【研究領域課題番号】19K14806 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山ガス / ドローン / Multi-GAS / 噴火 / UAV / 火山ガス組成 / 火山 / 無人航空機

【研究成果の概要】

火山活動推移の予測・評価のためには，噴火事象の進展を定量的に解釈する必要がある。近年の火山ガス組成観測から，深部マグマ溜まりからの火山ガス供給の増加が，噴火発生の要因であるという仮説が提唱されている。しかし，噴火時の測定には危険がともなうため，実際の測定例は非常に限られている。そこで本研究では，噴火時にも火口近傍に接近できるドローン搭載型の観測システムを開発し，噴火時に放出される火山ガス組成を観測することにより，噴火発生の要因となった火山ガスの起源を明らかにすることを目標とする。
本年度は，昨年度製作したドローン搭載用Multi-GASの試験機を改良した。使用するマイコンボードをArduino Unoに変更し，通信ボードも変更した。この改良版試作機を用いた試験観測を，京都大学火山研究センターの協力を得て，2022年1月に阿蘇山の中岳火口で実施した。しかし，現地でマイコンボードにトラブルが発生した。現在原因を調査中であるが，制御のマイコンボードに接続不良があること，制御プログラムにミスがあったことが原因として考えられる。コロナ禍で出張がままならず，試験観測が十分に行えなかった。来年度は上記トラブルを解決し，阿蘇山での試験観測を行い，装置を完成させる。また，他の資金による観測が箱根山や霧島硫黄山で実施できる可能性があるので，それらの機会に観測を実施し，本研究で製作した装置のテストを行う。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】18KK0095 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

カイコウラ地震 / 動的破壊シミュレーション / 地震発生 / レオロジー / スロー地震 / 微動 / マルボロ断層 / モデル / 巨大地震 / シミュレーション / 動的破壊 / 古地震 / ドローン / UAV / 内陸地震 / 地震破壊 / 連動型地震 / 大規模計算 / 活断層 / 地震 / ニュージーランド / Kaikoura

【研究成果の概要】

断層の３次元形状は，大地震の規模を含む動的な破壊過程の一つの支配的な要素であるが，定量的な理解やモデル検証には未だに大きな課題がある．本研究では，2016年M7.9カイコウラ（ニュージーランド）地震に伴って観測された全長約200kmにおよぶ多数断層の破壊過程のモデル化を通じて，自然地震現象の定量的な理解を行っている．これまでにM7.9地震の滑り分布の主たる特徴の再現には成功した．その上で，１）当該地震時にHope断層という震源域の第一級活断層が連動破壊しなかった要因，２）各部分断層が破壊した経路や順番についての詳細な理解，３）断層深部の形状とレオロジー特性の推定，に焦点を当てている．１）まず昨年度までに得られた最新の古地震学研究の成果を整理して，Hope断層の最新活動は176年前から285年前までの間に推定され，地震後経過率としては57%から160%の間に対応することが分かった．一方で，Hope断層の地震後経過率に対応する応力蓄積率を変化させたパラメタスタディにより，動的破壊シミュレーションを実行することでHope断層が連動破壊しない応力蓄積率を求めたところ，およそ70%程度であるとの結果が得られた．古地震学的研究での推定値は，誤差範囲が大きいものの，シミュレーション結果と互いに矛盾しないことが分かった．２）最近の研究で従来の震源域内陸側に位置する断層の役割を重視する解釈とは異なり沖合側に位置する断層を重視する見解が示された．この見解の妥当性をシミュレーションでありうる応力状態の範囲でパラメタスタディにより調べたところ，従来の見解をサポートするという結果が得られた．３）震源域を含む広域で展開されている臨時地震観測点の記録を網羅的に調べたところ，これまで見つかっていた深部微動の震源分布が活断層の地表トレースと良い対応関係を持つことが明らかとなった．

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2018-10-09 - 2023-03-31

【配分額】7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)

【研究分野】ヒューマンインタフェース・インタラクション

【研究領域課題番号】17H01780 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

力触覚 / 空中遭遇型 / UAV / インタラクション / 非拘束 / 非接地 / 遭遇型 / ドローン / 粗さ / 摩擦 / 風力 / 力覚提示 / 触覚提示 / 硬さ / バーチャルリアリティ / 人工現実感

【研究成果の概要】

本課題では、デバイスを身につける、あるいは手に持つ必要がなく、さらに作業空間の制限がない、非拘束インタラクションを実現するために（1）テクスチャの質感変調による空中触覚提示、（2）気流を利用した空中力覚提示の二つの機能について、手法を設計してシステムを実装し、計測実験や被験者実験により有効性を確認し、「風力を用いた空中遭遇型の力触覚提示法」を確立した。得られた成果は、先導的な研究として多数の文献から引用されるなど一定の成果を挙げることができたといえる。今後、視聴覚、さらには温覚や嗅覚情報の非接触提示と融合させ、高いリアリティのある空中遭遇型の力触覚提示の実現が期待される。

【研究の社会的意義】

従来、物の硬さや手触りなどの触感をシステムによって作り出してヒトに感じさせるためには、グローブを身につけたり、デバイスを手に持つ必要があり、また反力を感じさせるにはデバイスを机の上などに固定する必要がありました。本研究では、デバイスの装着や把持が必要なく、また作業空間の制限がなく、ヒトに物の硬さや手触りを感じさせるための非拘束インタラクションという概念を実現するため、ドローンの風力や振動刺激を高度に応用し、デバイスが必要なときにヒトに近づいてきて反力や触感を空中で感じさせる空中遭遇型の力触覚提示技術を確立しました。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】土木環境システム

【研究領域課題番号】25420560 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

デジタル標高モデル / DEM / ドローン / UAV / 洪水予測 / デジタル表層モデル / 内水氾濫 / 洪水拡散シミュレーション / 3次元モデル / デジタル写真測量 / 写真測量 / リモートセンシング / 内水洪水 / ラジコンヘリ

【研究成果の概要】

本研究は、自立型ラジコンヘリにカメラを搭載し、都市内水の洪水拡散のシミュレーションに活用可能な高精度な標高モデルを作成する手法を開発し、その精度を評価した。3次元モデルを作成する手法として、SfM法（Structure from motion）を採用した。3次元モデルに位置情報を付加しなければ標高モデルとして利用できないが、基準点の数と配置と精度の関係を明らかにした。また、自立型ラジコンヘリの高度、カメラなど条件を変えて、それらのパラメータと精度の関係を明らかにした。得られた標高モデルが都市内水の洪水拡散のシミュレーションに利用できることを確認した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)