| 研究課題/領域番号 |
19K04954
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
小田 憲一 日本大学, 理工学部, 助教 (70632298)
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| 研究分担者 |
小林 義和 日本大学, 理工学部, 教授 (20339253)
上石 勲 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 総括主任研究員 (60455251)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 人工雪崩 / 移動物体 / 形状抽出 / マイクロ波ドップラーセンサ / 雪と土砂 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，土砂を含む雪崩の流動過程を物理的かつ定量的に把握することが可能な観測技術の確立を目指し，これまでに申請者が行ってきた小規模な人工雪崩のノウハウを活用し，流下中の雪崩を観測時に撮影した動画像から画像解析によって3次元的に復元させつつ，雪崩内部で土砂がどの位置に分布しているかを最新の非破壊検査技術によって追跡することで，土砂を含む雪崩のダイナミクスについて力学的な視点からメカニズムの解明を進めている。
当該年度の目標であった，「流下中の雪崩形状の抽出」に関しては，模型斜面上を流下する物体に対して複数台のアクションカメラを時間同期させて撮影する環境を整備し，SfMによって移動物体の3次元形状抽出を試みている段階にある。また，「流下中の雪崩内部に分布する雪と土砂の分析」に関しては，マイクロ波ドップラーセンサを利用するための基盤整備を行うため，マイコンボードであるArduinoとRaspberry Piを併用した制御システムの構築を行った。さらにマイクロ波ドップラーセンサで得られる信号の処理確認を行うため，電動昇降台を用いた移動制御下にある物体の位置情報を取得する検討を行い，マイクロ波を透過する物体と反射する物体の二つでマイクロ波の周波数特性が異なることを確認した。
移動物体の3次元形状の抽出や物体内部の構造を把握することは本研究の課題である土砂を含む雪崩の内部構造と運動メカニズムを把握する上で定量的な評価を行うために重要な項目であるため，引き続き抽出精度を含めた計測システムの構築を進める。今後はどちらの観測システムも複数台同時計測を行える環境を整備する必要があるため，引き続き観測システムの構築を行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
移動物体を発生させる装置や形状観測用のアクションカメラ等，観測環境の整備を順調に整うことができた。また，形状が変化しない移動物体を対象とした観測ではあるが，移動物体の3次元形状を抽出するシステムもおおむね整いつつある。
マイクロ波ドップラーセンサを用いた物体内部の把握についても，マイクロ波ドップラーセンサの特性を整理し，対象とする物体の位置を把握することができている。
以上のことより，本研究はおおむね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までに，流下中に物体の形状が変化しない場合を対象とした3次元形状の抽出が可能となっている。一方で移動物体の3次元形状を抽出する際，移動物体の位置情報を正確に捉えるための特徴点はあらかじめ把握できていることが望ましいが，雪崩のような移動に伴って形状が変形する現象に対して一定の特徴点を定めることは容易ではない。本研究でも同様の課題解決が残っており，引き続き形状が変化する物体に対しての特徴点設定について検討を進める。
また，物体内部の構造を把握する目的で用いたマイクロ波ドップラーセンサに関し，土砂を含んだ雪内部の土砂位置を把握する際には，複数の視点からマイクロ波を照射することを想定していたが，センサの指向性に配慮しなければ目的としている正確な位置を把握できない可能性が考えられるため，各センサにアンテナを設置した検討を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度に研究発表等の旅費支出を想定していたが，成果の取りまとめ等を次年度に行う予定としたため，次年度使用額が生じることとなった。研究計画を改めて整理し，引き続きこまめな成果報告を行っていく。
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