エクアドル・Tiputini生物多様性ステーションにおけるアマゾン熱帯雨林の包括的無人機空中データ

アマゾンへの新しい空の窓

アマゾン熱帯雨林はしばしば地球の肺と呼ばれますが、その構造や隠れた生態は多くがまだ十分に地図化されていません。本研究は、その世界を驚くほど細かく見る新しい方法を紹介します。すなわち、高性能のカメラやレーザーを搭載したドローンを、地球上でもっとも生物多様性に富む地点のひとつであるエクアドルのTiputini生物多様性ステーションの上空に飛ばし、その精密なデータ全てを誰でも自由に利用できるようにする、というものです。

なぜこの森林を地図化することが重要か

アマゾンは広大な面積を覆い、地球上で知られている種の約10分の1が生息していますが、現地で詳細に調査するのは難しいことが多いです。濃密な樹冠、季節的な洪水、多くの地点の隔絶性が、大規模な現地測定を困難にします。衛星は森林に関する理解を一変させ、森林破壊や再生、バイオマスや気候フィードバックの大きな変化を明らかにしました。しかし、最良の公的衛星画像でさえ、個々の樹冠、ツル、開けた場所、湿地が混在する局所的な生息地の複雑さを平滑化してしまい、宇宙からのレーザー測定は点状の観測にとどまります。その結果、研究者は個々の樹木や森林パッチがどのように配置されているか、特に異なる生息地タイプにわたる連続的で高解像度の視点を欠いています。

ドローンが明らかにする隠れたホットスポット

このギャップを埋めるため、研究チームはTiputini生物多様性ステーション周辺の712ヘクタール（サッカー場700面分以上）を対象に調整されたドローン観測を実施しました。このエリアには、浸水しない高木林、Tiputini川沿いの季節的に冠水する林、ヤシ沼、自然再生域などが含まれ、アマゾン全体の縮図を成しています。4日間にわたり、2種類の無人航空機システムが5つのサブリージョンにまたがって重なり合う縦帯で飛行しました。1機は通常の色情報に加え、植生の健全性に特に敏感な近赤外線を記録するマルチスペクトルカメラを搭載していました。もう1機はレーザースキャナ（ライダー）を搭載し、樹冠を通して下方へ光パルスを送り、反射が戻ってくる時間を測定して、樹木と地形の三次元像を構築しました。

生データから継ぎ目のない地図へ

データ収集は挑戦の半分にすぎませんでした。密な熱帯雨林では衛星ナビゲーション信号が弱くなることが多く、地形が険しく森林床の多くが見えないため、精密な位置合わせのために塗装した標的を地上に置くことができませんでした。代わりに、チームは一時的な基地局とドローン自体からの航法データを慎重に後処理し、航法を飛行後に補正する動的補正という手法を用いて位置精度を高めました。高性能なグラフィックスプロセッサを備えたワークステーションで1万枚超の重なり合う画像をつなぎ合わせ、5センチピクセルの単一連続モザイクを作成しました—個々の樹冠を識別できる解像度です。同様に数十億のレーザー反射を高密度な3D点群へと変換し、地表面、樹冠の上面、そして四半メートルごとのセルごとの樹高を詳細に導出しました。

精度の検証と宝の共有

Tiputiniには恒久的な基準点がないため、チームはセンチメートル単位での絶対位置誤差を測定することはできませんでした。その代わりに、データの内部整合性を確認しました。重なるレーザーストリップを比較し、小さな水平・垂直のずれを推定してから各サブリージョンを慎重に整合させました。また、色情報とレーザー由来の高度マップを比較して、上空から見える樹冠が3Dで最も高い点と一致しているかを確認しました。ほとんどの場所で不一致は数十センチにすぎず—樹冠の大きさと比べればごく小さな差です。すべての最終産物はクラウド対応の形式で保存され、ユーザーは必要な部分だけをストリーミングして利用できます。さらに著者らは元の飛行データと処理スクリプトも公開しており、他者が新しい手法を試したり、技術の進歩に伴って再処理したりできるようにしています。

将来の森林発見の基盤

非専門家にとっての主要な成果はシンプルです：このプロジェクトはアマゾンの一片を地球上で最も精密に地図化された熱帯林のひとつに変え、それを誰もが使える形で提供しました。研究者は個々の樹冠を追跡し、森林の高さやギャップを測定し、蓄積炭素を推定し、これらのパターンを動物、微生物、気候と時間的に関連付けることが可能になります。データが公開かつ入念に文書化されているため、将来のドローン飛行、衛星ミッション、気候研究の基準線を提供し、地球で最も豊かな生態系のひとつが嵐、干ばつ、人間の圧力に対して今後どのように反応するかを理解する助けになります。

引用: Jung, M., Chang, A., Cannon, C.H. et al. Comprehensive uncrewed aerial system data for Amazon rainforest at Tiputini Biodiversity Station, Ecuador. Sci Data 13, 532 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06894-0

キーワード: アマゾン熱帯雨林, ドローン測量, ライダーデータ, 生物多様性モニタリング, 森林構造