要点
- 方法：Terrain Tiles の標高を出口の UTM ゾーンの最大 500 × 500 セルのグリッドに読み込み、Priority-Flood + ε（Barnes ほか 2014）で窪地を埋め、D8 で流向と集積流量を計算し、出口を 60 m 以内の河道に移動。集水域が既知の人工の谷で検証。
- ブラウザ内で動作します。クリックした場所、描いた図形、開いたファイルはアップロードされません。
- データとライブラリ：OpenFreeMap, MapLibre GL JS, GeographicLib (geographiclib-geodesic), Terrain Tiles (Mapzen / Tilezen on AWS Open Data), GeoNames (via all-the-cities)。
- 無料で使えます。登録もインストールも不要です。
カルバート、側溝、調整池、小さな橋の断面を決めるときや、水文学の課題に答えるときは、まず集水域が必要です。その地点に雨水が流れ込む土地すべてです。GIS でも流域界は作成できますが、数値標高モデルを探し、窪地を埋め、流向と集積流量を計算し、流出点をスナップする必要があり、初めてなら半日かかります。このツールは同じ手順をブラウザーで行います。流量を求めたい地点の川をクリックすると、周囲の標高を Terrain Tiles から読み込みます。これは各国のライダーモデル、EU-DEM、SRTM などを組み合わせた無料の全球標高データです。水が必ず流れ続けるようデータの窪地を埋め、各セルに最も急に下る隣接セルへの流向を与え（ArcGIS、QGIS、GRASS と同じ D8 法）、その地点より上流のセルを集水域とします。流域界は最長流路と河道網とともに地図に描かれ、パネルには設計手法や課題で求められる数値が表示されます。集水域は QGIS、ArcGIS、CAD 用に GeoJSON、KML、シェープファイルでダウンロードでき、同じ結果を開く共有リンクもコピーできます。
使い方
- 市町村名や郵便番号で検索するか地図を移動し、目的の川や道路の横断箇所が見えるまで拡大します。
- 川、橋、カルバート、湖の出口の上を正確にクリックします。地点は 60 m 以内の最も近い河道セルに移動されます。
- 標高データを読み込む数秒間待ちます。範囲は集水域全体が収まるまで 4 × 4 km から最大 20 × 20 km まで広がります。
- パネルで流域面積、周長、最長流路長、標高、平均勾配、形状指標を読み取ります。
- 河道網の密度を選び、GeoJSON、KML、シェープファイルをダウンロードするか、共有リンクをコピーします。
計算例：パネルの数値から形状指標を求める
パネルに流域面積 12.0 km²、周長 16.8 km、最長流路長 6.2 km と表示されたとします。Gravelius の密集度係数は、周長を同じ面積の円の円周と比べます。Kc = P / (2√(πA)) = 16.8 / (2√(π × 12.0)) = 1.37 です。円なら 1.00 で、1.25～1.50 は楕円形の流域、1.50 を超えると細長い流域を表し、洪水のピークは遅く低くなります。Horton の形状係数は流路長を使います。Rf = A / L² = 12.0 / 6.2² = 0.31 で、これも細長い流域です（流路を直径とする円なら 0.79）。ツールは描いた流域界の測地線上の面積と周長から同じ式で両方を計算するので、上のように手計算で確かめられます。
主な用途
- カルバート、管路、側溝の断面を決める前に、合理式や単位図法に使う集水面積を求める。
- 流域の面積、周長、流路長、起伏、勾配、形状指標を求める水文学や地理学の課題。
- 計画、農業、水質調査のために、どの農地、道路、集落が川、湖、井戸へ流れ込むかを確かめる。
精度はどのくらい？
標高データの出どころ
Terrain Tiles は場所ごとに最良のオープン標高モデルを組み合わせています。イングランドは環境庁の 2 m ライダー、米国は約 10 m の USGS 3DEP、オーストリアとノルウェーは 10 m の国の標高モデル、ヨーロッパの他の大部分は 25 m の EU-DEM、日本を含む世界の多くは約 30 m の SRTM です。ツールはこれを出口の UTM ゾーンの正方グリッドに読み込み、1 辺は最大 500 セルです。最初の 4 × 4 km の範囲では 8 m セル、最大の 20 × 20 km では 40 m セルで、タイルの 1 ピクセルより細かくはなりません。集水域の良し悪しは、そのデータにおける谷と谷の間の尾根で決まります。丘陵や山地では尾根がはっきりしているため、流域界はふつう 1～2 セル以内で実際の分水界に沿います。
水の流れのたどり方
まず Barnes、Lehman、Mulla（2014）の Priority-Flood アルゴリズムで、範囲の縁から内側へ向かってグリッドのすべての窪地を埋め、平坦部には水が流れるようごくわずかな勾配を付けます。次に各セルは 8 つの隣接セルのうち最も急に下るセルへ流れ（D8 法）、その経路が出口を通るセルが集水域になります。これは ArcGIS（Fill、Flow Direction、Watershed）、QGIS、GRASS r.watershed の標準的な方法です。D8 法は水をすべて一方向へ流すため、なめらかな凸斜面では分水界が 1 セルほど揺れることがあります。面積と周長は流域界から WGS84 楕円体上で測地的に測ります。セルの辺による階段状の線は最大 4 分の 3 セルだけ平滑化し、周長が過大にならないようにしています。
平地、市街地、排水路
デンマークやオランダ、湿地、河川の氾濫原、日本の沖積平野や水田地帯のように平らな土地では、数十センチの高低差で水の行き先が決まり、10～30 m のモデルではそれが見えません。用排水路、排水管、下水道、道路下のカルバート、排水機場も、地形に表れない分水界を越えて水を運びます。そうした場所では流域界が大きく誤ることがあるため、国土地理院の基盤地図情報 数値標高モデル（5 m・10 m）のような細かいモデルや、国土数値情報の流域界・河川のデータ、河川管理者の公式な流域図を使ってください。許認可や設計計算には管理者が定める集水域を使ってください。
大きな流域
範囲は 4 × 4 km から 8、14、最後に 20 × 20 km へと、それまでに見つかった集水域の方向へ移動しながら広がります。最大の範囲でも集水域が縁に達する場合は、その旨を表示し、見つかった部分だけを示します。このとき面積、流路長、指標は小さすぎる値になります。大きな河川には国の流域図や HydroSHEDS のような全球データを使ってください。
知っておきたいこと
川の横をクリックする
川のそばの斜面をクリックすると、その斜面だけの小さな集水域になります。ツールは 60 m 以内で多くの水が集まる最も近いセルへ地点を移動し、移動した距離を表示します。結果がとても小さい場合は、川そのものか、少し下流をクリックしてください。
湖とダム湖
水面はデータ上で平らです。ツールは湖の岸が最も低い所から水を流し、ふつうはそこが実際の出口ですが、標高モデルにないダムや堰があると水が別の方向へ流れることがあります。湖に流れ込むすべてを含めるには、湖の出口より下流をクリックしてください。
河道網はモデル
青い線は、上流に選んだ面積以上が集まるセルで、地図上の実際の川ではありません。背景地図の川から外れる場所はそこの標高データが粗いことを示し、流域界についての警告でもあります。
よくある質問
ある地点の流域（集水域）はどうやって求めますか？
拡大して、カルバートや橋など目的の地点で川をクリックします。ツールはそこへ流れ込む上流の土地をすべてたどり、集水域を地図に描いて、面積、最長流路長、標高、勾配、形状指標を表示します。
どのくらいの大きさの流域まで求められますか？
約 20 × 20 km までで、形にもよりますが、最大で数百平方キロメートルの流域です。それより大きい場合はその旨を表示し、範囲内の部分だけを示します。
流域界の精度はどのくらいですか？
丘陵や山地では、流域界はふつう 1～2 グリッドセル（10～40 m）以内で実際の分水界に沿います。平地、市街地、排水された農地では、10～30 m の標高データが水路や排水路、小さな高低差をとらえられないため、大きくずれることがあります。設計にはライダーなどの細かいモデルか公式の流域図を使ってください。
Gravelius の密集度係数とは何ですか？
Kc = P / (2√(πA)) で、流域の周長 P を同じ面積 A の円の円周と比べます。円なら 1 で、Kc が大きいほど流域は細長く、洪水への応答が遅くなります。
集水域を QGIS、ArcGIS、AutoCAD で開けますか？
はい。シェープファイルをダウンロードしてください。集水域のポリゴンと河道を出口の UTM ゾーンで収めた ZIP で、.prj ファイルと属性としての数値が付いています。GeoJSON と KML もあり、ダウンロードの下のリンクからシェープファイルを平面直角座標系などに変換できます。
洪水流量も計算できますか？
いいえ。求めるのは集水域とその地形量で、合理式、単位図法、各国の設計指針などの入力になります。降雨強度と流出係数は地域と土地利用によって決まります。
誤りや不足がありましたら、[email protected] までメールでお知らせください。修正いたします。