北海道地理空間フォーラムin札幌2018-07-19_第5分科会「水産・海洋」 講演2「水中計測技術を活用した海洋生物の可視化」富安信氏

1. 水中計測技術を活用した海洋生物の可視化
北海道大学北方生物圏フィールド科学センター
富安 信・宮下 和士
【背景】
近年電波通信技術，衛星リモートセンシングの発展
によって，陸上の地理情報や交通情報を即時的に取得
できるようになり，スマートフォンの地図アプリやカ
ーナビゲーション，およびにハザードマップなど日常
生活の中でその情報が活かされている．またこうした
技術は，陸上だけでなく海面の環境情報や漁業情報の
可視化にも役立てられている．しかしながら，完全な
水中での計測技術においては，電波・光の減衰がボト
ルネックとなる．特に，科学調査や漁業現場において
水中を自由に移動する海洋生物の存在や現存量など
を可視化していくには，陸上とは異なる計測技術のア
プローチが求められる．
こうした中本講演では，「魚群探知機」，「バイオロ
ギング・バイオテレメトリー」，およびに「水中ドロ
ーン」の 3 つの技術について，基礎的な理論とフィー
ルド調査での例を紹介する．
【魚群探知機】
電波や光の減衰が激しい水中において，広範囲の探
査に適しているのは「音」の技術である．特に人間の
可聴域外となる超音波は，水中での減衰が少なく長距
離を伝わることから，鯨類や魚類のコミュニケーショ
ンにも活用されている．魚群探知機は，数十-数百ｋ
Hz の超音波を海中に発射し，その反射を捉えること
で水中の広範囲を探査できるシステムとなっている．
技術の黎明期は，主に漁業，測深，およびに海中探査
における活用が進んだが，近年では科学調査における
活用が進んでいる．特に，「計量魚群探知機」と呼ば
れるシステムでは，一定の基準を設けて反射した音波
の強さを解析することで，水中に存在する生物の量や
生物の種類を推定することが可能となっている．また
複数の周波数特性を用いることによって，プランクト
ンから鯨類まで多岐に渡る生物を探査することが可
能である．
フィールド調査においては，これらの技術によって，
生物の分布傾向，現存量の変動傾向などを可視化し,
環境変動に対しての生物の応答や漁業との関係性の
検討，およびに生態系サービスの試算などが行われて
いる．また昨今では，情報通信技術との連携も進んで
おり，漁船における漁業用魚探の生物情報を統合する
システムの開発 (経済産業省平成 20 年-21 年度地域
イノベーション創出研究開発事業「多機能型小型計量
魚探の開発と総合的沿岸漁業支援環境の開発)，それ
らの生物情報を GIS 上に速報システムとして公開し，
効率的・持続的な漁業を目指す取り組みも行われてい
る (経済産業省平成 27 年-29 年度戦略的基盤技術高
度化支援事業「沿岸域の漁場管理を漁業者自ら行うた
めの漁場情報速報システムの構築)．
【バイオロギング・バイオテレメトリー】
水中を動き回る海洋生物を長期的に観察すること
は長く望まれてきたが，潜水や水中カメラなどの技術
では限界があった．バイオロギング・バイオテレメト
リーの技術は，生物自身に小型のセンサー付き記録計
や発信機を装着することで，長期的連続的に生物の行
動データや環境データを取得可能とした技術である．
かつては装着機器の大きさから対象が大型の哺乳類
や鳥類などに限られていたが，2000 年代以降に機器
の高精度化・小型化が進み，現在では小型の生物や
様々な成長段階への応用が期待されている．
これらの技術によって，主に海洋生物における水
平・鉛直的な動きの履歴を読み解くことができ，地理
情報中で三次元的な移動経路を理解することができ
る．こうした情報は，種の単なる行動生態だけでなく，
漁場内における漁業対象種の分布・移動，およびに競
合種や保全対象種への応答を考える際にも非常に重
要である．昨今では，大型研究プロジェクト (国立研
究開発法人科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事
業 CREST「データ高回収率を実現するバイオロギン
グ・システムの構築 ~魚類の個体群・群集ダイナミク
ス解明に挑む~ ) による機器開発，技術導入例の増加
がなされ，水中音波通信・電波通信などを介してリア
ルタイムにデータを可視化することも可能となって
きている (総務省・戦略的情報通信研究開発推進制度
SCOPE「森林・河川等電波不感地帯における野生生態
系の見える化)．

2. 【水中ドローン】
陸上におけるドローンの発展は目覚ましく，沿岸域
では水中の藻場の分布や底質の判別にもドローンが
導入されつつある．水中においては，もともと
Remotely Operated Vehicle (ROV) や Autonomous
Underwater Vehicle (AUV)といった機器が水中ロボッ
トとして海中探査に用いられてきたが，近年ドローン
の発展によって「水中ドローン」という言葉でもこれ
らが表現されるようになってきている．これらの機器
は，遠隔でのコントロールが可能であり，水中である
程度自由に動き回りながら周辺の可視化が可能であ
る．また用途や機能によって多くのタイプが存在し，
深海探査に用いる巨大なものから，近年では沿岸域に
おいてレジャー感覚で用いることのできるものまで
多岐に渡っている．
これらの技術のフィールド調査での大きな強みは，
映像による可視化を行うことができる点であり，特に，
潜水の難しい環境や複数定点での可視化に用いられ
ている．多くの場合搭載されているのは光学カメラで
あるため，映像の範囲や撮影条件は限られるものの，
実際の水中における映像を確かめることは，他の計測
技術で取得された環境情報，および生物情報の論拠を
示す意味でも重要である．また近年技術の汎用性が高
まったことで，安価でスマートフォンでも操作できる
機器も開発されており，今後環境教育やアウトリーチ
活動への積極的な導入も期待されている．