学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2023 年度共同研究 最終報告書

jh231005

多次元高精細地表情報（MHESD）の地球科学・歴史考古学における高度利活用早川裕弌（北海道大学）
概要
本研究では、多次元高精細地表情報（MHESD）のアーカイヴを高度化し、効率的な解析手法の開発やデータ共有、3D 表示・出力など、多様な活用可能性を追求することを目的とする。MHESD は地球科学や歴史考古学分野で広く活用される大規模なデータセットであり、異分野横断的な利活用の推進が期待されている。そこで本研究では mdx システムを使用して、データの収集と整理を進めつつ、多分野間でのデータ共有や解析手法の開発を効率化することをめざす。mdx により、従来の非効率な方法よりもコストを抑えてデータを活用することが可能になる。開発の前段階としてデータの収集と整理に取り組み、商用システムを参考にデータ解析の機能についても検討した。今後は外部資金も活用して mdx を利用するシステム開発を進め、データの保管や共有の機能を実装する予定であり、特に情報技術に精通しない研究者にも利用しやすい環境を提供することが期待される。

1. 共同研究に関する情報
小倉拓郎（兵庫教育大学）：データ取得および(1) 共同利用・共同研究を実施している拠点名

共有方法の検討

mdx

2. 研究の目的と意義(2) 課題分野
本研究は、地表面における空間情報の一種

データ科学・データ利活用課題分野と し て の 多 次 元 高 精 細 地 表 情 報 （ Multidimensional High-definition Earth Surface Data,(3) 共同研究分野(HPCI 資源利用課題のみ)

MHESD）のデータアーカイヴを高度化し、その効率的な解析手法の開発やデータ共有、3D(4) 参加研究者の役割分担
早川裕弌（北海道大学）：研究統括，データ利表示・出力といったことによる多様な活用可活用の試験的取り組みの実施，アーカイヴ方能性を開拓することを目的とする。

法の検討

本研究により，主に地球表層に関わる自然・人文を含む異なる分野を通貫し，超学際的な齋藤

MHESD の利活用を実験的に発展させること仁（名古屋大学）：データ利活用およびアーカイヴ方法の検討が期待される。たとえば，UAS（無人航空機1

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2023 年度共同研究 最終報告書システム）を用いて得られる空撮画像やレーうした多分野間でのデータ共有や解析手法のザ点群などは，3 次元や 4 次元，また非可視開発を，より効率的に進めることが可能にな情報など複数の属性情報をもつ形式でデータることが期待される。の容量も大きく，その効率的なハンドリング

4. 前年度までに得られた研究成果の概要が求められている。もし円滑なデータ共有・解析・出力のワークフローが整備された場合，
MHESD の日本における研究拠点として本プ

前年度は、下記ステップ I に注力し、地球ロジェクトが中核をなすことができるととも科学・歴史考古学における多様なデータの収に，代表者のアジアオセアニア地域における集と整理を進めた。たとえば，UAS による研究者ネットワーク，および欧米における同RGB 空撮画像やマルチスペクトル，レーザ測様な研究拠点との連携を通じて，その国際的量データによる地表のオルソ画像・3D 点群な発展にも結び付けられる可能性がある。

情報を各地で現地取得しており，また博物館における収蔵品の写真測量による 3D データもいくつか収集した。一方、ステップ I の後

3. 当拠点の公募型共同研究として実施した意義

半や II、III にかかるシステム開発のためには、UAS などの低空や、地上のプラットフォー

より情報技術に長けた人材と時間の確保がムにより、写真測量、レーザ測量、マルチ／必要であり、保留されていた。一方、この問ハイパースペクトルセンサ等の多様なセンサ題を解決するため、外部資金獲得へ向けてのによる大規模多次元高精細地表情報（MHESD）申請原稿を準備した。

は地球科学分野のみならず文化財・歴史学分

5. 今年度の研究成果の詳細

野においてもその活用が近年急速に広まっている。mdx はそうした大規模で多様なデータ

本研究では以下の 3 段階での研究を想定しセットを適切に管理し，また即時に解析・共有することができるプラットフォームであり，ている。

地形学，森林科学，砂防，気象学，考古学，博［ステップ I：データ収集・整理フェーズ］物館学，歴史学，教育学などといった様々なま ず， 多 様な セン サ を用 いて 得 られ る分野において，MHESD の学際的な利活用にMHESD を集約する仕組みを mdx を用いて構おいて重要な情報基盤となるものである。本築する。これには，UAS による RGB 空撮画研究では，必ずしも情報学に精通していない像やマルチスペクトル・ハイパースペクトル分野の研究者間においても，こうした mdx をデータ，UAS や地上ベースの Lidar（レーザ介した MHESD の利活用を普及させることが測量）による 3D 点群データなどが主な対象重要な目的となり，またそのための資源が必となる。新たな現地調査で得られる MHESD要となる。従来の各分野では，それぞれの研とともに，各研究者がこれまでに取得し個別究者が独自に MHESD を取得し，個別のデーに保管しているデータも集約の対象とする。

タストレージや外部サービスで共有を行って元の画像データから，SfM 多視点ステレオ写きた。しかしながら，データがより高精細で真測量や点群解析を経て得られた 2 次的なプ大規模になるに従い，そういった別個の対応ロダクトまで，数段階に分けて保管できるよでは非効率さやコストの上昇が際立ってきてうなデータベースを設計する。

いる。そこで，mdx といった統合的かつ学術［ステップ II：データ解析フェーズ］

利用に特化したシステムを用いることで，こ集約されたデータに基づき，即座にオンラ
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インまたはダウンロードした手元で実行可

ついては，今後の継続的な課題となる。

能なデータ解析ツールを開発する。SfM や点今後の展望として，mdx を活用するシス群フィルタリングを含め，フリーで利用可能テム開発を，外部資金を用いて実行してゆくなソフトウェアアルゴリズムを基盤とし，オことが期待される。とくに，集約したデータンラインで解析できるツールセットの開発そのものや，解析済みのデータセットについを目指す。て，その保管や共有におけるさまざまな形式［ステップ III：データ出力フェーズ］（2 次元のラスタデータ，3 次元の点群デー集約したデータそのものや，解析済みのデタやポリゴンデータなど）で入出力できる機ータセットについて，さまざまな形態で出力能を実装することで，情報技術に精通しないできる仕組みを構築する。出力の形式として研究者にとっても，デジタルデータとしてそは，2 次元のラスタデータ，3 次元の点群デのまま簡単に使えるような形で提供できるータやポリゴンデータなど，情報技術に精通ようになることが期待される。また，3D プリ

しない研究者にとっても，デジタルデータとントといった実物への出力や，VR（Virtualしてそのまま簡単に使えるような形で提供Reality），メタバースなどの仮想空間にもシできるようになることを目指す。また，3D プ

ームレスに接続できるような形を想定してリントといった実物への出力や，VR（Virtualいる。

Reality），メタバースなどの仮想空間にもシ

7. 研究業績

ームレスに接続できるような形で出力データの形式を調整する。
今年度は，ステップ I のデータ収集・整理(1) 学術論文 （査読あり）を継続的に実施した。また，外部の商用サーYamauchi, H., Oguchi, T., Iizuka, K., Hayakawa,

ビスを用いたステップ II の検討，およびステ

Y.S., Seto, T. (2024.05) Evaluation of GIScience

ップ III の共有用のデータ形式や VR・3D プ

exercise using online educational materials for

リントでの出力についての検討を行った。

Japanese university students. The ProfessionalGeographer.
https://doi.org/10.1080/00330124.2024.2341062

6. 進捗状況の自己評価と今後の展望
ステップ I・II に対応する各種データのア

Faisal,B.M.R.,

Hayakawa,Y.S.

(2024.03)

ーカイヴと解析について，たとえば点群デー

Topographical dynamics based on global andタからの樹木や地表面の抽出といったデー

UAV-SfM derived DEM products: A case study ofタ解析の機能を加えられるかどうかの検討

transboundaryTeesta

River,を，既存の商用システム（たとえば ScanX，Geografiska

Annaler:

SeriesPix4Dcloud など）を参考として，実現可能性

Geography.

を検討した。その結果，商用利用されるほど

https://doi.org/10.1080/04353676.2024.2323347

Bangladesh.
A,

Physicalの高度な解析ツールは開発コストが高く，実装することは非現実的でもあるため，基本的

Zeng, T.+, Wu, L., Hayakawa, Y.S., Yin, K., Gui,にはフリーで利用可能なソフトウェアを基L., Jin, B., Guo, Z., Peduto, D. (2024.03)

盤とし，オンラインで基礎的な解析ができる

Advanced integration of ensemble learning andツールセットの開発を目指すのが有用であ

MT-InSAR for enhanced slow-moving landslideると判断された。そうしたシステムの実装にsusceptibility zoning. Engineering Geology, 331.
3

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2023 年度共同研究 最終報告書

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2024.107436

and human history in the Kayseri region.
International Association of Geomorphologists

Zeng, T.+, Wu, L., Peduto, D., Glade, T.,(IAG) Regional Conference of Geomorphology

Hayakawa, Y.S., Yin, K. (2023.11) Ensemble

Cappadocia 2023 "Geoheritage and Geodiversity".

learning framework for landslide susceptibility
mapping: Different basic classifier and ensemble

Hayakawa, Y.S., Imaizumi, F., Nishii, R. (2023.10)

strategy. Geoscience Frontiers, 14 (6), 101645.

Evaluation of sediment production processes in a

https://doi.org/10.1016/j.gsf.2023.101645

large landslide using multi-sensor high-precision
uncrewed aerialsystems. Abstractof 2ndLo, T.L.W., Hayakawa, Y.S., Nakata, Y., Hayamizu,

International Sustainable Mountain Development

M., Ogura, T. (2023.05) Changes in morphologicaland Tourism Conference, 42.

characteristics of drainage basins following
coseismic landslides by the 2018 Hokkaido(4) 国内会議発表（査読なし）

Eastern Iburi Earthquake. Geographical Studies,早川裕弌・奥村晃史・紺谷亮一・山口雄治・

98 (1). https://doi.org/10.7886/hgs.98.9

Kulakoglu Fikri (2023.05) 過去から学ぶ－東ア
ナトリア断層周辺の自然災害と人類史：トル(2) 国際会議プロシーディングス （査読あり）

コ・カイセリの例.

Japan Geoscience Union

Meeting 2023, U13-11.

(3) 国際会議発表（査読なし）
Hayakawa, Y.S. (2023.05) Long-term monitoring

早川裕弌 (2023.07) 災害発生時やその後におand visualization of rocky coast erosion by three-

ける無人航空機の利活用. 日本学術会議学術

dimensional measurements: A case study atフォーラム／第 16 回防災学術連携シンポジ

Suzumejima Island, eastern Japan.

ウム「関東大震災 100 年と防災減災科学」.

Japan

Geoscience Union Meeting 2023, HTT13-P05.
早川裕弌・田村裕彦・安芸早穂子・伊藤隆介
Hayakawa, Y.S., Aki, S. (2023.05) Utilizing three-(2024.03) 3D 地形景観模型を活用した地理のdimensional solid models of landscapes for

アウトリーチ推進. 日本地理学会 2024 年春季

fostering geographical imagination.

学術大会, P047.

Japan

Geoscience Union Meeting 2023, U06-P03.
早川裕弌 (2024.03) 高精細多層地表情報を用
Hayakawa, Y.S., Lo, T., Zulhilmi, A., Yu, X., Wang,

いた景観をまたぐ相互接続性の解明に向けて.

X.,

Assessing

日本地理学会 2024 年春季学術大会シンポジ

geoecological changes in mountain watersheds

ウム S6「地形・植生・人の見えないつながりafter coseismic landslides in Atsuma, Hokkaido,を見える化する――高精細地理情報を用いたJapan流域内コネクティビティの研究――」, S501.

Hayamizu,M.

(2023.08)

Hayakawa, Y.S., Okumura, K., Kontani, R.,(5) 公開したライブラリなど

Yamaguchi, Y., Kulakoglu, F. (2023.09) Promoting
sustainable disaster risk reduction through the(6) その他（特許，プレスリリース，著書等）

dissemination of knowledge on natural hazards
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