新技術使い北米北極圏の最高峰が確定、論争に決着

アラスカの北極圏はおいそれとは行けない辺境であり、ほとんどの地域について正確な地図がない。これは飛行機が山々に衝突する危険の種になるほか、石油パイプラインを敷設するデベロッパーなどにとっても不都合が多かった。

米国アラスカ州北東部の北極圏国立野生生物保護区（ANWR）では、正確な地図がないことが長年問題視されてきた。なかでも、この地域の最高峰がチェンバレン山とイスト山のどちらであるかは、科学者たちにとってずっと議論の的だった。

だが2015年12月16日、米アラスカ大学フェアバンクス校のマット・ノラン氏が新しい地図作成技術にもとづいて分析を行った結果が、アメリカ地球物理学連合（American Geophysical Union）の年次大会で発表された。この発表によると、イスト山の標高が2763mであり、この地域で最も高いことが明らかになった。次に標高2718mのハブリー山が続き、チェンバレン山は2713mで第3位だった。今回の測量により、イスト山が北極圏カナダの最高峰より約100m高いことも判明し、この点についても長年にわたる論争に決着がついた。

これまで、アラスカ北極圏の地図の中で最も正確とされていたものは、1950年代に科学者が航空写真にもとづいて山頂の高さを推定して作成したものだった。しかし、当時はGPS（全地球測位システム）もなく、航空写真の解像度も低かった。

一方、ノラン氏が新たなリモートセンシングシステムを使って測量した結果は、探検家のキット・デローリエ氏がGPSトラッカーを装着して山々に登頂して確認された。このプロジェクトにはナショナル ジオグラフィック協会も資金を提供している。

デローリエ氏は、「自然環境の理解」を深めるために自分の冒険スキルが役立ったことを喜び、このプロジェクトは「地球上に残された謎をもっと調べたいと願う人々には、まだ探検するものがあることを教えてくれる」と言う。

ノラン氏は数年前から、最近の技術の進歩を利用して低コストで多くのデータを収集できる新しいセンシングシステムを開発している。システムの名前は「フォーダー（fodar）」と言い、「photo（写真）」の簡略な表記である「foto」と、対象物にレーザーを照射し、その反射波を利用して分析を行う「LiDAR（ライダー）」を組み合わせたものだ。ライダー自体は約20年前からある技術で、地球科学や考古学の分野で使われることが増えているが、とにかく費用がかさむ。装備だけでも50万～100万ドル（約6000万～1億2000万円）はするし、飛行機も必要だ。　これに対して、ノラン氏のシステムは3万ドル（約360万円）以下で、精度を下げればもっと安くなるという。氏のフォーダーはおもに、デジタルカメラの中級機、測量用GPS受信機、ストラクチャー・フロム・モーション（SFM）というソフトウエアの3つの要素からなる。

測量したい地域の上空を小型飛行機で飛びながら、ノラン氏は自らフォーダーを操作できる。台に固定したカメラで写真を撮影するたびにGPSが正確な位置を記録。その後、ソフトウエアが写真を正確な3Dモデルに変換する。このシステムをドローンに搭載しても、さらなるコストダウンが可能になるという。

システムの鍵になっているアルゴリズムは、コンピューター・グラフィックスやロボット産業の分野で、アニメーションを補完したり、自動運転車が障害物に衝突しないように開発されたものだ。フォーダーではアルゴリズムがカメラのレンズによる画像の歪みも補正する。この機能がないと、測量用の非常に高価で特殊なカメラを使わなければならない。ダイナミックレンジの広さとレンズの質については、いまの一般向けカメラは、以前は数千ドル（数十万円）もしたようなモデルに匹敵する性能があり、不足はないという。

「地球科学者が高精度の地図を作るチャンスは、これまではキャリアのなかで1つの地域につき1度きりでしたが、これからは必要と思うたびに作成できます」とノラン氏は言う。

フォーダーを使えば、同じ地域で時間をおいてセンチメートル単位の詳細さで地図を作成でき、科学者たちが地形の変化（雪や氷の量、浸食、雪崩、沈降など）を測定するのに役立つ。

例えば、ノラン氏とデローリエ氏は、2015年の4月から7月までのごく短い間に、アラスカのオクピラク山の山頂が横に15mも移動していて、高さも15cm変化していることを明らかにした。これは、激しい嵐により山頂の雪庇（せっぴ）の形が変わったせいだと考えられる。

ノラン氏は言う。「ライダーは依然としてある種の目的には有用なので、フォーダーがすっかり取って代わることはないと思います。ですが、これを使った科学的な分析が爆発的に増えるでしょう」

（文　Brian Clark Howard、訳　三枝小夜子、日経ナショナル ジオグラフィック社）

［ナショナル ジオグラフィック ニュース 2015年12月21日付］