2021 Fiscal Year Research-status Report
超小型衛星による地域主体水管理の概念実証に向けた水文気象情報と衛星条件の地域分析
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21K18744
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鼎 信次郎 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (20313108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬戸 里枝 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (70799436)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 水管理 / 衛星観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超小型衛星による地域主体型水管理の概念実証に向けた初期段階として、近年の国内外の水関連災害や水管理を対象とし、以下の3ステップによる事例研究を行うことを目的とするものである。a)本テーマに求められる水文気象情報の種類と信頼性（警報、避難、確率、危険レベル）・タイミング（リードタイム、頻度）・伝達手段を明らかにし、地域性の関数としての必要な水文気象情報を調査する。b)上で定義された水文気象情報を得るために必要な水文気象データ（貯水池操作や避難情報に必須の降水・流量・貯水量・氾濫域などが予想される）と、その要求精度等を調査する。ここでは、申請者らが開発してきた物理的な雲降水予測モデル、人工知能貯水池操作モデル、水文モデル等によるシミュレーションを実施し、その開発も研究の主要な一部とする。要求精度の検討においては、人工知能モデルによって、統計的に信頼性の高い分析を行えるよう技術開発等を行う。c) 上で得られたデータ種類と要求精度／解像度の充足に必要な、超小型衛星群の観測周波数と軌道の設計条件を検討する。
ここでは特に土木工学・水工学的といえる前二者についての研究を推進した。主に日本のダム流域を対象し、必要とされる水文気象情報についての二通りの検討を行った。一つは、ダム貯水池の事前放流の判断に対して、どのような情報が求められるかの検討の開始である。もう一つは人工知能モデルを用いたダム貯水池の操作と入力情報についての検討の開始である。また、物理的な雲降水予測モデルと小型衛星群データの同化・結合利用について、検討・開発を進めた。
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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
小型衛星を用いた数値シミュレーションやAIを応用した地域主体型水管理の対象として、これまでの小型衛星による洪水氾濫の観測の検討の継続に加え、主に日本のダム流域を対象し、必要とされる水文気象情報についての二通りの検討を行った。一つは、ダム貯水池の事前放流の判断に対しての情報の検討であり、もう一つは人工知能モデルを用いたダム貯水池の操作と入力情報についてである。これらのターゲットを定め、例えばダム貯水池の事前放流についてであれば、地域主体型水管理の検討のための数値流出モデルを構築し、確保すべき容量や予測更新毎の振れ幅等，不確実性の検討が可能となった。人工知能を用いたダム貯水池の操作についても、入力する情報の不確実性の影響にまで踏み込んだ成果を出せた。これらについて順調な進展が見られたといえる。
また、物理的な雲降水予測モデルと小型衛星群データの同化・結合利用について、検討を進め、学会発表等には至っていないが、プロトタイプの作成に進展を見た。
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| Strategy for Future Research Activity |
日本において全国的にダム貯水池事前放流への降雨数値予測の利用が必要とされる中、最終的に要求される降雨予測精度の水準や方向性を整理したい。その一部として、要求されるリードタイムについて、台風や梅雨前線といったケース別に整理したい。これらについての研究を数値モデルやデータ解析を軸に推進する。また、アジア途上国でも同様の研究への要望がある。この場合、雨量や流量のリアルタイムでの観測精度や過去データの蓄積が日本とは大いにことなり、日本の気象庁のような予測降雨やリアルタイム・レーダ雨量なども使えない。そういった場合、人工知能等を用いて、どのような精度での推測が可能であるか、また水力発電がアジア途上国における大きな目的として入ってくる中、どのような要求精度があるか、そういったことについて検討を進める。また、物理的な雲降水予測モデルと小型衛星群データの同化・結合利用についての研究推進を継続する。また可能であれば、初年度の研究開始の契機となった洪水氾濫域の小型衛星での観測可能性について検討を再開する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により、出張や研究会参加に関わるもの、また同時に発生した半導体不足により、計算機関係の物品やリソースの購入や関連の研究補助などを後回しにし、令和3年度は現状の設備等で実施可能な研究を優先的に推進したため。
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Research Products
(4 results)
