2023.8.28(Mon.)地震工学委員会
2023年度 第3回研究会 ～土木学会功績賞、論文奨励賞 受賞講演 および 次世代地震工学融合研究チーム 活動報告～

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地震災害痕跡の 3D デジタル教材と斜面災害復旧に対する 3D モデルの利活用に関する研究チーム
活動報告
鹿島建設株式会社〇渡邊 祥庸長岡技術科学大学

志賀 正崇

福井工業高等専門学校

芹川 由布子株式会社アマネックス

横山 和佳奈群馬工業高等専門学校

井上 和真

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活動報告

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チーム設立の背景
チーム構成員・渡邊祥庸（鹿島建設，群馬高専OB，長岡技大社会人博士課程）
・志賀正崇（長岡技大）・芹川由布子（福井高専）
・横山和佳奈（アマネックス（旧関東測量（株））
・井上和真（群馬高専）⇒大学・高専関係者と、民間企業社員で構成
チームの活動① 地震・災害痕跡データに基づくデジタル教材の検討②斜面災害復旧に対する3Dモデルの利活用方法・適用範囲の検討

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活動報告地震・災害痕跡データに基づくデジタル教材の検討

3・地震工学初学者向けのデジタル教材を検討：教育のデジタル化への対応
・魅力的なコンテンツを作ることで、土木や地震分野に興味を持つ学生を増やしたい
近年技術の発達が顕著であるフォトグラメトリやLiDARスキャンによる3Dモデルの利用を検討
今後・・・
・より広範囲な被災状況はUAV等を用いて3Dモデルを作成
し、初学者にわかりやすい被災状況のモデルを蓄積
高さ3.5m程度

・これらを公開する場所の検討

崩壊高さ5m程度
地震により表層崩壊した斜面
フォトグラメトリで3Dモデルを作成

石積擁壁の3Dモデル化の試行
スマートフォン搭載のLiDARスキャンで作成

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活動報告斜面災害復旧に対する3Dモデルの利活用方法・適用範囲の検討

4➢ 近年，毎年のように地震や豪雨を誘因とし、道路閉塞を伴う土砂災害が発生➢ 高速道路等の物流の要となる主要道路は，いち早い道路解放が肝要であり大型土のう等による応急対策が１～２日で施される

問題点
応急対策により，被災後地形の把握が困難となる◼ 被災後地形情報が必要となる事項✓ 恒久対策工の設計検討（崩壊が生じた場所では、崩落後地形から地盤物性を逆算することが多い）✓ 計画土量の算定 など撤去するとなると、・交通規制を伴うケースが多い
・二次崩落の危険性が増す⇒恒久対策工の施工時期がこないと撤去されない

地表面からすべり面までの深さ(m)を粘着力c(kN/m2)とする
崩壊後地形Fsを想定してφを逆算

想定すべり線

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研究背景・目的➢ 被災後地形の従来の測定方法
TS，レベルを用いた従来の測量方法，航空レーザー測量，UAVによる写真測量等
人・資機材の手配に時間を要し，いち早く道路を解放したい状況下ではタイムロス
目的

応急対策を遅らせることなく、被災後の地形を測量する手法の確立
被災

基本設計

ここに応急復旧を遅らせずに測量可能な 応急対策
詳細設計
手法が欲しい
恒久対策
調査
・地質調査
・地形測量等■災害復旧の観点から望まれる要件✓ 二次災害の危険性から，人が近寄らずに可能な測量手法が望ましい✓ スマホなど，緊急時でも誰もが持っている
デバイスで測量できることが望ましい
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着目した測量手法
スマホLiDAR

フォトグラメトリ✓ SfM-MVS技術の躍進で近年発展が目覚ましい技術✓ 対象物の写真から、3次元点群データを取得✓ 近年、LiDARセンサーを搭載したスマートフォンが登場✓ 土量計測など、建設現場で徐々に使われ始めている技術
LiDARセンサー

写真から生成された点群データ

入力した写真2023.8.28（Mon.) 次世代地震工学融合研究チーム

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研究フロー
測量手法の検討断面の選定

3次元モデルの作成

・SfM用の写真撮影
・スマホLiDARスキャン① 地上レーザー測量，TSによる基準モデルの作成② スマホで撮影した写真を用いたSfM③ スマホLiDAR

SfMの3次元モデルから作成した断面
スマホLiDARの3次元モデルから作成した断面現況の実測値（地上レーザー測量）

各3次元モデルから形状比較用の2次元断面の作成

3.72m程度

形状比較用の2次元断面の精度検証
・各3次元モデルから作成した2次元断面寸法の比較

法面安定解析による2次元断面の誤差の対策工仕様に及ぼす影響の評価
・各2次元断面で検討した，法面安定のための鉄筋挿入工による対策工仕様比較

勾配 1:0.41

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使用機器
■地上レーザー測量■SfM用写真撮影■スマホLiDARTOPCON GLS-2200

代表的なスマホとしてiPhone12を使用

代表的なスマホとしてiPhone14proを使用

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測量結果
■スマホLiDAR■地上レーザー測量■SfM✓ 比較の基準となる測量結果✓ 使用写真のラップ率80%✓ LiDARセンサーの測距能力の制限✓ 崩壊土砂の想定到達距離のにより、法面に近接して計測。
外から撮影。撮影離隔9m程度。
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活動報告地上レーザー vs スマホLiDARの比較

3.72

3.72

■断面形状の比較: 地上レーザー測量: スマホLiDAR【単位：m】

10■対策工仕様の比較※各手法による3Dモデルの同一箇所で断面を作成(ｂ)スマホLiDAR測量
石積み一つ一つの起伏も概ね一致しており，地上レーザー測量結果とほぼ相違ない結果。
対策工仕様も同様の結果となった。
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チーム活動のまとめ
地震・災害痕跡データに基づくデジタル教材の検討
・地震工学初学者向けのデジタル教材の作成を念頭に、スマートフォンによるフォトグラメトリやLiDARスキャンを用いて3Dモデルの作成
・小規模（スマートフォンからの離隔5m程度）であれば、3Dモデルが作成できることを確認

斜面災害復旧に対する3Dモデルの利活用方法・適用範囲の検討
・斜面災害復旧に対して、迅速に被災後形状を把握する手法として、スマートフォンによるフォトグラメトリとLiDARスキャンによる測量を試行
・LiDARスキャンでは地上レーザー測量とほぼ同様の測量結果が得られることを確認し、迅速な斜面災害復旧の一助となり得ることを示した
・AI・データサイエンス論文集に投稿し、「デジタルツイン特別賞」を受賞※渡邊祥庸，井上和真，池田隆明，小林雅人，横山和佳奈，被災後法面の迅速な形状把握と対策工設計を目的とした
スマートフォンによる測量の適用範囲の検討，AI・データサイエンス論文集，4巻2号 pp73-83，2023

助成いただきありがとうございました
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