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2022 年度 実績報告書

マルチモーダルセンシングとAIによる多様な災害に適用可能な被害把握技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 22H01741
配分区分補助金
研究機関広島大学

研究代表者

三浦 弘之  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30418678)

研究分担者 Adriano Bruno  東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (40831889)
劉 ウェン  千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (60733128)
松岡 昌志  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80242311)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードリモートセンシング / 自然災害 / 建物被害 / 深層学習
研究実績の概要

当該年度は,様々な自然災害で得られた光学センサ画像を用いて,個々の建物範囲を表すの建物パッチ画像と建物被害データをAI技術のひとつである深層学習(畳み込みニューラルネットワーク)によって学習させ,個々の建物の被害程度を推定する方法の高度化を実施した。具体的には,既存の深層学習モデルに対して,地震だけでなくその他の自然災害(津波,土砂災害,台風,洪水)の直後に撮影された空撮画像を新たに学習し直すことで,様々な災害に適用可能な高精度なモデルを構築できることを明らかにした。また,自然災害による建物の経済的被害を直接推定する方法を検討するために,光学センサ画像から推定される建物被害の割合と台風災害における損害保険による損害割合の関係を調べたところ,両者には高い相関がみられることを明らかにした。この関係式を用いることで,光学センサ画像の判読結果から建物の損害額を推定する方法を提案し,2018年9月の台風20号や2019年9月の台風15号の損害データを用いてその適用性を検証した。さらに,被災した建物における合成開口レーダ(SAR)画像上の特徴も検討したところ,倒壊した建物では災害前後のコヒーレンスが顕著に低下する傾向がみられることを明らかにした。さらに,コヒーレンス画像から個々の建物被害を推定する深層学習モデルについても検討した。

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

本研究課題は,開始年度前より事前に検討を進めてきており,初年度から計画通りに実施することができた。予定していた査読論文を含む複数の研究成果を発表することができたことから,計画通りに研究を実施できているものと判断した。

今後の研究の推進方策

光学センサの深層学習による建物被害判別モデルについては,日本だけでなく世界各地への適用性の拡大を図るために,2023年2月に発生したトルコ・シリア地震を対象として,地震後の高分解能衛星画像を学習データとして転移学習を行う。この転移学習によりトルコの被災地で多く見られる組積造建物の被害推定に適用可能な深層学習モデルの構築を目指す。また,リモートセンシングによる建物の経済的被害推定の検討については,台風だけでなく洪水による被害データも用いることで,水害による経済被害の推定手法を検討する。さらに,SAR画像による建物被害判別モデルについても,既存のモデルを参考にするなど改良を加えることで,より高精度な被害推定モデルの構築を目指す。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] DS-Net: A dedicated approach for collapsed building detection from post-event airborne point clouds2023

    • 著者名/発表者名
      Xiu Haoyi、Liu Xin、Wang Weimin、Kim Kyoung-Sook、Shinohara Takayuki、Chang Qiong、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation

      巻: 116 ページ: 103150~103150

    • DOI

      10.1016/j.jag.2022.103150

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Empirical estimation based on remote sensing images of insured typhoon-induced economic losses from building damage2022

    • 著者名/発表者名
      Miura Hiroyuki、Murata Yusuke、Wakasa Hiroyuki、Takara Tomotaka
    • 雑誌名

      International Journal of Disaster Risk Reduction

      巻: 82 ページ: 103334~103334

    • DOI

      10.1016/j.ijdrr.2022.103334

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detection of Flash Flood Inundated Areas Using Relative Difference in NDVI from Sentinel-2 Images: A Case Study of the August 2020 Event in Charikar, Afghanistan2022

    • 著者名/発表者名
      Atefi Mujeeb Rahman、Miura Hiroyuki
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 14 ページ: 3647~3647

    • DOI

      10.3390/rs14153647

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Knowledge distillation based lightweight building damage assessment using satellite imagery of natural disasters2022

    • 著者名/発表者名
      Bai Yanbing、Su Jinhua、Zou Yulong、Adriano Bruno
    • 雑誌名

      GeoInformatica

      巻: 27 ページ: 237~261

    • DOI

      10.1007/s10707-022-00480-3

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Deep Learning Model for Road Damage Detection After an Earthquake Based on Synthetic Aperture Radar (SAR) and Field Datasets2022

    • 著者名/発表者名
      Karimzadeh Sadra、Ghasemi Mohammad、Matsuoka Masashi、Yagi Koichi、Zulfikar Abdullah Can
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing

      巻: 15 ページ: 5753~5765

    • DOI

      10.1109/JSTARS.2022.3189875

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Use of Multi-Temporal LiDAR Data to Extract Collapsed Buildings and to Monitor Their Removal Process after the 2016 Kumamoto Earthquake2022

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Fumio、Liu Wen、Horie Kei
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 14 ページ: 5970~5970

    • DOI

      10.3390/rs14235970

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 機械学習に基づく豪雨による土砂崩壊発生地点の予測と説明可能AIによる予測結果の分析2022

    • 著者名/発表者名
      桑折 奎吾、劉 ウェン、丸山 喜久
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 3 ページ: 326~338

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_326

    • 査読あり
  • [雑誌論文] PREDICTION OF SLOPE FAILURE DURING THE 2018 HOKKAIDO EASTERN IBURI EARTHQUAKE BASED ON MACHINE LEARNING2022

    • 著者名/発表者名
      XIE Haoyang、LIU Wen、MARUYAMA Yoshihisa
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A1 (Structural Engineering; Earthquake Engineering (SE/EE))

      巻: 78 ページ: I_646~I_656

    • DOI

      10.2208/jscejseee.78.4_I_646

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Damage Detection and Level Classification of Roof Damage after Typhoon Faxai Based on Aerial Photos and Deep Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Xu Jinglin、Zeng Feng、Liu Wen、Takahashi Toru
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 12 ページ: 4912~4912

    • DOI

      10.3390/app12104912

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Optimizing Local Feature Representations of 3D Point Clouds with Anisotropic Edge Modeling2023

    • 著者名/発表者名
      Haoyi XIU, Xin LIU, Weimin WANG, Kyoung-Sook KIM, Takayuki SHINOHARA, Qiong CHANG, Masashi MATSUOKA
    • 学会等名
      International Conference on Multimedia Modeling (MMM) 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 様々な自然災害に適用可能な空撮画像の深層学習による建物被害の把握技術の構築2022

    • 著者名/発表者名
      藤原隆太, 三浦弘之
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(北海道)
  • [学会発表] リモートセンシング画像と火災保険損害データに基づく台風による住宅損害割合の推定2022

    • 著者名/発表者名
      村田雄亮, 三浦弘之, 若狭弘幸, 多嘉良朝恭
    • 学会等名
      地域安全学会梗概集
  • [学会発表] 土石流による被災箇所でのドローン観測と崩壊土砂量の推定2022

    • 著者名/発表者名
      谷崎巧朗, 三浦弘之
    • 学会等名
      地域安全学会梗概集
  • [学会発表] UAV Observations for Soil Volume Estimation of Debris Flows2022

    • 著者名/発表者名
      Miura, H. and Tanizaki, T.
    • 学会等名
      International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] OpenEarthMap: A Benchmark Dataset for Global High-Resolution Land Cover Mapping2022

    • 著者名/発表者名
      Xia, J; Yokoya, N; Adriano, B; Broni-Bediako, C.
    • 学会等名
      IEEE/CVF Winter Conference on Applications of Computer Vision (WACV)
    • 国際学会
  • [学会発表] Predicting Flood Inundation Depth Based-on Machine Learning and Numerical Simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Adriano, B; Yokoya, N; Yamanoi, K; Oishi, S.
    • 学会等名
      31st International Joint Conference on Artificial Intelligence and the 25th European Conference on Artificial Intelligence (IJCAI-ECAI 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Disaster Detection from SAR Images with Different Off-Nadir Angles Using Unsupervised Image Translation2022

    • 著者名/発表者名
      Jian Song, J; Adriano, B; Yokoya, N.
    • 学会等名
      31st International Joint Conference on Artificial Intelligence and the 25th European Conference on Artificial Intelligence (IJCAI-ECAI 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessing tsunami inundation by coupling numerical simulation and machine learning2022

    • 著者名/発表者名
      Adriano, B; Mas, E; Koshimura, S.
    • 学会等名
      AIWEST-DR 2022 Inclusive and Integrated Disaster Risk Reduction
    • 国際学会
  • [学会発表] Transferability assessment of a global model for multi-hazard building damage classification2022

    • 著者名/発表者名
      Wiguna, S; Adriano, B; Mas, E; Koshimura, S.
    • 学会等名
      AIWEST-DR 2022 Inclusive and Integrated Disaster Risk Reduction
    • 国際学会
  • [学会発表] Generating multimodal data by fusing physical demand parameters and remote sensing data for tsunami damage estimation2022

    • 著者名/発表者名
      Vescovo, R; Adriano, B; Mas, E; Koshimura, S.
    • 学会等名
      AIWEST-DR 2022 Inclusive and Integrated Disaster Risk Reduction
    • 国際学会
  • [学会発表] Sentinel-1 衛星の時系列干渉 SAR 解析による和歌山市六十谷水管橋の崩落前の変位2022

    • 著者名/発表者名
      松岡昌志,大串文誉
    • 学会等名
      日本地震工学会・大会
  • [学会発表] PIX2PIXを用いた沿岸域におけるDSMからDTMを生成する試み2022

    • 著者名/発表者名
      八嶋恵一朗,篠原崇之,押尾晴樹,松岡昌志
    • 学会等名
      地域安全学会梗概集
  • [学会発表] 地震被害建物の検出に向けた航空レーザ測量データへのCNNの適用2022

    • 著者名/発表者名
      籠嶋彩音,劉ウェン,丸山喜久
    • 学会等名
      日本地震工学会・大会
  • [学会発表] 2016年熊本地震前後の航空レーザ計測データを用いた南阿蘇村の層破壊建物の抽出2022

    • 著者名/発表者名
      山崎文雄, 劉ウェン,堀江啓
    • 学会等名
      日本地震工学会・大会
  • [学会発表] 航空レーザ計測データを用いた2016年熊本地震と豪雨の複合災害による土砂移動域の検出2022

    • 著者名/発表者名
      劉ウェン, 丸山喜久, 山崎文雄
    • 学会等名
      日本地震工学会・大会
  • [学会発表] 多時期の衛星SAR画像を用いた2016年熊本地震からの益城町の復興モニタリング2022

    • 著者名/発表者名
      山崎文雄,劉ウェン,古屋貴司,丸山 喜久
    • 学会等名
      地域安全学会春季研究発表会

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公開日: 2023-12-25  

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