地質ニュース671号，34 ― 38頁，2010年7月
Chishitsu News no.671, p.34 ― 38, July, 2010

地質ジオラマを用いた3D 火山地質情報展示伊藤順一 1）・西来邦章 1）・芝原暁彦 1）ROM）」に採録）．しかしながら，バーチャル空間内で

1．はじめにの擬似立体画像は，例えば表示内容の変更が煩雑で火山に対する地質学的研究の目的の一つは，数十あるなど，作成者としては不満足な点が多かった．そ万年に及ぶ火山の生い立ち（すなわち噴火活動によこで，芝原の協力を得て，立体地形モデルに地質図る火山の成長や，時として発生する大規模な崩壊現を映し出す地質ジオラマを試作したところ，地質と地象あるいは活動休止期における山体の侵食活動）を形から火山の成り立ちを臨場感溢れて紹介・展示す解き明かすことである．火山の活動の歴史は，火山るツールとして作り上げることができた．これを2008

灰や溶岩，岩塊等からなる地層として保存されてい年10月の日本火山学会秋季大会の産総研ブースで展

るだけでなく，地形的特徴としても残されている．こ

示したところ比較的評判も良かったことから，2009年のことから，火山地質学の研究を進める上で，最も基7月の産総研一般公開において，内容をより充実させ本的で且つ重要な研究手法の一つは，火山を構成すた地質ジオラマと，火山噴火現象の理解を深めるたる地質の積み重なりと地形を読み解くことにあると言めの模擬実験を並行展示した（第1図）．本報ではこひるがえっても良いだろう．翻って言うと，火山地質学の研究の一般公開の際の展示物について紹介する．なお，成果をわかりやすく伝える際には，地質と地形を同立体地形モデル上に地理情報を投影するシステムは時に示すことのできる表現方法が，極めて有効なツ北海道地図株式会社が特許（第3453657号）を取得しールと考えられる．著者の一人である伊藤は，これまており，我々が作成した地質ジオラマの基本原理はで陰影地質図やQuickTime VRを用いたパーソナルこれを使用させていただいたものである．

コンピュータ上での3 次元地質図表示を試みてきた（これらはいずれも「岩手火山地質データベース（CD−

2．展示システム
我々が作成した地質ジオラマは，（1）移設の簡便性と（2）表示コンテンツの作成・更新の簡便性，を重視して設計したもので，パーソナルコンピュータ＝液晶プロジェクタ＝立体地形モデルから構成される．
（1）の移設の簡便性は，各種の普及活動に対応した出張展示や，緊急対応時における現場での簡易展示物としての利活用を想定したものである．この目的のために，使用する機材としてはごく一般的なスペックのパーソナルコンピュータと液晶プロジェクタとし，これらを固定するフレームはビス留めのL字鋼材をくみ上げ

第1図 2009年産総研一般公開における展示の様子．写真の右側に地質ジオラマ表示，左側では溶岩流下デモ実験を行っている．

たものからなる．全機材は鋼材フレームを分解した状

1）産総研 地質情報研究部門

キーワード：地質ジオラマ，立体地形モデル，地質情報展示，一般
公開

態で，乗用車あるいはライトバンでの運搬が可能である．また（2）のコンテンツの作成・更新の簡便性につ

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地質ジオラマを用いた3D 火山地質情報展示― 35 ―いては，展示対象者に対応する複数のコンテンツをこのような小型切削加工機を用いて，一般展示に準備し，現場で容易にその切り替えを可能とするこ耐える比較的大型の立体地形モデルを作成するに当とであったり，あるいは特に詳しい情報処理技術を擁たって下 記 の工 夫 を施した．今 回 加 工 に用 いたする者でなくとも容易にコンテンツの修正や変更が可

MDX-3のワークサイズはX方向に152.4mm，Y方向に能なシステムにすることにより，時々刻々と変化する101.6mm，Z方向に40.65mmである．このため，一度事態に対応して，研究者が現場で表示内容を臨機応の作業で作成できる三次元地形モデルは郵便葉書大変に修正できるシステムを目指したものである．そのにすぎない．そこで，地形モデルを複数のブロックにために，地質情報の表示を担うソフトウェアには，教分割して出力し，これを組み合わせることで結果とし育・研究現場で広く用いられているマイクロソフト社て大型の立体地形図（約26cm×32cm）を作製した．

製のPowerPointを用いた．

このような分割法による最大の難点は，分割出力した地形モデルのブロックを組み合わせる際に，等高3．立体地形モデル線の不一致が生じることである．これは3Dプロッタで自動的に等高線を生成して出力した際，生成の起点地質ジオラマの製作に当たって最もハードルが高となる標高がブロックごとに異なるために発生する問いのは立体地形モデルの準備である．立体地形モデ題である．これを解決するために，3Dプロッタ側で等ルは，古くは等高線に沿って切り抜いた厚紙を貼り高線を自動生成することを止め，代わりにあらかじめ合わせて作るものから，最近は各種の削り出し加工

等高線の情報を含んだ地形データを作成して3Dプロによるものなど多様な製作法によるものが作られてッタに転送することでこの問題に対処することができおり，市販されているものもある．しかしながら，大人た．

数で観察できる展示用の地質ジオラマに使用するにまた，次に問題となったのは切削加工中の熱の発は，ある程度の大型の立体地形モデルが必要であり，生である．地形図作成に用いた3D プロッタは，エン今回の展示では，ほぼ5 万分の1 相当の立体地形モドミルをモーターで回転させて材料を切削してゆく方デル（約26cm×32cm）を自作することとなった．この式を採るが，三次元地形モデルは複雑な表面形状を立体地形モデルの作成は芝原が担当した．作成に使持つため，1個のブロックを出力する際に長い作業時用した機 材 は，個 人 ユースの切 削 加 工 機 として間を要する（5時間〜10時間程度）．このためエンドミ

RolandDG社製MODELA MDX-3，加工機制御用ソルの刃先に摩擦熱が蓄積し，材料であるスタイロフォフトウェアとしてRolandDG 社製 MODELA Playerームを融解させてしまうという現象が頻繁に発生し（Ver. 3.7）およびVirtual MODELA（Ver. 1.70）であた．これに対応するために，モーターの回転数およびる．地形標高データは国土地理院発行の10 mメッシ

軸切込量を減少させて熱の発生を抑えるとともに，切ュ火山（標高）データおよび50 mメッシュ（標高）を用削部分を冷却ファンで常時冷やすことで熱問題を解い，加工機へのデータフォーマットの変換作業等に決した．

ActiveState社製ActiverPerl 5.8.4，MetaCreations社
製Ray Dream 3D，GMT（Wessel and Smith, 1991）
ならびにダッソー・システムズ社製SolidWorks 2005を使用した．

4．地質情報図
表示する地質情報は地質図だけでなく，火山体の作成手順は以下のとおりである．まず，切削加工機内部構造（地層の積み重なり）を示唆する各種の地球により押出法ポリスチレンフォーム「スタイロフォーム」物理探査結果を表示させた．結果として表示させたをDEMデータから生成した三次元地形データに従っものは，ASTERによる擬似カラー衛星画像（浦井稔，た凸型モデルを削り出し，次にこれを用いてシリコン火山衛星画像データベース），国土地理院発行2 万5

樹脂により凹型を作成した後，最終的に歯科用精密千分の1 地形図，岩手山周辺の赤色立体地図（アジ石膏により投影用の立体地形モデルを作り出した．

ア航測株式会社，特許第3670274号），岩手火山地質地形標高DEM の準備から，石膏立体地形モデルの図（伊藤・土井, 2005），精密重力異常図（住田ほか,完成に要した期間はおよそ6日である，未公表），岩手火山地域高分解能空中磁気異常図

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伊藤 順一・西来 邦章・芝原 暁彦

ち，衛星画像と地形図を除き，他の全ての画像には地形陰影化処理を施し，これを立体地形モデル上に投影表示した．また同時に，立体地形モデルも斜め上方から観察できるように，比較的高い位置（大人の腰高程度）にセットした．陰影処理化を施した地質情
報地図の投影は極めて効果的で，どこから見ても，凸凹が逆転することなく，地形の起伏を明瞭に認識できた（口絵参照）．また，これを逆手にとり立体地形モデル上へ，野外の地層の産状を写した写真や短い文章を投影しても，投影面の起伏による視認性の悪化は第2図 地質ジオラマ表示の一例．
「岩手火山地質図」をベースマッブとして，江戸時代の降灰分布域と野外写真が表示されている．

当初想像していたよりも低く，むしろ画面上に適切に説明の図を重ね合わせることで見学者の理解の助けとなったと思われる．また，今回の一般展示では，立体地形モデルに手を触れてもらい，目と指の触感から（大熊ほか, 2008），岩手山火山防災マップ（岩手火山地形の起伏を実感してもらった．触ってもらうと「本当災害対策検討委員会監修, 1998）である．これらをフに凸凹している！」と，大人・子供を問わず声が上がラットヘッドスキャナーで画像ファイル化し，投影するり，興味を持ってもらう上では大変効果があった．立立体地形モデルに対応するように切り出した画像フ

体地形モデルの破損に気をつける必要があるが，手ァイルを作成した．各情報地図は，PowerPoint 上でで触る程度では歯科用の石膏は想像以上に頑丈でそれぞれ1 枚のスライドとし，スライドごとに地質情報あるし，たとえ破損したとしても，シリコン製の凹型に地図に対応した説明文，観察ポイントの指摘と解説より，石膏製地形モデルは比較的安価に複数準備し文（一部では露頭写真や解説用の図を併用）を挿入ておくことが可能である．

した（第2図）．これらは，それぞれの解説シナリオに応じて，フェードイン，指定時間の表示後フェードアウ
ト等のアニメーション効果を設定し，最終的に自動プ

5．溶岩流下のデモ実験

レゼンテーションモードで展示した．今回準備したも今回の展示では，地質図そのものの理解に加えて，のでは，一通り全ての解説を見終わるのに要する時

これら地質情報が活用された成果の一つである災害

間は約8 分間である．一般公開の際はこれを連続ル

予測図の理解を深めるためのデモ実験を併設し，来ープで表示し，展示に興味を持った見学者が訪れる場者の理解の助けとした．特に今回は，多様な火山度に，自動再生を停止することなく，その場面から説災害の中でもなじみの深い溶岩流の流下に絞って，明を行った．また，これらとは別に，火山活動と火山災害予測図の意味や，その活用法を実感してもらうた

地形形成の基本要素（火山体の成長と崩壊，侵食）とめの実験を行った．この実験の設計，解説は西来が各地質情報地図の見どころを説明したポスターを各1担当した．

枚作成し，これを立体地形展示の後ろに配置し，必要に応じてこのポスターを用いて解説を行った．

この実験では溶岩流の模擬素材としては「スライム」を用いた．
「スライム」は，一般的には洗濯糊とホ苦労した点としては，地質情報をただ立体地形モ

ウ砂（四ホウ酸ナトリウム：Na2B4O（と5 OH）
4・8H2O）

デルに映し出しただけでは，立体感はあまりリアルに水を混合することによってできるゲル状の物質で，学は感じにくい．特に，今回用いた表示システムでは，校の化学実験等でも作成する機会が多い．しかしな

強い光量を持つ画像を直上から映し出しているためがら，ホウ砂には毒性があり，日本薬局方解説書ではに，起伏により部分的に見え・隠れするのと，両眼視

ホウ砂の副作用として，「外用により発疹，眼瞼炎な差による遠近感による立体認知では，5万分の1スケどの過敏症状が現れることがある．また健康な皮膚ールの起伏は意外に小さく，実感を持てないためと面からの吸収は遅いが，創傷面からの吸収は速やか思われた．そこで，表示する地質情報地図画像のうで，急性中毒を起こすことがある．また経口摂取によそうしょう

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第3図 フィールドノートとして用いた問題（2009年度）．

ふしゅり，胃腸炎，大脳浮腫，肝・腎の脂肪変性などを起こが考える「キッチン火山」は，リアリティーを追求するもすことが報告されており，頭痛，食欲不振，悪心，嘔のが多く，我々にとっては興味深いが，子供たちに吐，下痢，紅斑性皮膚炎，脱毛などの症状が現れるは，その意味合いが十分に伝わらない部分も少なくえんげことがある．特に小児では5 〜 10 g の嚥下 で激しいおうとない．そういう点から，あえてリアリティーに欠けるが，嘔吐，下痢，ショックなどを起こし，死に至るとする報一番単純で重要な物理条件のみを再現でき，しかも告がある」と記述されている．そのため，事故を未然いつでも遊べるような実験にした．また，ただ単にに防ぐため，今回の実験にはグアガムと呼ばれる食我々説明者が溶岩を流し，その様子を観察してもらう

品添加物（増粘剤）にも使われる天然素材（水溶性植だけでは，子供たちは飽きてしまうので，いくつかの物繊維）を原材料とする市販製品を用いた．

フィギュアを用意し，溶岩流の到達しないところを予ふた模擬実験では，鉄製モロ蓋を傾斜した状態に保持することで火山体斜面を模し，そこに噴火口として想想し，その場で置いてもらうことで，参加型実演デモにすると共に会話のきっかけとした（第3図）．

定した場所にスライムを設置すると共に，周辺に大き本来は地質ジオラマ上でデモ実験を行い，地質とさを変えた障害物やフィギュアを配置することで，溶して図示されている過去の火山噴火の追体験，ある岩の流れ下る様子や，流下域にあっても溶岩が到達いは災害予測図において示唆されている溶岩流下のしなかったり，あるいは流下のタイミングが遅れたりす

事前演習としての利用を想定したが，流下素材の流ることを示した．これにより，溶岩流による危険性の動厚と立体地形モデルとして表現されている微地形

大小が，噴火口からの単純な距離だけに依存せず，とのスケール関係や，地形モデルの素材である石膏周辺の起伏（地形）によって影響を受けることを実感の表面抵抗等の問題から実現できなかった．立体地

してもらい，災害予測図で示されている溶岩量による形モデルや模擬溶岩流の素材について，もう少し工危険地域の意味の理解を目指した．

夫した方が良いと思われる．

火山現象の模擬実験としては例えば「キッチン火山」と称して，身近な素材を使った実験が各地の教育・普及実演で行われている．しかしながら研究者
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伊藤 順一・西来 邦章・芝原 暁彦

6． ジオドクトル コースへの参加った．しかし，我々の研究分野を理解してもらうためにも，研究成果をわかりやすくした説明をするだけで今回の一般公開に当たっては，本展示はジオドクはなく，身近な物を用いて実験を行うことの重要性をトルコース（住田ほか, 2010）の1課題として登録した

改めて感じた．今後は，地質ジオラマにベースマップので，クイズ形式で展示内容の理解を深めることを目として地質図あるいは防災マップを表示しつつ，模擬的とした「フィールドノート」を準備し，当日配布した実験を行うことなど，実験材料の選択を含めての改（第3図）．フィールドノートの設問は5問で，そのうち4良が必要と思われる．なお，本文中で用いたQuick-

問はポスター展示内容を問うキーワードの穴埋めおよTime VR はApple Computer Inc.，PowerPoint はび選択問題とした．これは，ポスターの記述内容の中Microsoft Corporation，スタイロフォームはThe Dow

から，解答が探し出せるもので，参加者からの質問にChemical Companyの登録商標である．

対しては，まずポスターを良く読み，解答を自ら探し出すことを促した．一方，最後の設問は溶岩流の流下方向を予想させる応用問題で，災害予測図の読図あるいは前節で紹介したデモ実験を通して溶岩流下の特徴を理解していなければ回答できないものにした．これは，この問題を通して参加者と説明者間での会話が進むことを期待したもので，狙いとしておおよそうまくいったと思われる．ただ，一点手抜かりがあったのは，フィールドノートの設問にはフリガナを付記していたのに対し，ポスターの説明文には施していなかった．この点が，小学校低学年の児童には難しかったようである．

7．最後に今回の展示では，噴火現象の模擬体験を通して火山体形成過程の理解につなげてもらいたいとの意図を持って，地質ジオラマと溶岩流デモ実験を行った．

文献
伊藤順一・土井宣夫（2005）：岩手火山地質図．火山地質図（2.5万分の1），no.13，産総研地質情報センター，8p．
伊藤順一・土井宣夫・星住英夫・工藤 崇・岸本清行（2006）：岩手
火山地質データベース．数値地質図 V-1，産総研地質情報セン
ター，CD−ROM版．
岩手火山災害対策検討委員会監修（1998）：岩手山火山防災マップ．
建設省東北建設局岩手工事事務所，岩手県，盛岡市，雫石町，西根町，滝沢村，松尾村，玉山村 発行．
日本薬局方解説書編集委員会（2006）：第十五改正 日本薬局方解説書．廣川書店，8000p．
大熊茂雄・中塚 正・森尻理恵・高倉伸一（2008）：岩手火山地域高分解能空中磁気異常図．空中磁気図 no.44．産総研地質情報センター．
住田達哉・伊藤順一・名和一成・宮地良典・七山 太・高田 亮・
伊藤 忍・吉川秀樹・大和田 朗・佐藤卓見・福田和幸・中澤都子・今泉博之・今西和俊（2010）：産総研一般公開，地質分野
有志企画「ジオ ドクトル 2009」コース．地質ニュース，no.671，8−12．
Wessel, P. and Smith, W. H. F.（1991）：Free software helps map
and display data, EOS Trans. AGU, 72, 441.のであったが，保護者の方にも楽しんでもらえた．たITOH Jun'ichi, NISHIKI Kuniaki and SHIBAHARA Akihiko（2010）：Geoinformation exhibition used by geologic diorama.

だし，何人かの子供はスライム本体に興味を持ってし＜受付：2010年5月17日＞

全般に，今回の実験は子供（小学生）を対象としたもまい，なかなか話を聞いてもらえないという事態もあ

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