Innovation of geophysical exploration by hybrid inversion
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22K18352
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤澤 和謙 京都大学, 農学研究科, 教授 (30510218)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 伸一 岡山大学, 環境生命科学学域, 教授 (30198501)
山本 清仁 岩手大学, 農学部, 准教授 (60362430)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 物理探査 / 逆解析 / ベイズ推定 / ハミルトニアンモンテカルロ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では，各種の物理探査において，決定論的及び確率論的な二つのアプローチを融合する逆解析（ハイブリッドインバージョン）を実装し，確率的な推定結果を得ることで，推定結果の不確かさを評価できる物理探査を実現することを目指す．これを実現するための手法はハミルトニアンモンテカルロ法であり，非常に効率的なサンプリング性能を活かし，現実的なレベルで物理探査の確率評価を可能にする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の全体的な目的は，各種の物理探査（地中や構造物の内部を波動伝播や電気の流れを観察することで材料としての固さや電気抵抗などを推定する探査）において，決定論的及び確率論的な二つのアプローチを融合する逆解析（ハイブリッドインバージョンと呼ぶ）を開発し，従来の決定論に基づく一つの推定結果だけでなく，確率的な推定結果を新規に得ることで，推定結果の不確かさを評価できる物理探査を実現することにある。現在の物理探査手法には，弾性波／表面波探査，電気／電磁探査，重力探査，地中レーダー探査が挙げられるが，これらの特徴として，波動方程式またはポアソン方程式によって探査に利用する現象（波動伝番や電気の流れ）が記述される点にある。
本研究では，波動方程式またはポアソン方程式を対象としたハイブリッドインバージョンを開発することで，幅広い探査手法に適用可能であり，既往の推定結果に確率的な情報を追加できるインバージョンを可能にすることを目指している。今年度は，波動方程式とポアソン方程式を対象としたフィルタリングと逆解析手法（これらの手法はベイズ推定に基づく）を開発・発展させるとともに，実際の現地調査をため池堤体によって実施することができた。
フィルタリングにおいて中心的な手法として位置付けるものはアンサンブルカルマンフィルタである。また，ハミルトニアンモンテカルロ法を利用した逆解析手法をポアソン方程式に適用することを可能にした。また，現地調査では測量も行い逆解析等の数値計算を行うための基礎情報も取得可能であることを確かめることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，計画通り確率的なインバージョンを行うための手法と解析コードの整備，並びに現地調査を実施した。なお，今年度は現地調査にとっては準備期間であったが，既に一つのため池堤体において現地調査を実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，現地調査を実施する箇所を増やし，電気探査及び弾性波探査の実データを取得する。これらの取得データに対して，今年度に作成と改良を行ったベイズ推定に基づく逆解析を適用する。ベイズ推定に基づく逆解析により，確率的なインバージョンが可能となるが，事前分布及び観測誤差の詳細（例えば，分散などのパラメータ）については現地調査からは直接的には得ることができないため，これらの設定や推定が必要となる。この点を克服しつつ，実際の物理探査において確率的なインバージョンの推進を可能にする手続きを考案する。
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Report
(2 results)
Research Products
(37 results)
