Development of 3D temperature monitoring and predicting system in reservoirs using UAV

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04709
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 新谷 哲也 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (80281244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤松 良久 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30448584) ; 宮本 仁志 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50283867) ; 中山 恵介 神戸大学, 工学研究科, 教授 (60271649)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ドローン / 水温 / 赤外線 / 貯水池 / 水質管理

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，飛行・水上ドローンを用いて貯水池の水質管理において必要不可欠な水温分布，特に水平方向の水温分布を広範囲にわたって把握することを目的としており，現地観測と数値計算を組み合わせて研究を進めている．
初年度である本年度は，緊急事態宣言などによって現地観測の計画が大幅に遅れることとなった．特に，当初予定していた実際の貯水池におけるドローンのテスト飛行や貯水池で撮影した赤外線画像を用いた温度解析を行うことは全くできなかった．しかしながら，本研究費によって購入した小型ドローンと共同研究者が保有する赤外線付きドローンを用いて，栃木県の河川敷でドローンの試験飛行を行い，赤外画像の取得方法の確認などを行うことができた．この試験飛行によって，水面の乱反射やノイズの発生を確認することができ，次年度以降行う予定の観測において，ドローンの飛行方法や撮影法に関して改良や撮影時間の選択などを行う必要があることがわかった．また，室内実験においてドローンで撮影した赤外線画像と実測の水温を計測し，両者を比較した結果，ノイズは含まれるものの赤外線データと水温の間にはおおよその線形関係が見られることがわかった．
また，次年度以降の観測に関して，共同研究者とフィールドの選定を進めるとともに，緊急事態宣言が解除されたのちに東京都管轄の貯水池において観測を進める予定となった．事前に，対象フィールド周りを1日かけて視察し，ドローン観測に適した観測場所の選定などを進めた．その結果，現時点では上流側の分画フェンス設置箇所の周辺が最も有力な観測箇所であることがわかった．
数値モデルに関しては，気象の空間分布を取り入れることができるようなモデルの作成に着手し，ベースとなるアルゴリズムを構築することに成功した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナウイルス感染症問題による緊急事態宣言のため，実際の貯水池におけるドローン撮影や観測を行うことができなかったが，ドローンによる撮影方法や画像処理方法の習得や数値計算手法の改良を進めることができた．

Strategy for Future Research Activity

上でも述べたように，貯水池における現地観測は大幅に計画が遅れており，さらに今年度に入っても少なくとも5月末までは観測を行うことができないため，画像処理や数値計算手法の改良などを先に進める予定である．

Causes of Carryover

今年度は，コロナウイルス感染症対策による緊急事態宣言のため，観測を進めることができず，物品の購入や旅費支出などがほとんど発生することがなかった．次年度は緊急事態宣言が解除され次第，遅れた観測を進めるとともに，必要な物品（ドローンやソフトウエアー等）の購入を行う予定である．