2014 Fiscal Year Research-status Report
河川防災のための迅速，広域かつ高精度での河川堤防の3次元変状検知技術の研究
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25420501
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
西山 哲 岡山大学, その他の研究科, 教授 (00324658)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 河川管理 / ３次元計測 / 移動走行計測 / 高密度計測 / 高精度計測 / 堤防変状抽出 / 高効率管理手法 / 河川堤防形状計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は道路構造物の情報等を取得するために導入が進められている車両搭載型レーザスキャナを河川堤防管理用モニタリング技術へと高度化させるためのハード開発とソフト開発を実施して新しい河川堤防管理手法を実現させるものであり，本年度はモニタリング手法を実用化するための高精度化を可能にする計測手法の開発と堤防変状抽出ソフト技術の開発を行った．
１）高精度化を可能にする計測手法の開発
計測時の車両の自己位置の解析には，通常GPS配信される観測データを使用する．しかし計測場所や時間帯によってGPSからの情報が異なり，高精度計測が安定して実施できない欠点も有していた．そこで車体に搭載しているGPSの自己位置精度向上策として河川距離標の位置観測を同時に実施し，それに基づいて計測データを補正する計測技術の構築を図った．現場実験でその効果を検証した結果，舗装面の走行でレーザ照射距離が30mの範囲内のものの3次元座標を±20mmの精度で計測できることを明らかにした．
２）堤防変状抽出ソフト技術の開発
本計測では１現場当たり数テラバイト以上の膨大なデータ量となり，通常のパソコンではデータを簡便に扱うことができない．そこで解析データをコンパクトにしながらも忠実に地形をモデル化するTIN(Triangulated Irregular Network)と称される三角形網で堤防形状を表現し，さらに観測する個所によって三角形網の疎密度を変えることでデータ量を調整することにより，パソコンで容易に取り扱えながらも細密な部分を正確に再現する技術を構築した．次に計測範囲内に基準となる計測点をいくつか定めておき，時系列データを重ね合わせた際の当計測点の座標値の重なり具合を残差とし，その残差の2乗和が最小となるように処理することで±20ｍｍの堤防変位を定量的に把握するソフトを完成させた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
航空レーザ測量で用いているレーザ機器を車両に搭載して，走行しながら河川堤防を計測する技術を完成させるのが本研究である．本年度の研究成果により，広域で面的かつ高精度のモニタリングを実施するための走行車両による300m以上の遠距離を照射するレーザの照射技術と時系列データを高精度で重ね合わせる技術が融合され，河川天端あるいは周辺の道路を時速20-30km/sの速度で車両走行するだけで，走行路対岸の法面を含めて容易に広域の3次元データを取得し，そのデータから堤防や河川構造物の変状の状態をリアルタイムで的確に把握する防災技術の構築を図ることが可能になった．このように本計測手法は航空レーザと同等の広域を高密度で計測しながらもGPSと同等の精度をもつデータを得るという両手法の利点を兼ね備えながらも，両手法には無い迅速性および簡便性をもった手法が実現でき，これまでにない綿密に計測された河川堤防や樋門，水門などの構造物を，容易にパソコン上で再現することを可能にした．その結果，これを電子地図として表現し，任意の箇所の河川横断面や縦断面を連続的に抽出することが可能になり，また得られた断面形状を重ね合わせることにより，その時間的変化から変位を定量的に計測することも可能になり，計測と管理に要するコストを低く抑えられながらも，これまでに無い高効率的と精密さを兼ね備えた新しい河川防災技術を実現させることができ，実河川で本技術の有用性を検証できた成果を得られたので，当初の計画以上に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は，前年度まで開発したレーザ照射技術とソフト技術を融合させることで，予定通り本計測手法を完成できる見込みである．
またゲリラ豪雨などの新たな気象災害が出現する中，国民の生活を守るための防災・減災に投入できるコストと人員の余裕が無い状況を考えると，先端技術を活用する新たな防災・減災技術で効率的かつ効果的な管理技術を構築することが求められており，本研究において研究期間内から実用化を図ることで社会の要請に応える計測技術を構築できていることをさらに積極的に対外的にアピールしていく予定である．
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