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pdfファイル - 統合化地下構造データベースの構築
地盤力学情報データベースの構築と国土地盤情報の整備 The Development of Geotechnical Properties Database and Accumulation of National Land Geo-information 倉橋稔幸 1)，佐々木靖人 2)，稲崎富士 3) Toshiyuki Kurahashi, Yasuhito Sasaki, Tomio Inazaki 1) 独立行政法人 土木研究所，主任研究員（茨城県つくば市南原 1-6，[email protected]） Public Works Research Institute, Senior Researcher 2) 独立行政法人 土木研究所，上席研究員（茨城県つくば市南原 1-6，[email protected]） Public Works Research Institute, Team Leader 3) 独立行政法人 土木研究所，特命上席研究員（茨城県つくば市南原 1-6，[email protected]） Public Works Research Institute, Chief Researcher 本報告では，土木研究所における地盤力学情報データベースの開発と地盤情報の集積と提供への取り組みについて 述べるとともに，ボーリング柱状図や土質試験結果等の地盤情報を，国土の基本的な国土情報の一つと位置づけ， 「国 土地盤情報」として国家的プロジェクトの枠組みの中で集積すべきであることを提案する．その結果，国土地盤情報 検索サイト(KuniJiban)等から国土交通省の約 7 万 6 千件のボーリング柱状図と 2 万 5 千件の土質試験結果一覧等の地 盤情報を提供できるようになった．今後は，国の研究機関や関係省庁が連携し，地盤や土木地質に関する様々な基本 情報を国土地盤情報として位置づけ整備する必要がある． This paper reports the development of a geotechnical properties database that provides 76,000 borehole columnar sections and 25,000 soil test result tables in shallow subsurface, and proposes to position and correct fundamental data on geo-technology and engineering geology as National Land Geo-Information for infrastructure in cooperation with national research organizations and ministries concerned. For example, Public Works Research Institute treats various engineering geological data not only boring data but also geo-hazard data, geo-environments data, etc. In the future, these data will be offer to people through a KuniJiban website etc. 地盤力学情報データベース，国土地盤情報，ボーリング柱状図，土質試験結果一覧表 geotechnical properties database, National land geo-information, borehole columnar section, soil test result table 開した．また，平成 21 年 9 月から Geo-station を通じて も閲覧できるようにした． 本報告では，地盤力学情報データベースの開発と地盤 情報の集積と提供への取り組みについて述べるとともに， ボーリング柱状図や土質試験結果等の地盤情報を，国土 の基本的な国土情報の一つと位置づけ， 「国土地盤情報」 として国家的プロジェクトの枠組みの中で集積すべきで あることを提案する． １．はじめに 地盤情報は，地形情報等と同様に国土の利用，開発お よび保全に資する重要な基本情報であり，極めて公共性 が高いものであると考えられ，広く提供されることは固 民にとって非常に有益である．1) 土木研究所は， 平成 18 年 7 月から防災科学技術研究所 ほか５機関とともに，科学技術振興調整費重要研究解決 型研究「統合化地下構造データベースの構築」2)に取り 組んできた．このうち，土木研究所は国土交通省および 関連機関からボーリング柱状図や土質試験結果等の表層 地盤の地盤情報を収集し，電子化・数値化した．次に基 礎データベースとして地盤力学情報データベースを構築 した．さらに地盤情報の提供仕様を提案するなどして国 土交通省の施策に反映させ，国土交通省および港湾空港 技術研究所とともに，平成 20 年 3 月 28 日から国土地盤 情報検索サイト"KuniJiban"(www.kunijiban.pwri.go.jp)を開 設し，国土交通省の全ての地方整備局と北海道開発局， および内閣府沖縄総合事務局管内の約 7 万 6 千件のボー リング柱状図と，2 万 5 千件の土質試験結果一覧表を公 ２．地盤情報の収集と品質確認 ２．１ 地盤情報収集の範囲と種類 土木研究所は，国土交通省と内閣府沖縄総合事務局お よび関連機関から紙面や電子媒体で保管されている地質 土質調査成果を収集した（図 3） ．調査成果からボーリン グ柱状図や土質試験結果，岩石物性，PS 検層データ，地 盤物性断面等の地盤情報を電子化および数値化した．当 面，約 14 万件の地盤情報を地盤力学情報データベースに 集約し提供することを目標として，地盤情報の整備を進 めるほか，過去の地盤調査資料の電子化・数値化に取り 21 ては，なお，入力コードが間違うなど，軽微なデータ項 目の間違いを修正した．一方，位置情報が間違っている など重大な間違いについては不適切なデータとして分類 し，提供対象から除外した．これらの品質確認を経たデ ータを地盤力学情報データベースへ入力し，平成 22 年 6 月 30 日現在で，TRABIS で保有する約 11 万件のデータ ２．２ 電子化されたボーリング柱状図 のうち，約 7 万 6 千件を公開することができた（図 1） ． ２．２．１ 国土交通省データベースからの収集 しかし，一方では約 3 万件のボーリング柱状図が提供 国土交通省では，1984 年から全国の空港および港湾事 できていない．その約 8 割が測地系や緯度経度の間違い 業（ただし，漁港および地方空港を除く）における約 3 で，位置情報を原因としている（図 2） ．現状では一部の 万件の地盤情報が， 「港湾版土質データベース」 に集積さ 地盤情報には位置精度を欠くなどの品質に関する問題が れ，直轄事業に利用されてきた．一方，河川や道路事業 内在している．そこで，事業者への納品前に品質確認を 等において得られた地盤情報は，1986 年から電子化され， 義務づけ， 「電子納品運用ガイドライン（案） 【地質・土 CALS/EC への取り組みの一環として「技術文献・地質情 質調査編】 」4)に反映させた．今後は，誤っている地盤情 報提供システム(TRABIS)」として集積されてきた．これ 報の修正や更新等を併せて，継続的かつ効率的に地盤情 までに約 11 万件の地盤情報が集積され， 地方整備局内の 報の集積・提供を実現する仕組みを構築する． イントラネットを介し，調査・設計・工事等の社会資本 整備や防災事業へ利用されてきた．このうち，平成 22 年度までに TRABIS から約 7 万 6 千件を引き出し，ファ イルを電子納品要領に定められた XML 書式に変換し品 質確認を行った． 組んだ．成果については国土交通省の「地質・土質調査 成果電子納品要領（案） （以下電子納品要領と略す） 」 （平 3) 成 16 年 6 月版） に従い品質確認をおこなった．なお， 電子納品要領に規定されていない地盤物性断面について は，新たに書式を検討し数値化した． ２．２．２ XML 書式の変換と品質確認 電子納品要領がこれまでに４回にわたって改訂されて きたことから，TRABIS には，csv 形式をはじめ，様々な 形式の XML 形式のデータが混在している．それらの csv 形式のファイルや平成16 年書式以前のXML ファイルを 電子納品要領に定められたボーリング交換用データに変 換した．法令や判例，利用者の便益等を踏まえ，それら に記載されている情報項目はコア情報のみならず，標題 情報として事業・工事名や調査会社名，技術者名等のほ とんどの項目に及ぶ（表 1） ．ただし，電話番号，住所， テクリスコード等の一部の項目内容を空欄とし提供して いない．ただし，電子納品以前のデータについても，一 部の項目を不明もしくは空欄として提供している． また， 平成 20 年書式のものについては， 書式を変換せず提供す る予定である． さらに，変換したボーリング柱状図の位置情報，デー タ型，XML 書式について品質確認を行った．位置情報 については，アドレスマッチングや電子地図上に表示を 行い，調査位置住所の位置と地図上の位置とを比較し， 整合性を確認した．また，データ型と XML 書式につい 九州 北海道 1% 19% 東北 10% 関東 四国 18% 5% 北陸 中国 5% 16% 近畿 11% 15% ボーリング柱状図 土質試験結果 項目 主な提供項目 備考 標題情報 事業工事名、調査名、調査目的、調査対象、ボーリング名、 緯度・経度、発注機関名称、調査会社名称、主任技師等の技 術者名、孔口標高等 ・調査位置住所、テクリ スコード、電話番号を 空欄とする。 コア情報 土質岩種区分、色調、観察記事、標準貫入試験等の原位置 試験結果等 ・全て提供する。 地点名、緯度・経度、試料番号、採取深度、試験結果等 ・全て提供する。 柱状図 土質試験結果一覧 22 中部 図 1 公開されている国土交通省各地方整備局の地盤情 報の内訳と分布 表 1 提供する地盤情報の種類と項目 種類 N=75,372 提供 75,372件 非提供 31,414件 29% 標準化されている．このなかには岩石試料に対する試験 結果を記述する欄も準備されているが，現状ではほとん ど登録されていない．岩石の密度や超音波速度情報は我 が国の基盤を構成する岩盤の基本的な物性指標として重 要であり，これまでにもたとえば産業技術総合研究所 の”PROCK” 5)に代表される岩石物性データベースが公開 されてきた．特に強震動評価のための地盤構造モデルの 構築には，地盤の動的特性，特に S 波速度構造の把握が 必要となる．ボーリング孔を利用して実施する PS 検層 はその一手法であり，地表地形情報などから間接的に推 定する便法 6)に比べて直接的であり信頼性も高い．国土 交通省が実施してきた浅部地盤調査においても付随して 実施されている．そこで速度構造情報だけでなく，走時 データ・波形データまでを収集し，画像データあるいは 数値データとしてアーカイブ化する作業を進めている． これまでに約 400 孔分のデータを収集した． 全国 N=106,786 71% 提供と非提供の割合 16% 不明 4,990件 位置情報の誤り 25,168件 4% 行政上の理由 1,256件 80% 提供できない理由の内訳 N=31,414 図 2 提供できない地盤情報の占める割合と理由の内訳 ２．３ 紙面等の地盤調査報告書の電子化と数値化 国土交通省には TRABIS 等のデータベースに入力され ていない，紙面やマイクロフィルムの状態で保管された 地盤情報も多数存在する．電子化されていない紙面の報 告書も電子化されたものと同程度残されていると推定さ れる．そこで土木研究所では国土交通省の協力を得て紙 面の地盤情報のうち重要な情報ものを電子化してきた． 全国の地方整備局出先事務所や旧公団等から地盤調査資 料を借り受け，添付図面も含めてスキャナで取り込み， PDF 形式で画像ファイル化を実施してきた，これまでに ディジタルアーカイブ化した資料は約 3 千件，ボーリング本 数で約1万本，容量で約400GBに達している．さらにボーリ ング柱状図については，XML 書式に数値化した． ２．５ 地盤物性断面 物理探査情報に対しては，データベース化の際に不可 欠なデータの標準的なファイル形式が一部を除いて定ま っていない．本研究プロジェクト開始時に言及されてい た， 「それらデータには限定された目的以外には十分活 用されず， 現状では死蔵の状態にあるものも少なくない」 状態が，物理探査データに関しては依然として継続して いると指摘せざるを得ない． そこで土木研究所では，主として浅部を対象として実 施された物理探査によって得られる物性断面情報を共有 化するために必要な作業を関係学会等と連携し提案した 7) ２．４ 地盤力学情報 ．対象とする物理探査断面情報は当面，二次元電気探 国土交通省では，これまでダム・トンネル建設等に伴 査により得られた比抵抗断面データ，表面波探査により って数多くの土質試験や岩石試験を実施してきている． 得られた S 波速度断面データ，屈折法地震探査により得 このうち土質試験結果一覧表については， 平成 22 年度ま られた P 波（S 波）速度断面データ，反射法地震探査に でに TRABIS から約 2 万 5 千件を引き出し，ファイルを より得られた反射断面データの 4 種類とし，これらの物 電子納品要領に定められた土質試験結果一覧表の XML 性断面データを格子データとして定義するとともに，原 書式に変換した．変換されたデータについては，関係機 データに関係したメタデータ，流通のためのメタデータ 関の了承を得た後に，KuniJiban 等から公開した（表 2） ． 等を合わせて XML 形式で記述する標準書式を作成し提 一方，個別の土質試験結果や岩石試験については，未 案した（図 3） ．またこの標準書式の物理探査断面データ だ公開されていない．これらについても数値データとし を表示させるビューアを整備し KuniJiban から無償で提 て納品され，またそれを記述する XML ファイル形式が 供した． 表 2 土質試験結果一覧表の提供項目 23 要 素定 義 例 2 S波速度 0 111m/sec -2 500 360 280 220 160 130 100 70 40 標 -4 高 (m) 図 5 に電子国土を利用した地盤情報閲覧画面を示す． ボーリング位置を閲覧するには，画面左列に示す任意の 表示レイヤーを選択することにより，ボーリング位置を 丸印（●）で表示させることができる．ボーリング位置 にマウスのカーソルを置くと，メタ情報が記載された画 面がポップアップし，閲覧できるようになっている．そ のうち，ボーリング柱状図や土質試験結果一覧の URL をクリックすると，ファイル中の記載を直接に XML 書 式で閲覧することができ，無償でダウンロードすること もできる（図 6, 図 7） ． 要素 111m/s 336m/sec -6 -8 -10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 距 離 程 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 (m/sec) (m) 要素定義のデータ 111 111 111 節点 111 要素 336 336 336 336 節点定義例 2 情報のポップアップ 概要やリンク先(URL)を表示 され、クリックするとボーリン グ柱状図が表示されます。 0 -2 標 600 -4 高 (m) 600 600 600 -6 情報の検索 キーワード、緯度経度等 から地盤情報を検索で きます。 -8 -10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 距 離 程 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 (m) 補間した例 節点定義例 2 S波速度 140 0 130 -2 200 120 180 160 150 240 500 360 280 220 160 130 100 70 40 260 標 -4 280 330 300 400 高 -6 (m) -8 360 450 500 -10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 距 離 程 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 地図やキーワード検索 から最大100件までまと めてダウンロードできま す。 1 1 (m/sec) 図 5 電子国土を利用した地盤情報の閲覧画面 (m) 節点定義のデータ 図 3 要素定義と節点定義 ３．地盤力学情報データベースの構築 ３．１ 地盤力学情報データベースの構造 地盤力学情報データベースは，室内土質試験結果をリ レーショナル形式でデータベース化し，電子国土や一覧 表形式で閲覧できるようにしたものである． WEBポータル 地盤情報閲覧ブラウザ GIS インターフェイス 電子国土Webシステム ボーリング柱状図と 土質試験結果の検索機能 電子国土 JavaScript ナビゲーションツール ボーリング柱状図と併 せて土質試験結果をグ ラフで表示できます キーワード検索 PHP 地名検索 柱状図表示 土質試験結果一覧表表示 図 6 ボーリング柱状図の表示例 データ保存 電子国土 主題図データ (XML) ボーリング 交換用データ (XML) 土質試験結果を一覧表 形式で閲覧できます 土質試験の種類を選択 できます 土質試験結果 一覧表 (XML) 地盤力学情報 データベース PostgreSQL 図 4 地盤力学情報データベースの構造 ３．２ 電子国土を利用した地盤情報閲覧と検索 KuniJiban では国土地理院の提供する電子国土の背景 地図に地盤情報を世界測地系(JGD2000)の緯度経度で重 ね合わせて配信している． 「電子国土」とは，数値化され た国土に関する様々な地盤情報を位置情報に基づいて統 合し，コンピュータ上で再現するサイバー国土である 6)． 24 図 7 土質試験結果一覧表と検索画面 ４．地盤情報の配信と連携 ４．１ 国土交通省 KuniJiban による配信 国土交通省は CALS/EC アクションプログラム 20059) や地理空間情報活用推進基本法 （平成 19 年法律第 63 号） に基づく地理空間情報活用推進基本計画 10)に地盤情報を 位置づけて実行している．また，平成 19 年 3 月には「地 盤情報の集積および利活用に関する検討会」 （委員長：小 1) 長井一男教授）からの提言 を受け，これらの施策に反 映させている．ついては，国土交通省では内部に地盤情 報実務者検討会を設け，提言の基本的考え方に則して地 盤情報の集積から提供までの基本的事項を定めた．土木 研究所はその施策を支援しインターネット上に KuniJiban を設置し平成 20 年 3 月から地盤情報を試験提 供した． ４．２ 参画機関との連携 土木研究所は，防災科学技術研究所をはじめとした研 究参画機関と，文部科学省の科学技術振興調整費「統合 化地下構造データベースの構築」2)を通して地盤情報を 共有し，データベースの連携を進めてきた．ここでは地 盤力学情報データベースは基礎データベースの一つとし て役割を担い，ポータルサイトにボーリング柱状図と土 質試験結果一覧表を防災科学技術研究所のポータルサイ ト Geo-station へ提供し，ポータルサイトからボーリング 位置や地質図等の地盤情報と重ね合わせて閲覧できるよ うにした（図 8） ． ５．国土地盤情報のあり方 ５．１ 国土地盤情報の位置づけ ボーリング柱状図や土質試験結果等の地盤情報は国土 を形成する基本的な情報の一つであり，国土の利用，開 発および保全に資する重要な基本情報である．国土交通 省は，全国総合開発計画等の策定の基礎となるデータを 整備するため，昭和 49 年の国土庁発足に伴い，国土に関 する基礎的な情報として国土情報を整備してきた．国土 情報は指定地域・沿岸域・自然・土地関連・国土骨格・ 施設・産業統計・水文等の情報で，現在は国土数値情報 としてインターネットで配信されている．そのうち，地 盤に関連するものとして， 「自然」の項目 のうち， 「土 地分類」に「表層地質」に関する情報が挙げられる．今 後，ボーリング柱状図や土質試験結果もこの類に位置づ けられるべきものであると考えられる．地盤情報は「国 土地盤情報」として整備するべきものである． また，これまでに収集と提供してきたボーリング柱状 図と土質試験以外にも，例えば土木地質調査には，土木 施設を計画・築造する際の地質調査，施工時の挙動等の 観測，土木施設の維持管理のための調査，斜面等の地盤 災害の復旧，防災のための調査，観測・地下水，掘削ズ リ，土壌等の地盤環境調査がある．ボーリング柱状図や 土質試験結果はこれら地盤情報のうちごく一部に過ぎず， それ以外にも多様な地盤情報が存在する．これらの調査 資料は，維持管理等に用いられる一部のデータを除き， 特定の目的が達成された後は一定期間保存されるのみで 容易に引き出すことができない． すなわち真の意味で 「情 報化」されていない．しかしこれらの調査資料は，次の 点で極めて貴重である． ・国土利用計画，国土管理 ・今後老朽化する土木施設のアセットマネジメント ・類似工事，類似事例の参考資料 ・周辺地域の開発，土地利用の参考資料 ・地盤環境や防災のための基礎資料 ・学術研究や地域教育のための資料 など ５．２ 国土地盤情報整備のあり方 国土管理のための基本情報の構築は基本的に国の仕事 である．国土交通省や自治体は CALS/EC の取り組みの 中で電子成果品の利活用を推進しているが，その中に国 土情報としての活用の視点を盛り込む必要がある．この ような視点を盛り込むには，発注時の仕様書，電子納品 の様式，納品データの品質確認方法，報告書の保管・管 理方法など， 様々な部分を改質していく必要が生じるが， 利活用を推進するためには必要なことである．既に，国 土交通省電子納品ガイドライン（地質・土質調査成果編） の改訂においては，KuniJiban の公開に伴う品質確認手順 等を盛り込んだ． また，研究機関，学会，大学，民間機関等も，データ の利用者であるだけでなく，データの生産者，提供者と 図 8 Geo-station による地盤情報の重ね合わせ ●印が土木研究所からの提供データを示す． 25 しての役割を果たすべきである．また，生産支援者とし て，どのようなデータが国土基本情報として重要なデー タであるか， またどのような利活用ができるかを研究し， さらに，利活用を考慮した場合にどのような種類・質の データを取得すべきであるかを提案していくことも研究 機関等の仕事である．たとえばボーリングデータについ ては，当該事業（地すべりの調査，橋梁基礎の調査等） で必要とされる情報の種類・質と，第三者が利活用する 場合に必要な情報の種類・質は異なっている．したがっ て利活用も考えた標準的なコア観察方法，柱状図様式， 柱状図作成方法，といったものが必要である．これは他 の地質データも同様であり，すなわち，地質調査手法自 体の改質も必要になる． このように，国土地盤情報を整備していくためには， データの取得から保管管理までの改質が必要とされる． このようなことは行政機関と研究機関等が連携しなけれ ば不可能である． 今後は，地盤情報を整備する「事業」を実施していく 必要がある．現在の経済情勢を考えると，その事業は， 通常事業の枠組みの改質と関係機関の連携をフル活用し， 経済的・効率的に進める必要がある．ただし核となる国 や自治体の情報は原則無償とすべきである．事業の実施 方法は様々な体制・方法が考えられるが，関係者の協議 会など民主的な枠組みが重要であり，また，国は情報の 蓄積が促進されるように自治体や協力機関への助成制度 なども検討すべきである．どのような体制・方法となる にしても，本科振費において既に構築されつつあるシス テムや関係機関との連携スキームは，核として重要な役 割を果たすと考えられる． ６．まとめと今後の課題 土木研究所は地盤力学情報データベースを構築し，地 盤情報の集約と提供に努めてきた．その結果，まとめと 今後の課題を以下のように示すことができる． ・ ボーリング柱状図 7 万 6 千件，土質試験結果一覧表 2 万 5 千件を KuniJiban や Geo-station から公開した． ・ P 波速度等の物理探査断面の標準書式を提案し，ビ ューアを整備し無償で提供した． ・ 過去の紙面の地盤調査資料の電子化・数値化に取り 組み，約 1 万件を電子化した． ・ しかし，一方で提供できない地盤情報は約 3 万件が ある．その 8 割は位置情報の誤りを原因としている． 今後，信頼性の高い地盤情報を提供するために，地 盤情報の継続的かつ継続的な集積・提供，原本性確 保，品質確認等の体制づくりに取り組む． ・ 当面は，KuniJiban では国土交通省の保有する地盤情 26 報を集約し約 14 万件の地盤情報を広く国民に提供 する計画である． ・ ボーリング柱状図や土質試験結果等の地盤情報は国 土を形成する基本的な情報の一つであり，国土の利 用，開発および保全に資する重要な基本情報である． 今後は，国の研究機関や関係省庁が連携し，地盤や 土木地質に関する様々な基本情報を「国土地盤情報」 として位置づけ整備する必要がある． 参考文献 1) 地盤盤情報の集積および利活用に関する検討会（国土 交通省） ：地盤情報の高度な利活用に向けて 提言 ～ 集積と提供のあり方～, http://www.mlit.go.jp/kisha/kisha07/13/130302_.html, 平成 19 年 3 月. 2) 防災科学技術研究所：科学技術振興調整費【重要課題 等解決型研究】 「統合化地下構造データベースの構築」 . http://www.chika-db.bosai.go.jp/, 平成 18 年 9 月. 3) 国土交通省監修：地質・土質調査成果電子納品要領 （案） 平成 16 年 6 月版, http://www.cals-ed.go.jp/index_denshi2.htm, 平成 16 年 6 月. 4) 国土交通省大臣官房技術調査課：電子納品運用ガイド ライン（案） 【地質・土質調査編】, http://www.cals-ed.go.jp/calsec/rule/guide_bor2.pdf, 平成 22 年 8 月. 5) 須田芳朗・村田泰章・菊地恒夫・花岡尚之：岩石物性 値データベース(PROCK)：地質調査所研究資料集， No.155，231p，1991． 6) 藤本一雄・翠川三郎：日本全国を対象とした国土数値 情報に基づく地盤の平均 S 波速度分布の推定，日本地 震工学会論文集，Vol.3, No.3, 13-27，2003. 7) 林 宏 一，稲崎富士，倉橋稔幸（土木研究所），物理探 査書式検討研究委員会（物理探査学会） ：土木地質調査分野における物理探査結果の標準書式の 提案，第 123 回学術講演会要旨，物理探査学会，2010 8) 電子国土事務局：電子国土ポータル, http://portal.cyberjapan.jp/index.html. 9) 国土交通省：国土交通省 CALS/EC アクションプログ ラム 2005, http://www.mlit.go.jp/kisha/kisha06/13/130315_.html, 平成 18 年 3 月. 10) 国土交通省：地理空間情報活用推進基本計画, http://www.mlit.go.jp/kisha/kisha08/02/020414_.html, 平 成 20 年 4 月.