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松浦 勇斗*; 早野 明; 板倉 賢一*; 鈴木 幸司*
Applied Soft Computing, 84, p.105737_1 - 105737_9, 2019/11
被引用回数：2 パーセンタイル：14.82(Computer Science, Artificial Intelligence)三次元レーザスキャナの計測では、計測対象物表面に対して高解像度の距離計測が行われ、その計測結果として、計測対象物表面の三次元形状を表す点群データが取得される。取得される点群データは、トンネル壁面の岩盤に分布する割れ目といった不連続面の抽出に活用することができ、その際、点群データから小平面を推定する必要がある。本研究では、点群データから小平面を推定するアルゴリズムとして多次元粒子群最適化(MD PSO)に基づく手法を開発した。MD PSOでは、点群データをバウンディングボックスにより区分し、それぞれの点の法線ベクトルを求め、それに基づき点群データを複数のクラスターに分類する。そして、それぞれのクラスターの点群データに対する最小二乗法により面が推定される。新しく開発されたMD PSOに基づくアルゴリズムを実際の坑道壁面の点群データを用いて適用性を評価した。MD PSOアルゴリズムを適用した場合、従来手法の可変格子分割法(VBS)に基づくアルゴリズムと比較して、7%高い正確性を示した。
松川 瞬*; 板倉 賢一*; 早野 明; 鈴木 幸司*
Journal of MMIJ, 133(11), p.256 - 263, 2017/11
LIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)は、岩盤表面を点群の形式で取得することができる。先行研究では、必要なパラメータを手動で設定して、点群から岩盤の不連続面を取得するアルゴリズムが開発されてきた。DiAna(Discontinuity Analysis)アルゴリズムは、点群を格子状に分割して半自動的に岩盤の面を推定するアルゴリズムである。しかし、適切な格子サイズを決定するには熟達した技術が必要である。そこで本研究では、場所によって適切な格子サイズを自動決定するVBS(Variable-Box Segmentation)アルゴリズムを開発した。VBSアルゴリズムは、小さな格子を結合して適切なサイズの格子を作り、面を推定する。VBSアルゴリズムの性能は、DiAnaアルゴリズムと比較して評価した。その際、手動で岩盤表面を推定して作成した参照面との類似度を用いた。比較結果では、VBSアルゴリズムはDiAnaアルゴリズムよりも参照面に類似した面を推定した。よって、VBSアルゴリズムは場所により自動的に適切な格子サイズを決定し、適切に面を推定した。
早野 明; 板倉 賢一*
Journal of MMIJ, 133(4), p.76 - 86, 2017/04
大規模地下施設建設の坑道掘削時に行われる割れ目観察は、調査員の目視観察とクリノメーターを使用した割れ目方位の簡易計測といった従来からの手法に基づいている。そのため、調査の規模が大きいほどデータ品質の確保と調査員の安全確保が依然として課題である。計測対象物の三次元形状を表す点群を瞬時に取得できる三次元レーザスキャナ計測は、これらの課題解決に有効である。本研究では、レーザ計測の坑道壁面の割れ目観察への適用性を確認するために、坑道壁面の形状を表す点群から割れ目の方位やトレース長などの空間分布に関する情報を取得する方法を検討した。その手法は、坑道壁面形状を表す判読画像を用いた割れ目判読を基本としている。そして、その手法を掘削長50m程度の水平坑道に適用し、点群から取得できる割れ目データがどの程度従来手法に基づく割れ目データを再現しているのか確認した。その結果、調査員が目視観察により抽出した割れ目のうち8割強の割れ目が抽出され、割れ目方位も従来手法と比べて遜色ないことを確認した。点群から抽出できなかった割れ目のほとんどは、透水に寄与しないトレース長が短く密着性の良い割れ目であった。
Xu, Z.*; 山地 宏志*; 佐藤 稔紀; 松井 裕哉; 板倉 賢一*
土木学会論文集,F3(土木情報学)(インターネット), 71(1), p.43 - 55, 2015/10
地下空間開発の過程では、調査・計画・設計・施工の各ステージにおいて膨大な情報が収集される。地下空間の合理的設計・施工を実現するためには、これらの情報を適確に設計施工へとフィードバックすることが重要となる。また、構造物管理の面においてもこれらの情報はその基礎資料となるものである。しかしながら、実際に収集される情報量は余りにも膨大なため、個人の能力でこれらを管理することは不可能に近い。本論文では、WEB3DとRDBMSを援用して4次元仮想現実空間をPC上に構築し、この仮想現実空間内を自由に移動することで、この膨大な情報群を直感的に管理・処理することのできるシステムの基本構造を設計し、その実用性を検証した。
早野 明; 松川 瞬*; Xu, Z.*; 板倉 賢一*
Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10
坑道壁面の地質観察は、亀裂性岩盤のモデル化に用いられる割れ目の幾何学的パラメータの設定に必要となるデータが取得できる調査のひとつである。しかしながら、高レベル放射性廃棄物の処分場建設時に行われる坑道壁面の地質観察は、数キロ四方にわたって展開される坑道群に対して行われることから、観察作業の効率化が必要である。また、地質専門家の経験や知識の違いから生じるデータの品質のばらつきを低減するために、客観的なデータ取得手法を用意することも必要である。これらの課題解決には、三次元レーザスキャナの活用が考えられる。本研究では、三次元レーザスキャナを適用した地質観察手法の整備の一環として、亀裂性岩盤のモデル化に必要となる割れ目の幾何学的データを明確にし、それらデータを三次元レーザスキャナデータから取得することを試みた。その結果、三次元レーザスキャナにより生成した傾斜図と傾斜方位図の目視判読により割れ目が抽出され、その割れ目のトレースマップと走向・傾斜が取得された。そして、地質専門家による観測結果と遜色のない割れ目のトレースマップと割れ目の走向・傾斜を取得することが可能であることが確認できた。
Xu, Z.*; 板倉 賢一*; 山地 宏志*; 大津 慎一*; 早野 明; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀
平成24年度(2012年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.63 - 66, 2012/09
近年、構造物には所要の機能や安全性だけではなく、その全期間に渡る利便性の最大化と必要コストの最小化を図るライフサイクルマネージメント(以下、LCM)が求められつつあり、地下構造物についても急速にその対応が必要とされる。地下構造物のLCM戦略を立案するためには、設計・施工・維持補修の過程で発生する各種情報を総合的に管理し、これをフィードバックすることのできる柔軟な戦略構築体系が必要である。プロダクトデータモデルは、情報化施工により得られた各種情報をLCM戦略に展開する方法論として最も適する手法の一つであると考えられる。著者らは、トンネル施工の合理化を図るために、設計・施工・維持補修の各段階で発生するデータを包括的に管理し、各段階の作業にフィードバックすることのできる総合施工管理システムの設計と構築に取り組んできた。このシステムでは、WEB3DのCG技術とRDBMS機能のデータ検索・処理機能を融合することで、PC上に仮想の地下空間を構築し、その仮想空間内から必要とするデータにアクセスすることができる。本研究では、より実用的なシステムとするために機能拡張を行い、中小トンネルの施工現場への適用を試みた。
Xu, Z.*; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀*; 板倉 賢一*; 山地 宏志*
第12回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.647 - 652, 2008/09
大規模地下開発の過程で発生する各種の調査・設計・計測データは、設計・施工のみならず、施設の維持管理にも資することのできる重要な情報である。しかしながら、施設の稼動期間までを含めた長期にわたり、これらの情報を管理し、適確に運用することは困難である。筆者らはこのような問題に対するひとつの回答として、仮想現実技術やRDBMSを援用した大規模地下開発支援システムを開発し、これを瑞浪超深地層研究所工事に試験的に適用した。本論文は、そのシステムの設計とシステム実装の実際を示し、提案する手法の妥当性を問うものである。
Xu, Z.*; 小幡 光一*; 板倉 賢一*; 山地 宏志*; 大津 慎一*; 早野 明; 鶴田 忠彦
平成19年度資源・素材学会北海道支部総会及び春季講演会講演要旨集, p.7 - 8, 2007/06
本研究では、膨大な3次元レーザスキャナデータを汎用のパソコンで効率的に処理・変換するとともに、3次元形状画像や、2次元展開画像を表示できるシステムを構築し、日本原子力研究開発機構瑞浪超深地層研究所において取得した研究坑道の壁面に関する3次元レーザスキャナデータに適用し、その有効性を確認した。これまでに瑞浪超深地層研究所の研究坑道を対象として、取得したデータを本システムによりすべて変換処理した結果、そのデータ容量は、約8GBであったが、汎用のパソコンにおいて参照したい各種3次元形状画像や2次元展開画像を容易に表示させることができ、効率的に縮尺の変更などの操作を行うことができた。これより、本研究で考案した3Dレーザスキャナデータの管理,表示システムの有効性が確かめられた。
板倉 賢一*; Xu, Z.*; 佐藤 稔紀; 山地 宏志*
no journal, ,
地下実験施設などの大規模地下構造物の設計・施工においては、各作業工程で収集された情報を活用,フィードバックし、設計・施工の合理化・高度化を図ることが求められるが、データ量の膨大さ,性質の異なる情報の混在などにより、情報の活用が困難な状態である。本報はこのような現状を踏まえ、施工過程で時々刻々得られる情報を統括的に管理,共用するための仮想現実技術とデータベース機能を援用したシステムの概要を示すものである。
早野 明; 鶴田 忠彦; 板倉 賢一*
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所の立坑の掘削に伴う壁面地質観察では、施設設計・施工の仕様の決定に必要な岩盤の工学的性質を把握するため、岩盤の工学的分類法(JGS3811-2004)の基準に示されている「岩石の強さ区分」と「不連続面の間隔区分」の組合せと電力中央研究所式岩盤分類の関係表に基づき岩盤等級区分を行っている。掘削サイクルの中で行われる壁面地質観察は観察時間に制約があり、また、地質技術者の知識や経験等の差から異なる岩盤等級の判定を行う可能性がある。このことから、岩盤等級の判定の効率化及び標準化が課題になっている。そのため、簡易的に岩石の強さを推定できる簡易試験機(シュミットロックハンマーと針貫入試験機)を利用した調査手法の整備を行っている。本報告では、主立坑の深度230
300mと換気立坑の深度200300mの範囲を対象にして、簡易試験機の測定値から得られた一軸圧縮強度の推定値及び壁面地質観察における岩盤等級区分の効率化及び標準化に関するこれまでの成果について述べる。
早野 明; 板倉 賢一*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分事業において建設される地下施設の総延長は、対象地質や廃棄体の定置方式によって異なるものの200km以上に及ぶことが示されている。このことから、地下施設の掘削時における壁面地質観察には、地質観察作業を省力化できる調査技術が必要であると考えられる。壁面地質観察の取得データは、処分場の設計や性能評価などに用いられる。例えば、地下施設を建設し廃棄体を埋設する対象となる岩盤を水理の観点から評価する場合、取得データは水理地質構造モデルの構築に用いられる。評価対象岩盤が亀裂性媒体の場合、亀裂ネットワークとしてモデル化するため割れ目特性データが必要となる。そのデータの取得には、対象物の三次元形状を高解像度で迅速に取得できる3Dレーザースキャナーを活用することが有効であると考えられる。よって、本検討では、超深地層研究所計画によって建設された研究坑道のうち、深度300mの研究アクセス坑道における3Dレーザースキャナーデータを対象として、割れ目特性データの取得方法について検討した。
早野 明; 齊藤 陵子*; 松川 瞬*; 板倉 賢一*; 鈴木 幸司*; 松岡 稔幸; 佐藤 稔紀
no journal, ,
立坑や水平坑道の周辺には、掘削直後から力学的・水理的な物性変化が生じる掘削影響領域(EDZ)が形成されることが知られている。その具体的な現象の一つとして、坑道周辺の岩盤では応力の再配分により新たな割れ目(EDZ割れ目)が形成される。EDZ割れ目のモデル化だけでなく、EDZ割れ目形成時の応力状態や岩盤物性の異方性を理解するためには、坑道掘削直後の壁面観察によりEDZ割れ目の分布位置や方位に関するデータを取得する必要がある。幌延深地層研究センターの新第三紀堆積軟岩に掘削された立坑壁面には、数多くのEDZ割れ目が発達する箇所があり、壁面観察では、クリノメーターを使用した割れ目方位の計測が行われているが、この方法では、すべての割れ目方位を厳密に計測することは困難である。本研究では、三次元レーザスキャナを用いた計測によって取得される坑道壁面表面の三次元形状を表す点群に基づき、坑道壁面に分布するEDZ割れ目の方位を分析する手法を検討した。今後、これらの手法によって取得したEDZ割れ目の方位データを掘削影響領域に関する力学解析に用いて、EDZ割れ目形成時の応力状態や岩盤物性の異方性を理解していく方法を示すことが課題である。
松浦 勇斗*; 松川 瞬*; 板倉 賢一*; 早野 明; 鈴木 幸司*
no journal, ,
坑道周辺の不連続面分布は、坑道の安定性評価等にとって重要な情報である。近年、不連続面の取得には3Dレーザースキャナより得られた坑道壁面点群データを用いる手法が開発されている。その際、点群から小平面を推定する必要がある。本研究では、壁面形状に沿った小平面を推定する事を目的とし、多次元粒子群最適化(MDPSO)を用いて点群に対し面クラスタリングを行った。また推定された小平面を目視で作成した参照面との類似度で評価した。結果として、MDPSOを用いた面クラスタリングによる小平面推定が従来手法よりも参照面に近い小平面を推定することができ、有意水準5%で有意差があることが示された。
松川 瞬*; 板倉 賢一*; 早野 明; 松浦 勇斗*; 鈴木 幸司*
no journal, ,
A study on identification of discontinuities from estimated surfaces in a rock mass using an SVM was carried out. We extracted four features to identify discontinuities from the estimated surface: fractal dimension (FD), arithmetic mean roughness (Ra), maximum height of roughness (Rz), and roughness-length (RIM). The SVM was trained using combinations of these features. The performance of the SVM was an average of 0.274 in the F value.
