離散ホイヘンス(TLM)逆伝搬モデルによる人工地震波地下探査法の研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560433
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 加川 幸雄 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (10019200)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若槻 尚斗 秋田県立大学, システム科学技術学部, 講師 (40294433)
• Keywords: TLM / 離散ホイヘンスモデル / 地下探査 / 逆問題 / 地震波 / 映像化 / 再構成画像

Research Abstract

TLMモデルにおける波動逆伝搬を正確に行うためには、境界条件を正確にシミュレーションする必要がある。得に実際に起り得ない反射波がシミュレーションにおいて発生すると、逆伝搬の結果得られる地中の再構成映像に影響を及ぼし、虚像の発生などの原因となる。そこで前年度は主に境界条件の検討を行った。
本年度はその成果を踏まえ、次のステップである地中画像の再構成アルゴリズムの改良を行った。従来の研究で用いられていた再構成アルゴリズムは、人工地震波を不均一な地盤に入射したときの測定点における応答と、計算機上で求められる均一な場における応答をについて、それぞれのエネルギー密度を時間平均し、差を取ることにより映像化するものであった。しかし、研究代表者は、このアルゴリズムは波動の位相情報を用いることなく平均化していることにより情報の欠落が生じていると考え、位相情報を適切に利用することにより、再構成画像の改善が見込めるのではないかと推測していた。
本年度はこの点を改善するべく、逆伝搬過程のエネルギー密度を平均化するのではなく、測定値を逆伝搬させた場と参照場の、それぞれの瞬時値の差をとり、それの2乗誤差を時間的に積分するアルゴリズムを考案した。このアルゴリズムでは瞬時値を用いていることから、エネルギー密度に差が現れないような条件、すなわち波動伝搬速度の相違に起因する位相差だけが存在し、エネルギー密度そのものが変化しないような場合にも、鮮明な再構成画像が得られることが期待されるものである。本アルゴリズムを用いて数値実験を行い、上記のような条件において、再構成画像が飛躍的に鮮明になることを確認した。本研究の成果は、学術論文誌Journal of Sound and Vibrationに投稿中である。