Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

橋梁固有振動数 / 同期計測 / 車両 / 加速度 / GPS / 橋梁振動 / 固有振動数 / 車両応答 / クロススペクトル / 時刻同期 / 維持管理工学 / モニタリング

橋梁など構造物の挙動や性能を適切に把握することは，設計や管理において考慮すべき不確定性を低減し，効率的な建設・維持管理によるコスト削減や安全性向上をもたらすと期待される．構造物の現状を設計時の想定と比較したり，経年変化を把握したりする指標としては，固有振動数が多く利用されてきた．しかし，橋梁は極めて多数で，それらの動特性把握には手間と時間を要し，データの把握・蓄積には至っていない．本研究では，複数の移動車両に加速度計とGPSを設置し，互いに正確な時刻同期をとりながら橋梁上を走行することで，橋梁振動特性を把握する，簡便な方法を開発し，実橋梁で検証を行った．

ロボットボート / 自律航行 / 水質マッピング / 省力化 / GPS / リチウムイオンバッテリー / 水質プロファイル / 無人ロボット / 湿原湖沼 / 水環境 / 自然環境 / モニタリング / スキャニングライダー / 自動サンプリング

湖沼のソナーによる深度計測や、水質の計測を効率的に行うため、自律航行可能な電動ロボットエアボートの開発を行った。動力としてブラシレスモータを用いることで、エンジンと比較して、軽量化や排気のクリーン化、騒音及び振動の低減、プロペラ回転数制御の容易化などが実現された。プロペラの回転数に対するボートの速度と消費電力を計測し、最大航行時間及び最大航行距離の推定を行った。基礎性能試験として、定点停留制御や直線追従制御の精度評価を行った。その結果、湖沼全体のマップを作成するための十分な精度が得られた。フィールド試験を、日本の北海道の阿寒湖チュウルイ湾とオンネトーで行い、深度や水質のマップの作成に成功した。

測地 / モニタリング / リモートセンシング / 情報工学 / 可搬型３次元ライダー / ３次元モデル / ため池 / 貯水量 / ネットワークシステム / 可搬型3次元ライダー / 3次元モデル / GPS

本研究では、可搬型3次元ライダーを用い、ため池の3次元構造計測を行い、そのデータをもとにため池の3次元モデルを作成し、そのモデルがため池の現況構造把握に有効であることを明らかにした。得られた3次元モデルから、ため池の水位毎の貯水量推定を行い、正確な貯水量推定が可能であることを明らかにした。さらに、ため池がある郊外エリアでの無線機器による貯水量遠隔モニタリングの検証を行い、モニタリングのための基礎的知見が得られた。

GPS / 逆解析 / 地域応力場 / 地域歪場 / 地域弾性係数 / 非線形最適問題 / モニタリング / 大規模数値解析 / 解析解 / 数値シミュレーション / 地域ひずみ場 / 数値解析 / 応力関数 / バックスリップ / 特異摂動

本研究の目的は地殻変動モニタの開発である.このモニタは,PSネットワーク電子基準点を含む地域に対し,計測されたデータから歪場の増分を計算し,釣り合い式を満たすよう,地域弾性係数とそれに伴う応力場の増分を推定するものである.応力場の推定を行う逆解析理論は全く新しい理論であり,それに基づく大規模数値解析手法を構築し,地殻変動モニタをコード化している.地殻変動モニタの妥当性は数値実験によって検証されている.離散的に計測されるデータに含まれる誤差を陽に取り扱っているため,安定した数値解析が可能であり,誤差の大きさに応じて,推定される弾性係数や応力場の確からしさが変化する.また,誤差が含まれるにもかかわらず,データ数が増えるほど推定される弾性係数の信頼度が向上する.実際のGPSデータを利用して地殻変動モニタの有効性を検証した.データの質と量を勘案し,地域のポアソン比の推定を行った.他に比べ計測データの変動が大きい地域ではポアソン比を推定することはできなかったが,それ以外の地域では0.2から0.3の間でポアソン比の推定が可能であった.この値はS波とP波の速度比から推定されるポアソン比と調和的である.なお,推定できない地域を除けば,列島の多くの部分では,ポアソン比はほぼ一様の値をとるか滑らかに変化するかのどちらかであるが,空間的に急変する地域もある.データの誤差に起因するモニタが推定する値の確からしさを定量的に評価するため,確率モデルとその解析理論を別途構築しモニタに適用している.

【研究分担者】
山田浩之	北海道大学	大学院農学研究院	講師	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
小国健二	東京大学	地震研究所	助手	(Kakenデータベース)
加藤照之	東京大学	地震研究所	教授	(Kakenデータベース)