デジタル画像処理による実河川洪水流の流況解析

Research Project

Project/Area Number	04650455
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Hydraulic engineering
Research Institution	Gifu University
Principal Investigator	藤田一郎岐阜大学, 工学部, 助教授 (10127392)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中谷剛岐阜大学, 工学部, 助手 (70155753) 河村三郎岐阜大学, 工学部, 教授 (40021571)
Project Period (FY)	1992
Project Status	Completed (Fiscal Year 1992)
Keywords	画像解析 / 洪水流 / 相関法 / 河岸渦 / 流れの可視化 / 実河川
Research Abstract	洪水時に撮影された二枚の連続航空写真から洪水流の表面流況を求める画像解析システムをパーソナルコンピュータを主体として構築した。トレーサには河川表面の泡や浮遊物あるいは濁水の局所的な濃淡変化などを利用し,濃淡画像相関法によって二次元的な表面流速分布を求めた。航空写真は撮影位置が写真毎に異なりまた歪も加わるため,相関法を単純に適用すると,たとえある地点における背景のずれをなくしても,全体的にはあたかも地上が移動したような結果が得られる。そこで,本研究では河岸に沿う流速ベクトルが平均的にゼロ流速となるような二次元補間を適用して河川表面の流速を補正した。その際,河岸における数十の代表地点の座標を能率的に得るために,あるいは解析対象領域を切り出すためにマウスを有効利用した。ただし,航空写真には必ずしも常に明瞭な河川表面の農淡が現れているとは限らず,また部分的に浮遊物がまったく存在しない場合もあって,相関法の適用の結果,明らかに流況とは異なる異常べクトルが計算されるケースが多くみられた。その割合が全ベクトルの30パーセント程度に達することもあったため,本研究ではそれらの異常ベクトルを効率良く検出し,さらに補正する新手法を考案し,非常に良好な結果を得ることがでぎた。さらに,相関法そのものの精度を検討するために粒子画像と各粒子の移動を模擬するシミュレーションを行い,粒子群の面的なせん断変形が小さければ,高精度の計測が可能であることを示した。以上の画像処理システムにより昭和57年における淀川洪水流を解析した結果,河岸付近で波長が数十メートルにも及ぶ大規模な流速変動をとらえることに成功した。また,解析図化機による結果との比較からも本手法の有用性が確かめることができた。