vol.16
 Rapport des utilisateurs de l'Académie
Laboratoire de génie géo-environnemental,
Département des affaires civiles, environnementales
et ingénierie système appliquée,
Faculté d'ingénierie environnementale et urbaine, Université du Kansai

Développement de diverses études avec un accent principal sur la pente de la roche, en prêtant attention à l'utilisation de la 3D VR à un stade précoce
Approche technique de la revitalisation régionale utilisant l'eau souterraine, Présentation de UC-win / Road pour sa visualisation

Laboratoire de génie géo-environnemental, Département de génie civil, génie des systèmes environnementaux et appliqués, Faculté de génie environnemental et urbain, Université du Kansai
URL http://wps.itc.kansai-u.ac.jp/geo-env/staff/
Lieu: ville de Suita, Osaka
Contenu de la recherche et du développement: étude des pentes rocheuses, des eaux souterraines, détection des fissures sur la surface des parois du tunnel


"Au Japon, quand il s'agit de (recherche sur) le substratum, cela signifie des sujets liés au génie civil (dans de nombreux cas) .Mais dans le monde, en particulier aux Etats-Unis, un des problèmes qui attirent l'attention dans la recherche sur substrat rocheux au cours des dernières années) est la façon de visualiser le sous-sol, c'est-à-dire le pétrole (qui reflète les besoins de développement des ressources qui augmentent de plus en plus).

Pendant deux mois, de juin à juillet 2017, le professeur Harushige Kusumi, professeur de génie géotechnique et membre du conseil d'administration du département de génie civil, environnemental et génie des systèmes, Faculté de génie environnemental et urbain de l'Université de Kansai, a séjourné au Génie civil (LNEC) du Portugal. Le siège de la Société internationale de mécanique des roches: ISRM, à laquelle il appartient, est situé là. Comme les informations sur la mécanique des roches proviennent du monde entier, il a cherché la tendance récente dans le domaine pour remplir le vide de la période où il était loin des activités de recherche dans sa spécialité alors qu'il servait comme président de l'Université du Kansai pendant 7 ans.

Dans le cadre de ce qu'il a reconnu à travers eux, il a mentionné la situation actuelle selon laquelle l'exploitation minière des ressources pétrolières limitées, les besoins d'une exploration efficace des sites pour le développement des champs pétroliers sont de plus en plus avancés. Dans le même temps, une visualisation efficace de l'environnement souterrain (environnement terrestre) par VR tridimensionnel (3D) pour aider à l'exploration des ressources est attendue. La conférence annuelle de la Society of Exploration Geophysicists (SEG) et l'exposition qui s'y tient suggèrent également la tendance à la concurrence de diverses technologies de visualisation, selon lui.

En effectuant des recherches sur la mécanique des roches, y compris la pente de la roche, l'eau souterraine et le tunnel, le professeur Kusumi a commencé à prêter attention à CG et 3D VR pour les utiliser dès le début. Au printemps dernier, lorsque l'Université du Kansai a tenté d'utiliser des eaux souterraines abondantes pour la revitalisation régionale à Ono-shi, Fukui, il a élaboré un plan pour utiliser la technologie VR comme outil pour compléter sa propre approche d'ingénierie. Il a ensuite présenté la réalité virtuelle 3D de FORUM8 "UC-win / Road".



 Pour 130 ans à Osaka comme sa base, Kansai Univ. Objectifs à la fonction de Hub pour une nouvelle recherche

L'université de Kansai a été établie en tant que Kansai Faculté de droit à Nishi-ku, Osaka. Depuis lors, il se vante de sa tradition de plus de 130 ans. Pendant ce temps, il a été réorganisé et a changé son nom en tant qu'Université Kansai en 1905. Suite à la promulgation de l'ordonnance de l'Université en 1918, il a commencé à construire une structure appropriée pour la promotion, en obtenant l'autorisation comme une université sous le système d'éducation d'avant-guerre en 1922.

"Puisque l'université impériale d'Osaka n'avait pas encore été établie à ce moment-là, c'était la première université à être établie à Osaka."

Comme l'université a reçu un soutien substantiel de la part des milieux d'affaires à Osaka, le sentiment d'être "élevé dans et par Osaka" a été fortement éveillé au sein de l'université, dit le professeur Kusumi.

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Centre pour l'innovation et la créativité, Université du Kansai Cérémonie pour l'achèvement du Centre pour l'innovation et la créativité
 
Harushige Kusumi, professeur de génie géotechnique, Laboratoire de génie géo-environnemental, Département de génie des systèmes civils, environnementaux et appliqués, Faculté de génie environnemental et urbain, Université du Kansai

L'Université du Kansai est composée de 13 facultés: droit, lettres, économie, commerce et sociologie, sociologie, études politiques, langues étrangères, santé et bien-être, informatique, sciences de la sécurité sociétale, sciences de l'ingénieur, génie environnemental et urbain et chimie. Matériaux et bioingénierie; et 16 écoles supérieures: droit, lettres, économie, commerce et gestion, sociologie, informatique, sciences et ingénierie, éducation et recherche en langues étrangères, psychologie, sciences de la sécurité sociétale, cultures asiatiques, gouvernance, santé et bien-être, école de droit , École de comptabilité, et École supérieure de psychologie clinique professionnelle. Plus de 30 000 étudiants étudient au total dans les facultés de premier cycle et les écoles supérieures avec 740 enseignants à temps plein (en mai 2017 pour les deux). L'université a 4 campus à Senriyama, Takatsuki, Takatsuki Muse et Sakai, et d'autres bases éducatives et d'activités multiples.

Le professeur Kusumi a pris ses fonctions de président de l'Université du Kansai en octobre 2009. Son mandat s'est prolongé pendant sept ans en septembre 2016 (pour deux périodes). Depuis la dernière année (2016) était le 130e anniversaire de l'Université, les centres suivants ont été établis comme ses projets commémoratifs: 1) "Centre pour l'innovation et la créativité", une base de recherche collaborative et conjointe pour les membres du corps professoral, étudiants, et des instituts de recherche à travers la frontière entre les arts / sciences humaines et les cours de sciences, 2) "Centre de recherche pour les études Naniwa-Osaka", qui constitue une plaque tournante pour des études régionales principalement sur Osaka. En particulier, ce dernier a été commencé avec la volonté d'étudier la culture d'Osaka, ce qui a contribué au développement de l'Université.



 Trois principaux champs étudiés par le laboratoire

"Laboratoire d'ingénierie géo-environnementale", que le Prof. Kusumi enseigne, "Son objectif principal est (études sur) pente de roche", fait des recherches avec trois domaines principaux: 1) pente de roche, 2) eaux souterraines, et 3) détection de fissures sur la surface de la paroi du tunnel. Pendant la période de 7 ans où il était président, plusieurs professeurs spécialement nommés ont soutenu le laboratoire en son nom. Pendant un an et demi après son retour, le laboratoire a mené des recherches sur la détection des fissures sur la surface des parois du tunnel en utilisant l'IA (intelligence artificielle) et celle sur les eaux souterraines à Ono-shi, Fukui. Actuellement, 2 étudiants diplômés et 6 étudiants de premier cycle appartiennent au laboratoire. Au moins 1 PC (ordinateur personnel) est sécurisé pour 1 étudiant de premier cycle, et 2 ou 3 pour 1 étudiant diplômé pour l'utilisation de divers logiciels, y compris la simulation numérique et le traitement des données des enquêtes de terrain.

L'un des problèmes qui attirent son attention en ce qui concerne la pente de la roche est la méthode de construction de la stabilité des pentes en tenant compte du paysage. Même si une pente de pente commune avec projection de mortier ne tient pas tellement compte du paysage, elle vise à stabiliser les pentes, par exemple, sans abattre autant que possible les arbres sur la pente naturelle. Établir une méthode de construction de mur de soutènement qui n'a pas d'effets négatifs sur le paysage (y compris l'environnement) en laissant les arbres pousser, bien que le degré de stabilité des pentes soit inférieur à celui obtenu par la méthode de pulvérisation mortelle. les expériences et les études sur le terrain ont été poursuivies.

 

En outre, selon la loi routière révisée suite à l'accident d'effondrement du plafond du tunnel de Sasago sur l'autoroute Chuo (2012), les installations routières telles que les tunnels et les ponts doivent être inspectées régulièrement une fois tous les cinq ans. Cependant, il y a un grand nombre de ces types d'installations à travers le pays. De plus, il y a certaines contraintes sur la conduite d'inspection, par exemple, avec l'inspection par martelage; par conséquent, les opérations ne répondent pas aux besoins.  Ainsi, afin de détecter les fissures sur la surface de la paroi du tunnel avec précision et rapidement, il a mis au point une méthode permettant de photographier toute la surface du mur du tunnel avec des photos haute définition et un réseau de neurones convolutionnels (CNN). apprentissage de l'IA pour le traitement d'image des photos. Ils font des recherches pour établir une méthode de détection très précise sans écarts. "

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En outre, en ce qui concerne les eaux souterraines, ils se concentrent sur le bassin de Kyoto depuis près de 30 ans. Ils examinent les méthodes d'entretien appropriées pour que cette eau souterraine abondante puisse être utilisée de façon permanente sans l'exterminer, et effectuer des analyses d'infiltration et d'analyse par diffusion d'advection pour résoudre divers problèmes d'eaux souterraines.

Dans de tels processus, en 2002, lorsqu'une émission télévisée de la NHK a repris les méthodes traditionnelles d'utilisation des eaux souterraines à Kyoto, il a reproduit la situation du sous-sol du bassin de Kyoto avec 3D CG comme méthode pour transmettre une partie des résultats du professeur Kusumi. un moyen facile à comprendre. Dans le même temps, il a mentionné le fait qu'environ 21,1 milliards de tonnes des réserves d'eau souterraine du bassin de Kyoto peuvent être comparées à celle du lac Biwa, qui est estimé à environ 27,5 tonnes. Ce programme a soudain fait de la ressource en eau géante sous terre de Kyoto (qu'il appelle «le Kyoto Suibon») un objet d'attention. Dans de tels processus, en 2002, lorsqu'une émission télévisée de la NHK a repris les méthodes traditionnelles d'utilisation des eaux souterraines à Kyoto, il a reproduit la situation du sous-sol du bassin de Kyoto avec 3D CG comme méthode pour transmettre une partie des résultats du professeur Kusumi. un moyen facile à comprendre. Dans le même temps, il a mentionné le fait qu'environ 21,1 milliards de tonnes des réserves d'eau souterraine du bassin de Kyoto peuvent être comparées à celle du lac Biwa, qui est estimé à environ 27,5 tonnes. Ce programme a soudain fait de la ressource en eau géante sous terre de Kyoto (qu'il appelle «le Kyoto Suibon») un objet d'attention.

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Modèle de structure 3D du Kyoto Suibon (Kyoto Water Basin:
grande quantité de réserve d'eau sous le sol du bassin de Kyoto)


 Faire de la recherche sur les eaux souterraines à Ono-shi, en utilisant UC-win / Road pour la visualisation intégrée de dessus et sous terre

Un point de contact entre le professeur Kusumi et UC-win / Road remonte à environ 5 ans. Lorsqu'il occupait le poste de président de l'université, en envisageant des mesures pour revitaliser les villes d'Osaka pendant longtemps, il a développé son idée que bien qu'Osaka ait été appelée depuis longtemps "ville de l'eau", les paysages des environs la rivière Dojima, Nakanoshima et la rivière Okawa ont été gâtés en traversant les passages supérieurs de l'autoroute Hanshin etc. Quand il a eu l'occasion de parler avec le professeur Shigenori Tanaka, Faculté d'informatique de l'Université, il a exprimé sa pensée. Ensuite, le professeur Tanaka a uni ses propres recherches avec l'idée du professeur Kusumi. En conséquence, une RV simulant le paysage de la zone concernée a été créée en utilisant UC-win / Road.

En avril 2017, une activité de recherche a commencé dans laquelle Kansai Univ. coopère avec la revitalisation régionale d'Ono-shi, Fukui. Dans ce cadre, le professeur Kusumi a pris la responsabilité de l'approche d'ingénierie pour l'utilisation des eaux souterraines. Il a profité de l'occasion pour préparer un plan qui contient l'introduction de UC-win / Road en se basant sur son expérience réussie en VR dans le passé.

Avec des zones urbaines qui s'étendent sur le bassin en préservant l'aspect de l'ancienne ville du château, Ono-shi a une caractéristique similaire à celle de Kyoto, qui utilisent depuis longtemps l'abondante eau souterraine dans la vie quotidienne. Réagissant à l'intention de la ville de mettre l'accent sur les eaux souterraines pour la revitalisation de la région, 4 chercheurs et membres du corps professoral de Kansai Univ., Qui étudient la revitalisation des villes avec des spécialités différentes les uns des autres, ont rejoint le projet. En ce qui concerne les eaux souterraines de la ville qui ont été à la base d'une série d'activités, le professeur Kusumi a décidé de quantifier la quantité de réserves d'eau souterraine du bassin, le bilan hydrique et la situation d'utilisation de l'eau. Deuxièmement, il a ciblé la visualisation de leurs résultats d'une manière facile à comprendre en utilisant 3D VR.

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Recherche sur les eaux souterraines d'Ono-shi, préfecture de Fukui

Littéralement caché sous terre, l'eau souterraine ne se voit pas si souvent en général. Ainsi, le professeur Kusumi a formulé le plan suivant. Les données sont créées avec VR inclus la surface au sol de la région actuelle, reflétant plusieurs endroits de sources dans les zones urbaines et les zones concernées centrées sur le château d'Ono. Dans le même temps, VR de l'underground est également créé en reflétant la constitution géologique, les lieux des réserves d'eau souterraine et leurs conditions. Ensuite, ces RV de dessus et de dessous du sol sont appariés de sorte que la relation entre la constitution géologique et les sources, etc., puisse être correctement représentée et connectée pour les intégrer dans leur ensemble et les visualiser.

Ce faisant, UC-win / Road est essentiellement capable de représenter à la fois au-dessus et sous le sol avec 3D VR. "Cependant, à l'heure actuelle, il est impossible de traiter le sous-sol (création de VR qui reflète les éléments géologiques) avec seulement UC-win / Road". Par conséquent, il prépare un logiciel d'analyse géologique 3D séparément.

D'un autre côté, bien que des matériaux et des données connexes tels que des diagraphies ennuyeuses appartenant aux municipalités soient utilisés, les données nécessaires pour saisir correctement l'ensemble des aspects des aquifères et des fonds rocheux font cruellement défaut. À cet égard, lui et d'autres sont censés compléter en obtenant des données par eux-mêmes. Ils prévoient de travailler afin d'améliorer la constitution géologique 3D, l'ensemble de l'aspect des aquifères, la quantité de réserve d'eau souterraine, le bilan hydrique, etc.

"(En construisant une plate-forme pour examiner la revitalisation régionale) puisque tout peut être planifié en supposant des estimations, il est important d'avoir des données d'entrée correctes (pour éviter une telle situation)."


Cas d'utilisation de UC-win / Road

Click to enlarge the image. Click to enlarge the image. Proposition d'un plan de prise en souterrain de Hanshin Expressway et amélioration de la fascination urbaine en utilisant la réalité virtuelle
Situation actuelle où un pont et des piliers de pont bloquent la vue, et l'image de développer un espace d'eau en les déplaçant sous terre en contraste
Click to enlarge the image. Click to enlarge the image. VR de la création du paysage futur des zones environnantes de Tenjinbashi
Paysage futur avec une grande roue installée dans la région de Kensaki pour créer de l'animation à Nakanoshima, et une image de la vue de la nuit illuminée depuis la grande roue
(Écrit par Takashi Ikeno)
(Up&Coming '18 Edition du printemps)



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