2016 Fiscal Year Research-status Report
安全地区へ集団移転等の整備案の３Ｄモデルを自動生成する防災まちづくり支援システム
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15K06260
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| Research Institution | Gifu Keizai University |
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Principal Investigator |
杉原 健一 岐阜経済大学, 経営学部, 教授 (80259267)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沈 振江 金沢大学, 環境デザイン学系, 教授 (70294543)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 防災まちづくり / ３Ｄモデル / ３次元地形モデル / 自動生成 / ３次元都市モデル / ３次元建物モデル / 最適化造成 / 合意形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究の目的】南海トラフなどの巨大地震・津波対策のために、行政や専門家は、例えば、「地区に隣接する丘陵地と一体的な整備」等の整備案の検討を地図上で行う。ここで、整備案を具体的な形にする「３Ｄモデル」は、現実に出来るであろう「整備案」を分かりやすく周知し、合意形成に役立ち、「防災まちづくり」を支援する。しかし、３Ｄモデルを作成するには、３次元ＣＧソフト等を用いて、多大の労力と時間が必要である。そこで、本研究では、「整備案の電子地図」に基づき「安全地区への集団移転などの整備案の３Ｄモデル」を自動生成する「防災まちづくり支援システム」の研究・開発を目的とする。
【研究の成果】昨年度の研究成果として、整備案の電子地図上の建物境界線に基づいて、建物の３Ｄモデルを自動生成するために「３次元建物モデルの自動生成のための建物境界線のポリゴン整形」、それから、建物の３Ｄモデルを配置するために整備する「３次元地形モデル」を自動生成するために「ストレートスケルトン手法による3次元地形モデルの自動生成」、また、発電時に温室効果ガスを排出せず、エネルギー自給率を向上させる「太陽光発電に適した３次元建物モデルの自動生成」というテーマの論文を国内外の学会で発表した。引き続き、目的にあげた「自然地形の最適化造成」のために、Medial Axis等のコンピュータ幾何を応用して、「造成土量」と「法面の面積」、「切り出し形状」等を変数とする「評価関数」を最適化するような「最適化造成平面」を自動的に切り出すアルゴリズムを研究開発する。
【研究の意義・重要性】防災まちづくりには、出来上がる街の姿に近い「整備案の３Ｄモデル」をあらゆる視点から確認しながら、新しい街のイメージを住民や行政、関係者で共有し、すみやかな合意形成、意思決定を図ることが重要である。本研究はこの「整備案の３Ｄモデル」を、時間をかけずに自動生成する。
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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
研究の進捗状況として、「おおむね順調に進んでいる」と考える。その理由として、以下に示す「研究目標」に対して、２年目として、「現在までの進捗状況」に示すような研究成果をあげているからである。
【研究目標】異常気象による大災害対策、津波被災市街地の復興まちづくり、あるいは、今後の南海トラフ巨大地震対策のために、デザイナーや専門家は、可能な限り環境負荷を低減し、生態系ネットワークに配慮した安全地区への集団移転とする、例えば、「地区に隣接する丘陵地と一体的な整備」等の整備案の検討を地図上で行う。ここで、整備案を具体的な形にする「３Ｄモデル」は、現実に出来るであろう「整備案」を分かりやすく周知し、合意形成に役立ち、「防災まちづくり」を支援する。しかし、３Ｄモデルを作成するには、３次元ＣＧソフト等を用いて、多大の労力と時間が必要である。そこで、本研究では、「整備案の電子地図」に基づき「安全地区への集団移転などの整備案の３Ｄモデル」を自動生成する「防災まちづくり支援システム」の研究・開発を目的とする。
【現在までの進捗状況】現在までの研究成果として、整備案の電子地図上の建物境界線に基づいて、建物の３Ｄモデルを自動生成するために「３次元建物モデルの自動生成のための建物境界線のポリゴン整形」というテーマで、土木学会などで、それから、建物の３Ｄモデルを配置するために整備する「３次元地形モデル」を自動生成するために「ストレートスケルトン手法による3次元地形モデルの自動生成」というテーマで建築学会 情報シンポジウム、また、発電時に温室効果ガスを排出せず、エネルギー自給率を向上させる「太陽光発電に適した３次元建物モデルの自動生成」というテーマの論文を国際学会（ICCCBE2016）などで発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【今後の研究の推進方策】研究目標の一つである「土石流シミュレーション」のために、自動生成する「３次元地形モデル」を用いて、土石流や土砂崩れ（斜面崩壊）、雪崩などのシミュレーションを行い、このシミュレーション結果が災害現場の実測値や室内実験データとマッチするかを比較する。どのように地形モデルの表面の構成要素の形状や要素の粘弾性などのパラメータを設定するか、さらに地形モデルの内部の層についても、その層の厚さとその分布、内部構成要素の形状や粘弾性などのパラメータを、どのように設定すれば、シミュレーション結果が実験データに適合するかを比較検討する。そのために、様々な形状の地形モデルにおいて、構成要素の様々な形状やそのパラメータ（粘弾性等の属性を表す）の様々な値、さらに、様々な厚さの層と様々な分布形状の層について、数値実験を行い、実験データと比較検討することで、シミュレーションシステムの精度を向上させる。
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| Causes of Carryover |
当初、３月初旬に、国際学会で研究成果を発表する予定で、その出張旅費と参加費を当科研費で執行予定であったが、国外の共同研究者がカナダの科研費にあたる「National Science and Engineering Research Council-Engage Grant(NSERC)」に採択され、その共同研究の契約などで３月にカナダの大学に出張し、国際学会参加をキャンセルした。その結果、当該助成金が生じた。また、分担者 金沢大学 沈振江先生は国際学会での発表の出張旅費と参加費を当科研費で執行予定であったが、学内の他部署（国際交流部）から支払われ、その結果、当該助成金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該助成金は、本年度請求した助成金とあわせて、主に、学生と共に国際学会で研究成果の発表と意見交換、それから、最新の研究動向の情報収集等のために使用していく計画である。
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| Remarks |
本テーマを元にした応用システムを、Okanagan大学のユーリー教授がカナダ政府の科研費である「National Science and Engineering Research Council-Engage Grant(NSERC)」にテーマ「3D-Models:Roof Damage Assessment for Automated 3D Building Models」で申請し採択
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