2020 Fiscal Year Research-status Report
A study on historical changes for mine tunnels based on three dimensional points-cloud of mine ruins
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19K01131
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| Research Institution | Matsue National College of Technology |
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Principal Investigator |
久間 英樹 松江工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (40259924)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 遺跡調査 / 鉱山遺跡 / 3次元レーザ測定 / 不整地対応ロボット / 鉱山絵図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで鉱山の鉱石採掘跡である坑道形状やその周辺地形の測定のために、FARO製(Focus3D)の３次元レーザスキャナや点群データの処理・解析のための専用ソフトウエアとして3D Systems製(Geomagic Design X)を使用してきた。これにより各坑道の地中内での相互関係や地表部に露出している鉱脈との相互関係を把握することが可能となった。しかしながら、測定機器である３次元レーザスキャナや取得した点群データを解析するためのソフトウエアは大変高価である。これら関連機器が高価なことが３次元レーザ測定技術の普及を妨げている。本研究では、企業と共同で安価・軽量な３次元レーザスキャナの開発に取り組んできた。またフリーソフトウエア(CloudCompare)が点群データの解析に使用できるか検討してきた。これらの総額は約50万円と従来品と比較して大変安価である。これらを用いて精度検証を行った結果、鉱山遺跡測定に使用できる精度であることがわかった。次に兵庫県多田銀銅山青木間歩周辺遺跡で実地実験を行った。その結果、地中内の坑道跡が二重構造になっていることや地表面の採掘跡と繋がっている可能性があることがわかった。各部の相互関係を確認するため青木間歩内部の埋め戻されている地点で発煙筒を点火した。その結果、地表部分の採掘跡から煙が排出されるのが確認できた。これにより本手法の有用性が明らかになった。
またドローンを用いて鉱山遺跡を上空から測定できないか検討した。その際、飛行中のドローンの振動が３次元スキャナに影響を与えるのを軽減する必要がある。そのため、本スキャナを安価な振動防止機構（ジンバル）に取り付けてドローンに搭載する方法を試作した。これを用いて実地実験を行った。その結果、本スキャナ測定中のドローン本体の軽微な振動は振動防止機構で抑制できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
企業と共同で開発した安価・軽量な３次元レーザスキャナを用いることによって、坑道内測定に使用していたロボットへの負荷が軽減された。これによりロボット駆動部分の重量を約50％軽量できた。更に急峻な地形に位置している坑道を測定する際には、ロボット駆動部分を複数個のユニットに分解して複数のリュックサック等に分割して持ち運べる構造とした。これにより現場で坑道形状（水平坑や斜坑）に適した機構のロボットに組み替えを行うことも可能となった。更に立坑の調査に際しては、立坑内に支持棒を設置して、支持棒に沿って本スキャナおよび小型カメラを搭載したロボットを降下させることもできる。これによりロボットを立坑内の測定位置まで安定して移動させることができた。地表面測定に関しては、本スキャナが安価・軽量であるため複数台使用して異なる場所から同時に測定が可能となった。これにより従来の測定時間を大幅に減少させることができた。
調査は、兵庫県多田銀銅山、新潟県佐渡金銀山、山梨県湯之奥金山で実施した。特に佐渡金銀山の調査では、絵図と本手法から得られた結果を比較して、未確認の坑口位置を推定した。その後、推定位置付近に新たな坑口を目視にて確認した。
また、鉱山遺跡上空からドローンによる地表面測定を実施するための予備実験を実施した。その際、本スキャナを振動防止機構に取り付けドローン底部に搭載した。予備実験場所は地表に障害物が無い山口県秋吉台で行った。その結果、本スキャナ測定中のドローン本体の軽微な振動は振動防止機構で抑制できることがわかった。しかしながら本スキャナ測定中にドローン本体が風等の影響で測定位置から大きく移動した場合には振動防止機構では抑制できないことも分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、鉱山坑道開発の歴史的変遷の解明を進めていく。具体的には、これまで構築した鉱山遺跡の３次元レーザ測定結果と近世に描かれた鉱山絵図を比較する。この結果から古文書等資料の乏しい坑道の採掘年代を推論する指標を求める。また開発した３次元レーザスキャナを用いて鉱山選鉱道具や鉱山臼等、鉱山関連遺構の定量データを現場で効率良く測定できるシステムを考案する。
昨年度はコロナ禍の影響で新たな鉱山遺跡の調査ができなかった。本年度は本手法が全国各地の鉱山坑道跡の調査に応用できるか検討する。また埋蔵文化財としての鉱山遺跡の価値を再認識してもらうために、全国各地の鉱山跡に設置されている博物館等で展示会を企画する。その際、これまで蓄積した坑道内の動画データや3次元レーザスキャンデータを用いて坑道模型や坑道内探検VR等を作成する。更に、探査ロボットの実演や操作体験も実施する。これらの展示会を通して、どのような展示方法が鉱山遺跡に興味を持ってもらえるかも検討する。
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| Causes of Carryover |
「コロナ禍」により山口県長登銅山や新たな鉱山遺跡で実施予定であった調査が中止となった。これにより科研費で旅費支出を予定していた額が残金となった。今年度はコロナ禍の影響を考慮して新たな鉱山遺跡の調査を行う予定である。
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Research Products
(10 results)
