資料２－６次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト
総合協議会（第７回）
Ｒ２.１２.１５

第７回総合協議会 2020年12月15日

課題D

火山災害対策技術の開発
サブテーマ
1.

無人機(ドローン等)による火山災害のリアルタイム把握手法の開発

2.

リアルタイムの火山灰ハザード評価手法の開発

3.

火山災害対策のための情報ツールの開発事業責任者：中田節也（防災科研）

1

課題Ｄ：火山災害対策技術の開発
サブテーマ1

無人機(ドローン等)による火山災害のリアルタイム把握手法の開発（アジア航測株式会社）

令和２年度の研究項目①データ取得の高精度化• ドローンによる実証実験(伊豆大島):
RTK-GNSS搭載UAV (Phantom4RTK)の導入• 噴火時の課題：噴火をイメージした飛行実験②データ処理の高速化• SfM/MVS計算時間の短縮

2

汎用ドローンによる実証実験（伊豆大島） 2020年9月30日～10月1日• GCPが三次元モデル化の精度に対して重要だが、噴火中はGCPの設置は困難• RTK-GNSS搭載のUAVを導入し、GCPの設置・計測作業をなくして、データ処理作業を高速化。数cmオーダーの高精度三次元モデルの迅速な作成が期待。
• 撮影する写真に記録される「緯度・経度・高度」の精度が上がる＝＞3次元モデルの精度も上がるはず
GCP設置
Matrice210撮影データ

GCP設置なし
Phantom4RTK撮影データ

3

三原山火口Matrice210撮影データ（GCP補正）とPhantom4RTK撮影データのDSM比較
問題点
二つのデータは一致していない。
Phantom4RTKのデータがずれている原因を調査中Matrice210撮影データ(GCP補正)
Phantom4RTK撮影データ4噴火時はカルデラ内に立ち入りできないことが想定される→カルデラ外が理想的だが、カルデラ内に少し立ち入った平地からUAVを飛行させた

1986年噴火

UAVから撮影• 通信状況の悪化などが懸念されたが、計画通り飛行できた＝＞来年度は精度検証と実施夜間飛行も実施（関係機関と要調整）

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SfM/MVS計算時間の短縮の検討結果◆結果
ノートPC＋Metashapeは、専用機器より、３倍程度時間がかかる＝＞従来の処理時間を１／３に短縮できる可能性＝＞ノートPCと違い、数分で処理が開始できるので、実作業はさらに短縮※今後詳細な検討を進める◆課題
モデル作成の品質で処理時間が変わる＝＞高品質ほどデータ容量大必ずしも最高スペックが必要になるわけでもないため、その辺の見極めが必要。
理論上は0.1mDEM(10cmDEM)が作成可能
地形解析
1mDEM（噴火前データに航空レーザ測量を使う場合）シミュレーション 10mDEM（細かくても5m程度？）
課題D1のアウトプットを利用する側の要求精度に合わせ、品質の検討が必要
・迅速版（必要最低限の品質）・詳細版（可能な限りの最高品質）
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課題Ｄ：火山災害対策技術の開発
サブテーマ2
リアルタイムの火山灰ハザード評価手法の開発（京都大学）
令和２年度の研究項目① プロジェクトの総合推進② リモートセンシングによる火山灰放出量の即時把握技術開発③ 火山拡散予測の高速度化技術開発④ 火山拡散予測の高精度化技術開発⑤ 火山灰拡散予測のためのオンラインシステムの開発
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Xバンドレーダー稼働中(2017年8月～)

桜島南岳2020年6月4日噴火のレーダー観測

今年度は点検作業実施

噴火開始1分後

噴火開始5分後

ディスドロメータの増強による火山灰観測強化
火山プロジェクト

その他プロジェクト

他のプロジェクトと合わせて桜島島内21台体制で稼働
火口から直線状に配置することにより、降灰量と粒径分布の距離依存性を明らかにする。
8
キャンペーン観測と合わせて降灰量見積もりの高精度化を図る．

現地調査

6/8 市，地台，京大

理論上の実効密度[kg/m3]

1粒当の降灰量[10-5kg/m2]

ディスドロメータを用いた降灰量のリアルタイム観測
5-15分おきに採取したサンプルから求めた降灰量との比較

ディスドロメータが検知した降灰粒子の粒径，落下速度区間それぞれに対応する粒子1粒あたりの降灰量を線形回帰により求め，残差約3倍で高時間分解能な降灰量観測を実現した。
0.25mm以下の粒子も検知すると示唆。
低濃度の降灰時の評価，細粒粒子のみ降下した場合に粗粒粒子の重量が反応する問題を改善する必要がある。
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リモートセンシングによる火山灰放出量の即時把握技術開発
計画：XバンドMPレーダーにより観測される噴煙の反射強度と地上降灰量、また、ディスドロメータの出力値と地上降灰量の関係について、経験的関係式の精度を上げる。
実施内容
１．国土交通省垂水XバンドMPレーダ、過去10年間の桜島噴火事例データを収集。
２．「２仰角PPIスキャン法」による降灰量を推定。
• 1仰角PPIと比較してより広範囲の降灰分布が求められるようになった。
• 取集レーダデータに噴火毎の総降灰量・面積を計算しデータベース化（予定）• 推定レーダ降灰量をディスドロメータ観測データと比較し精度を評価（予定）PPI（6.0˚）

降灰面積
降灰量分布 2013年8月18日桜島噴火事例

２仰角PPI法

PPI（1.7˚）

合成

変換

総降灰量10火山灰拡散予測のためのオンラインシステムの開発（R2～4）

噴出率

t=t0

t=t1

噴出率

高度時間
データベース

気象庁風向・風速GPV
データベース

火山近傍高分解能風向・風速データベース

火山灰落下速度
噴煙柱形状

適切なデータを抽出
火山近傍高分解能風向・風速

地上風速・風向データ，ドップラーライダー、気象庁GPV
地盤変動・地震動観測

噴出率

噴煙高度

ディスドロメータ地上火山灰観測
XバンドMPレー
ダー観測

リアルタイムシミュレーション

データ同化

地上降灰量観測データ
XバンドMPレーダー
反射因子
オンラインシステム

火山灰粒子空間分布
地上推定降灰量11

火山灰噴出率の時間関数と降灰量
地盤変動

50

地震動

0噴出源

輸送媒体

10864
2015-9400
-9500
-9600
-9700
-9800
3000

噴出率

2000

噴煙高度

1000
0

地上風観測

風向

10360
270
180
900

風速

5000

0204

06

08

10121416

1820

2200

WRFによる高分解能化
移流拡散モデルによる計算の繰り返し
降灰定置

1086420

ディスドロメータによる降灰観測

降灰量積算値

400
300
200
100
0

単位時間降灰量2019/9/2612地震動と地盤変動から噴出量を見積もる手法を定式化

2009年～2013年（月毎）

降灰観測点

N50kmWNi

62 点 (内，桜島島内10点)

A

火山性微動観測点

i

N
i

V

i

2.6

地盤変動
Iguchi(2016)13課題Ｄ：火山災害対策技術の開発
サブテーマ3
火山災害対策のための情報ツールの開発（防災科学技術研究所）
令和2年度の業務と課題D3の体制①周知啓発教育用コンテンツ（ポータルサイト）の改修（富士山研）②降灰被害予測コンテンツのための降灰実験（大林組）③避難・救助支援コンテンツのための登山者動向把握実験（防災科研）④火山研究のアウトリーチ、緊急時の情報伝達の課題整理（東大CIDIR）
課題責任機関防災科学技術研究所

大林組技術研究所

富士山科学研究所Z

東京大学CIDIR

参加機関

参加機関

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参加機関（※今年度より）

①周知啓発教育用コンテンツ（ポータルサイト）の改修
昨年度開発した「火山防災ポータルサイト」を10の自治体（山梨県、富士吉田市、長野県、那須町、函館市、鹿部町、七飯町、森町、伊達市、壮瞥町）に試用してもらい、感想・要望等を集め、それを反映させた改修作業（レイアウトの変更や中身の追加、サイト名の変更）を実施中。
追加した中身として、自治体防災担当者が火山について手軽に学ぶためのテキスト素材（各種噴火現象に関して「現象の説明」「映像資料」「被害」「対策」の4項目について整理したもの）（左図）や、異なる自治体の間で防災イベント等に関する情報を共有するための、「火山防災イベントカレンダー」を作成した（右図）。

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②降灰被害予測コンテンツのための降灰実験〇エアフィルタを対象とした降灰影響評価実験
過年度までに、都市部の施設に対する降灰の影響を評価（降灰深の閾値を設定）するため、建築設備（エアコン室外機と開放型冷却塔）を対象とした降灰実験を行ってきた。今年度は、従前の研究（山元他、2016）を参考に、エアフィルタを対象とした実験を行う（2020年11月に実施予定）。
〇実験概要
対象とするフィルタ：プレフィルタと中性能フィルタを組み合わせたもの（右図）
調査対象：フィルタ要交換圧力損失までの火山灰供給量、フィルタ破損に至るまでの火山灰供給量
使用火山灰：桜島で採取され、250mmのふるいで粒径を揃えた火山灰。
〇山元他（2016）との比較

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③避難・救助支援コンテンツのための登山者動向把握実験〇那須岳における登山者動向把握実験（那須岳チャレンジ）2020年10月3、4日に、那須岳において登山者動向把握実験を実施した。本実験では、3つのルートに15個のレシーバーを設置し、2日間で延べ2,000個のビーコンを配布し、登山者データの収集を行った。取得した登山者データとハザードマップによるハザード情報をGIS上で重ねることで、簡易的な登山者の曝露評価が可能となる。実験結果は可視化し、地元の那須岳火山防災協議会と共有し、データの防災利用について検討を進める。

実験で得られた登山者データ(図中丸)をGISソフトで示した図。2020年10月3日12時00分時点の登山者539名のおおよその位置を示す。ここでは那須岳ハザードマップで推定される火砕流本体の到達範囲と重なる登17
山者(300/539)を青丸で示す。

④火山研究のアウトリーチ、緊急時の情報伝達の課題整理〇一般住民及び自治体を対象としたアンケート調査（噴石・降灰等）コンテンツによる情報発信の在り方を検討するために、一般住民及び自治体を対象とした大規模降灰に関するアンケート調査を実施する。対象地域は鹿児島市を予定。

〇調査項目

政府・科学者の情報発信に対する信頼感
降灰予報等へのニーズ
情報ニーズ
確率評価

〇防災対策に繋げるための防災研究と火山研究の交流• 年度内に、火山学、社会科学両分野から人を招いた（まずは）小規模な勉強会を開催する。
• 来年度以降、火山以外の防災分野の研究者も巻き込み、規模を大きくしてワークショップの開催を目指す。
• ワークショップを繰り返し実施し、両分野のギャップを分析し連携のための糸口を見つける。
• さらに、自治体や企業の防災担当者を巻き込むことを目指す。
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