2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of sediment runoff warning system around culture farm by satellite, acoustic, and numerical model
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19H04292
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
作野 裕司 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (20332801)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 直和 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (30711733) [Withdrawn]
陸田 秀実 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80273126)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リモートセンシング / 音響トモグラフィー / 数値モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，次の3項目について調査・研究を行うことを目的とする．すなわち、1) 複数の衛星データを組み合わせた豪雨直後における土砂流出状況の把握システムの構築，2) 濁質の粒径分布ごとの濁度把握システムの構築，3) 衛星・音響データを同化した高精度の3次元土砂流出分布把握システムの構築．である．まず、1)の研究に関しては、衛星GCOM-C SGLI，ひまわりデータなどを組みあせた，高頻度の表層水温，濁度分布推定アルゴリズムを構築するための研究を行った．具体的な成果として，豪雨災害時のGCOM-C SGLI TSM（全懸濁物質）プロダクトデータを用いた濁度推定手法の開発，ひまわりデータによる高時間分解能の濁度推定手法の開発をそれぞれ行い，検証した．これらの成果の一部として，査読付き論文2編を公表した．さらに現在，1編を執筆中である．次に2) の研究に関しては，継続して音響トモグラフィー機器の送受信装置を高度化し実海域での送受信テスト実験を広島県竹原市で行い，経路平均流速の詳細な時間変化が計測できることを確認した．経路平均流速から海域通過流量が推定できるため，洪水時の濁水流入量の計測に応用できる．同実験の結果の一部をこれらの成果の一部として，査読付き論文2編を公表した．さらに現在，1編は審査中である．さらに3) の研究に関しては、衛星データと音響トモグラフィーデータを数値モデルに適用するための品質管理について本検討を行い，高品質なモデルデータ作成とモデル構築に関して最終段階手前まで至った．
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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
当初計画した研究計画に沿って、おおむね順調に進展している．具体的には、複数の衛星データを使った高頻度・高解像度の表層濁度推定は，Landsat-8，Sentinel-2だけでなくGCOM-C，ひまわりデータなどの衛星データから高精度な濁度推定手法を開発し，その成果の一部を査読論文で公表した．なお，公表した論文は，瀬戸内海ではなく，検証データが充実している東京湾を対象として，2019年10月豪雨災害前後の衛星TSMと実測濁度の間に高い相関関係が見いだされた．また，ひまわり8号データを使った短時間の濁度モニタリング手法も開発して，現在論文執筆中である．今後は，これらのデータを同じ解像度で，かつ時系列的に隙間のないデータセットになるような欠損箇所の補間手法を検討する必要がある．また、音響トモグラフィーデータを利用した濁質の粒径分布推定において，音響トモグラフィー装置に関しては既存の装置に比べて安定して音波送受信に成功する装置を開発した．実海域での送受信テスト実験を広島県竹原市で行い，経路平均流速の詳細な時間変化が計測できることを確認した論文を執筆し公表した．経路平均流速から濁水の流量については高精度に推定できると考えられる．音波受信強度は伝搬環境によって大きく変化するため，受信強度を用いた浮遊粒径分布の推定について慎重に検討する必要がある．また，数値モデルに関しても，衛星・音響データを同化するためのプログラム開発の準備が整った．以上のことから、本研究は現在まで順調に実施されていると自己評価できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究も，おおむね当初の計画通りで推進していけばよいと考える．ただし2年目は新型コロナウィルスの影響で思ったような現地調査ができなかった．したがって，3年目の該当年度は，2年目の現地調査のフォローも行い，懸案である推定精度のよい濁度モニタリング手法の開発を目指す．一方，音響トモグラフィー装置の開発に関しては，これまでの成果を確実に論文化する．数値モデルに関しては，最終年度で実際の成果が出るので，さらに研究の進展を目指す．今後も「研究実績の概要」の最初に掲げた3項目のテーマに関する研究をしっかり連結させることにより、研究の目標実現に近づけたい．なお当初予定していた，携帯電話会社と共同した「土砂流出分布把握システム」については，コロナ禍で実施に向けた連携が難しくなったため，誰でも利用しやすいPythonプログラムによる「濁度モニター自動化システム」のプロトタイプを開発することに研究のゴールを変更する．
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[Journal Article] A reciprocal acoustic transmission experiment for precise observations of tidal currents in a shallow sea2021
Author(s)
Taniguchi, N., Takahashi, T., Yoshiki, K., Yamamoto, H., Hanifa, A. D., Sakuno, Y., Mutsuda, H., Huan, S-W, Guo, J. H.
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Journal Title
Ocean Engineering
Volume: 219
Pages: 108292
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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