、数値表層モデル差分演算部２ｄ、差分データ記憶部２ｅ、判定基準データ記憶部２ｆ、地表変化推定部２ｇ、地表変化推定データ記憶部２ｈ、表示部２ｉ及びプログラム記憶部２ｊと相互に通信可能なようにバスなどの通信手段によって接続されている。

次に、この発明の第１実施形態に係る地表変化推定装置の動作を説明する。
以下では、図３に示す制御部２ｋの動作を中心に説明する。
図７に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、プログラム記憶部２ｊから地表変化推定プログラムを制御部２ｋが読み込む。図３に示す地表変化推定装置２の電源がONするとプログラム記憶部２ｊから地表変化推定プログラムを制御部２ｋが読み出して、一連の地表変化推定処理を制御部２ｋが実行する。

Ｓ１１０において、測量データ記憶部２ｂから測量データを制御部２ｋが読み出す。測定時期Ｔ_i，Ｔ_i+1における数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_Ei，Ｄ_Ei+1である数値標高モデルデータを測量データ記憶部２ｂから制御部２ｋが読み出す。また、測定時期Ｔ_i，Ｔ_i+1における数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_Si，Ｄ_Si+1である数値表層モデルデータを測量データ記憶部２ｂから制御部２ｋが読み出す。例えば、図８に示すように、１時期目（測定時期Ｔ₁）と２時期目（測定時期Ｔ₂）とに航空レーザ測量を実施したときには、１時期目及び２時期目の数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，Ｄ_E2と１時期目及び２時期目の数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，Ｄ_S2とを測量データ記憶部２ｂから制御部２ｋが読み出す。

Ｓ１２０において、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_Eiの演算を数値標高モデル差分演算部２ｃに制御部２ｋが指令する。数値標高モデルデータを数値標高モデル差分演算部２ｃに制御部２ｋが出力すると、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_Eiを数値標高モデル差分演算部２ｃが演算して、この差分値ΔＤ_Eiを数値標高モデル差分データとして数値標高モデル差分演算部２ｃが制御部２ｋに出力する。例えば、図８に示すように、１時期目（測定時期Ｔ₁）及び２時期目（測定時期Ｔ₂）の数値標高モデルDEMの差分値（DEM差分）ΔＤ_E1を数値標高モデル差分演算部２ｃが演算する。

Ｓ１３０において、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_Siの演算を数値表層モデル差分演算部２ｄに制御部２ｋが指令する。数値表層モデルデータを数値表層モデル差分演算部２ｄに制御部２ｋが出力すると、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_Siを数値表層モデル差分演算部２ｄが演算して、この差分値ΔＤ_Siを数値表層モデル差分データとして数値表層モデル差分演算部２ｄが制御部２ｋに出力する。例えば、図８に示すように、１時期目（測定時期Ｔ₁）及び２時期目（測定時期Ｔ₂）の数値表層モデルDSMの差分値（DSM差分）ΔＤ_S1を数値表層モデル差分演算部２ｄが演算する。

Ｓ１４０において、差分データ記憶部２ｅに差分データの記憶を制御部２ｋが指令する。数値標高モデル差分データを差分データ記憶部２ｅに制御部２ｋが出力すると、図５に示すように数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1を測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1毎に差分データ記憶部２ｅが記憶する。また、数値表層モデル差分データを差分データ記憶部２ｅに制御部２ｋが出力すると、図５に示すように数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1を測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1毎に差分データ記憶部２ｅが記憶する。

Ｓ１５０において、判定基準データ記憶部２ｆから判定基準データを制御部２ｋが読み出す。図６に示すような判定基準データを判定基準データ記憶部２ｆから制御部２ｋが読み出して、この判定基準データを地表変化推定部２ｇに制御部２ｋが出力する。

Ｓ１６０において、地表変化推定部２ｇに制御部２ｋが地表Ｇの変化の推定を指令する。数値表層モデル差分データ及び数値表層モデル差分データを差分データ記憶部２ｅから制御部２ｋが読み出して、数値表層モデル差分データ及び数値表層モデル差分データを地表変化推定部２ｇに制御部２ｋが出力する。その結果、例えば、図５に示す数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_Ei及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_Siと、図６に示す判定基準データとを地表変化推定部２ｇが照合する。図６に示すように、差分値ΔＤ_Ei及び差分値ΔＤ_Siが判定基準Th₁₁〜Th₁₄の範囲内であるか否かを地表変化推定部２ｇが判定し、各測定点Ｐ₁，…，Ｐ_Mの地表Ｇの状態を地表変化推定部２ｇが評価する。例えば、図８に示すように、１時期目（測定時期Ｔ₁）及び２時期目（測定時期Ｔ₂）の数値標高モデルDEMの差分値（DEM差分）ΔＤ_E1と数値表層モデルDSMの差分値（DSM差分）ΔＤ_S1とを判定基準データに地表変化推定部２ｇが照合して、１時期目から２時期目までの間に広域的な地表Ｇの変化が発生しているか否かを地表変化推定部２ｇが推定する。

図３に示す地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_Ei，Ｄ_Ei+1の差分値ΔＤ_Eiと、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_Si，Ｄ_Si+1の差分値ΔＤ_Siとが判定基準Th₁₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと推定する。例えば、図９（Ａ）に示す測定時期Ｔ₁において、測定点Ｐ₁の地表Ｇが傾斜面であるが、図９（Ｂ）に示す測定時期Ｔ₂においてこの測定点Ｐ₁の地表Ｇが盛土・堆積状態に変化している。この場合には、測定時期Ｔ₁から測定時期Ｔ₂までの間に測定点Ｐ₁において、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E11が測定値Ｄ_E12に増加するとともに、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S11も測定値Ｄ_S12に増加する。その結果、測定間隔ΔＴ₁において、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E11及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S11がプラスに変化する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E11及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S11が、図６に示す判定基準Th₁₁の範囲内であるか否かを地表変化推定部２ｇが判断する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E11及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S11が判定基準Th₁₁の範囲内であるときには、図９（Ｂ）に示すように測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に測定点Ｐ₁における地表Ｇが堆積状態であり盛土状態に変化していると地表変化推定部２ｇが推定する。一方、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E11及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S11が判定基準Th₁₁の範囲外であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に測定点Ｐ₁における地表Ｇの変化が小さく、測定点Ｐ₁における地表Ｇが堆積状態ではなく盛土状態に変化していないと地表変化推定部２ｇが推定する。

一方、図３に示す地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_Ei，Ｄ_Ei+1の差分値ΔＤ_Eiと数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_Si，Ｄ_Si+1の差分値ΔＤ_Siとが判定基準Th₁₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと推定する。例えば、図９（Ａ）に示す測定時期Ｔ₁において、測定点Ｐ₂の地表Ｇが傾斜面であるが、図９（Ｂ）に示す測定時期Ｔ₂においてこの測定点Ｐ₂の地表Ｇが斜面崩壊状態に変化している。この場合には、測定時期Ｔ₁から測定時期Ｔ₂までの間に測定点Ｐ₂において、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E21が測定値Ｄ_E22に減少するとともに、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S21も測定値Ｄ_S22に減少する。その結果、測定間隔ΔＴ₁において、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E21及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S21がマイナスに変化する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E21及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S21が、図６に示す判定基準Th₁₂の範囲内であるか否かを地表変化推定部２ｇが判断する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E21及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S21が判定基準Th₁₂の範囲内であるときには、図９（Ｂ）に示すように測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に測定点Ｐ₂における地表Ｇが斜面崩壊状態に変化していると地表変化推定部２ｇが推定する。一方、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E21及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S21が判定基準Th₁₂の範囲外であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に測定点Ｐ₂における地表Ｇの変化が小さく、測定点Ｐ₂における地表Ｇが斜面崩壊状態に変化していないと地表変化推定部２ｇが推定する。

図３に示す地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_Ei，Ｄ_Ei+1の差分値ΔＤ_Eiと数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_Si，Ｄ_Si+1の差分値ΔＤ_Siとが判定基準Th₁₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと推定する。例えば、図１０（Ａ）に示す測定時期Ｔ₁において、測定点Ｐ₃の地表Ｇが植林地であり、図１０（Ｂ）に示す測定時期Ｔ₂においてこの測定点Ｐ₃の地表Ｇが植生成長状態に変化している。この場合には、測定時期Ｔ₁から測定時期Ｔ₂までの間に測定点Ｐ₃において、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E31と測定値Ｄ_E32との間に殆ど変化がないが、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S31が測定値Ｄ_S32に増加する。その結果、測定間隔ΔＴ₁において、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E31は略ゼロであるが、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S31がプラスに変化する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E31及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S31が、図６に示す判定基準Th₁₃の範囲内であるか否かを地表変化推定部２ｇが判断する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E31及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S31が判定基準Th₁₃の範囲内であるときには、図１０（Ｂ）に示すように測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に測定点Ｐ₃における地表Ｇが植生成長状態に変化していると地表変化推定部２ｇが推定する。一方、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E31及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S31が判定基準Th₁₃の範囲外であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に測定点Ｐ₃における地表Ｇの植生の変化が小さく、測定点Ｐ₃における地表Ｇが植生成長状態に変化していないと地表変化推定部２ｇが推定する。

一方、図３に示す地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_Ei，Ｄ_Ei+1の差分値ΔＤ_Eiと数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_Si，Ｄ_Si+1の差分値ΔＤ_Siとが判定基準Th₁₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと推定する。例えば、図１０（Ａ）に示す測定時期Ｔ₁において、測定点Ｐ₄の地表Ｇが植林地であり、図１０（Ｂ）に示す測定時期Ｔ₂においてこの測定点Ｐ₄の地表Ｇが植生伐採状態に変化している。この場合には、測定時期Ｔ₁から測定時期Ｔ₂までの間に測定点Ｐ₄において、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E41と測定値Ｄ_E42との間に殆ど変化がないが、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S41が測定値Ｄ_S42に減少する。その結果、測定間隔ΔＴ₁において、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E41は略ゼロであるが、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S41がマイナスに変化する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E41及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S41が、図６に示す判定基準Th₁₄の範囲内であるか否かを地表変化推定部２ｇが判断する。数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E41及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S41が判定基準Th₁₄の範囲内であるときには、図１０（Ｂ）に示す測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に測定点Ｐ₄における地表Ｇが植生伐採状態に変化していると地表変化推定部２ｇが推定する。一方、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E41及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S41が判定基準Th₁₄の範囲外であるときには、測定点Ｐ₄における地表Ｇの植生の変化が小さく、測定点Ｐ₄における地表Ｇが植生伐採状態に変化していないと地表変化推定部２ｇが推定する。

Ｓ１７０において、地表変化推定データ記憶部２ｈに地表変化推定データの記憶を制御部２ｋが指令する。地表変化推定部２ｇが地表変化推定データを制御部２ｋに出力すると、測定点Ｐ₁，…，Ｐ_M毎に地表Ｇの変化の推定結果を地表変化推定データ記憶部２ｈが記憶する。

Ｓ１８０において、地表変化推定データの表示を表示部２ｉに制御部２ｋが指令する。各測定点Ｐ₁，…，Ｐ_Mに対応する地表変化推定データを地表変化推定データ記憶部２ｈから制御部２ｋが読み出して、この地表変化推定データを表示部２ｉに制御部２ｋが出力する。その結果、各測定点Ｐ₁，…，Ｐ_Mに対応させて地表変化推定データを表示部２ｉが表示画面上に表示する。

図１１に示す画像は、比高300m程度の山地を対象箇所とする撮影画像である。図１１に示す山地斜面は、概ね30〜40度である。地質は、中新世〜鮮新世の安山岩溶岩・凝灰角礫岩が分布している。植生は、スギ、ヒノキなどの植生が主体であり、他にシイ、カシ、コナラ、アカマツなどが分布している。図１１に示す対象地域において、航空レーザ測量を2009年8月と2013年1月に3km×3kmの範囲で実施し、1mメッシュの数値標高モデルDEMと数値表層モデルDSMを作成した。次に、これらのデータの相対的な平面位置のずれを補正した。

図１１（Ａ）は、2009年に取得されたオルソ画像であり、図１１（Ｂ）は2013年に取得されたオルソ画像である。図１１（Ｃ）は、2013年に取得された数値標高モデルDEMの測量データから2009年に取得された数値標高モデルDEMの測量データを減算した数値標高モデルDEMの差分データを示す差分図である。図１１（Ｄ）は、2013年に取得された数値表層モデルDSMの測量データから2009年に取得された数値表層モデルDSMの測量データを減算した数値表層モデルDSMの差分データを示す差分図である。図１１に示す凡例は、図１１（Ｃ）（Ｄ）に共通である。図１１（Ｃ）に示す黒塗り箇所は、数値標高モデルDEMの作成において近傍に測定点が欠落しており、標高の精度が相対的に低いと判断した箇所（以下、当該箇所をマスク（欠落領域）と記載する）である。

図１２は、図１１（Ｄ）に示す地点Ａを拡大した画像であり、地点Ａは主に植林地として利用されている斜面である。図１２（Ｃ）（Ｄ）に示す領域（ａ）では、数値標高モデルDEMの差分値及び数値表層モデルDSMの差分値がいずれも−2〜1mであり、オルソ画像によって確認したところ領域（ａ）には草本や疎な低木が認められた。図１２（Ｃ）（Ｄ）に示す領域（ｂ）では、数値標高モデルDEMの差分値が±1m未満又はマスク（欠落領域）であり、数値表層モデルDSMの差分値が＋1m以上であり、現地確認したところ領域（ｂ）にはスギの植林地が認められた。数値表層モデルDSMの差分値が正となっていることは、スギの生育に対応していると考えられる。図１２（Ｃ）（Ｄ）に示す領域（ｃ）では、数値標高モデルDEMの差分値が±1m未満又はマスク（欠落領域）であり、数値表層モデルDSMの差分値が−3m以下であり、現地確認したところ領域（ｃ）にはスギの植林の伐採地が認められた。また、領域（ｃ）は、オルソ画像から１時期目と２時期目との航空レーザ測量の間に伐採された箇所に対応していた。

図１３は、図１１（Ｄ）に示す地点Ｂを拡大した画像であり、地点Ｂは林道沿いの斜面である。図１３（Ｃ）（Ｄ）に示す領域（ａ）（ｂ）では、数値標高モデルDEMの差分値が斜面上方で−1m以下、斜面下方で3m以上であり、数値表層モデルDSMの差分値が斜面上方で−3m以下、斜面下方で3m以上であった。図１４（Ａ）（Ｂ）に示すように、現地確認したところ領域（ａ）（ｂ）にはいずれも切土のり面の崩壊箇所が認められた。数値標高モデルDEMの差分値及び数値表層モデルDSMの差分値が負の範囲は切土のり面の崩壊範囲に対応していると考えられ、これらの差分値が正の範囲はこの切土のり面の下方の崩土の堆積範囲に対応していると考えられる。一方、図１３（Ｃ）（Ｄ）に示す領域（ｃ）では、及び数値表層モデルDSMの差分値がいずれも−0.5m程度であった。現地確認したところ領域（ｃ）には林道に沿う切土のり面があり、のり面に変状は認められず、落葉広葉樹が認められた。数値標高モデルDEMに差分値及び数値表層モデルDSMの差分値が負となっていることは、夏季と冬季での葉の状態の違いによると考えられる。

図１５に示すグラフは、現地調査やオルソ画像による確認によって、数値標高モデルDEMの差分値及び数値表層モデルDSMの差分値と斜面状況の変化を整理して作成した地表変化推定図である。図１５に示す横軸は、数値標高モデルDEMの差分値(m)であり、縦軸は数値表層モデルDSMの差分値(m)である。図１５に示す地表変化推定図を用いて、図１６に示すように今後の斜面崩壊の発生と関係が深いと考えられる「伐採された箇所」を抽出した。抽出の条件は、「−1m＜数値標高モデルDEMの差分値＜1m」かつ「数値表層モデルDSMの差分値＜−5m」に設定した。その結果、図１６に示す領域１，２，３，５については、伐採地であり、領域４，６，７は崩壊地であることがオルソ画像から確認された。領域４，６，７の崩壊地については、2009年8月には崩壊前で樹木があったが、2013年1月には崩壊後で裸地となっていることがオルソ画像から確認された。領域８については、伐採地又は崩壊地であるとオルソ画像から確認された。以上より、航空レーダ測量によって作成された数値標高モデルDEMの差分値及び数値表層モデルDSMの差分値と地表変化推定図とによって概ね伐採地を抽出可能であり、経時的な斜面状況の変化を広範囲で推定可能なことが確認された。

この発明の第１実施形態に係る表面変化推定装置及び表面変化推定プログラムには、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、数値標高モデルDEMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENと、数値表層モデルDSMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNとに基づいて、この地表Ｇの変化を地表変化推定部２ｇが推定する。このため、例えば、複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nに広域的に取得された航空レーザ測量による測量データなどの地形情報を用いて、広域的に地表面の変化を推定することができる。また、推定される地表面の変化を踏まえて、既存の方法により斜面崩壊などに関する危険度を評価することによって、より精度よく危険斜面などを抽出することができる。

(2) この第１実施形態では、数値標高モデルDEMと数値表層モデルDSMとを所定の測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけてそれぞれ測定したときに、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1とに基づいて地表変化推定部２ｇが地表Ｇの変化を推定する。このため、数値標高モデルDEMの差分結果と数値表層モデルDSMの差分結果とを組み合わせることによって、広域的に地表面の変化を推定することができる。

(3) この第１実施形態では、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1とが所定の判定基準Th₁₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと地表変化推定部２ｇが推定する。このため、数値標高モデルDEMの差分結果と数値表層モデルDSMの差分結果との組み合わせ結果から地表Ｇが崩土などの堆積状態に変化しているか否かを簡単に推定することができる。

(4) この第１実施形態では、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1とが所定の判定基準Th₁₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと地表変化推定部２ｇが推定する。このため、数値標高モデルDEMの差分結果と数値表層モデルDSMの差分結果との組み合わせ結果から地表Ｇが斜面崩壊状態に変化しているか否かを簡単に推定することができる。

(5) この第１実施形態では、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1とが所定の判定基準Th₁₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと地表変化推定部２ｇが推定する。このため、数値標高モデルDEMの差分結果と数値表層モデルDSMの差分結果との組み合わせ結果から地表Ｇが植生成長状態に変化しているか否かを簡単に推定することができる。

(6) この第１実施形態では、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1とが所定の判定基準Th₁₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと地表変化推定部２ｇが推定する。このため、数値標高モデルDEMの差分結果と数値表層モデルDSMの差分結果との組み合わせ結果から地表Ｇが植生伐採状態に変化しているか否かを簡単に推定することができる。その結果、伐採地では斜面崩壊が発生し易いため、防災上の観点から植生条件の変化を推定して、斜面の表層崩壊の危険度を推定することができる。

（第２実施形態）
以下では、図１〜図６に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１７に示す地表変化推定装置２は、図３に示す地表変化推定装置２とは異なり、数値表層モデル差分演算部２ｄを備えていないが、数値樹冠モデル演算部２ｍと数値樹冠モデル差分演算部２ｎなどを備えている。

図１７に示す測量データ記憶部２ｂは、例えば、図１８に示すように、測定点Ｐ₁，…，Ｐ_M毎に各測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nに対応させて数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENと、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNと、数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNとを時系列順に記憶する。ここで、数値樹冠モデルDCM(Digital Canopy Model)とは、図１に示す地表Ｇ上の被覆物Ｍの高さ数値によって示す測定結果である。数値樹冠モデルDCMは、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNと数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENとの差分による数値である。測量データ記憶部２ｂは、複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNを数値樹冠モデルデータとして記憶する。

数値樹冠モデル演算部２ｍは、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENと数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNとに基づいて、数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNを演算する手段である。数値樹冠モデル演算部２ｍは、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNから数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENを減算して、数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNを演算する。数値樹冠モデル演算部２ｍは、数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNを数値樹冠モデルデータとして制御部２ｋに出力する。

数値樹冠モデル差分演算部２ｎは、測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけて数値樹冠モデルDCMを測定したときに、この数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1を演算する手段である。数値樹冠モデル差分演算部２ｎは、各測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける数値樹冠モデルDCMの差分値（変化量）ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1(但し、ΔＤ_Ci＝Ｄ_Ci+1−Ｄ_Ci(i＝１〜Ｎ−１))を演算する。数値樹冠モデル差分演算部２ｎは、例えば、測定時期Ｔ₁における数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1であり、測定時期Ｔ₂における数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C2であるときに、測定間隔ΔＴ₁(＝Ｔ₂−Ｔ₁)における数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1(=Ｄ_C2−Ｄ_C1)を演算する。数値樹冠モデル差分演算部２ｎは、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1を数値樹冠モデル差分データとして制御部２ｋに出力する。

図１７に示す差分データ記憶部２ｅは、数値標高モデル差分演算部２ｃが出力する数値標高モデル差分データと、数値樹冠モデル差分演算部２ｎが出力する数値樹冠モデル差分データとを記憶するメモリである。差分データ記憶部２ｅは、例えば、図１９に示すように、測定点Ｐ₁，…，Ｐ_M毎に各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1に対応させて数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1とを時系列順に記憶する。差分データ記憶部２ｅは、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1における数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1を数値標高モデル差分データとして記憶するとともに、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1における数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1を数値樹冠モデル差分データとして記憶する。

図１７に示す判定基準データ記憶部２ｆは、図２０に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1と、地表Ｇの変化状態との関係を表す判定基準Th₂₁〜Th₂₄を記憶する。ここで、図２０に示す横軸は、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1であり、縦軸は数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1である。判定基準データ記憶部２ｆは、例えば、図２０に示すような判定基準（しきい値）Th₂₁〜Th₂₄を判定基準データとして記憶するメモリである。判定基準データ記憶部２ｆは、地表Ｇが盛土及び堆積状態に変化していると判定する判定基準Th₂₁と、地表Ｇが斜面崩壊状態に変化していると判定する判定基準Th₂₂と、地表Ｇが植生成長状態に変化していると判定する判定基準Th₂₃と、地表Ｇが植生伐採状態に変化していると判定する判定基準Th₂₄とを記憶している。判定基準データ記憶部２ｆは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1の組み合わせによって、地表Ｇの変化を推定するために使用される地表変化推定図として機能する。

図１７に示す判定基準データ記憶部２ｆは、図６に示すような地表変化推定図の横軸及び縦軸を数学的処理によって変換して生成された図２０に示すような地表変化推定図を記憶している。図６に示す地表変化推定図は、グラフの領域内の全ての場所が座標（数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1）を有している。このため、これらの全ての場所で数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1を演算可能である。例えば、数値樹冠モデルDCMの差分値＝2(m)となる座標は、数値標高モデルDEMの差分値＝0(m)で数値表層モデルDSMの差分値＝2(m)の点、数値標高モデルDEMの差分値＝1(m)で数値表層モデルDSMの差分値＝3(m)の点、数値標高モデルDEMの差分値＝2(m)で数値表層モデルDSMの差分値＝4(m)の点などになる。これらの点を集めると、図２１に示すように数値樹冠モデルDCMの差分値＝-2,-1,0,1,2(m)の直線のように示される。図１７に示す判定基準データ記憶部２ｆは、図２１に示す数値樹冠モデルDCMの差分値と数値標高モデルDEMの差分値とを読み取ることによって、図２０に示すような数値樹冠モデルDCMの差分値及び数値標高モデルDEMの差分値を軸として生成される地表変化推定図を記憶している。

図１７に示す地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENと、数値樹冠モデルDCMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNとに基づいて、この地表Ｇの変化を推定する手段である。地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMと数値樹冠モデルDCMとを測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけてそれぞれ測定したときに、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1とに基づいて地表Ｇの変化を推定する。地表変化推定部２ｇは、判定基準データ記憶部２ｆが記憶する判定基準データを参照し、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₂₁〜Th₂₄の範囲内であるか否かを判定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₂₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２０に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1がプラスであり、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1が略ゼロであって、かつ、判定基準Th₂₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₂₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２０に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1とがマイナスであって、かつ、判定基準Th₂₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₂₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２０に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1が略ゼロであり、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1がプラスであって、かつ、判定基準Th₂₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₂₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２０に示すように、数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1が略ゼロであり、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1がマイナスであって、かつ、判定基準Th₂₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと推定する。

図１５に示す制御部２ｋは、例えば、測量データ記憶部２ｂから読み出した測量データを数値樹冠モデル演算部２ｍに出力したり、数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNの演算を数値樹冠モデル演算部２ｍに指令したり、数値樹冠モデル演算部２ｍが出力する数値樹冠モデルデータを測量データ記憶部２ｂに出力したり、数値樹冠モデルデータの記憶を測量データ記憶部２ｂに指令したり、測量データ記憶部２ｂから読み出した測量データを数値樹冠モデル差分演算部２ｎに出力したり、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1の演算を数値樹冠モデル差分演算部２ｎに指令したり、数値樹冠モデル差分演算部２ｎが出力する数値樹冠モデル差分データを差分データ記憶部２ｅに出力したり、差分データ記憶部２ｅに数値樹冠モデル差分データの記憶を指令したりする。制御部２ｋは、測量データ入力部２ａ、測量データ記憶部２ｂ、数値標高モデル差分演算部２ｃ、差分データ記憶部２ｅ、判定基準データ記憶部２ｆ、地表変化推定部２ｇ、地表変化推定データ記憶部２ｈ、表示部２ｉ、プログラム記憶部２ｊ、数値樹冠モデル演算部２ｍ及び数値樹冠モデル差分演算部２ｎと相互に通信可能なようにバスなどの通信手段によって接続されている。

次に、この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置の動作を説明する。
以下では、図７に示すステップと対応するステップについては、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図２２に示すＳ１３１において、数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_Ciの演算を数値樹冠モデル演算部２ｍに制御部２ｋが指令する。数値標高モデルデータ及び数値表層モデルデータを測量データ記憶部２ｂから読み出して、数値標高モデルデータ及び数値表層モデルデータを数値樹冠モデル演算部２ｍに制御部２ｋが出力する。その結果、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_Siから数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_Eiを数値樹冠モデル演算部２ｍが減算して、数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_Ciを数値樹冠モデル演算部２ｍが演算する。数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_Ciを数値樹冠モデルデータとして数値樹冠モデル演算部２ｍが制御部２ｋに出力する。

Ｓ１３２において、測量データ記憶部２ｂに数値樹冠モデルデータの記憶を制御部２ｋが指令する。数値樹冠モデルデータを測量データ記憶部２ｂに制御部２ｋが出力すると、図１８に示すように数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNを測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1毎に測量データ記憶部２ｂが記憶する。

Ｓ１３３において、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_Ciの演算を数値樹冠モデル演算部２ｍに制御部２ｋが指令する。測量データ記憶部２ｂから読み出した数値樹冠モデルデータを数値樹冠モデル差分演算部２ｎに制御部２ｋが出力する。その結果、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_Ciを数値樹冠モデル差分演算部２ｎが演算して、この差分値ΔＤ_Ciを数値樹冠モデル差分データとして数値樹冠モデル差分演算部２ｎが制御部２ｋに出力する。

Ｓ１４０において、差分データ記憶部２ｅに差分データの記憶を制御部２ｋが指令する。数値標高モデルデータ及び数値樹冠モデルデータを差分データ記憶部２ｅに制御部２ｋが出力すると、図１８に示すように数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1を測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1毎に差分データ記憶部２ｅが記憶する。

Ｓ１７０において、地表変化推定部２ｇに制御部２ｋが地表Ｇの変化の推定を指令する。数値標高モデル差分データ及び数値樹冠モデル差分データを差分データ記憶部２ｅから制御部２ｋが読み出して、数値標高モデル差分データ及び数値樹冠モデル差分データを地表変化推定部２ｇに制御部２ｋが出力する。その結果、例えば、図１９に示す数値標高モデルDEMの差分値ΔＤ_Ei及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_Ciと、図２０に示す判定基準データとを照合する。差分値ΔＤ_Ei及び差分値ΔＤ_Ciが判定基準Th₂₁〜Th₂₄の範囲内であるか否かを地表変化推定部２ｇが判定し、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間における各測定点Ｐ₁，…，Ｐ_Mの地表Ｇの状態を地表変化推定部２ｇが評価する。

この発明の第２実施形態に係る地表変化推定装置及び地表変化推定プログラムには、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、数値標高モデルDEMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENと数値樹冠モデルDCMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNとに基づいて、地表Ｇの変化を地表変化推定部２ｇが推定する。このため、例えば、複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nに広域的に取得された航空レーザ測量による測量データなどの地形情報を用いて、広域的に地表面の変化を推定することができる。また、推定される地表面の変化を踏まえて、既存の方法により斜面崩壊などに関する危険度を評価することによって、より精度よく危険斜面などを抽出することができる。

(2) この第２実施形態では、数値標高モデルDEMと数値樹冠モデルDCMとを所定の測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけてそれぞれ測定したときに、数値標高モデルDEMの測定値Ｄ_E1，…，Ｄ_ENの差分値ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1と数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1とに基づいて地表Ｇの変化を地表変化推定部２ｇが推定する。このため、数値標高モデルDEMの差分結果と数値樹冠モデルDCMの差分結果とを組み合わせることによって、広域的に地表面の変化を推定することができる。

（第３実施形態）
図２３に示す地表変化推定装置２は、図３に示す地表変化推定装置２とは異なり、数値標高モデル差分演算部２ｃを備えていないが、数値樹冠モデル演算部２ｍと、数値樹冠モデル差分演算部２ｎなどを備えている。

図２３に示す差分データ記憶部２ｅは、数値表層モデル差分演算部２ｄが出力する数値表層モデル差分データと、数値樹冠モデル差分演算部２ｎが出力する数値樹冠モデル差分データとを記憶するメモリである。差分データ記憶部２ｅは、例えば、図２４に示すように、測定点Ｐ₁，…，Ｐ_M毎に各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1に対応させて数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1とを時系列順に記憶する。差分データ記憶部２ｅは、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1における数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1を数値表層モデル差分データとして記憶するとともに、各測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1における数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1を数値樹冠モデル差分データとして記憶する。

図２３に示す判定基準データ記憶部２ｆは、図２５に示すように、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1と、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1と、地表Ｇの変化状態との関係を表す判定基準Th₃₁〜Th₃₄を記憶する。ここで、図２０に示す横軸は、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1であり、縦軸は数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1である。判定基準データ記憶部２ｆは、例えば、図２５に示すような判定基準（しきい値）Th₃₁〜Th₃₄を判定基準データとして記憶するメモリである。判定基準データ記憶部２ｆは、地表Ｇが盛土及び堆積状態に変化していると判定する判定基準Th₃₁と、地表Ｇが斜面崩壊状態に変化していると判定する判定基準Th₃₂と、地表Ｇが植生成長状態に変化していると判定する判定基準Th₃₃と、地表Ｇが植生伐採状態に変化していると判定する判定基準Th₃₄とを記憶している。判定基準データ記憶部２ｆは、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1の組み合わせによって、地表Ｇの変化を推定するために使用される地表変化推定図として機能する。図２３に示す判定基準データ記憶部２ｆは、図１７に示す判定基準データ記憶部２ｆと同様に、図６に示すような地表変化推定図の横軸及び縦軸を数学的処理によって変換して生成された図２５に示すような地表変化推定図を記憶している。判定基準データ記憶部２ｆは、例えば、図２１に示す数値樹冠モデルDCMの差分値と数値表層モデルDSMの差分値とを読み取ることによって、図２５に示すような数値樹冠モデルDCMの差分値及び数値表層モデルDCMの差分値を軸として生成される地表変化推定図を記憶している。

図２３に示す地表変化推定部２ｇは、数値表層モデルDSMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNと、数値樹冠モデルDCMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNとに基づいて、この地表Ｇの変化を推定する手段である。地表変化推定部２ｇは、数値表層モデルDSMと数値樹冠モデルDCMとを測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけてそれぞれ測定したときに、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1とに基づいて地表Ｇの変化を推定する。地表変化推定部２ｇは、判定基準データ記憶部２ｆが記憶する判定基準データを参照し、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₃₁〜Th₃₄の範囲内であるか否かを判定する。

地表変化推定部２ｇは、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₃₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２５に示すように、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1がプラスであり、数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1が略ゼロであって、かつ、判定基準Th₃₁の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが堆積状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₃₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２５に示すように、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1とがマイナスであって、かつ、判定基準Th₃₂の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが斜面崩壊状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₃₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２５に示すように、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1がプラスであって、かつ、判定基準Th₃₃の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが植生成長状態に変化したと推定する。

地表変化推定部２ｇは、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1が判定基準Th₃₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと推定する。地表変化推定部２ｇは、例えば、図２５に示すように、数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1と数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1とがマイナスであって、かつ、判定基準Th₃₄の範囲内であるときには、測定時期Ｔ₁〜Ｔ₂の間に地表Ｇが植生伐採状態に変化したと推定する。

図２３に示す制御部２ｋは、測量データ入力部２ａ、測量データ記憶部２ｂ、数値表層モデル差分演算部２ｄ、差分データ記憶部２ｅ、判定基準データ記憶部２ｆ、地表変化推定部２ｇ、地表変化推定データ記憶部２ｈ、表示部２ｉ、プログラム記憶部２ｊ、数値樹冠モデル演算部２ｍ及び数値樹冠モデル差分演算部２ｎと相互に通信可能なようにバスなどの通信手段によって接続されている。

次に、この発明の第３実施形態に係る地表変化推定装置の動作を説明する。
図２６に示すＳ１４０において、差分データ記憶部２ｅに差分データの記憶を制御部２ｋが指令する。数値表層モデル差分データ及び数値樹冠モデル差分データを差分データ記憶部２ｅに制御部２ｋが出力すると、図２４に示すように数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1を測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1毎に差分データ記憶部２ｅが記憶する。

Ｓ１６０において、地表変化推定部２ｇに制御部２ｋが地表Ｇの変化の推定を指令する。差分データ記憶部２ｅから差分データを制御部２ｋが読み出して、数値表層モデル差分データ及び数値樹冠モデル差分データを地表変化推定部２ｇに制御部２ｋが出力する。その結果、例えば、図２４に示す数値表層モデルDSMの差分値ΔＤ_Si及び数値樹冠モデルDCMの差分値ΔＤ_Ciと、図２５に示す判定基準データとを照合する。差分値ΔＤ_Si及び差分値ΔＤ_Ciが判定基準Th₃₁〜Th₃₄の範囲内であるか否かを地表変化推定部２ｇが判定し、測定時期Ｔ_i〜Ｔ_i+1の間における各測定点Ｐ₁，…，Ｐ_Mの地表Ｇの状態を地表変化推定部２ｇが評価する。

この発明の第３実施形態に係る地表変化推定装置及び地表変化推定プログラムには、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、数値表層モデルDSMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNと数値樹冠モデルDCMの複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nにおける測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNとに基づいて、地表Ｇの変化を地表変化推定部２ｇが推定する。このため、例えば、複数の測定時期Ｔ₁，…，Ｔ_Nに広域的に取得された航空レーザ測量による測量データなどの地形情報を用いて、広域的に地表面の変化を推定することができる。また、推定される地表面の変化を踏まえて、既存の方法により斜面崩壊などに関する危険度を評価することによって、より精度よく危険斜面などを抽出することができる。

(2) この第３実施形態では、数値表層モデルDSMと数値樹冠モデルDCMとを所定の測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1をあけてそれぞれ測定したときに、数値表層モデルDSMの測定値Ｄ_S1，…，Ｄ_SNの差分値ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1と数値樹冠モデルDCMの測定値Ｄ_C1，…，Ｄ_CNの差分値ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1とに基づいて地表Ｇの変化を地表変化推定部２ｇが推定する。このため、数値表層モデルDSMの差分結果と数値樹冠モデルDCMの差分結果とを組み合わせることによって、広域的に地表面の変化を推定することができる。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、地表Ｇが斜面の地盤面であり、この斜面の崩壊、堆積、植生成長及び植生伐採を推定する場合を例に挙げて説明したが、このような地表面の変化を推定する場合に限定するものではない。例えば、都市開発による地表の変化、震災又は戦災による地表の変化などを推定する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、数値標高モデルDEMと数値表層モデルDSMとの組み合わせ、数値標高モデルDEMと数値樹冠モデルDCMとの組み合わせ、及び数値表層モデルDSMと数値樹冠モデルDCMとの組み合わせによって、地表Ｇの変化を推定する場合を例に挙げて説明したが、このような組み合わせに限定するものではない。例えば、数値標高モデルDEMと数値表層モデルDSMと数値樹冠モデルDCMとの組み合わせによって、地表Ｇの変化を推定する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、航空レーザ測量データを使用して地表Ｇの変化を推定する場合を例に挙げて説明したが、人工衛星による測量データを使用して地表Ｇの変化を推定する場合についても、この発明を適用することができる。

(2) この実施形態では、測量装置１によって地表Ｇまでの距離を測定しているが、距離測定動作と同時に、測量装置１によって地表Ｇの画像を撮像することもできる。また、この実施形態では、１時期目(2009年8月)の航空レーザ測量データと２時期目(2013年3月)の航空レーザ測量データを使用して作成した約４年間隔の地形変化推定図を例に挙げて説明したが、４年間隔の地形変化推定図に限定するものではない。例えば、２時期以上の任意の測定間隔ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1の測量データを使用して最適な地形変化推定図を調整し作成することもできる。

(3) この実施形態では、地表Ｇの変化を推定するときに使用する判定基準データが判定基準Th₁₁〜Th₁₄，Th₂₁〜Th₂₄，Th₃₁〜Th₃₄である場合を例に挙げて説明したが、このような判定基準Th₁₁〜Th₁₄，Th₂₁〜Th₂₄，Th₃₁〜Th₃₄に限定するものではない。例えば、対象地区に応じて最適な判定基準をオルソ画像や現地調査によって確認し作成することができる。また、この実施形態では、ある地区の航空レーザ測量データを使用して地形変化推定図を作成した場合を例に挙げて説明したが、測量地区に応じて最適な地形変化推定図を調整し作成することもできる。

１ 測量装置
１ａ 距離測定部
１ｂ 位置検出部
１ｃ 測量データ演算部
１ｄ 測量データ記憶部
１ｅ 測量データ出力部
１ｆ 制御部
２ 地表変化推定装置
２ａ 測量データ入力部
２ｂ 測量データ記憶部
２ｃ 数値標高モデル差分演算部
２ｄ 数値表層モデル差分演算部
２ｅ 差分データ記憶部
２ｆ 判定基準データ記憶部
２ｇ 地表変化推定部
２ｈ 地表変化推定データ記憶部
２ｉ 表示部
２ｊ プログラム記憶部
２ｋ 制御部
２ｍ 数値樹冠モデル演算部
２ｎ 数値樹冠モデル差分演算部
Ｇ 地表
Ｍ 被覆物
Ａ 航空機
Ｌ₁ レーザ光
Ｌ₂ 反射レーザ光
DEM 数値標高モデル
DSM 擦値表層モデル
DCM 数値樹冠モデル
Ｐ₁，…，Ｐ_M 測定点
Ｔ₁，…，Ｔ_N 測定時期
ΔＴ₁，…，ΔＴ_N-1 測定間隔
Ｄ_E1，…，Ｄ_EN 数値標高モデルの測定値
Ｄ_S1，…，Ｄ_SN 数値表層モデルの測定値
Ｄ_C1，…，Ｄ_CN 数値樹冠モデルの測定値
ΔＤ_E1，…，ΔＤ_EN-1 数値標高モデルの差分値
ΔＤ_S1，…，ΔＤ_SN-1 数値表層モデルの差分値
ΔＤ_C1，…，ΔＤ_CN-1 数値樹冠モデルの差分値
Th₁₁〜Th₁₄，Th₂₁〜Th₂₄，Th₃₁〜Th₃₄ 判定基準

Claims (36)

1. 地表の変化を推定する地表変化推定装置であって、
   前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデルの複数の測定時期における測定値と、前記地表上の被覆物の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデルの複数の測定時期における測定値とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定部を備えること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
2. 請求項１に記載の地表変化推定装置において、
   前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルと前記数値表層モデルとを所定の測定間隔をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とに基づいて前記地表の変化を推定すること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
3. 請求項２に記載の地表変化推定装置において、
   前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が堆積状態に変化したと推定すること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の地表変化推定装置において、
   前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定すること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、
   前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定すること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、
   前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定すること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
7. 地表の変化を推定する地表変化推定装置であって、
   前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデルの複数の測定時期における測定値と、前記地表上の被覆物の高さを数値によって示す数値樹冠モデルの複数の測定時期における測定値とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定部を備えること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
8. 請求項７に記載の地表変化推定装置において、
   前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とに基づいて前記地表の変化を推定すること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
9. 請求項８に記載の地表変化推定装置において、
   前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が堆積状態に変化したと推定すること、
   を特徴とする地表変化推定装置。
10. 請求項８又は請求項９に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
11. 請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
12. 請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
13. 地表の変化を推定する地表変化推定装置であって、
    前記地表上の被覆物の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデルの複数の測定時期における測定値と、前記地表上の被覆物の高さを数値によって示す数値樹冠モデルの複数の測定時期における測定値とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定部を備えること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
14. 請求項１３に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とに基づいて前記地表の変化を推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
15. 請求項１４に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が堆積状態に変化したと推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
16. 請求項１４又は請求項１５に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
17. 請求項１４から請求項１６までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
18. 請求項１４から請求項１７までのいずれか１項に記載の地表変化推定装置において、
    前記地表変化推定部は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定すること、
    を特徴とする地表変化推定装置。
19. 地表の変化を推定する地表変化推定プログラムであって、
    前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデルの複数の測定時期における測定値と、前記地表上の被覆物の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデルの複数の測定時期における測定値とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定手順をコンピュータに実行させること、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
20. 請求項１９に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルと前記数値表層モデルとを所定の測定間隔をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とに基づいて前記地表の変化を推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
21. 請求項２０に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が堆積状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
22. 請求項２０又は請求項２１に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
23. 請求項２０から請求項２２までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
24. 請求項２０から請求項２３までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値表層モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
25. 地表の変化を推定する地表変化推定プログラムであって、
    前記地表の標高を数値によって示す数値標高モデルの複数の測定時期における測定値と、前記地表上の被覆物の高さを数値によって示す数値樹冠モデルの複数の測定時期における測定値とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定手順をコンピュータに実行させること、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
26. 請求項２５に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とに基づいて前記地表の変化を推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
27. 請求項２６に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が堆積状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
28. 請求項２６又は請求項２７に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
29. 請求項２６から請求項２８までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
30. 請求項２６から請求項２９までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値標高モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
31. 地表の変化を推定する地表変化推定プログラムであって、
    前記地表上の被覆物の高さを含む標高を数値によって示す数値表層モデルの複数の測定時期における測定値と、前記地表上の被覆物の高さを数値によって示す数値樹冠モデルの複数の測定時期における測定値とに基づいて、この地表の変化を推定する地表変化推定手順をコンピュータに実行させること、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
32. 請求項３１に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルと前記数値樹冠モデルとを所定の測定間隔をあけてそれぞれ測定したときに、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とに基づいて前記地表の変化を推定すること、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
33. 請求項３２に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が堆積状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
34. 請求項３２又は請求項３３に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が斜面崩壊状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
35. 請求項３２から請求項３４までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生成長状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。
36. 請求項３２から請求項３５までのいずれか１項に記載の地表変化推定プログラムにおいて、
    前記地表変化推定手順は、前記数値表層モデルの測定値の差分値と前記数値樹冠モデルの測定値の差分値とが所定の判定基準の範囲内であるときには、前記複数の測定時期の間に前記地表が植生伐採状態に変化したと推定する手順を含むこと、
    を特徴とする地表変化推定プログラム。