vol.16
 Academy Users Report
  Academy Users介绍/第16回
关西大学
环境都市工学部 都市系统工学科 「地质环境工学研究室」

岩 石斜面为主开展各种研究,早期阶段开始活用3D VR
利用地下水的工学进行区域振兴,通过导入UC-win/Road将内容可视化

关西大学 环境都市工学部 都市系统工学科
「地质环境工学研究室」

URL http://wps.itc.kansai-u.ac.jp/geo-env/staff/
地址 大阪府吹田市
研究开发内容 岩石斜面、地下水、以及关于隧道墙面裂缝检测研究


「在日本(很多情况下)把关于岩石(研究)的内容归属于土木领域。但是在世界其他地 方,特别是美国等地方注重地下的可视化(近年,在岩石研究中引起注意的主题之一)。这是关于石油的内容(反映了对资 源开发日益增长的需求)。」

2017年6月~7月的两个月,关西大学环境都市工学部都市系统工学科的楠见晴重教授 (法人理事)留在葡萄牙国土土木工学研究(LNEC:里斯本)。那里有国际岩石力学会(International Society for Rock Mechanics:ISRM)的本部,世界各地关于岩石工学的情报聚集在此地。楠见晴重教授直到去年担任了7年的关西大学的学长,暂时远离了专业领域的学术研究。为了填 补该领域最新趋势的情报,开始积极搜集这领域近年的相关情报。

作为通过这些活动重新开始认知的一部分,教授指出对有限的石油资源开采已经不断加速,油田开采地点的搜查效率的要求在不 断提高。同时,为了有效的进行资源探查通过三维VR将地下(岩石环境)可视化效果被重视。国际勘探地球物理学家学会 (Society of Exploration Geophysicists:SEG)的年会和展览活动中可以看到在可视化技术领域竞争的画面。

在对岩石斜面、地下水、隧道为对象的地质工学进行研究时,楠见教授从早期阶段开始注意 到CG和三维VR的有用性。去年春天,以关西大学利用福井县大野市丰富的地下水资源振兴其地区的活动为契机,
为了利用VR技术补充自身工学研究的构想,导入了FORUM8的三维实时VR软件「UC-win/Road」。



 以大阪为据点130年、以建立新的研究中心功能为目标

关西大学始于1886年的关西法律学校(大阪西区),至今已有130多年的悠久历史。期间,1905年改组改称为 社团法人私立关西大学。并且根据1918年公布的大学条例进行体制改革,1922年被批准为大学(旧制度)。

「在没有大阪帝国大学(大阪大学)的时代,关西大学是第一个的大学」

楠见教授讲到,那时候大学受到大阪商界的资金支援,「被大阪养育」的思想在大学内酿成。

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关西大学 Innovation创生中心 关西大学 Innovation创生中心 竣工仪式
 
 关西大学 环境都市工学部 都市系统工学科
 (地质环境工学研究室) 楠见 重见教授

现在关西大学有法学、文学、经济学、商学、社会学、政策创造学、外国语学、人体健康学、综合情报学、社会安全学、系统理工学、环境都市 工学、化学生命工学,共13个学部。并且有法学、文学、经济学、商学、社会学、综合情报学、理工学、外国语教育学、心理学、社会安全、东 南亚文化、统合学、人间健康、法务(法系大学院)、会计(会计专门职大学院)、心理学研究科心理临床学专攻(临床心理专门职大学院),共 16个研究科组成的大学院。大学和大学院有共3万多名的在校学生,在职教育职员有740人(2017年5月的数据)。教育·活动据点以千 里山、高槻、高槻缪斯、堺为主校区和其他的教育设施。

2009年10月楠见教授就任关西大学的学长,任期到2016年9月共7年(担任两期)。任期最后一年(2016年)正是关系大学创立 130周年,其纪念创建项目包括1)跨过了文理界限、由学生、教育人员、企业、研究机关共同协作的研究机关「Innovation创生中 心」、2)以大阪为中心据点进行地域研究中心的「Naniwa大阪研究中心」。「Naniwa大阪研究中心」的创立尤其反应,贯彻对培育 自己的大阪文化为中心进行研究的信念。



 主要研究的3个关键领域

楠见教授指导的「地质环境工学研究室」以、1)岩石斜面、2)地下水、3)隧道墙面裂缝检测,3大部分为主要研究领域。教授在就任学长 的7年间,由多个特任教授轮流授课。教授恢复原职后的1年半,开始进行利用AI(人工智能)调查隧道墙面裂缝以及后面详述的福井县大野市 的地下水调查活动。现在研究室有2名大学院生和6名大学生,1名大学生至少有1台电脑,而大学院生1人有2~3台电脑,因为需要使用不同 的软件进行数值模拟和各种实地调查数据处理。

在岩石斜面上教授最近关注的是,考虑到景观的斜面安定工法。比较普及的砂浆喷涂方法不太会考虑景观,但可以有比如尽可 能在不切割自然斜面的情况下安定斜面的方法。尽管斜面的稳定程度低于砂浆喷涂的稳定程度,但通过留下树木不破坏景观(包 括环境),建立一个不会造成斜面崩坏的备用设备来进行室内试验和现场调查。

此外,由于2012年中央车道隧道天花板崩落事故使道路法改订,像隧道和桥梁的道路设施有5年检查1回的法定义务。但 由于全国的设施数量庞大,再加上在交通流量较高的隧道进行撞击音实验有很多限制,因此检查无法跟上进度。为了迅速精准的 检测出隧道墙面裂缝,教授和研究人员想出通过连续拍摄隧道的高精度的照片,把画像处理的过程由AI学习的「卷积神经网 络」来完成。正在向着高精度的检测方法努力。


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关于地下水,教授关注京都盆地近30年。正研究如何用适当的维护管理方法使丰富的地下水资源得以永久利用。地下水解析面对的各种问题会 用渗透流分析和对流扩散分析来处理。

在此过程中,2002年NHK节目播放京都传统地下水的利用时,楠见教授用3D CG简单易懂的方式展示了京都盆地地下水的工学研究成果。同时,算出京都盆地211亿吨的储水量,这与琵琶湖275亿吨的储水量相当。
自从以来,京都地下庞大的储水(教授称「京都水盆」)渐渐被大家所关注。

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京都盆地的三维结构模型(京都盆地地下大量的储存水)


 大野市的地下水调查,利用UC- win/Road将地上地下整体可视化

楠见教授接触到UC-win/Road大约是5年前。在担任大学学长职位时,在考虑如何振兴大阪街巷时,想起虽然这地区自古以来被称为 「水之都」,但是堂岛川、大川周围交接着阪神高速公路和高架桥道路,这是否是破坏景观的因素。通过与关西大学综合情报部的田中成典教授的 对话,田中教授把自己的研究与楠见教授的想法融合。利用UC-win/Road将该地区的景观进行VR模拟。

2017年4月关西大学开始协助福井县大野市区域振兴的研究活动。作为其中一个部分,负责用工学研究地下水的利用为契机,通过用VR收 获过成果的楠见教授计划导入了UC-win/Road。

大野市在盆地上扩张人用面积,且自古以来丰富的地下水被充分利用,这一些特征与京都类似。根据城市方面希望用丰富的地下水振兴区域的要 求,关西大学开始着手研究街市的振兴。4个不同领域的研究者和教育工作者参加,调查解明盆地内的地下水储存量,水量平衡,水的利用情况 等。将分析的结果用三维VR技术简单易懂的可视化为首要目标。

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福井县大野市的地下水研究

地下水由于在地下隐藏着,因此通常很难看到。楠见教授则用VR表现了大野城周围的城市地区实际地表面的地下水储存。此外用VR反应地质 构成,地下水的位置和状态。然后将地上地下的VR,地质构成和地下水位置关系连接起来,构想了整体可视化的想法。

在这种情况下,UC-win/Road基本可以再现地上地下的三维VR。「但是只用UC-win/Road还不够(不能充分显示地质要 素的VR),因此要考虑与其他软件组合起来使用」,教授备用着单独的3D地质解析软件。

另一方面,虽然可以利用自治体拥有的钻孔柱状图相关的资料和数据,但无法获取太多可以正确掌握含水层和岩石的数据。对于这些问题,教授 同研究者们自己补充了数据。不仅努力改善三维地质构成的数据,还考虑改善含水层、地下水储存量、水量平衡方面数据的准确度。

「(在构建区域振兴的平台时)为了不让人随便评估,输入正确的数据是很重要的」




UC- win/Road使用实例


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用VR模拟出阪神高速公路的地下化
提高城市魅力的计划提案

相对被高架道路和桥梁遮挡远景的实际情况,通过地下化体现了水乡的氛围

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未来天神桥附近的VR景观创造

为了可以创造热闹的中之岛,在VR里模拟了有摩天轮的未来景观,想象着坐在摩天轮欣赏夜景的场景

执笔:池野隆
(Up&Coming '18 春号刊載)



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