(57)【要約】【課題】熟練技術者でなくても、高い精度で地中の水分を検出する。【解決手段】水分検出装置１００は、電流電極対２１、２２、電位電極対２３、２４、周波数設定部１６１、比抵抗算出部１６２、及び、推定部１６３を備える。周波数設定部１６１は、交流電流の周波数を、第１周波数Ｆ１から第２周波数Ｆ２（＞Ｆ１）までの間において、同一の周波数間隔ΔＦで周波数を設定する。比抵抗算出部１６２は、周波数が設定される度に、電流電極対２１、２２によって検出される電流値Ａと電位電極対２３、２４によって検出される電圧値Ｖとを用いて、地中の所定領域の比抵抗値ρを求める。推定部１６３は、比抵抗値ρの最大値ρ１と最小値ρ２とを求め、最大値ρ１を最小値ρ２で除した商が小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定する。【選択図】図２
2016017507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中の所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置であって、
前記所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、
前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対と、
前記交流電流の周波数を、予め設定された第１周波数から前記第１周波数より高い第２周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する周波数設定手段と、
前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める比抵抗算出手段と、
前記比抵抗値の最大値と最小値とを求め、前記最大値を前記最小値で除した商が小さい程、前記所定領域に含まれている水分が多いと推定する推定手段と
を備える、水分検出装置。
【請求項２】
前記周波数間隔は、１Ｈｚ以下であって、前記周波数設定手段は、１０個以上の周波数を設定する、請求項１に記載の水分検出装置。
【請求項３】
前記周波数設定手段は、前記第１周波数より低い第３周波数から、前記第２周波数より高い第４周波数までの間において、前記所定の周波数間隔で複数の周波数を設定し、
前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出手段によって求められた比抵抗値の標準偏差を求める偏差算出手段と、
前記偏差算出手段によって求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する周波数帯選定手段と
を備える、請求項１又は請求項２に記載の水分検出装置。
【請求項４】
前記第１周波数は、前記周波数帯選定手段によって選定された周波数帯の下限周波数であり、
前記第２周波数は、前記周波数帯選定手段によって選定された周波数帯の上限周波数である、請求項３に記載の水分検出装置。
【請求項５】
前記第１周波数は、略２０Ｈｚであり、前記第２周波数は、略４０Ｈｚである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水分検出装置。
【請求項６】
前記交流電流は、矩形波の交流電流である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水分検出装置。
【請求項７】
地中の所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置であって、
前記所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、
前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対と、
前記交流電流の周波数を、予め設定された第３周波数から前記第３周波数より高い第４周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する周波数設定手段と、
前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める比抵抗算出手段と、
前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出手段によって求められた比抵抗値の標準偏差を求める偏差算出手段と、
前記偏差算出手段によって求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する周波数帯選定手段と
を備える、水分検出装置。
【請求項８】
地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対とを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置を用いた水分検出方法であって、
前記交流電流の周波数を、予め設定された第１周波数から前記第１周波数より高い第２周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する周波数設定工程と、
前記周波数設定工程において周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗を示す比抵抗値を求める比抵抗算出工程と、
前記比抵抗値の最大値と最小値とを求め、前記最大値を前記最小値で除した商が小さい程、前記所定領域の地中に含まれている水分が多いと推定する推定工程と
を有する、水分検出方法。
【請求項９】
前記周波数設定工程において、前記第１周波数より低い第３周波数から、前記第２周波数より高い第４周波数までの間において、前記所定の周波数間隔で複数の周波数を設定し、
前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出工程において求められた比抵抗値の標準偏差を求める偏差算出工程と、
前記偏差算出工程において求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する周波数帯選定工程と
を有する、請求項８に記載の水分検出方法。
【請求項１０】
地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対とを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置を用いた水分検出方法であって、
前記交流電流の周波数を、予め設定された第３周波数から前記第３周波数より高い第４周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する周波数設定工程と、
前記周波数設定工程において周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める比抵抗算出工程と、
前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出工程において求められた比抵抗値の標準偏差を求める偏差算出工程と、
前記偏差算出工程において求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する周波数帯選定工程と
を有する、水分検出方法。
【請求項１１】
地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対と、コンピュータとを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置の水分検出プログラムであって、
前記コンピュータを
前記交流電流の周波数を、予め設定された第１周波数から前記第１周波数より高い第２周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する周波数設定手段と、
前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗を示す比抵抗値を求める比抵抗算出手段と、
前記比抵抗値の最大値と最小値とを求め、前記最大値を前記最小値で除した商が小さい程、前記所定領域の地中に含まれている水分が多いと推定する推定手段と
して機能させる、水分検出プログラム。
【請求項１２】
前記周波数設定手段は、前記第１周波数より低い第３周波数から、前記第２周波数より高い第４周波数までの間において、前記所定の周波数間隔で複数の周波数を設定し、
前記コンピュータを、更に、
前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出手段によって求められた比抵抗値の標準偏差を求める偏差算出手段と、
前記偏差算出手段によって求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する周波数帯選定手段と
して機能させる、請求項１１に記載の水分検出プログラム。
【請求項１３】
地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対と、コンピュータとを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置の水分検出プログラムであって、
前記コンピュータを
前記交流電流の周波数を、予め設定された第３周波数から前記第３周波数より高い第４周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する周波数設定手段と、
前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める比抵抗算出手段と、
前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出手段によって求められた比抵抗値の標準偏差を求める偏差算出手段と、
前記偏差算出手段によって求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する周波数帯選定手段と
して機能させる、水分検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中の所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置、水分検出方法、及び、水分検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中の所定領域に含まれている水分を検出する技術が知られている。例えば、ダイポール・ダイポール配置とする４電極を切換スイッチで選択して間隔と位置を切換えて、地下水脈を検出する装置が開示されている（特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１には、複数の電流電極対、複数の電位電極対、第１算出手段、第２算出手段、及び、推定手段を備える水脈検出装置が開示されている。上記複数の電流電極対は、地盤の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する。上記複数の電位電極対は、交流電流に対応する電圧値を測定する。上記第１算出手段は、第１周波数を有する交流電流に基づく電流値と電圧値とを用いて、地盤の所定領域の比抵抗を示す第１比抵抗値を算出する。上記第２算出手段は、上記第１周波数より高い周波数である第２周波数を有する交流電流に基づく電流値と電圧値とを用いて、上記地盤の所定領域の比抵抗を示す第２比抵抗値を算出する。上記推定手段は、第２比抵抗値が第１比抵抗値より大きいと共にその差分が所定値以上である場合に、地盤の所定領域が水脈を含んでいると推定する。【０００４】
上記水脈検出装置によれば、地盤中における同一領域について、２種類の周波数を有する交流電流によって得られる２種類の比抵抗値に基づいて水脈を検出するので、高い精度で水脈を検出できると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１１２３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の水脈検出装置では、上記第１周波数及び上記第２周波数を適正に設定することが困難である場合があった。換言すれば、上記第１周波数及び上記第２周波数の設定は、熟練技術者の経験に基づいて設定されていた。【０００７】
本発明に係る水分検出装置、水分検出方法、及び、水分検出プログラムは、上記課題に鑑みてなされたものであって、熟練技術者でなくても、高い精度で地中の水分を検出することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る水分検出装置は、地中の所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置である。前記水分検出装置は、複数の電流電極対、複数の電位電極対、周波数設定手段、比抵抗算出手段、及び、推定手段を備える。前記複数の電流電極対は、前記所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する。前記複数の電位電極対は、前記交流電流に対応する電圧値を測定する。前記周波数設定手段は、前記交流電流の周波数を、予め設定された第１周波数から前記第１周波数より高い第２周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する。前記比抵抗算出手段は、前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める。更に、前記推定手段は、前記比抵抗値の最大値と最小値とを求め、前記最大値を前記最小値で除した商が小さい程、前記所定領域に含まれている水分が多いと推定する。【０００９】
本発明に係る水分検出装置は、地中の所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置である。前記水分検出装置は、複数の電流電極対、複数の電位電極対、周波数設定手段、比抵抗算出手段、偏差算出手段、及び、周波数帯選定手段を備える。前記複数の電流電極対は、前記所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する。前記複数の電位電極対は、前記交流電流に対応する電圧値を測定する。前記周波数設定手段は、前記交流電流の周波数を、予め設定された第３周波数から前記第３周波数より高い第４周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する。前記比抵抗算出手段は、前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める。前記偏差算出手段は、前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出手段によって求められた比抵抗値の標準偏差を求める。前記周波数帯選定手段は、前記偏差算出手段によって求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する。【００１０】
本発明に係る水分検出方法は、地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対とを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置を用いた水分検出方法である。前記水分検出方法は、周波数設定工程、比抵抗算出工程、及び、推定工程を有する。前記周波数設定工程において、前記交流電流の周波数を、予め設定された第１周波数から前記第１周波数より高い第２周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する。前記比抵抗算出工程において、前記周波数設定工程において周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗を示す比抵抗値を求める。前記推定工程において、前記比抵抗値の最大値と最小値とを求め、前記最大値を前記最小値で除した商が小さい程、前記所定領域の地中に含まれている水分が多いと推定する。【００１１】
本発明に係る水分検出方法は、地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対とを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置を用いた水分検出方法である。前記水分検出方法は、周波数設定工程、比抵抗算出工程、偏差算出工程、及び、周波数帯選定工程を有する。前記周波数設定工程において、前記交流電流の周波数を、予め設定された第３周波数から前記第３周波数より高い第４周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する。前記比抵抗算出工程において、前記周波数設定工程において周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める。前記偏差算出工程において、前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出工程において求められた比抵抗値の標準偏差を求める。前記周波数帯選定工程において、前記偏差算出工程において求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する。【００１２】
本発明に係る水分検出プログラムは、地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対と、コンピュータとを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置の水分検出プログラムである。前記水分検出プログラムは、前記コンピュータを、周波数設定手段、比抵抗算出手段、及び、推定手段として機能させる。前記周波数設定手段は、前記交流電流の周波数を、予め設定された第１周波数から前記第１周波数より高い第２周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する。前記比抵抗算出手段は、前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗を示す比抵抗値を求める。前記推定手段は、前記比抵抗値の最大値と最小値とを求め、前記最大値を前記最小値で除した商が小さい程、前記所定領域の地中に含まれている水分が多いと推定する。【００１３】
本発明に係る水分検出プログラムは、地中の所定領域に入力した交流電流の電流値を測定する複数の電流電極対と、前記交流電流に対応する電圧値を測定する複数の電位電極対と、コンピュータとを備え、前記所定領域に含まれている水分を検出する水分検出装置の水分検出プログラムである。前記水分検出プログラムは、前記コンピュータを、周波数設定手段、比抵抗算出手段、偏差算出手段、及び、周波数帯選定手段として機能させる。前記周波数設定手段は、前記交流電流の周波数を、予め設定された第３周波数から前記第３周波数より高い第４周波数までの間において、所定の周波数間隔で複数の周波数を設定する。前記比抵抗算出手段は、前記周波数設定手段によって周波数が設定される度に、前記電流値と前記電圧値とを用いて、前記所定領域の比抵抗値を求める。前記偏差算出手段は、前記第３周波数から前記第４周波数までの間を２個以上の区間に分割し、前記区間毎に、前記比抵抗算出手段によって求められた比抵抗値の標準偏差を求める。前記周波数帯選定手段は、前記偏差算出手段によって求められた標準偏差が最も大きい区間に対応する周波数帯を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯として選定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る水分検出装置、水分検出方法、及び、水分検出プログラムによれば、熟練技術者でなくても、高い精度で地中の水分が高いことを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る水分検出装置の測定原理を示す図である。（ａ）は、ダイポール・ダイポール法の原理を示す図であり、（ｂ）は、測定可能領域を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水分検出装置の構成を示すブロック図である。（ａ）は、水分検出装置の全体構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンピュータの機能ブロック図である。
【図３】図２に示す水分検出装置による周波数選定処理の工程を示すフローチャートである。
【図４】図２に示す水分検出装置による水分検出処理の工程を示すフローチャートである。
【図５】図２に示す水分検出装置の効果を検証するための実験方法を示す図である。（ａ）は、水槽の形状及びサイズを示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す水槽が地中に埋められた状態と水分検出装置の測定点とを示す断面図である。
【図６】図５に示す水槽に水を入れた場合の実験結果を示すグラフである。
【図７】図５に示す水槽に火山灰質砂質土と水とを入れた場合の実験結果を示すグラフである。（ａ）は、含水比が６０％の場合の周波数と比抵抗との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、含水比が７０％の場合の周波数と比抵抗との関係を示すグラフであり、（ｃ）は、含水比が８０％の場合の周波数と比抵抗との関係を示すグラフである。
【図８】図５に示す水槽に水を入れた場合の周波数帯毎の標準偏差の分布を示す図である。（ａ）は、周波数帯が１Ｈｚから２０Ｈｚの標準偏差の分布を示し、（ｂ）は、周波数帯が２１Ｈｚから４０Ｈｚの標準偏差の分布を示し、（ｃ）は、周波数帯が４１Ｈｚから６０Ｈｚの標準偏差の分布を示し、（ｄ）は、周波数帯が６１Ｈｚから８０Ｈｚの標準偏差の分布を示し、（ｅ）は、周波数帯が８１Ｈｚから１００Ｈｚの標準偏差の分布を示す。（ｆ）は、標準偏差のレンジである。
【図９】図１に示す水分検出装置の効果を検証した場所における主側線及びボーリング結果を示すグラフである。
【図１０】図９に示す主側線に沿って配置された電極の位置を示すグラフである。
【図１１】図９に示す主側線に沿った水分検出装置の検出結果（標準偏差の分布）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る水分検出装置を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００１７】
＜地中の比抵抗値ρの検出原理＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る水分検出装置１００について説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る水分検出装置１００で用いられるダイポール・ダイポール法の原理を示す図であり、図１（ｂ）は、水分検出装置１００の全体構成、及び、測定可能領域及び測定点ＭＰを示す図である。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、水分検出装置１００は、電流電極対２１、２２、電位電極対２３、２４を備えている。電流電極対２１、２２は、距離Ｌの間隔で地面ＳＦに一部埋没されている。同様に、電位電極対２３、２４も、距離Ｌの間隔で地面ＳＦに一部埋没されている。ここで、電流電極２２と、電位電極２３との間の距離は、距離Ｌの整数倍（ここでは、ｎ倍）に設定されている。この場合には、電流電極２２と、電位電極２３との間の中点Ｐの地面から距離（Ｌ×（ｎ＋１）／２）の深さの点Ｑにおける比抵抗値ρを下記（１）式で示すように検出することができる。
ρ＝ｎ×（ｎ＋１）×（ｎ＋２）×π×Ｌ×（Ｖ／Ａ）    （１）
ここで、電圧値Ｖは、電位電極対２３、２４によって検出される電圧値であり、電流値Ａは、電流電極対２１、２２によって検出される電流値である。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、水分検出装置１００は、水分検出装置本体１、電極２、及び、リード線３を備えている。電極２は、距離Ｌの間隔で地面ＳＦに一部埋没されており、電流電極対２１、２２、又は、電位電極対２３、２４として機能する。ここでは、電極２は、複数本（ここでは、３１本）設けられている。リード線３は、電極２と水分検出装置本体１とを通電可能に接続する。具体的には、リード線３は、電極２と、図２（ａ）を参照して後述する電極切換回路１４とを通電可能に接続する。水分検出装置本体１は、リード線３を介して、３１本の電極２のうち、２本を電流電極対２１、２２として設定し、他の２本を電位電極対２３、２４として設定する。また、図１（ｂ）に示すように、地面ＳＦの下方に示す破線の台形領域Ｒは、水分検出装置１００によって検出可能な範囲を示す検出可能領域である。なお、台形領域Ｒの一方の底辺（上側の底辺）は、地面ＳＦ上に位置し、左端の２本の電極の中点と、右端の２本の電極の中点とを結ぶ線分である。
【００２０】
＜水分検出装置本体１のハードウェア構成＞
次に、図２を参照して、水分検出装置本体１の構成について説明する。図２（ａ）は、水分検出装置本体１の全体構成を示すブロック図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すコンピュータ１６の機能ブロック図である。図２（ａ）に示すように、水分検出装置本体１は、直流安定化電源１１、発振器１２、矩形波ドライブ回路１３、電極切換回路１４、データロガー１５、及び、コンピュータ１６を備えている。
【００２１】
直流安定化電源１１は、交流１００Ｖの商用電源から直流電流（ここでは、例えば、１．３アンペア）を生成して、出力する。発振器１２は、コンピュータ１６からの指示に基づいて、１Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数の交流信号を出力する。矩形波ドライブ回路１３は、直流安定化電源１１から入力された直流電流と、発振器１２から入力された交流信号（ここでは、便宜上、ＦαＨｚとする）とを用いて、ＦαＨｚの矩形波電流を出力する。電極切換回路１４は、図１（ｂ）に示す３１本の電極２のうち、２本を電流電極対２１，２２として設定し、他の２本を電位電極対２３、２４として設定する。また、電極切換回路１４は、設定した電流電極対２１、２２に、矩形波ドライブ回路１３から入力されたＦαＨｚの矩形波電流（電流値Ａ）を印加する。更に、電極切換回路１４は、設定した電位電圧対２３、２４から、電圧値Ｖを検出する。
【００２２】
データロガー１５は、電流電極対２１、２２を識別する識別情報、電流電極対２１、２２に印加された矩形波電流の電流値Ａ、電位電極対２３、２４を識別する識別情報、及び、電位電極対２３、２４から検出された電圧値Ｖを記憶する。ここで、電流電極対２１、２２、及び、電位電極対２３、２４は、電極切換回路１４によって設定される。また、データロガー１５は、上記の４つの情報を予め設定された所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に記憶する。
【００２３】
コンピュータ１６は、発振器１２から電流電極対２１、２２に印加された矩形波電流の周波数Ｆを取得する。また、コンピュータ１６は、データロガー１５から電流電極対２１、２２を識別する識別情報、電位電極対２３、２４を識別する識別情報、電流電極対２１、２２に印加された矩形波電流の電流値Ａ、及び、電位電極対２３、２４から検出された電圧値Ｖを取得する。更に、コンピュータ１６は、発振器１２に対して、発振周波数を指示する。加えて、コンピュータ１６は、図２（ｂ）に示す機能部を有する。
【００２４】
＜水分検出装置本体１の機能構成＞
コンピュータ１６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）を備える。上記ＲＯＭ（又は上記ＨＤＤ）には、本発明に係る水分検出プログラムを含む制御プログラムが格納されている。そして、上記ＣＰＵは、上記ＲＯＭ（又は上記ＨＤＤ）に格納された水分検出プログラムを読みだして実行することによって、周波数設定部１６１、比抵抗算出部１６２、推定部１６３、偏差算出部１６４、及び、周波数帯選定部１６５を含む各種機能部として機能する。上記ＲＡＭは、上記ＣＰＵが、上記水分検出プログラムを実行する際の作業領域として用いられる。
【００２５】
周波数設定部１６１は、図４に示す「水分検出処理」を行う場合には、電流電極対２１，２２に印加する交流電流（ここでは、矩形波電流）の周波数Ｆαを、予め設定された第１周波数Ｆ１から第１周波数Ｆ１より高い第２周波数Ｆ２までの間において、同一の周波数間隔ΔＦで複数の周波数を設定する。ここで、周波数設定部１６１は、「周波数設定手段」の一例に相当する。また、周波数間隔ΔＦは、「所定の周波数間隔」の一例に相当する。本実施形態では、第１周波数Ｆ１が２１Ｈｚで、第２周波数Ｆ２が４０Ｈｚで、周波数間隔ΔＦが１Ｈｚである場合について説明する。つまり、本実施形態では、周波数設定部１６１は、２１Ｈｚ〜４０Ｈｚの範囲で１Ｈｚ毎に周波数を設定する。なお、本実施形態では、周波数設定部１６１が、同一の周波数間隔ΔＦで複数の周波数を設定する場合について説明するが、周波数設定部１６１が、その他の方法で複数の周波数を設定する形態でもよい。
【００２６】
また、周波数設定部１６１は、図３に示す「周波数選定処理」を行う場合には、第１周波数Ｆ１より低い第３周波数Ｆ３から、第２周波数Ｆ２より高い第４周波数Ｆ４までの間において、同一の周波数間隔ΔＦで複数の周波数を設定する。本実施形態では、第３周波数Ｆ３が１Ｈｚで、第４周波数Ｆ４が１００Ｈｚで、周波数間隔ΔＦが１Ｈｚである場合について説明する。つまり、本実施形態では、周波数設定部１６１は、１Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で１Ｈｚ毎に周波数を設定する。
【００２７】
比抵抗算出部１６２は、周波数設定部１６１によって周波数Ｆαが設定される度に、電流電極対２１、２２に印加された矩形波電流の電流値Ａと、電位電極対２３、２４から検出された電圧値Ｖとを用いて、地中の所定領域の比抵抗を示す比抵抗値ρを求める。ここで、比抵抗算出部１６２は、「比抵抗算出手段」の一例に相当する。
【００２８】
本実施形態では、電流電極対２１、２２に矩形波電流を印加するため、最大電流値の流れる時間が長い。また、電流値が大きい程、Ｓ／Ｎ比を増大することができるため、比抵抗値ρの検出精度が高い。したがって、電流電極対２１、２２に矩形波電流を印加することによって正確な比抵抗値ρを求めることができる。
【００２９】
本実施形態では、電流電極対２１、２２に矩形波電流を印加する場合について説明するが、電流電極対２１、２２に交流電流を印加する形態であればよい。例えば、電流電極対２１、２２に正弦波の交流電流を印加する形態でもよいし、電流電極対２１、２２に三角波の交流電流を印加する形態でもよい。
【００３０】
推定部１６３は、比抵抗値ρの最大値ρ１と最小値ρ２とを求め、最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）が小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定する。ここで、推定部１６３は、「推定手段」の一例に相当する。
【００３１】
図６を参照して後述するように、上記所定領域に水がある（水分１００％である）場合には、周波数Ｆαを１Ｈｚ〜１００Ｈｚの間で変化させても、上記所定領域の比抵抗値ρは殆ど変化しない。また、図７を参照して後述するように、上記所定領域に含まれる水分が多い程、周波数Ｆαを１Ｈｚ〜１００Ｈｚの間で変化させた場合（特に、周波数Ｆαを２１Ｈｚ〜４０Ｈｚの間で変化させた場合）の比抵抗値ρの変化（ここでは、偏差に対応するバラツキを意味している）が小さくなる。よって、周波数Ｆαを２１〜４０Ｈｚの間で変化させた場合において、比抵抗値ρの最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）が小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定することができる。
【００３２】
本実施形態では、周波数設定部１６１は、電流電極対２１，２２に印加する交流電流の周波数Ｆαを、２１Ｈｚ〜４０Ｈｚの範囲で１Ｈｚ毎に周波数を設定するため、２０個の周波数が設定され、設定された２０個の周波数に、それぞれ、対応する２０個の比抵抗値ρが求められる。したがって、推定部１６３が、最大値ρ１及び最小値ρ２を適正に求めることができる。
【００３３】
換言すれば、周波数間隔ΔＦは、１Ｈｚ以下であって、且つ、周波数設定部１６１が、１０個以上の周波数を設定することが好ましい。なぜなら、推定部１６３が、最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）が小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定するため、適切に最大値ρ１及び最小値ρ２を求める必要がある。よって、周波数間隔ΔＦを小さくして、周波数設定部１６１が、多数の（少なくとも１０個以上の）周波数を設定することが好ましい。
【００３４】
偏差算出部１６４は、第３周波数Ｆ３から第４周波数Ｆ４までの間を２個以上の区間ＡＲｋに分割し、区間ＡＲｋ毎に、比抵抗算出部１６２によって求められた比抵抗値ρの標準偏差σを求める。ここで、偏差算出部１６４は、「偏差算出手段」の一例に相当する。本実施形態においては、図７（ａ）を参照して後述するように、第３周波数Ｆ３である１Ｈｚから第４周波数Ｆ４である１００Ｈｚまでの間を５個の区間ＡＲｋ（ここでは、ｋ＝１〜５）に均等に分割する場合について説明する。なお、ここでは、区間ＡＲｋに対応する標準偏差σを標準偏差σｋ（ｋ＝１〜５）と表記する。
【００３５】
周波数帯選定部１６５は、偏差算出部１６４によって求められた標準偏差σが最も大きい区間ＡＲｈに対応する周波数帯ＦＲｈを、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲｈとして選定する。ここで、周波数帯選定部１６５は、「周波数帯選定手段」の一例に相当する。本実施形態においては、図７（ａ）を参照して後述するように、標準偏差σが最も大きい区間ＡＲ２に対応する周波数帯ＦＲ２（２１Ｈｚ〜４０Ｈｚ）を、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲ２として選定する。
【００３６】
換言すれば、周波数設定部１６１によって設定される第１周波数Ｆ１は、周波数帯選定部１６５によって選定された周波数帯ＦＲｈ（図７に示す例では、周波数帯ＦＲ２）の下限周波数（２１Ｈｚ）であり、第２周波数Ｆ２は、周波数帯選定部１６５によって選定された周波数帯ＦＲｈ（図７に示す例では、周波数帯ＦＲ２）の上限周波数（４０Ｈｚ）である。
【００３７】
第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２を上述のように設定することによって、図４に示す水分検出処理を行う際の周波数の範囲を適正に設定することができる。したがって、水分検出処理において正確に水分が多いか否かを判定することができる。
【００３８】
＜水分検出装置本体１の動作＞
次に、図３を参照して、周波数選定処理の工程について説明する。ここで、周波数選定処理とは、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲｈを選定する処理である。図３は、図２に示す水分検出装置１００による周波数選定処理の工程を示すフローチャートである。まず、偏差算出部１６４によって、第３周波数Ｆ３（ここでは、１Ｈｚ）から第４周波数Ｆ４（ここでは、１００Ｈｚ）までの間が２個以上（ここでは、５個）の区間ＡＲｋ（ここでは、ｋ＝１〜５）に分割される（ステップＳ１０１）。次に、周波数設定部１６１によって、区間ＡＲｋ（ここでは、ｋ＝１〜５）毎に、周波数間隔ΔＦ（ここでは、１Ｈｚ）で周波数が設定される（ステップＳ１０３）。ここで、ステップＳ１０３が、「周波数設定工程」の一例に相当する。
【００３９】
そして、ステップＳ１０３において周波数が設定される度に、比抵抗算出部１６２によって、比抵抗値ρが求められる（ステップＳ１０５）。ここで、ステップＳ１０５が、「比抵抗算出工程」の一例に相当する。次いで、偏差算出部１６４によって、区間ＡＲｋ毎に、ステップＳ１０５で求められた比抵抗値ρの標準偏差σが求められる（ステップＳ１０７）。ここで、ステップＳ１０７が、「偏差算出工程」の一例に相当する。そして、全区間ＡＲｋの測定が完了したか否かの判定が行われる（ステップＳ１０９）。
【００４０】
全区間ＡＲｋの測定は完了していないと判定された場合（ステップＳ１０９でＮＯ）には、処理がステップＳ１０３に戻され、ステップＳ１０３以降の処理が実行される。全区間ＡＲｋの測定が完了したと判定された場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）には、周波数帯選定部１６５によって、ステップＳ１０７において求められた標準偏差σが最も大きい区間ＡＲｈに対応する周波数帯ＦＲｈが、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲｈとして選定され（ステップＳ１１１）、処理が終了される。ここで、ステップＳ１１１が、「周波数選定工程」の一例に相当する。
【００４１】
このようにして、標準偏差σが最も大きい区間ＡＲｈに対応する周波数帯ＦＲｈを、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲｈとして選定するため、適正な周波数帯ＦＲｈを選定することができる。換言すれば、標準偏差σが最も大きい区間ＡＲｈに対応する周波数帯ＦＲｈでは、周波数が変化した場合の比抵抗値ρの変化が大きい。したがって、地中に含まれている水分が多くない場合に、推定部１６３によって求められる比抵抗値ρの最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）が大きくなるため、推定部１６３による推定が容易となる。
【００４２】
本実施形態では、周波数帯選定部１６５が、標準偏差σが最も大きい区間ＡＲｈに対応する周波数帯ＦＲｈを、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲｈとして選定する場合について説明するが、その他の方法で周波数帯ＦＲｈを選定する形態でもよい。例えば、周波数帯選定部１６５が、比抵抗値ρのバラツキの大きい周波数帯ＦＲｋを選定する形態でもよい。具体的には、周波数帯ＦＲｋ毎の比抵抗値ρの最大値と最小値とを求め、両者の差が最大となる周波数帯ＦＲｋを選定する形態でもよい。また、周波数帯ＦＲｋ毎の比抵抗値ρの最大値と最小値とを求め、上記最大値を上記最小値で除した商が最大となる周波数帯ＦＲｋを選定する形態でもよい。
【００４３】
次に、図４を参照して、水分検出処理の工程について説明する。ここで、水分検出処理とは、地中の所定領域に含まれている水分が多いか否かを検出する処理である。図４は、図２に示す水分検出装置１００による水分検出処理の工程を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１６１によって、第１周波数Ｆ１（ここでは、２１Ｈｚ）から第２周波数Ｆ２（ここでは、４０Ｈｚ）までの間において、同一の周波数間隔ΔＦ（ここでは、１Ｈｚ）で周波数が設定される（ステップＳ２０１）。ここで、ステップＳ２０１が、「周波数設定工程」の一例に相当する。
【００４４】
そして、ステップＳ２０１において周波数が設定される度に、比抵抗算出部１６２によって比抵抗値ρが測定される（ステップＳ２０３）。ここで、ステップＳ２０３が、「比抵抗算出工程」の一例に相当する。次に、全ての周波数について比抵抗値ρの測定が完了したか否かの判定が行われる（ステップＳ２０５）。全ての周波数について比抵抗値ρの測定が完了してはいないと判定された場合（ステップＳ２０５でＮＯ）には、処理がステップＳ２０１に戻され、ステップＳ２０１以降の処理が実行される。全ての周波数について比抵抗値ρの測定が完了したと判定された場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）には、推定部１６３によって、比抵抗値ρの最大値ρ１と最小値ρ２とが求められる（ステップＳ２０７）。
【００４５】
次に、推定部１６３によって、最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）が予め設定された閾値Ｓ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ２０９）。商（ρ１／ρ２）が閾値Ｓ以下であると判定された場合（ステップＳ２０９でＹＥＳ）には、推定部１６３によって、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定され（ステップＳ２１１）、処理が終了される。商（ρ１／ρ２）が閾値Ｓより大であると判定された場合（ステップＳ２０９でＮＯ）には、推定部１６３によって、上記所定領域に含まれている水分が少ないと推定され（ステップＳ２１３）、処理が終了される。ここで、ステップＳ２０７〜ステップＳ２１３は、「推定工程」の一例に相当する。
【００４６】
このようにして、商（ρ１／ρ２）が閾値Ｓ以下であると判定された場合には、推定部１６３によって、地中の所定領域に含まれている水分が多いと推定されるため、熟練技術者でなくても、高い精度で地中の水分が多いことを検出することができる。
【００４７】
本実施形態では、推定部１６３が、最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）が小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定する場合について説明したが、推定部１６３が、比抵抗値ρのバラツキが小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定する形態であればよい。例えば、推定部１６３が、比抵抗値ρの標準偏差σが小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定する形態でもよい。また、例えば、最大値ρ１から最小値ρ２を引いた差を比抵抗値ρの平均値ρＡで除した値（（ρ１−ρ２）／ρＡ）が小さい程、上記所定領域に含まれている水分が多いと推定する形態でもよい。
【００４８】
＜効果を検証する実験について＞
次に、図５〜図８を参照して、本発明に係る水分検出装置１００の効果を検証する実験方法、及び、実験結果について説明する。図５は、図２に示す水分検出装置の効果を検証するための実験方法を示す図である。図５（ａ）は、水槽４の形状及びサイズを示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す水槽４が地中に埋められた状態と水分検出装置１００の測定点とを示す断面図である。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、水槽４は、内寸で、幅３０ｃｍ、長さ２２ｃｍ、高さ１８ｃｍの直方体状に形成されている。この水槽４には、水、又は、水と火山灰質砂質土との混合物が入れられる。
【００５０】
図５（ｂ）に示すように、水槽４は、地面ＳＦから深さ７ｃｍ〜２５ｃｍの範囲に水槽４内に入れられた水（又は、水と火山灰質砂質土との混合物）が存在する位置に埋められる。また、水槽４は、水分検出装置１００の電極２の埋設されている幅１５０ｃｍの領域の中央位置に埋められる。また、水槽４は、電極２が埋設されている方向に沿って、水槽４の幅方向が位置するように電極２の直下に埋設される。すなわち、電極２を含む鉛直面が、水槽４の長さ方向の中央位置を通るように水槽４は埋設される。また、図５（ｂ）の測定点ＭＰは、水分検出装置１００によって、比抵抗値ρが検出される点である。
【００５１】
図６は、図５に示す水槽４に水を入れた場合の実験結果を示すグラフＧ１である。横軸は、印加する電流の周波数Ｆ（Ｈｚ）を示す、縦軸は、水槽４に入れられた水の中央位置に最も近い測定点ＭＰにおける比抵抗値ρ（Ω・ｍ）を示す。グラフＧ１に示すように、周波数Ｆを１Ｈｚから１００Ｈｚまで変化させても、比抵抗値ρは殆ど変化しない。
【００５２】
図７は、図５に示す水槽４に火山灰質砂質土と水との混合物を入れた場合の実験結果を示すグラフである。図７（ａ）は、混合物の含水比が６０％の場合（火山灰質砂質土４０％、水６０％の場合）であり、図７（ｂ）は、混合物の含水比が７０％（火山灰質砂質土３０％、水７０％の場合）の場合であり、図７（ｃ）は、混合物の含水比が８０％（火山灰質砂質土２０％、水８０％の場合）の場合である。なお、図６と同様に、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、横軸は、印加する電流の周波数Ｆ（Ｈｚ）を示す、縦軸は、水槽４に入れられた混合物の中央位置に最も近い測定点ＭＰにおける比抵抗値ρ（Ω・ｍ）を示す。
【００５３】
図６に示すグラフＧ１、図７（ａ）に示すグラフＧ２、図７（ｂ）に示すグラフＧ３、及び、図７（ｃ）に示すグラフＧ４を比較すると、含水比が増加する程、グラフの上下方向の変化（バラツキ）が小さくなることが判る。
【００５４】
また、例えば、図７（ａ）に示すように、１Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数は、区間ＡＲ１〜区間ＡＲ５の５つの区間に分割されている。そして、区間ＡＲｋ（ｋ＝１〜５）毎の標準偏差σｋ（ｋ＝１〜５）が図２（ｂ）に示す偏差算出部１６４によって求められる。ここでは、標準偏差σ１＝０．４４３１、標準偏差σ２＝０．６４７９、標準偏差σ３＝０．５９９０、標準偏差σ４＝０．５９６６、標準偏差σ５＝０．３４７０となり、区間ＡＲ２の標準偏差σ２が最大となる。したがって、図２（ｂ）に示す周波数帯選定部１６５によって、標準偏差σが最も大きい区間ＡＲ２に対応する周波数帯ＦＲ２（２１Ｈｚ〜４０Ｈｚ）が、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲ２として選定される。
【００５５】
更に、図７（ａ）には、区間ＡＲ２における比抵抗値ρの最大値ρ１１と比抵抗値ρの最小値ρ２１とを示している。同様に、図７（ｂ）には、区間ＡＲ２における比抵抗値ρの最大値ρ１２と比抵抗値ρの最小値ρ２２とを示し、図７（ｃ）には、区間ＡＲ２における比抵抗値ρの最大値ρ１３と比抵抗値ρの最小値ρ２３とを示している。
【００５６】
区間ＡＲ２における比抵抗値ρの最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）は、図７（ａ）に示す含水比が６０％の場合には、１．０４５となり、図７（ｂ）に示す含水比が７０％の場合には、１．０１２となり、図７（ｃ）に示す含水比が８０％の場合には、１．００９となる。よって、比抵抗値ρの最大値ρ１を最小値ρ２で除した商（ρ１／ρ２）が小さい程、地中の水分が多いと推定することができる。
【００５７】
図８は、図５に示す水槽４に砂礫と水とを入れた場合の周波数帯毎の標準偏差の分布を示す図である。図８（ａ）は、周波数帯が１Ｈｚから２０Ｈｚの場合であり、図８（ｂ）は、周波数帯が２１Ｈｚから４０Ｈｚの場合であり、図８（ｃ）は、周波数帯が４１Ｈｚから６０Ｈｚの場合であり、図８（ｄ）は、周波数帯が６１Ｈｚから８０Ｈｚの場合であり、図８（ｅ）は、周波数帯が８１Ｈｚから１００Ｈｚの場合である。図８（ｆ）は、標準偏差σのレンジである。
【００５８】
図８（ａ）〜図８（ｅ）において、それぞれ、横軸は、水分検出装置１００による左端の測定点ＭＰからの幅方向の距離（ｃｍ）を示し、縦軸は、水分検出装置１００による測定点ＭＰの深さ（ｃｍ）を示す。図８（ａ）〜図８（ｅ）において、それぞれ、標準偏差分布として、等高線（標準偏差σが同じ値である測定点ＭＰを結んだ線）と、標準偏差σの大きさを示す網掛けが記載されている。なお、ここでは、網掛けが濃い程、標準偏差σが大きいことを示している。
【００５９】
また、図８（ａ）〜図８（ｅ）において、それぞれ、矩形Ｗは、図５に示す水槽４中の水の位置を示している。図８（ａ）〜図８（ｅ）を比較して、図８（ｂ）が、特に、矩形Ｗの内部の領域の標準偏差σが大きくなっており、周波数帯が２１Ｈｚから４０Ｈｚの場合に、水の位置を検出し易いことが判る。なお、この結果は、図２（ｂ）に示す周波数帯選定部１６５が、地中に含まれている水分を検出するために用いる周波数帯ＦＲ２を適正に選定していることを示している。換言すれば、周波数帯選定部１６５が、標準偏差σが最も大きい区間ＡＲ２に対応する周波数帯ＦＲ２（２１Ｈｚ〜４０Ｈｚ）を選定することによって、地中に含まれている水分を適正に検出することができることを示している。
【００６０】
＜水分検出装置の効果の検証結果＞
次に、図９〜図１１を参照して、図１に示す水分検出装置１００の効果を検証した結果について説明する。図９は、水分検出装置１００の効果を検証した場所における主側線Ｇ５及びボーリング調査結果を示すグラフである。横軸は、距離Ｌを示し、縦軸は標高Ｈを示す。主側線Ｇ５に沿って、位置Ｐ１〜Ｐ３の３箇所においてボーリングを行った。
【００６１】
ボーリング調査では、最大歪み量及び歪み深度ＳＴ１〜ＳＴ３と、水位ＷＬ１〜ＷＬ３とが調査された。具体的には、位置Ｐ１では、深さ３０ｍのボーリングを行った。図９では、各ボーリング位置Ｐ１〜Ｐ３における歪み深度ＳＴ１〜ＳＴ３を丸印（○）で示し、水位の深さを三角印（△）で示す。ボーリング位置Ｐ１における歪み深度ＳＴ１は６ｍであり、最大歪み量は、２００μＳＴであり、水位の深さは、２４．４ｍであった。位置Ｐ２では、深さ１７ｍのボーリングを行った。また、ボーリング位置Ｐ２における歪み深度ＳＴ２は６ｍであり、最大歪み量は、６００μＳＴであり、水位の深さは、１６．９ｍであった。位置Ｐ３では、深さ１５ｍのボーリングを行った。また、ボーリング位置Ｐ３における歪み深度ＳＴ３は８ｍであり、最大歪み量は、１５０μＳＴであり、水位の深さは、５．５ｍであった。
【００６２】
なお、歪み深度ＳＴ１〜ＳＴ３の位置において、地滑りが発生することが知られている。一方、図９を参照して説明したように、歪み深度ＳＴ１〜ＳＴ３の位置と、水位ＷＬ１〜ＷＬ３とが大きく相違していた。すなわち、ボーリング調査によって得られた水位ＷＬ１〜ＷＬ３の位置以外に、水の層が存在するか否かを調査する必要があった。そこで、発明者らは、水分検出装置１００を用いて、水の存在する位置の調査を行った。
【００６３】
次に、図１０を参照して、電極２ａの配置について説明する。図１０は、主側線Ｇ５に沿って配置された電極の位置を示すグラフである。横軸は、距離Ｌを示し、縦軸は標高Ｈを示す。主側線Ｇ５に沿って、３ｍ間隔で５１本の電極２ａを配置した。
【００６４】
次に、図１１を参照して、水分検出装置１００の検出結果について説明する。図１１は、主側線Ｇ５に沿った水分検出装置１００の検出結果（標準偏差σの分布）を示す図である。横軸は、距離Ｌを示し、縦軸は標高Ｈを示す。ここでは、網掛けが濃い程、標準偏差σが大きいことを示している。図１１に示すように、主側線Ｇ５に沿った地表から５〜１０ｍの範囲に水の層が存在することが判明した。この結果は、歪み深度ＳＴ１〜ＳＴ３と良く一致していた。換言すれば、図９〜図１１に示す検証の結果、水分検出装置１００が地中に含まれている水分を適正に検出できることが判った。
【００６５】
本実施形態では、周波数設定部１６１が、周波数間隔ΔＦを１Ｈｚとして周波数を設定する場合について説明したが、周波数設定部１６１は、周波数間隔ΔＦを１Ｈｚ以下に設定することが好ましい。周波数間隔ΔＦが小さい程、偏差算出部１６４が適正な標準偏差σを求めることができるため、周波数帯選定部１６５が適正な周波数帯を選定することができる。ただし、周波数間隔ΔＦが小さい程、比抵抗算出部１６２、偏差算出部１６４、及び、周波数帯選定部１６５の処理時間が長くなる。
【００６６】
同様に、周波数間隔ΔＦが小さい程、推定部１６３が比抵抗値ρの最大値ρ１及び最小値ρ２として適正な値を求めることができるため、推定部１６３は水分が多いか否かを適正に推定することができる。
【００６７】
本実施形態では、周波数設定部１６１が、１Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で周波数を設定する場合について説明したが、周波数設定部１６１が、周波数を設定する範囲は上記範囲に限定されない。例えば、１Ｈｚ〜５０Ｈｚであってもよいし、１Ｈｚ〜２００Ｈｚであってもよい。周波数設定部１６１が、広範囲に周波数を設定する程、周波数帯選定部１６５は、適正な周波数帯を求め易い。
【００６８】
本実施形態では、偏差算出部１６４が第３周波数Ｆ３から第４周波数Ｆ４までの間を５個の区間ＡＲｋに分割する場合について説明したが、偏差算出部１６４が複数の区間に分割する形態であればよい。分割する区分の個数が多い程、適正な周波数帯を求め易い。ただし、分割する区分の個数が多い程、偏差算出部１６４、及び、周波数帯選定部１６５の処理時間が長くなる。また、分割する区分の個数が多過ぎると、周波数設定部１６１によって設定される周波数のうち、１つの区分に含まれる周波数の個数が少なくなり、標準偏差σを適正に求めることができなくなる。１つの区分に含まれる周波数の個数が、例えば、１０個以上となるように分割する区分の個数を決定する必要がある。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について、図面（図１〜図１１）を参照しながら説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００７０】
なお、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。したがって、図示された各構成要素の厚み、長さ等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、地中の水分を検出する水分検出装置、水分検出方法、及び、水分検出プログラムに適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１００    水分検出装置
１    水分検出装置本体
１１    直流安定化電源
１２    発振器
１３    矩形波ドライブ回路
１４    電極切換回路
１５    データロガー
１６    コンピュータ
１６１    周波数設定部（周波数設定手段）
１６２    比抵抗算出部（比抵抗算出手段）
１６３    推定部（推定手段）
１６４    偏差算出部（偏差算出手段）
１６５    周波数帯選定部（周波数帯選定手段）
２    電極
２１、２２  電流電極対
２３、２４  電位電極対
３    リード線
４    水槽
【図１】
2016017507.tif 000003
【図２】
2016017507.tif 000004
【図３】
2016017507.tif 000005
【図４】
2016017507.tif 000006
【図５】
2016017507.tif 000007
【図６】
2016017507.tif 000008
【図７】
2016017507.tif 000009
【図８】
2016017507.tif 000010
【図９】
2016017507.tif 000011
【図１０】
2016017507.tif 000012
【図１１】
2016017507.tif 000013
【国際調査報告】
2016017507.tif 000014
2016017507.tif 000015