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沿岸管理とは、洪水や浸食に対する防御、および土地を確保するための浸食を阻止する技術のことです。[ 1 ]気候変動により海面上昇が加速しているため、21世紀の海面上昇に対する保護は非常に重要です。海面の変化は、今世紀を通じて海岸や沿岸システムに被害を与える速度が加速すると予想されており、潮汐エネルギーによって沿岸堆積物が撹乱されます。
沿岸地域は地球の陸地面積の 15% 未満を占めるにすぎないが、世界人口の 40% 以上がそこに居住している。約 12 億人が海岸線から100 キロメートル (62マイル)以内、海抜100 メートル (328フィート)以内に住んでおり、人口密度は世界平均の 3 倍である。[ 2 ] 2025 年までに世界人口の 4 分の 3 が沿岸地域に居住すると予想されており、この小さな陸地から発生する人間の活動は海岸に大きな圧力をかけることになる。沿岸地域には商品やサービスを生産するための豊富な資源があり、ほとんどの商業活動や工業活動の本拠地となっている。
港湾の沿岸工学は、おそらく紀元前3500年以前の海上交通の起源とともに始まった。ドック、防波堤、その他の港湾施設は、しばしば大規模な手作業で建設された。ローマ人は港湾設計に多くの革新をもたらした。彼らは水中に壁を建設し、堅固な防波堤を建設した。これらの構造物はローマのコンクリートを使用して作られた。[ 3 ]ウィトルウィウスは港湾構造物の建設方法を3つ記述した（『建築論』5、12）。[ 4 ]瓦礫の盛り土や木製の浮体ケーソンによって建設されたアーチ型防波堤などの他のタイプの港湾構造物も使用された。[ 5 ]
ローマ人はオランダで初めてフェルセン港の浚渫を行った人々だった。それまで密閉されていた堅固な桟橋が、新たに「開放型」の杭式桟橋に置き換えられたことで、堆積物の問題は解決された。古代の港湾施設は今でも見ることができるが、そのほとんどは西ローマ帝国の崩壊後に姿を消した。ただし、水没した遺構が水面下で時折確認できることもある。
沿岸部の対策のほとんどは港湾施設に向けられていたが、ヴェネツィアとその潟湖は港湾とは関係のない対策の好例である。イタリア、イングランド、オランダにおける海岸線の保護は、6世紀以前から始まっていた。
海からの攻撃により、多くの沿岸都市とその港が放棄されました。また、急速な堆積、海岸線の拡大や後退といった自然現象によって失われた港もありました。ヴェネツィア潟は、継続的な繁栄と発展を遂げた数少ない人口密集沿岸地域の一つであり、沿岸保護工事の発展を記録した文書が残されています。つまり、これは沿岸集落を守るために防潮堤が使用された最初期の記録の一つと言えるでしょう。
ルネサンス以降、港湾建設においてローマ時代の手法を超える大きな進歩はほとんど見られなかった。しかし19世紀初頭、蒸気機関の登場、新たな土地や交易路の開拓、植民地を通じた大英帝国の拡大、その他の要因が重なり、海上貿易の活性化と港湾事業への関心の高まりにつながった。
1950年代以前は、海岸侵食や暴風雨による被害を防ぐために、硬質構造物を用いるのが一般的でした。これらの構造物には、防波堤や護岸、突堤などの砂をせき止める構造物が含まれていました。1920年代から30年代にかけて、民間や地域社会の利害関係者が、これらの手法を臨機応変に用いて多くの沿岸地域を保護しました。一部のリゾート地では、構造物が過剰に増殖し、保護のためにレクリエーション利用が妨げられるほどになりました。侵食は続きましたが、構造物はそのまま残され、結果として砂浜面積の減少を招きました。
これらの構造物の目立ちやすさとコストの高さから、1940年代後半から1950年代初頭にかけて、よりダイナミックなアプローチが採用されるようになった。プロジェクトでは、自然の砂浜や砂丘システムの保護特性を再現しようと試みられた。その結果、人工砂浜や安定化砂丘を工学的手法として用いることが、経済的に実現可能であり、環境にもより優しい方法となった。
沿岸堆積物の輸送過程に関する知識が限られていたため、沿岸侵食対策が不適切な場合が多かった。多くの場合、対策は局所的には効果を発揮したが、数十キロメートル離れた他の場所で問題を悪化させたり、新たな環境問題を引き起こしたりした。
沿岸工学に関する最も重要な情報源は、 1999年に欧州理事会が発行した「沿岸地域に関する欧州行動規範」である。この文書は沿岸保護専門家グループによって作成され、各国の法令および慣行の基礎となっている。
専門家グループは、欧州評議会閣僚委員会の決定に基づき、1995年に発足した。グループは、統合的な管理と計画の必要性を強調したが、沿岸地域の状況は悪化の一途をたどっていると指摘した。グループは、これは「統合的管理」という概念の実施が困難であることに起因すると主張した。そして、欧州評議会が沿岸・海洋連合（EUCC）および国連環境計画（UNEP）と協力することを提案した。
沿岸防衛には5つの一般的な戦略が関わっています。[ 6 ]
戦略の選択は、海面変動のパターン、地形学的状況、堆積物の入手可能性と侵食、さらには社会的、経済的、政治的要因に応じて、場所ごとに異なる。
あるいは、沿岸域の統合管理アプローチを用いることで、侵食や洪水が発生しやすい地域での開発を防ぎ、変化への対応の必要性を減らすことができる。成長管理は、新たな住民が必要とするインフラを提供しなければならない地方自治体にとって課題となる可能性がある。[ 7 ]
管理された後退は、海岸構造物を建設または維持する代替手段です。管理された後退は、ある地域が自然に浸食されることを許容します。管理された後退は、堆積物収支の変化や海面上昇への対応としてよく用いられます。この手法は、海に隣接する土地の価値が低い場合に使用されます。土地が浸食され、水没することで、新たな海岸生息地が形成されるという決定がなされます。このプロセスは何年も続く可能性があります。
英国で最初に行われた管理された後退は、 1991年に浸水したノーシー島の0.8ヘクタールの区域でした。これに続いて、1995年に防潮堤が決壊したエセックス州のトルズベリーとオープランズがありました。 [ 8 ]エブロデルタ（スペイン）では、沿岸当局が管理された後退を計画しました。[ 9 ]
主な費用は一般的に、放棄される土地の購入費用です。移転補償が必要になる場合もあります。海に浸水する人工建造物は撤去が必要になるかもしれません。場合によっては、浸水区域外の土地を保護するために護岸工事が行われます。既存の防護施設が自然に崩壊するのを待つのが費用の最小化につながる場合もありますが、例えば既存の防護施設に人工的な決壊箇所を設けて特定の場所から海水を制御された形で流入させたり、造成された塩性湿地のために排水路を事前に整備したりするなど、より積極的に管理された再配置プロジェクトも考えられます。
気候変動により、管理された撤退はより必要な戦略になってきており、適応戦略では海面上昇を止めるのに限界がある。[ 10 ]
海岸線の維持には、通常、恒久的なコンクリートや岩石構造物を使用するなど、海岸線の強化技術が用いられます。これらの技術（防波堤、突堤、独立防波堤、護岸）は、ヨーロッパの保護された海岸線の70%以上を占めています。[ 11 ]
あるいは、自然のプロセスを支援し、砂丘や植生などの自然要素を利用する軟弱な工学的手法を用いることで、侵食力が後背地に到達するのを防ぐことができる。これらの手法には、砂浜養浜や砂丘安定化などが含まれる。
歴史的に沿岸戦略は静的な構造物に大きく依存してきたが、沿岸地域は本来動的な平衡状態にある。護岸工事はしばしば、問題を沿岸の別の場所に移動させるという意図せざる結果をもたらす。砂浜養浜などのソフトな対策は海岸線を保護し、自然なダイナミズムの回復に役立つが、繰り返し実施する必要がある。維持管理コストがかさむため、最終的には戦略の変更が必要になる場合もある。
場合によっては、海側への戦略を採用することができる。侵食の例としては、コゲ湾（デンマーク）、西スヘルデ河口（オランダ）、シャテライヨン（フランス）、エブロデルタ（スペイン）などがある。[ 6 ]
この戦略には明らかな欠点がある。海岸侵食はすでに広範囲に及んでおり、異常な高潮や高波によって海岸線が侵食され、人間の活動に支障をきたす海岸は数多く存在する。海面が上昇すれば、海岸線沿いやその近くにインフラが整備されている多くの海岸は、侵食に対応できなくなるだろう。こうした海岸では、いわゆる「海岸圧迫」と呼ばれる現象が発生する。これは、通常であれば陸地側に後退するはずの生態学的または地形学的領域が、堅固な構造物に阻まれ、それ以上移動できなくなる現象である。湿地、塩性湿地、マングローブ林、そして隣接する淡水湿地は、特にこのような圧迫に対して脆弱である。
この戦略の利点は、海側（そして上側）へ進出することで、投資を呼び込むことができる高価値の土地が生まれる可能性があることだ。
限定的介入とは、通常、経済的重要性の低い地域で、管理側が問題に一定の範囲内でのみ対処する措置のことです。限定的介入には、塩性湿地や砂丘などの塩性湿地の遷移が含まれることがよくあります。これは通常、波のエネルギーが堆積物や新たな生息地の植生によって分散されるため、塩性湿地の背後の土地を保護する結果となります。塩性湿地は厳密には人為的なものではなく、多くの自然プロセスが遷移に寄与していますが、遷移プロセスを開始するための初期要因が必要であったため、人為的要因もその形成に部分的に関与しています。
突堤は、海岸線に垂直な壁または土手であり、沿岸漂砂の堆積物を捕捉して徐々に砂浜を形成し、海岸侵食を防ぐことで砂浜を継続的に保護します。多くの場合、グリーンハート、コンクリート、岩、または木材で作られています。沿岸漂砂が主に一方向に流れる下流側に堆積物が蓄積し、より広く、より豊富な砂浜が形成され、砂が波のエネルギーをろ過して吸収するため、海岸が保護されます。しかし、上流側では砂浜の堆積物がそれに応じて失われるため、そこにも別の突堤が必要になります。突堤は嵐による波から砂浜を保護するものではなく、近すぎると堆積物を沖に運ぶ流れが発生します。突堤の形状は、直線状のもの、下流側とは反対方向に外側に湾曲したものなどがあります。
突堤は費用対効果が高く、メンテナンスもほとんど必要なく、最も一般的な防護策の一つです。しかし、突堤は海岸線の美観を損なうものと見なされることが増えており、多くの沿岸コミュニティで反対に直面しています。[ 12 ]
突堤は、海岸環境の改善につながるため、「ソフトな」解決策とみなすことができる。
突堤の建設は、終端突堤症候群と呼ばれる問題を引き起こします。終端突堤は、沿岸漂砂が近隣の他の場所に運ばれるのを妨げます。これは、英国のハンプシャー州とサセックス州の海岸線沿い、例えばワーシングなどで発生している問題です。
コンクリートや石積みの壁は、集落を浸食や洪水から守るために使用されます。これらの壁は通常、高さが約3～5メートル（10～16フィート）です。古いタイプの垂直な防波堤は、波のエネルギーをすべて海に反射するため、その目的のために、局所的な乱流を増加させ、砂や堆積物の巻き込みを増やすために、しばしば湾曲した頂部壁が設けられていました。嵐の際には、防波堤は沿岸漂流を助けます。
現代の防波堤は、傾斜した護岸によって入射エネルギーの大部分を方向転換させることを目的としており、反射波を低減し、乱流を大幅に抑制します。設計には、多孔質の岩石、コンクリート製の護岸（テトラポッド、シービー、SHED、Xブロックなど）、そしてビーチへのアクセスを容易にするための階段が用いられています。
防潮堤の設置場所を決定する際には、海岸線の形状、長期的な海岸線の後退の影響、快適性を高めるための最高水位、そして費用への影響などを考慮する必要がある。
防潮堤は砂浜を消失させる可能性がある。また、防潮堤の存在は、保護しようとしている景観そのものを変化させてしまう。
現代の例としては、クロヌラ（ニューサウスウェールズ州、1985～86年）[ 13 ]、ブラックプール（1986～2001年）[ 14 ] 、リンカンシャー（1992～1997年）[ 15 ] 、ウォラシー（1983～1993年） [ 16 ]などが挙げられる。ケント州サンドイッチでは、シービー防波堤は砂利の下、海岸の奥に埋設されており、頂上は道路の縁石と同じ高さになっている。
防潮堤の建設費用は、一般的に1メートルあたり1万ポンド（材質、高さ、幅によって異なる）、1キロメートルあたり1000万ポンド（材質、高さ、幅によって異なる）である。
護岸は、海岸線に平行に、通常は砂浜の奥側に向かって建設される、傾斜または垂直の障壁です。これは、その先の地域を保護するためです。最も基本的な護岸は、木材の傾斜と、場合によっては岩石の充填で構成されています。波は護岸に打ち寄せ、エネルギーを分散・吸収します。護岸が砂浜の一部を捕捉するため、砂浜の堆積物が障壁の後ろに保持され、海岸線が保護されます。護岸は、斜面を完全に覆う防水構造のものもあれば、波のエネルギーが分散した後に水が浸透するように多孔質構造のものもあります。ほとんどの護岸は、沿岸漂砂の輸送を著しく妨げることはありません。護岸は反射するのではなくエネルギーを吸収するため、波によって徐々に侵食され、破壊されます。そのため、構造材料と製品の品質に応じて、継続的なメンテナンスが必要です。
岩石護岸とは、地元の材料を用いて海岸線に大型の岩を配置する工法です。一般的には波のエネルギーを吸収し、砂浜の堆積物を保持する目的で用いられます。効果的ではありますが、景観上の理由からあまり好まれていません。沿岸漂流は妨げられません。岩石護岸は耐用年数が限られており、嵐の際には効果を発揮せず、レクリエーション価値も低下させます。
ジオテキスタイルチューブ（ジオチューブ）とは、海岸線に設置される大型のジオテキスタイル製の袋で、現地で入手可能な砂のスラリーが充填されています。これは一般的に、波のエネルギーを吸収し、護岸石のように海岸の堆積物を保持するために使用されます。フリント・テクニカル・ジオソリューションズ社が製造していることから、タイタンチューブと呼ばれることもあります。沿岸漂流は妨げられません。
巨石や岩を網状のケージにワイヤーで固定し、浸食されやすい場所、例えば崖の端や海岸線に対して直角に設置する。波がガビオンに打ち寄せると、水は流れ落ちて堆積物が残る一方、構造物は適度な量の波のエネルギーを吸収する。
構造物を保護するためには、蛇籠をしっかりと固定する必要がある。
欠点としては、摩耗率の高さや視覚的な邪魔さが挙げられる。
コンクリートブロックや巨石を沖合に沈めることで、波の方向を変え、波や潮のエネルギーを吸収します。波は沖合で砕けるため、侵食力が弱まります。その結果、砂浜が広くなり、波のエネルギーをさらに吸収します。Dolosは、波の作用に対する耐性が高く、より少ないコンクリートで優れた効果が得られるため、コンクリートブロックに取って代わりました。Dolosと同様のコンクリート構造物には、A-jack、Akmon、Xbloc、Tetrapod、Accropodeなどがあります。
崖の安定化は、余分な雨水を排水すること、あるいは段々畑を造成したり、植栽したり、ワイヤーで崖を固定したりすることによって実現できる。
導流壁は、砂浜の海岸線を流れる河川や小川の流れを制限するために建設されます。導流壁は水路を安定させ、水深を深くすることで、航行、洪水管理、河川侵食、水質改善に役立ちますが、沿岸漂砂の流れを阻害することで海岸侵食を引き起こす可能性もあります。その解決策の一つとして、導流壁の下や周囲に砂をポンプで送り込む砂バイパスシステムが挙げられます。
高潮防護壁、または水門は、 1953年の北海洪水後に導入され、高潮やその他の自然災害による被害から保護対象地域を守る役割を果たします。通常は開いており、船舶の自由な通行を可能にしていますが、高潮の脅威があると自動的に閉じられます。テムズバリアは、このような構造物の一例です。
砂浜の補充・養浜とは、他の場所から砂を運び込み、既存の砂浜に加える作業です。運び込む砂は、既存の砂浜の砂質と同程度のものでなければならず、そうすることで、現地の自然なプロセスと調和し、悪影響を及ぼすことがありません。砂浜の養浜は、突堤の設置と併用することも可能です。この計画は、毎年または複数年周期で繰り返し実施する必要があります。
砂丘は海岸によく見られる特徴であり、多くの生物の生息地となっています。砂丘は海岸の浸食を防ぐのに役立ち、風で運ばれてきた砂を捕捉して、時間の経過とともに海岸の自然な形成を促進します。砂丘を安定させるために、前砂丘植物と後砂丘植物が植えられます。前砂丘植物は通常、塩水噴霧や強風に耐性があり、風で運ばれてきた砂の下に埋もれても生き残ることができる植物です。例としては、Ammophila arenaria、Honckenya peploides、Cakile maritima、Spartina coarctataなどがあります。[ 18 ]一方、後砂丘植物は砂丘マットと呼ばれる密集したパッチに成長し、砂丘の構造を維持するのに役立ちます。後砂丘植物の例としては、Hudsonia tomentosa、Spartina patens、Iva imbricataなどがあります。[ 18 ]これらの植物が根付くと、低木段階が始まります。以前に植えられた植物が砂丘を安定させたため、低木期には根系がより大きな植物が成長できるようになります。これにより、砂丘のさらなる安定化が可能になります。これらの大きな植物は、木製の砂柵、歩道、ダッチラダー、ボードウォークとともに、風で運ばれてくる砂を捕らえるのに役立ちます。[ 18 ]
植物を使って砂丘を安定させる方法は一般的で、私有地と公有地の両方のビーチで実施できます。複数の所有者がいる私有地のビーチで砂丘の安定化を行う場合、合意形成は複雑になりがちです。所有者の中には砂丘をそのままにしておきたい人もいれば、より景観に美しい植物を植えたい人もいるからです。一方、公有地のビーチで砂丘の安定化を行う場合は、協議すべき関係者が少ないため、実施に関する合意形成はより迅速に行えます。
砂丘は人間の活動に脆弱です。そのため、砂丘を保護するためには、人間の介入をできるだけ少なくする必要があります。人間の沿岸活動は、砂丘の侵食と植物の消失につながっています。[ 19 ]植物は砂丘の重要な安定化要因であることが確立されており、植物の消失はさらなる侵食を引き起こします。これを防ぐために、掲示板、リーフレット、ビーチ監視員が訪問者にその地域を損傷しない方法を説明します。また、損傷を減らすために、ビーチエリアを一般に閉鎖することもできます。別の選択肢は、砂のトラップが吹き飛ばしを起こし、風で運ばれる砂の捕捉を増やすことができるフェンスです。
ビーチ排水またはビーチフェイス排水は、ビーチフェイス下の局所的な地下水位を低下させます。これにより、排水システムの上に砂が堆積します。 [ 20 ]
ビーチの地下水位は、海岸線全体の堆積/侵食に重要な影響を与える。[ 21 ]ある研究では、地下水位が高いとビーチの侵食が加速し、地下水位が低いと海岸線の顕著な堆積が起こった。地下水位が低い（不飽和のビーチ面）と、引き潮時の流速が低下し、層流が長引くことで堆積が促進される。ビーチが飽和状態になると、流出域内のビーチからの地下水浸透が加わることで引き潮の速度が加速される。
しかし、いくつかの事例では全体的に良好な結果が報告されているものの、肯定的な結果を示す確固たる証拠となる事例研究は存在しない。高エネルギー侵食事象への反応を識別できるほど十分な頻度での長期モニタリングは実施されていない。
このシステムの有益な副次的効果として、砂のろ過効果により、収集された海水が比較的純粋であることが挙げられます。このような水は、排出したり、停滞した内陸のラグーンやマリーナの酸素供給に利用したり、ヒートポンプ、海水淡水化プラント、陸上養殖、水族館、プールなどの給水として利用したりすることができます。
砂浜の侵食傾向を食い止め、逆転させるために、世界中の多くの場所に海岸排水システムが設置されています。1981年から2015年の間に、デンマーク、米国、英国、日本、スペイン、スウェーデン、フランス、イタリア、マレーシアに24の海岸排水システムが設置されました。[ 22 ]
沿岸および河口の生態系は、洪水、サイクロン、高潮、暴風雨などの自然災害や環境撹乱に対する緩衝地帯として機能します。その役割は、影響の一部を「吸収」し、それによって土地への影響を「軽減」することです。[ 23 ]湿地（塩水沼、塩沼などを含む）と、そこに生育する樹木、根のマットなどの植生は、大量の水（地表水、雪解け水、雨、地下水）を保持し、その後ゆっくりと放出することで、洪水の可能性を低下させます。[ 24 ]マングローブ林は、海岸線を潮汐侵食や潮流による侵食から保護します。このプロセスは、1999年にインドを襲ったサイクロン後に研究されました。マングローブ林に囲まれた村は、マングローブに保護されていない他の村よりも被害が少なかったです。[ 25 ]
設置および運用コストは、以下の理由により変動します。
沿岸管理者は、侵食プロセスに関する情報における誤差や不確実性を補う必要がある。ビデオを用いたモニタリングは、データを継続的に収集し、海岸線のプロセスに関する分析結果を生み出すことができる。
津波警報や高潮警報などの災害警報システムは、海岸侵食を引き起こすような壊滅的な災害による人的被害を最小限に抑えるために活用できます。高潮警報は、水門を閉じるタイミングを判断するのに役立ちます。
無線センサーネットワークは監視に役立つ。
海岸線の定義は、その動的な性質と意図された用途のため、困難な作業です。[ 26 ] [ 27 ]関連するマッピングスケールは、調査のコンテキストに依存します。[ 27 ]一般的に、海岸は陸と海の境界で構成され、海岸線は両者の間の境界で表されます。[ 28 ]調査者は、真の海岸線の位置を表すために海岸線指標の使用を採用しています。[ 27 ]
海岸線指標の選択は、主要な検討事項です。指標は、現地および航空写真で容易に識別できる必要があります。[ 30 ]海岸線指標は、土塁の頂上、崖の縁、植生線、砂丘のつま先、砂丘の頂上と崖、または崖の頂上とつま先などの形態的特徴である場合があります。あるいは、水位（高潮線（HWL）、平均高潮線）、湿潤/乾燥境界、物理的な水線などの非形態的特徴を使用することもできます。[ 31 ]図1は、一般的に使用される海岸線指標間の空間的関係の概略図を示しています。
HWL（図1のH）は、現場で視認でき、カラー航空写真とグレースケール航空写真の両方で解釈できるため、最も一般的に使用される海岸線指標です。[ 30 ] [ 32 ] HWLは、直近の満潮の陸側の範囲を表し、満潮による周期的な浸水が繰り返されることによって砂の色が変化することで特徴付けられます。HWLは、航空写真では、最も陸側の色の変化またはグレーのトーンとして表現されます。[ 27 ]
海岸線の位置と時間の経過に伴うその位置の変化は、沿岸科学者、技術者、管理者にとって根本的に重要です。[ 27 ] [ 31 ]海岸線モニタリングキャンペーンは、過去の海岸線の位置と動き、および将来の変化の予測に関する情報を提供します。[ 33 ]より具体的には、過去、現在、および将来の予測される海岸線の位置は、沿岸保護の設計、海面上昇を評価するための数値モデルの較正と検証、危険区域のマッピング、および沿岸開発の規制に役立ちます。海岸線の位置はまた、構造物に隣接する海岸線の再方向、砂浜の幅、体積、および過去の変化率に関する情報も提供します。[ 27 ] [ 31 ]
海岸線の位置を調べるためのさまざまなデータソースが利用可能です。しかし、多くの沿岸地域では過去のデータの入手可能性が限られているため、データソースの選択は、特定の時点でその地域で利用可能なものに大きく限定されます。[ 27 ]海岸線マッピング技術はより自動化されています。技術の頻繁な変化により、1つの標準的なマッピングアプローチの出現が妨げられています。各データソースと関連する方法には、長所と短所があります。[ 34 ]
航空写真以前の海岸線の位置を調査する必要がある場合、または場所の写真のカバー率が低い場合は、歴史的な地図が代替手段となります。[ 34 ]初期の地図や海図には多くのエラーが伴います。このようなエラーは、縮尺、基準点の変更、不均一な収縮による歪み、伸び、折り目、破れ、折り畳み、異なる測量基準、異なる出版基準、投影エラーに関連している可能性があります。[ 27 ]これらのエラーの深刻さは、地図の精度と、地図作成後に発生した物理的な変化によって異なります。[ 35 ]米国の海岸線データの最も古い信頼できる情報源は、米国沿岸測量局のTシートであり、19世紀初頭から中頃まで遡ります。[ 36 ]英国では、1750年以前の多くの地図や海図は不正確であると見なされていました。1791年の陸地測量局の設立により、地図作成の精度が向上しました。
1920年代には、地形データを提供するために航空写真が使用され始めました。航空写真は、海岸線の変化マップを作成するための優れたデータベースを提供します。多くの沿岸地域では広範囲にわたる航空写真が撮影されているため、航空写真は最も一般的に使用されるデータソースです。[ 34 ]航空写真は一般的に良好な空間的カバレッジを提供します。ただし、時間的カバレッジは場所によって異なります。沿岸環境の動的な性質を考えると、海岸線の位置の解釈は主観的です。これに航空写真に固有のさまざまな歪みが加わると、大きな誤差レベルにつながる可能性があります。[ 34 ]さらなる誤差の最小化については、以下で説明します。
カメラ外部の環境条件によって、画像内の物体が実際の地面の位置からずれて見えることがあります。こうした環境条件には、地形の起伏、カメラの傾き、大気による屈折などが含まれます。
さまざまな標高を撮影すると、地形のずれが顕著になります。この状況により、海面より上の物体は写真の中心から外側にずれ、地表より下の物体は画像の中心に向かってずれます（図 2）。ずれの程度は、飛行高度の低下と写真の中心からの半径方向の距離の増加に反比例します。この歪みは、複数の帯を撮影し、それらの画像をモザイク状に合成することで最小限に抑えることができます。この手法により、歪みが最小限に抑えられる各写真の中心に焦点が合います。海岸線の地形は比較的一定であるため、この誤差は海岸線のマッピングでは一般的ではありません。ただし、崖をマッピングする際には考慮することが重要です。[ 34 ]
理想的には、航空写真はカメラの光軸が地面に対して完全に垂直になるように撮影され、垂直な写真が作成されます。残念ながら、これは多くの場合当てはまらず、事実上すべての航空写真で最大 3° の傾きが発生します。[ 37 ]このような状況では、画像のスケールは傾斜軸の上側で大きくなり、下側で小さくなります。多くの沿岸研究者は、研究においてこれを考慮していません。[ 34 ]
レンズの歪みは写真の等値中心からの半径方向の距離に応じて変化するため、画像の中心は比較的歪みが少ないが、視野角が大きくなるにつれて歪みが大きくなる。これは初期の航空写真における大きな誤差の原因であった。このような歪みは、画像の撮影に使用されたレンズの詳細を知らなければ補正することは不可能である。重ね合わせた画像を使用して誤差を解消することができる。[ 32 ]
海岸の動的な性質は、海岸線のマッピングを困難にしています。この不確実性は、海岸線の位置が、いつでも潮汐の直接的な影響と、相対的な海面上昇や沿岸堆積物の移動などのさまざまな長期的な影響によって影響を受けるために生じます。これは、計算された過去の海岸 線の位置と予測の精度に影響します。[ 33 ] HWLは、海岸線の指標として最も一般的に使用されています。湿潤/乾燥線をHWLと海岸線の代理として使用すると、多くのエラーが発生します。最も懸念されるエラーは、湿潤/乾燥線の短期的な移動、写真上の湿潤/乾燥線の解釈、および解釈された線の位置の測定です。[ 30 ] [ 34 ]湿潤/乾燥線の移動などの系統的エラーは、潮汐と季節の変化から生じます。侵食により湿潤/乾燥線が移動する場合があります。現地調査では、夏季のデータのみを使用することで、これらの変化を最小限に抑えることができることが示されています。[ 34 ] [ 30 ]さらに、侵食率を計算するために信頼できるデータの最長記録を使用することで、誤差範囲を大幅に縮小できます。[ 30 ]写真上の単一の線を測定するのが難しいため、誤差が生じる可能性があります。たとえば、ペンの線が 0.13 mm の太さの場合、これは 1:20000 スケールの写真で ±2.6 m の誤差に相当します。
海岸線プロファイリング調査は、海岸線の位置と砂浜の体積の短期的な（日単位から年単位の）変動を測定するために、海岸線に沿って定期的に繰り返されるのが一般的です。 [ 38 ]海岸線プロファイリングは非常に正確な情報源です。ただし、測定は一般的に従来の測量技術の制約を受けます。海岸線プロファイリングから得られる海岸線データは、この労働集約的な活動に伴う高コストのため、空間的にも時間的にも制限されることがよくあります。海岸線は一般的に、一連の離散的な海岸線プロファイルから補間することによって得られます。プロファイル間の距離は通常かなり大きいため、補間の精度が制限されます。調査データは、一般的に10キロメートル未満の短い海岸線の長さに限定されます。[ 27 ]海岸線プロファイリングデータは、ニュージーランドの地方議会から一般的に入手できます。[ 39 ]
航空機、衛星、地上からのさまざまなリモートセンシング技術により、追加の地図作成可能なデータが得られる。[ 38 ]リモートセンシングデータソースには以下が含まれる。
リモートセンシング技術は、費用対効果が高く、人的ミスを減らし、従来のフィールド技術の主観性を低減することができます。[ 40 ]リモートセンシングは比較的新しい概念であるため、広範な過去の観測には限界があります。沿岸地形の観測は、リモートセンシングデータと、アーカイブされた資料からの過去の海岸線の位置を詳細に記述した他の情報源を組み合わせることによって定量化する必要があります。[ 33 ]
ビデオ解析は、定量的で費用対効果が高く、継続的かつ長期的な海岸モニタリングを提供します。[ 41 ] 21世紀における沿岸ビデオシステムの進歩により、画像から大量の地球物理学的データを抽出することが可能になりました。このデータは、沿岸の形態、表面流、波のパラメータを記述します。ビデオ解析の主な利点は、高解像度の空間的および時間的範囲でこれらのパラメータを確実に定量化できることにあります。これは、効果的な沿岸モニタリングシステムおよび沿岸域管理の補助としての可能性を強調しています。[ 42 ]ビデオ解析を使用して興味深いケーススタディが実施されています。あるグループは、ビデオベースのARGUS沿岸イメージングシステム[ 41 ] [ 43 ]を使用して、オーストラリアのゴールドコーストにある世界初の人工サーフィンリーフの砂補充と建設に対する地域規模の沿岸の反応をモニタリングおよび定量化しました。別のグループは、メートルからキロメートル、日数から季節の時間スケールで、沿岸付近の水力学的および形態学的プロセスの短期予測に対する高解像度ビデオ観測の付加価値を評価しました。 [ 44 ]
ビデオ解析により、沿岸域管理者は水深測量を取得する機会を得られます。[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]潮間帯地形や潮下帯水深測量を取得したり、沿岸域の回復力（利用可能な砂浜の体積や潮下帯砂州の形状など）を測定したりするために使用できます。ビデオベースの水深推定は、ノースカロライナ州ダックの小潮/中潮環境[ 46 ]や、英国ポートトーワンの大潮汐体制を伴う高エネルギー波浪気候に適用されました。[ 47 ]後者は、極端な嵐の際にビデオベースの水深推定を適用した例を示しています。[ 48 ] [ 49 ]