| 研究課題/領域番号 |
20K20726
|
|---|
| 研究機関 | 岡山大学 |
|---|
研究代表者 |
隈元 崇 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60285096)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
|
| キーワード | 地形分類 / 機械学習 / 薩摩半島の火砕流堆積域 / 喜界島の海成段丘面 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，人工知能（AI: artificial intelligence）の技術を,地形学の分野で応用・活用するために，専門家の経験と判断に基づく地形学の成果である地形分類と地形面区分図の作成を具体的なテーマとして，高解像度のデジタル標高モデル（DEM: digital elevation model）に対するAIの機械学習の精度検証を行うことである．この中での課題として，(1)AIの学習用に大量に必要となる教師データについて，それらを専門家作成による既存の地形面区分図からのみ取得するのではなく，計算機を用いた過去から現在への地形変化シミュレーションを別途行ってその計算結果を補完データとすることでAIの評価関数の学習精度の向上を図る．その際，(2)地形変化シミュレーションの重要な初期条件となる過去の地形については，火砕流堆積域を対象とすることで初期地形の不確実さを減少させるとともに現在までの経過時間を拘束する．そのシミュレーション結果は，現在の地形との比較から解の安定性を評価した後にAI学習の教師データすることでAIに正しい学習を指示する．研究初年度（令和2年度）は，上記2点の計算機を用いた過去から現在への地形変化シミュレーションについて，(1)初期地形の不確実性を考慮するための火砕流堆積面を開析する鹿児島県・薩摩半島と，(2)海食による海成段丘面の発達に絞った地形形成作用の不確実性の考慮を目的で鹿児島県・喜界島を対象とするシミュレータ開発とパラメータ調整を行った．その結果，(1)沖積低地と海の誤認が一部に残るが，山地と火砕流台地，さらに，火砕流台地面を開析する河成低地，それらの境界の河川侵食崖はおおむね正しく判断された．また，(2)最終間氷期以降の地殻変動により傾動する4段の段丘面の再現も15m解像度で現実の地形に整合的な結果を得た．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度の研究では，100000年から30000年の期間にわたる10ｍスケールの地形発達シミュレーター（LEMs）の開発・検証・実行を，初期地形の不確実性を考慮するための火砕流堆積面を開析する鹿児島県・薩摩半島と，海食による海成段丘面の発達に絞った地形形成作用の不確実性の考慮を目的とする鹿児島県・喜界島を対象に行った．
その結果は，山地と火砕流台地，さらに，火砕流台地面を開析する河成低地，それらの境界の河川侵食崖の地形区分と現実の地形に整合する4面の海成段丘面の形成として成功している．しかし，最終氷期以降の沖積低地の地形については，使用したデジタル標高モデル（DEM: digital elevation model）の解像度では一部不十分であり，現地での測量が必要と考えていた．それが，2020年3月以降の新型コロナへの対応・制限のため，学生を謝金で雇用して行う計画であった野外測量が実施できなかったことにより，シミュレーションの精度検証が一部地域でできていない．この遅れについては，今年度以降の新型コロナへの対応・制限をみながら，研究計画を再考する予定である．
|
| 今後の研究の推進方策 |
初年度の研究では，地形分類と地形面区分図人工知能（AI: artificial intelligence）の選択として，汎用性の高い画像生成アルゴリズムであり，問題ごとにネットワークを設計する必要がなく，条件付き敵対的生成ネットワーク(Conditional Generative Adversarial Networks：CGAN)の一種であるpix2pixを用いた（Phillip et al., 2016）．そこでは，正解の地形区分図，またはシミュレーションで生成した地形区分図の一方を学習し，その後にもう片方を学習する．そこで，条件画像の空中写真と正解の地図のペア，または，条件画像の空中写真とシミュレーションで生成した地図のペアを入力し，2つのペアが両方とも実画像か実画像と生成画像かを識別するアルゴリズムであった．しかし，計算を進める上でやや汎用性に欠くパラメータ設定が必要であったことから，AIの選択を再考して前年度の計算結果の検証を行う．さらに，より精度の高い地形区分が得られるAIの選択を目指す．また，過去10000年間の沖積低地における地形変化のシミュレータの計算結果検証のための現地測量作業について新型コロナへの対応・制限をみながら，研究計画を再考して実施を目指す．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
上記「7．現在までの進捗状況」にも記載したとおり，過去10000年間の沖積低地における地形変化のシミュレータの計算結果検証のための現地測量作業について，当初予定していた夏季休業中の作業が2020年3月以降の新型コロナへの対応・制限のため実施できなかった．このため，旅費と謝金として計上していた研究費が執行できていない．この分の野外作業は，今年度以降の新型コロナへの対応・制限をみながら，研究計画を再考する予定である．
|
