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2017 年度 実績報告書

観測が困難な場所における積雪観測手法の構築:見落とされていた積雪融雪過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K14824
研究機関石川県立大学

研究代表者

藤原 洋一  石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (10414038)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード積雪 / 融雪 / 雨雪判別 / 音響 / 気候変動 / 機械学習 / 山岳域 / 森林帯
研究実績の概要

1.研究目的:気候変動が積雪・融雪に及ぼす影響の評価には何らかの積雪・融雪モデルが利用されるが、ほとんどの積雪・融雪モデルは標高がさほど高くなく、また、森林の影響を受けないオープンスペースにおける積雪観測データによって構築されている。本研究では、観測そのものが極めて困難であるために、観測データの空白地帯ともいえる高山地帯および森林内における積雪観測手法を新たに開発する。
2.研究成果:今年度は、雨や雪が物に当たる音が異なることや安価なICレコーダーの普及に着目し、音響特性に基づいて降水形態を判別する手法を開発することを試みた。低温実験室において、ICレコーダーとヒーターを内蔵した空き缶を設置した。空き缶に向けて5タイプの粒(あられ、水滴大、水滴小、結晶形の雪、球形の雪)を3mの高さから落とし、衝突音を記録した。波形の振幅が基準値より大きい部分(シグナルデータ)を抽出し、振幅が小さかった部分(ノイズデータ)を除去した。5つの粒タイプで合計89個のシグナルデータが得られ、それらを無作為に2つの期間(同定期間45個、検証期間44個)に分離した。期間ごとにシグナルデータの特徴量(14種類)を算出した。同定期間のシグナルデータを用いて粒タイプを判別するアルゴリズムを作成し、それらの精度を検証期間のシグナルデータを用いて検証した。アルゴリズムにはサポートベクターマシン、決定木、ランダムフォレストの3つのモデルを使用した。ランダムフォレストを用いた場合が最も判別精度が高く(68.2%)、決定木(61.4%)とサポートベクターマシン(54.6%)の順であった。これらのことから、音響を活用して降水形態を判別可能であることが分かった。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] UAVとSfM(Structure from Motion)による高精度な3次元地形モデルの作成方法に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      藤原洋一・川口渉・長野峻介・田中健二・一恩英二・渡辺一生
    • 雑誌名

      農業農村工学会誌

      巻: 86(3) ページ: 207-210

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 山岳地流域における面積雨量の推定2018

    • 著者名/発表者名
      高瀬恵次・藤原洋一
    • 雑誌名

      応用水文

      巻: 30 ページ: 49-54

  • [雑誌論文] 高標高地帯における気象観測:安価で頑健な気象モニタリング手法の確立2017

    • 著者名/発表者名
      藤原洋一
    • 雑誌名

      北陸経済研究

      巻: 451 ページ: 36-37

  • [雑誌論文] Drill&Dropによる土壌水分モニタリング2017

    • 著者名/発表者名
      加藤裕介・藤原洋一・田中健二・長野峻介
    • 雑誌名

      日本農業気象学会北陸支部会誌

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

  • [学会発表] Effects of transboundary air pollution on water chemistry around the source area of Hakusan-Tedori River2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤優子・岡本透・浅井和由・藤原洋一・高瀬恵次
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 森林内や高標高地帯における積雪観測―石川県手取川流域を対象として―2017

    • 著者名/発表者名
      藤原洋一
    • 学会等名
      大気環境学会中部支部講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 暖地積雪地帯の森林内における多地点積雪深観測について2017

    • 著者名/発表者名
      藤原洋一・高瀬恵次・長野峻介・一恩英二・小倉 晃・田中健二
    • 学会等名
      平成29年度農業農村工学会大会講演会
  • [学会発表] 林内の積雪とオープンスペースの積雪はどちらが遅くまで残るか?2017

    • 著者名/発表者名
      藤原洋一・長井貴広・中野光議・高瀬恵次・田中健二・Jessica D. Lundquist
    • 学会等名
      水文・水資源学会2017年度研究発表会
  • [学会発表] 音響を利用した雨雪判別手法の構築~IoT(Internet of Things)への適用に向けて~2017

    • 著者名/発表者名
      藤原洋一
    • 学会等名
      平成29年度石川県立大学シーズ発表会
  • [学会発表] Drill&Dropによる土壌水分モニタリング2017

    • 著者名/発表者名
      加藤裕介・藤原洋一・田中健二・長野峻介
    • 学会等名
      日本農業気象学会北陸支部大会
  • [学会発表] UAV(ドローン)とSfM(Structure from Motion)による高精度な3 次元形状の作成に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      川口渉・藤原洋一・長野峻介・田中健二・一恩英二
    • 学会等名
      第74回農業農村工学会京都支部研究発表会
  • [学会発表] 山岳地流域における面積雨量の推定2017

    • 著者名/発表者名
      高瀬恵次・藤原洋一
    • 学会等名
      第30回水文・水環境研究部会シンポジウム
  • [学会発表] 音響を利用して雨と雪を判別しながら降水量を計測できる装置の開発2017

    • 著者名/発表者名
      藤原洋一
    • 学会等名
      第22回「北陸地域の活性化」に関する研究助成事業報告会

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公開日: 2018-12-17  

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