| 研究課題/領域番号 |
20K04709
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
新谷 哲也 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (80281244)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 閉鎖性水域 / 水温管理 / 風の非一様性 / 機械学習 / 数値シミュレーション / 赤外線ドローン / 貯水池 / 赤外線 / ドローン / 水温変化 / 衛星画像 / 水温 / 水質管理 / 水温計測 / UAV / 流動モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
湖や貯水池の水温分布の把握は水質変化を予測する上で欠かすことができない．しかし，これまでの多くの水温モニタリングは代表点における鉛直分布のみであり，近年水質変化に関して着目されている水温の空間変化を捉えることができていない．そこで，本研究では，貯水池における多次元的な水温分布の把握を目的として，従来の水温観測に加え，UAVによる赤外線観測と水上ドローンによる直接水温計測を組み合わせたモニタリング手法の開発を行う．同時に，観測された水温分布を利用してデータ同化を行う長期・短期の数値予測システムの構築を行う．
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| 研究成果の概要 |
貯水池の水質管理で重要となる水温の空間分布を把握することを目的に行われた．まず，水面の水温分布把握を目的として赤外線搭載UAVによる湖面の撮影を行った．GPSと方位情報に基づく画像合成アルゴリズムで赤外線画像を連結し，湖面の水温変化を広い範囲で測定できる可能性が示された．次に，水面水温の分布に強く影響を与える風の非一様空間分布を推定するために，機械学習に基づく風推定モデルの構築，及び非一様風の適用が可能となるように数値流動モデルを改良した．その結果，非一様風を一点の風速データからおおよそ推定できるようになるとともに，風の非一様性が物質輸送に影響を与えることが示せた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で試みられた赤外線ドローンによる水面水温の空間的な計測は，鉛直水温分布計測と組み合わせることによって貯水池の水資源の良好な維持のための水温モニタリング手法の簡易化・高精度化に貢献するものと考えられる．また，同時に行った数値シミュレーションモデルの開発・改良によって，将来予想される気候変動に伴う水温変化を含め，水温予測の高精化を可能とし，今後の貯水地における水質管理に応用できるものであると考えられる．
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