日本情報地質学会シンポジウム2013 講演論文集, 21-35, 2013
地質情報等の三次元モデリングとＣＩＭについて

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浅部地下構造の三次元モデリング：沖積層基底面モデルとボクセルモデルとの統合

木村 克己 *・ 花島 裕樹 **3D modeling of shallow-level subsurface structure: Integration of the surface model and voxel model of the Chuseki-so
Kimura Katsumi * and Hanashima Yuki ***独立行政法人 産業技術総合研究所 地質情報研究部門 Institute of Geology and Geoinformation, GSJ,
AIST, Central 7, 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8567, Japan. E-mail: k.kimura@aist.go.jp**国立学校法人 筑波大学 生命環境科学研究科 University of Tsukuba, Graduate school of Life andEnvironment Sciences, 1-1-1 Tennodai, Tsukuba, Ibaraki 305-8577, Japan.
E-mail: yuki.hanashima@aist.go.jp
キーワード：沖積層，東京低地，サーフェスモデル，ボクセルモデル，ボーリングデータ，三次元モデリングKey words ：Chuseki-so, Tokyo lowland, surface model, voxel model, borehole data, 3D modeling

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話の内容
１．地盤ボーリングデータの活用
２．ボーリングデータベース整備の現状と今後
３．ボーリングデータ解析による高精度の地下地質・地盤モデルの構築
サーフェスモデルとボクセルモデルとの統合
４．地盤モデル構築の指針

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地質情報データベース
ー複雑な地下構造の実態解明の基本ー
地形情報

地質図
データベース

シームレス
地質図

ボーリングデータ
高精度・付加価値化

地質断面図
3次元地質モデルの基礎データ

地質ボーリングデータベース
地盤ボーリングデータ
3

地質ボーリング
地質情報を付加したボーリング柱状図

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地盤ボーリングデータ ・地下の 露頭 情報であり，の特性
強震動評価，土木・建築設計，地圏環境評価等に不可欠
国土の地下地質の ・ 国民共有の公的財産であり，安全・露頭 情報
安心の社会の建設にとって貴重な情報

強震動評価に不可欠なデータ
浅い地盤

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土質ボーリング柱状図の断面図表示
中川低地南部，草加市付近の東西断面
GS-SK-1
層序ボーリング調査

軟弱な粘性土の下面支持層の上面しかし柱状図のないところは そのままつないではたしていいものか？
粘性土の広がりは？

孔口標高，深度，土質柱状図，N値とその垂直変化→ 地表面付近の標高，ボーリングの長さ，地盤の土質の重なり，地盤の固さ
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地質学的解析を行ったボーリング柱状図と地質断面図→土質・物性の空間分布に明確な判断の根拠をあたえる．
軟弱粘性の分布
内湾の海成粘性土

支持層上面

土質・N値情報から，地下地質情報へ
・地層区分（年代・堆積環境・地層のできかた）
・堆積した環境（工学的地盤特性と密接）・正確な土質の空間分布・相互関係の推定
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公開ボーリングデータ
科振費課題のポータルサイト「ジオステーション」

Kunijiba，自治体のデータを中心に10万本以上のボーリングデータ（xml形式）が登録・公開されている．

科振費課題
ジオステーション

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ボーリングDB密度と地下モデルの精度との相関

科振費課題
ジオステーション
産総研都市地質プロジェクト作成

首都圏であっても，拡大すると，多くのデータは道路・河川沿いで，空白域が目立つ．

地下地質モデル構築にはこれだけの密なデータが望まれる．

産総研の研究対象地域とその概要
産総研の沿岸平野域の調査研究

石狩平野

ボーリングDB
1.3万点
北陸地盤情報活用協議会・防災科研・新潟大・地盤工学会と連携

新潟平野

ボーリングDB
15,000点
北海道立地質研との連携
北海道開発局・地盤工学会の協力

福岡平野
関東平野

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ボーリングDB 5000点
九州地盤情報協議会・地盤工学会九州支部と連携

今後10年の展開
予定地域

ボーリングDB 6万点
防災科研，東京都・埼玉県の研究所と連携

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浅部地下地質モデル用に整備しているボーリングデータベース
ｰ共同研究と地元自治体・財団の協力を得てー
福岡平野 5000点
九州地盤情報協議会・地盤工学会九州支部と連携

関東平野 6万点
4万点：防災科研から

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新潟平野
（北陸地盤情報活用 北海道協議会と産総研）
道立地質研と産総研
1.3万点
石狩平野 1.5万点

浅部地下地質モデルの高精度化
1．軟弱地盤をなす沖積層基底面境界
開析谷，狭長な谷筋，河成段丘，波食台

重要な物性境界面
地震動評価，地下水流動，建築地盤評価において重要

2．ボクセルモデル（N値と土質）プログラム化東京低地・中川低地地下の開析谷地形モデル
レシピ化
東京低地・中川低地下の開析谷・河成段丘・波食台地形
段丘崖：10-60度
段丘・谷底平坦面：１度以下

上野

4km

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ボーリングDBと地質標準モデル作成地域：22×13km

ボーリングDB(1) 数値化･DB化 （1本/250mメッシュ）(2) 科振費共同研究
広域・更新統への展開
DB整備と地質情報の付加

H19

地質層序の基準となる
ボーリング調査とコア解析

荒川

武蔵野台地

H18

H18東京湾

ボーリングDB
赤印：東京都港湾局 4500点

コア長20〜70m．計20本●堆積相解析（岩相，生物化石相）●AMS14C年代測定（380点）●物性値の測定（密度，含水量，含泥率）●物理検層（Vp，Vs）

産総研 11本
都土木技研ほか 9本

12沖積層基底面モデルの役割
１．地下地質モデルの高精度化の出発点で試金石：埋没地形面の形状と地形発達史の考慮
２．物性境界：軟弱な沖積層と支持層との境界：境界を考慮したグリッドモデルの作成の枠組み
From the 3D integrated system site-10m ELterrace
cliff

Low value

4km

Geomorphology of the buried incised-valley

13High value

Grid model of N-value

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面モデル高精度化の要点
１．ボーリングデータ解析に基づく地質境界点の決定：基準柱状図との対比と地層の成り立ちに関する知見：便利な柱状図解析用のシステムの開発・利用２．（埋没）地形面及び地質プロセスからのデータ制約：地形・地質情報の活用（台地・低地境界の設定など）：補填データの追加：古地形区分図に基づく空間補間計算処理の制約
3. 空間補間計算プログラムの選択とパラメータの決定：B-spline Horizon (野々垣ほか , 2008)
木村ほか(2013)14

北緯35.747度沿い

地質断面図の事例
埋没河成段丘面

本谷底

海食台

海水準-20
T1-40
礫

T2段丘礫

砂-60
泥
沖積層
基底層準基底礫15

N値：柱状図横の数字

柱状図解析システムの利用

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北緯35.747度沿い

地質断面図の事例
埋没河成段丘面

本谷底

海食台

海水準-20T1-40-60

3次元グリッド
gravelN値
凡例
0T2Terrace
段丘礫
gravelsand15mud30
Basehorizon50

基底礫
N値分布の特徴：軟弱な沖積層のN値，地層境界をはさんだ
本谷底
N値の不連続性沖積層基底面モデルの高精度化手法
・台地境界線の設定(b)，・谷筋の補填(c)木村ほか(2013)

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沖積層基底面モデルの高精度化手法
・埋没地形面区分に基づくデータの補填

埋没地形区分図とボーリングデータ分布
Wtm,Wts:波食台，T1-T3:立川面，Vb：本谷底

18

木村ほか(2013)

沖積層基底の埋没地形の三次元イメージ19

木村ほか(2013)

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ボクセル（グリッド）モデルの作成
１．ボクセルモデルの作成手法
・江藤ほか(2008)にて提唱．その後改良．
・水平8分割法とIDW
・土質とN値・岩相依存型モデル：個々のグリッドの岩相は最頻値，N値は選択された岩相のN値を対象とする．

２．沖積層基底面境界を介して，沖積層とその基盤の２つのモデルの作成
３．両モデルの統合
空きのないモデル作成を行う．
木村ほか(2011)20

ボクセルモデル構築の処理過程

上下2つのボクセルモデルの合成処理

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ボーリングデータのデータベース再構築
位置座標(緯度・経度)
標高岩相(土質区分)
N値(地盤の強度)
記事(貝化石・有機物の有無)

1m区間
空間統計
処理のための規格化

JASIC様式(JIS規格)

岩相・N値のコード化，標高処理（1m単位での規格化）
江藤ほか(2008）12

ボーリングデータを用いたグリッドモデルの構築手法
江藤ほか(2008）

水平面内，逆距離加重法，8分割法

水平方向へ等間隔なデータセットの作成

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ボーリングデータを用いたN値のグリッドモデル
等間隔データセットの積み重ね

水平方向への補間（N値：標高ｰ10m）−１０−２０−３０

グリッドノード
300(東西)×400(南北)点−4０−５０24

江藤ほか(2008)

上下2つのボクセルモデルの合成処理
(標高)

0m

-20m

-40m

-60m

14km
凡例
泥砂泥

砂

礫

沖積層基底面モデル

沖積層基底面モデルで２分してそれぞれ別途に計算処理して求めたボクセルモデルを合成する．

人工土通常版補間対象

拡張版補間対象

このとき，境界付近の空白エリアを垂直・水平補間で埋める作業を実施する．

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緯度35.718度に平行な地質断面図

土質とN値のボクセルモデル

沖積層基底面モデルで２分してそれぞれ別途に計算処理して求めた
ボクセルモデル：地層境界での土質・物性の急変を示す．

木村ほか(2011)

４．地盤モデル構築の指針
第一・ボーリングデータベース整備と品質確認
地元自治体・学協会との連携
・地下地質構造の標準となる調査研究データの整備
既存研究の集約と研究調査の実施
第二・各平野地域における主要地質境界面モデルの作成
沖積層，第四系基底面，活断層など・地質境界面で制御したボクセルモデルの作成
第三・地震動・液状化・地下水など目的に応じた地盤モデルの作成
・地盤モデルのシミュレーション結果の問題点を第二のモデルに反映させる．
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参考文献リスト
江藤稚佳子・石原与四郎・田辺 晋・木村克己・中山俊雄(2008)
ボーリング柱状図資料を用いたN値と岩相お3次元分布モデル−東京低地北部における沖積層の例−． 地質雑, 114, 187-199.
木村 克己・花島 裕樹・石原 与四郎・西山 昭一(2013)
埋没地形面の形成過程を考慮したボーリングデータ補間による沖積層基底面モデ
ルの三次元解析：東京低地北部から中川低地南部の沖積層の例.
地質雑, 119, 537-553.
木村克己・石原与四郎・根本達也・康 義英(2011)
沖積層の三次元グリッドモデルとその作成手法（概要）−東京低地北部から中川低地南部の例−．地質調査総合センター研究資料集, no.539, 29p.

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