法砂の衝突音ならびに超音波映像による山地河川の流砂量計測システムの開発

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555117
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 澤井 健二 京都大学, 防災研究所, 助教授 (70109073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 諏訪 浩 京都大学, 防災研究所, 助教授 (00093253) ; 谷口 伸一 滋賀大学, 経済短期大学部, 講師 (90144279) ; 板倉 安正 滋賀大学, 教育学部, 教授 (20027824) ; 中山 純一 京都工芸織維大学, 工芸学部, 教授 (40093356) ; 小倉 久直 京都大学, 工学部, 教授 (50025954)
• Keywords: 流砂量計測 / 音響計測 / 超音波映像 / 山地河川 / 砂防 / 流砂

Research Abstract

1.流砂の衝突音の採録と信号処理法の開発
信号成分と信号値の組み合せより、周回方向の信号からピーク値を求めるPPCS,すべての周波数帯からピーク値を求めるPPAS,周回方向の信号から音響エネルギーの積分値を求めるIPCSおよび、すべての周波数帯から音響エネルギーの積分値を求めるIPASの4つの処理方式を比較した結果、PPASが優れていることがわかった。
さらに、単位時間あたりのピーク数と他のいくつかのデータを入力とするファジー推論モデルを提案した。ファジー推論モデルでは、入出力データのモデリングによるシステムの同定が決め手となるため、今後の作業を支援するデータベースを提示した。ファジー推論が実証されれば、知識ベースとの連携により、高精度な推論が可能になるであろう。
2.流砂の超音波映像の採録と信号処理法の開発
本年度は実験水路を用いた流砂量測定実験で得られた動画像データを用いて、流砂の粒径の測定では処理の高速化のため、画像データを深さ方向および横断方向に写像し、1次元データとして処理した。この場合、写像により物体の重なりが生じるが、互いに直角方向に写像した2つのデータを用いることで対処した。現在までに、1次元データにフーリエ変換を施し、周波数領域で流砂の大きさの推定を行った。これを各時刻、各場所毎に行い、空間周波数(大きさ)別、場所別の時系列データを作成し、小さな粒程の流砂については、通過時刻、粒径が良好に推定できることを示した。さらに、2ケ所の動画像データの同じ空間周波数に対して相互相関を取ることで、流砂の移動速度の推定を行った。また、フーリエ変換法よりも推定精度が高いWavelet法をデータの一部に適用し、フーリエ法では測定が困難であった流砂の大きな場合でも、Wavelet法が流砂の大きさの推定に有効であることを確認した。

Research Products

• [Publications] 澤井 健二: "超音波映像による間接的流砂量測定法の基礎実験" 砂防学会平成4年度研究発表会. (1992)
• [Publications] 谷口 伸一: "音響法による流砂量計測のための信号解析" 彦根論叢(滋賀大学). 第276・277号. 323-346 (1992)
• [Publications] S.Taniguchi: "A New Acoustic Senser for Sediment Discharge Medsurement" Proc.Int.Sym.on Erosion and Sedinert Transport Monitoriny Progrimmes in River Basias. (1992)
• [Publications] K.Miyamoto: "Study on Field Medsuring Methods of Sediment Pisharge" Proc.Int.Sym.on Erosion and Sediment Trdnspot Monitoring Programmes in River Basins. (1992)
• [Publications] J.Nakayama: "Estimating a Target Cross Section from Formard Scattering Amplitude" Acoustical Imaging. Vol.19. 41-46 (1992)
• [Publications] 澤田 豊明: "山地流域における出水と土砂流出" 京都大学防災研究所年報. 第35号B-2. 29-39 (1992)