SfM/MVSを用いた簡易的な河床形状復元および水深評価に関する検討

Study on a simplified measurement of water depth and reconstruction of riverbed form by using SfM/MVS

大澤 幸太*; 新里 忠史  ; 三田地 勝昭*; 川村 淳*; 大川 真弘*

Osawa, Kota*; Niizato, Tadafumi; Mitachi, Katsuaki*; Kawamura, Makoto*; Okawa, Masahiro*

東京電力福島第一原子力発電所の事故により山地森林内に沈着した放射性セシウムの林外への移動は、森林斜面から渓流等の小河川に流入する懸濁物による運搬過程が主要であると考えられている。そのため、自然環境中の放射性セシウムの移動や分布の変化を評価するうえで、山地森林内における小河川の河床形状や土砂の堆積量の変化を詳細に把握することは重要な課題である。本研究では、撮影画像から立体構造を復元するSfM(Structure from Motion)およびMSV(Multi View Stereo)技術(以降SfM/MSV)について、これまで前例のない小流域河川の水面下における河床形状の復元に適用した。その結果、薄暮時に青色フィルタと投光器を用いて撮影した画像の解析では、堆積した落ち葉や枝などが復元されており、細かな河床形状や変化を把握することが可能であった。一方で、日中に通常撮影した画像と同じく、水深が増加するに伴い水深の復元性は一様に悪くなり、水深20-25cmでは実測値の73%、水深10-15cmでは実測値の93%の復元性となった。これは水面における光の屈折などの影響と考えられ、補正方法や撮影方法が今後の検討課題である。

Primary outflow process of radiocesium, which is released by the TEPCO's Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident, from a forest slope to a mountain stream is a particulate-bond state transport. A detailed estimation of riverbed form and sediment volume changing with time is a key issue to assess the radiocesium distribution in the forested environment. We attempt to restore the three-dimensional structure of underwater riverbed form in the mountain stream from the captured digital images by applying the SfM (Structure from Motion) and MVS (Multi View Stereo) technologies. Discrepancy between measured and analytical results increase with depth, the estimation errors are 73% and 93% in the depth of 20-25 cm and 10-15 cm, respectively. Next step is an improvement of the correction and image-capturing methods to reduce the estimation errors by elimination of the light refraction on the stream water surface.