研究紹介

吉村哲彦(森林資源管理分野)

1. 森林利用学

 森林利用学は林業工学とも呼ばれており、森林の木を伐採して運び出すという造林や育林に続く林業の最終ステージを主として研究する分野です。最近はこの分野で森林バイオマスのエネルギー利用に関する研究も盛んに行われるようになってきました。なぜ木を伐採して運び出す研究分野が存在しているのかというと、大きくて重い木を人間が利用するために山から運び出すことは非常に危険で難しい作業だからです。このような作業をいかに効率よく安全に行うかを研究するのが森林利用学です。森林利用学の中にもいろいろな領域があり、林道、林業機械、森林作業、労働科学と森林バイオマスといった分野に細分化されています。日本では人間が木材を利用するために作った人工林が利用されていないことが問題になっていますが、世界的に見れば森林の過剰伐採によって貴重な熱帯林が破壊されるといった問題が起こっています。このような人間による森林の伐採と自然環境の保全をいかに両立させて森林の持続的利用を実現するかが大きな課題になっています。

  林業は中山間地域の主要な社会経済基盤であり、木材供給のみならず二酸化炭素の吸収やバイオマス資源の供給面でも社会に貢献しています。しかし、住宅需要や木材価格の低下により我が国の林業は長期にわたって低迷を続けており、それによって間伐などの手入れが行き届かなくなった森林が増えて水源林としての機能低下にもつながっています。 このような状況を脱却するには「低い林業の収益性→山村の過疎化→未間伐放置林の増加→人工林の形質・環境の悪化→低い林業の収益性」という悪循環を、「林業の収益性向上→山村の活性化→間伐など森林管理の推進→人工林の形質・環境の改善→林業の収益性の向上」という好循環へ変化させることが必要だと考えています。つまり、林業の収益性を向上することが放置人工林の問題解決 や我が国の荒廃した森林環境の回復にもつながります。

 この問題を模式図で示したのが図-1です。問題の根源である「低い林業の生産性」というレバレッジポイント(「てこ」の作用のように、一点を強化すれば全体の大きなパワーアップにつながるようなポイント)をてこ入れすることで、現在の山村が抱えている悪循環が好循環に変わることを示しています。林業の収益性の向上は林業の生産性の向上によって実現されるものであり、新たな集材作業システムの開発・導入によって生産性を向上させることが問題解決の鍵になると考えています。オーストリアでは日本と同じような地形条件にもかかわらず、図-2のようなコンビネーション型タワーヤーダ を用いることで高い生産性を実現していますが、これは世界最低レベルにある日本林業の生産性を改善するためのお手本になるものです。 林業先進国オーストリアに負けないよう日本の架線系集材の生産性を高める新たな生産システムの開発を行い、米国MITで開発されたシステムダイナミクスモデルを用いたシミュレーション(図-3)により生産性の評価を行っています。


図-1 レバレッジポイント(林業の生産性)の強化による山村の活性化


図-2 プロセッサと一体化されたオーストリアのコンビネーション型タワーヤーダ


図-3 システムダイナミクスモデルを用いた森林生産のシミュレーションの例

2. 森林情報学

 森林情報学分野では、主に森林におけるGPS利用に関する研究 に取り組んでます。GPSとは人工衛星を利用して地球上のどこにいるのかを正確に把握するためのシステムであり、地球周回軌道に30基程度配置された人工衛星が発信する電波を利用し、受信機の緯度・経度・高度などがわかるようになっています。このシステムは米軍によって開発された軍事技術でしたが、今ではカーナビゲーションなど様々な民生用途に利用されるようになっています。このGPS技術は森林を管理するためにはたいへん有用なシステムですが、樹冠や斜面が障害になって衛星の電波を受信できないこと、樹木により電波が劣化することで測位精度が悪化することが問題になっています。このような森林固有の悪条件を克服して、GPSを活用するための研究を行っています。

 2009年12月に農林水産省が策定した「森林・林業再生プラン」では、10年後の木材自給率50%以上を目指して、効率的かつ安定的な林業経営の基盤づくりを進めるとともに、木材の安定供給と利用に必要な体制を構築することが掲げられました。これを受けて、2010年10月の全国森林組合大会において、最優先の業務を施業集約化・合意形成を核とした「提案型集約化施業」を目指すとされています。「提案型集約化施業」とは、森林所有者等から施業を依頼されるのを待つのではなく、林業事業体から森林所有者に対して、森林の現況を示した写真や施業の方針、施業を実施するのに必要な経費や木材の販売額など事業を実施した場合の収支を明らかにしたデータ(森林施業提案書)を提示して、森林所有者の施業に対する関心を高め、施業を取りまとめて受託する取り組みです。また、「森林施業計画」に代わる新たな「森林経営計画」では、森林所有者や森林組合が、隣接する森林を数百ヘクタール規模ごとにまとめて間伐計画や林道の整備計画を策定した場合に限って助成の対象とすることになりました。このような施策によって森林組合や森林所有者の間では施業集約化への関心が高まっています。

 施業の集約化を進めるにあたっては、森林所有者の特定や境界の明確化、森林現況に関する詳細な情報の収集等を行うことが大前提となります。しかしながら、不在村者の増加や森林所有者の高齢化、森林の相続等により、森林に関する情報が不明確になることが危惧されます。実際、不在村者保有森林の存在により効率的な施業の実施が難しくなっており、2005年農林業センサスによると、森林の所在地と異なる市町村に居住する不在村者の保有する森林面積は、私有林面積の24%を占めており、そのうちの約4割は当該都道府県外に居住する者の保有となっています。さらに今後、森林所有者の高齢化等に伴い、不在村者保有森林が更に増加することが予想されます。平成23年度から施業集約化を通じて面的まとまりをもって計画的な森林施業を行う者に対して、搬出間伐等の森林施業とこれと一体となった森林作業道の開設を直接支援する「森林管理・環境保全直接支払制度」が導入されており、そのためにも森林所有者の特定と境界の明確化が欠かせません。

 2010年5月には、「国土調査事業十箇年計画」が定められ、今後10年間で林地における地籍調査(主に市町村が主体となって、一筆ごとの土地の所有者、地番、地目を調査し、境界の位置と面積を測量する調査)実施面積の割合を42% から50%とすることが掲げられ、林野庁と国土交通省が連携して林地における地籍整備の促進を図られることになりました。 このような状況で我が国では森林の境界画定が急速に進められており、作業効率化のために森林の境界測量におけるGPSの必要性がいっそう高まっています。しかし、森林組合など森林測量を実施する現場ではGPSの精度や信頼性への不安があり、未だに時間と手間を要するコンパス測量が多用されているのが実状です。一方、GPSに代表される衛星測位システム(GNSS)は近年急速に進歩しており、 米国によるGPS近代化、欧州のGalileo、ロシアのGLONASS、中国の北斗(コンパス)、日本の準天頂衛星といった新世代衛星測位システムの本格的な実用化が目前となっています。このような新世代衛星測位システムを森林測量に応用して測位精度と作業効率を大幅に向上することを目的として研究を行っています。

 図-4は島根大学三瓶演習林でGPSによる測位実験を行っている様子です。同時に5つのGPS受信機を十字形に配置することで、一般用の安価なGPS受信機を使い測位精度を向上することに成功しました。図-5は森林におけるGPSの測位環境を評価するために、魚眼レンズを用いた全天写真を使っているものです。広葉樹天然林と針葉樹人工林を比べると、多数の樹幹が障害物になる後者の方が測位条件が悪いことがわかります。


図-4 GPSによる測位実験の風景


図-5 魚眼レンズによる樹冠の写真撮影
左:魚眼レンズを使った全天写真の撮影(魚眼レンズを装着したカメラを天頂方向に向ける)
中:広葉樹天然林(夏季には葉が多いが、葉のない冬季と測位精度の差異は小さい)
右:針葉樹人工林(樹幹による空間占有が多く、広葉樹天然林より著しく測位誤差が低下する)

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