| 研究課題/領域番号 |
21K04282
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| 研究機関 | 岐阜工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
菊 雅美 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50714127)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 音の分類 / 教師なし学習 / 機械学習 / 礫浜地形 / 水理模型実験 / 現地観測 / 海岸侵食 / 河口閉塞 |
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| 研究実績の概要 |
三重県南部に位置する七里御浜井田海岸では，海岸侵食が顕在化している．一方，井田海岸北側の河口では，閉塞が生じている．海岸侵食は波浪災害の抑制効果を低減させ，河口閉塞は河川氾濫の危険性を高めるため，適切な管理が求められている．
申請者は，定期的な現地測量を実施し，短期的・長期的な礫浜の地形変化特性について検討している．ただし，観測頻度は高くなく，その間に生じる地形変化を検討できていない．さらに，海岸に作用する波浪を観測できておらず，地形変化をもたらす波浪は不明確である．これらの課題に対し，波の音から波浪や地形の状況を推定できれば，常時観測が可能となる．そこで，本研究課題では，音から波浪状況を推定する手法を構築することを目的とする．
海岸の地形変化を計測するため，2023年度はRTK-UAV測量を3回実施した．3次元点群モデルから数値表層モデルDSMとオルソモザイク画像を構築し，DSMから観測間の水際線の変動や地形変化量を算定した．
礫浜を対象とした水理模型実験にて，時々刻々と変化する地形を3次元的に計測する手法の高精度化を図った．中小規模河川を対象とした河口閉塞対策工の効果を水理模型実験により検討した．
礫浜を対象とした水理模型実験中に音を収録してFFT画像を作成した．同一波浪条件を対象としたFFT画像の次元削減とクラスタリングを実施し，分類結果について砕波形態との関係について考究した．その結果，3kHz～4kHzの周波数帯のスペクトル画像は，概ね「砕け寄せ波砕波」を特徴づけることが明らかになった．また，2kHz～3kHzの周波数帯においてデータセットは3つに分類された．各クラスの時間帯における砕波形態は「巻き波砕波」，「砕け寄せ波砕波」，「巻き寄せ波砕波」であった．以上から，次元削減・クラスタリングによって，波の音と砕波形態に関係があることがわかった．
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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
礫浜を対象とした水理模型実験を実施した．水理模型実験における3次元計測手法の改良を図り，実験中に時々刻々と変化する地形を高精度に計測することが可能になった．また，水理模型実験中に収録した音と砕波形態との関連を明らかにできた．
七里御浜井田海岸を対象とした現地観測を実施し，RTK-UAV測量により礫浜のDSMとオルソモザイク画像のデータを蓄積できた．
以上より，本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの検討から，FFT画像の分類結果と砕波形態に関連があることがわかった．ただし，実験条件は限定的である．そのため，実験条件を様々に変化させた水理模型実験を実施し，さらなる検討を進める．
現地海岸で音を収録し，分類特性について検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
参加を予定していた第47回海洋開発シンポジウムがオンライン発表会となったため，旅費が生じなかった．
令和4年度に実施した機械学習は計算負荷が小さかった．PCの性能は日々進化し，必要となった時点で購入した方が費用対効果が大きくなる．そのため，高性能PCの購入を次年度に見送った．
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| 備考 |
受賞：
1）菊 雅美：令和4年度土木学会全国大会第77回年次学術講演会優秀講演者，音から地形の状況を分類する機械学習モデルの構築に関する一検討，土木学会．
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