vol.16
 Academy Users Report
  學術用戶介紹/第16回
關西大學
環境都市工學部 都市系統工學科 「地質環境工學研究室」

以岩石斜面為主,展開各種研究,早期階段開始活用3D VR
利用地下水的工學進行區域振興,透過導入UC-win/Road將內容可視化

關西大學 環境都市工學部 都市系統工學科
「地質環境工學研究室」

URL 
http://wps.itc.kansai-u.ac.jp/geo-env/staff/
地址 大阪府吹田市
研究開發內容 岩石斜面、地下水、以及關於隧道牆面裂縫檢測研究


「在日本(很多情況下)把關於岩石(研究)的內容歸屬於土木領域。但是在世界其他地方,特別是美國等地方注重地下的可視化(近年,在岩石研究中引起注意的主題之一)。這是關於石油的內容(反映了對資源開發日益增長的需求)。」

2017年6月~7月的兩個月,關西大學環境都市工學部都市系統工學科的楠見晴重教授 (法人理事)留在葡萄牙國土土木工學研究(LNEC:里斯本)。那裡有國際岩石力學會(International Society for Rock Mechanics:ISRM)的本部,世界各地關於岩石工學的資訊聚集在此地。楠見晴重教授直到去年擔任了7年的關西大學的學長,暫時遠離了專業領域的學術研究。為了填補該領域最新趨勢的資訊,開始積極搜集這領域近年的相關資訊。

作為透過這些活動重新開始認知的一部分,教授指出對有限的石油資源開採已經不斷加速,油田開採地點的搜查效率的要求在不 斷提高。同時,為了有效的進行資源探查透過3D VR將地下(岩石環境)可視化效果被重視。國際勘探地球物理學家學會 (Society of Exploration Geophysicists:SEG)的年會和展覽活動中可以看到在可視化技術領域競爭的畫面。

在對岩石斜面、地下水、隧道為對象的地質工學進行研究時,楠見教授從早期階段開始注意到CG和3D VR的有用性。去年春天,以關西大學利用福井縣大野市豐富的地下水資源振興其地區的活動為契機,
為了利用VR技術補充自身工學研究的構想,導入了FORUM8的3D 即時VR軟體「UC-win/Road」。



 以大阪為據點130年、以建立新的研究中心功能為目標

關西大學始於1886年的關西法律學校(大阪西區),至今已有130多年的悠久歷史。期間,1905年改組改稱為 社團法人私立關西大學。並且根據1918年公佈的大學條例進行體制改革,1922年被批准為大學(舊制度)。

「在沒有大阪帝國大學(大阪大學)的時代,關西大學是大阪的第一所大學」

楠見教授講到,那時候大學受到大阪商界的資金支援,「被大阪養育」的思想在大學內釀成。

點擊圖片可放大顯示
關西大學 Innovation創生中心 關西大學 Innovation創生中心 竣工儀式
 
 關西大學 環境都市工學部 都市系統工學科
 (地質環境工學研究室) 楠見 重見教授

現在關西大學有法學、文學、經濟學、商學、社會學、政策創造學、外國語學、人體健康學、綜合資訊學、社會安全學、系統理工學、環境都市工學、化學生命工學,共13個學部。並且有法學、文學、經濟學、商學、社會學、綜合資訊學、理工學、外國語教育學、心理學、社會安全、東南亞文化、統合學、人類健康、法務(法系大學院)、會計(會計專門職大學院)、心理學研究科心理臨床學專攻(臨床心理專門職大學院),共 16個研究科組成的大學院。大學和大學院有共3萬多名的在校學生,在職教育職員有740人(2017年5月的數據)。教育、活動據點以千里山、高槻、高槻繆斯、堺為主校區和其他的教育設施。

2009年10月楠見教授就任關西大學的學長,任期到2016年9月共7年(擔任兩期)。任期最後一年(2016年)正是關係大學創立 130周年,其紀念創建項目包括1)跨過了文理界限、由學生、教育人員、企業、研究機關共同協作的研究機關「Innovation創生中心」、2)以大阪為中心據點進行地域研究中心的「Naniwa大阪研究中心」。「Naniwa大阪研究中心」的創立尤其反應,貫徹對培育自己的大阪文化為中心進行研究的信念。



 主要研究的3個關鍵領域

楠見教授指導的「地質環境工學研究室」以、1)岩石斜面、2)地下水、3)隧道牆面裂縫檢測,3大部分為主要研究領域。教授在就任學長 的7年間,由多個特任教授輪流授課。教授恢復原職後的1年半,開始進行利用AI(人工智能)調查隧道牆面裂縫以及後面詳述的福井縣大野市 的地下水調查活動。現在研究室有2名大學院生和6名大學生,1名大學生至少有1台電腦,而大學院生1人有2~3台電腦,因為需要使用不同 的軟體進行數值模擬和各種實地調查數據處理。

在岩石斜面上教授最近關注的是,考慮到景觀的斜面安定工法。比較普及的砂漿噴塗方法不太會考慮景觀,但可以有比如盡可能在不切割自然斜面的情況下安定斜面的方法。儘管斜面的穩定程度低於砂漿噴塗的穩定程度,但透過留下樹木不破壞景觀(包括環境),建立一個不會造成斜面崩壞的備用設備來進行室內試驗和現場調查。

此外,由於2012年中央車道隧道天花板崩落事故使道路法改訂,像隧道和橋樑的道路設施有5年檢查1回的法定義務。但由於全國的設施數量龐大,再加上在交通流量較高的隧道進行撞擊音實驗有很多限制,因此檢查無法跟上進度。為了迅速精準的檢測出隧道牆面裂縫,教授和研究人員想出透過連續拍攝隧道的高精度的照片,把畫像處理的過程由AI學習的「卷積神經網絡」來完成。正在向著高精度的檢測方法努力。


點擊圖片可放大顯示

關於地下水,教授關注京都盆地近30年。正研究如何用適當的維護管理方法使豐富的地下水資源得以永久利用。地下水解析面對的各種問題會用滲透流分析和對流擴散分析來處理。

在此過程中,2002年NHK節目播放京都傳統地下水的利用時,楠見教授用3D CG淺顯易懂的方式展示了京都盆地地下水的工學研究成果。同時,算出京都盆地211億噸的儲水量,這與琵琶湖275億噸的儲水量相當。
自從以來,京都地下龐大的儲水(教授稱「京都水盆」)漸漸被大家所關注。

點擊圖片可放大顯示

京都盆地的3D 結構模型(京都盆地地下大量的儲存水)


 大野市的地下水調查,利用UC- win/Road將地上地下整體可視化

楠見教授接觸到UC-win/Road大約是5年前。在擔任大學學長職位時,在考慮如何振興大阪街巷時,想起雖然這地區自古以來被稱為 「水之都」,但是堂島川、大川周圍交接著阪神高速公路和高架橋道路,這是否是破壞景觀的因素。透過與關西大學綜合資訊部的田中成典教授的對話,田中教授把自己的研究與楠見教授的想法融合。利用UC-win/Road將該地區的景觀進行VR模擬。

2017年4月關西大學開始協助福井縣大野市區域振興的研究活動。作為其中一個部分,負責用工學研究地下水的利用為契機,透過用VR收獲過成果的楠見教授計劃導入了UC-win/Road。

大野市在盆地上擴張人用面積,且自古以來豐富的地下水被充分利用,這一些特徵與京都類似。根據城市方面希望用豐富的地下水振興區域的要求,關西大學開始著手研究街市的振興。4個不同領域的研究者和教育工作者參加,調查解明盆地內的地下水儲存量、水量平衡、水的利用情況等。將分析的結果用3D VR技術淺顯易懂的可視化為首要目標。

點擊圖片可放大顯示 點擊圖片可放大顯示
福井縣大野市的地下水研究

地下水由於在地下隱藏著,因此通常很難看到。楠見教授則用VR表現了大野城周圍的城市地區實際地表面的地下水儲存。此外用VR反應地質構成,地下水的位置和狀態。然後將地上地下的VR,地質構成和地下水位置關係連接起來,構想了整體可視化的想法。

在這種情況下,UC-win/Road基本可以再現地上地下的3D VR。「但是只用UC-win/Road還不夠(不能充分顯示地質要 素的VR),因此要考慮與其他軟體組合起來使用」,教授備用著單獨的3D地質解析軟體。

另一方面,雖然可以利用自治體擁有的鑽孔柱狀圖相關的資料和數據,但無法獲取太多可以正確掌握含水層和岩石的數據。對於這些問題,教授同研究者們自己補充了數據。不僅努力改善3D 地質構成的數據,還考慮改善含水層、地下水儲存量、水量平衡方面數據的準確度。

「(在構建區域振興的平台時)為了不讓人隨便評估,輸入正確的數據是很重要的」/p>


UC- win/Road使用實例


點擊圖片可放大顯示 點擊圖片可放大顯示
用VR模擬出阪神高速公路的地下化
提高城市魅力的計劃提案

相對被高架道路和橋樑遮擋遠景的實際情況,透過地下化體現了水鄉的氛圍

點擊圖片可放大顯示 點擊圖片可放大顯示
未來天神橋附近的VR景觀創造

為了可以創造熱鬧的中之島,在VR裡模擬了有摩天輪的未來景觀,想像著坐在摩天輪欣賞夜景的場景

執筆:池野隆
(Up&Coming '18 春季號刊載)



前一頁
  
目錄


FORUM8