進行性破壊

地すべり学会誌に、安定解析で進行性破壊を表現する論文が掲載されていました。

大西ほか(2015)「進行性破壊を考慮した新しい斜面安定解析法」地すべり学会誌,Vol.52, No.3

大雑把には、弾塑性 SSRFEM で得られる進行性破壊と同様の結果を、LEMでも表現できる、といった内容でした。数式の一部で「誤植？」となりましたが、発揮される強度と安全率の捉え方、残さ力の再配分などはSSRMと同じようなもの。比較的優しいと思います。

地すべりで SSRFEM を活用している事例は、10年以上前に講習会やじすべり学会誌などで周知されるようになったと思います（テキストはもっと昔からありました）。当時は「これは凄い、流行になる！」と感じていたのですが、実務では全く広まりませんでした。おそらく、地すべりの実務は逆算の世界、SSRFEM は順算だったからでしょう。

今回の安定解析も、順算です。SSRFEM と同様になるのはもったいないですね。

ArcGIS の地下水解析

ArcGIS のSpatial Analyst に「地下水解析」があります。

見つけたときに「なに、これ,？」と思いヘルプを見ました。平面2次元浸透流の、差分法に近い計算式です。が、具体的な操作方法がよくわかりません。サポートも詳細を把握されていなかったようで（Arcで地下水を計算したいと思う人がレアなのでしょう）、やり取りしながら試してみました。

通常の浸透流ではパラメーターを設定し水頭を求めることが多いのですが、これは異なりました。水頭、透水量係数、有効間隙率を設定し、流向・流速や水収支を計算します。流向・流速は、それぞれラスターの各セル内に格納されます。Ver.10.3よりセル値のベクトル表示が可能となったようで、流向ラスターに流速ラスターを magnitude として設定すれば、ベクトルが作画されます。
また、流向・流速より任意点からの粒子追跡が可能で、さらにそれを使った移流分散計算結果がTXTで書き出せます。TXTには時間・濃度・距離などが入っており、それを使用して任意時間の濃度を可視化できます（結果を見る限り、近似式の方を使用しているようですね）。

通常の浸透流よりは制限が多く、特に水頭を正しく与える必要があるため、利用法は限られてくると思われます。地形・水系からkmスケールで、流向を読み取りたい、汚染物質がどの方向へ流れやすいか知りたい、といった机上調査に利用できそうです。GIS ベースなので計算時の座標を気にしなくて良い点、結果の可視化（地形などとの合成）の手間が省ける点などは、通常の浸透流と比べて有利でしょう。

簡単な2次元差分はEXCELでも解けますが、Arcなら透水量係数の変化として構造物の影響を扱えます（疑似3次元のようなもの）。水頭入力は独特ですが、理論上これもまた然りといったもの。
手を動かしてみると、多様な考え方に出会えます。蛙が大海を知るためには、自ら動き続けないといけませんね。

ArcGIS でコンター図

地下水コンターを描く際に、観測井のデータ以外に水系の標高を利用したい場合があります。

その場合、水系の座標（XYZ）が必要になるのですが、その取得方法はソフトによって手数がかなり変わってきます。
基本は、水系のSHPファイルを読み込んで高さを与えたり、3Dポリラインやポイントを作成して座標を抽出したりするのですが、力技になる場合が多いと思います。

最近、 ArcGISでコンター図を作成したのですが、これ、一番楽でした。大まかには、以下の流れです。
1.水系のSHPを読み込む。
2.そこからポイントを作成。
3.ポイントに地形ラスターから標高を与える。
4.観測井のポイントとマージ
5.マージしたポイントから水面のラスター作成。
6.水面ラスターからコンター作成。

4で作成した座標を書き出せば、他のソフトでも利用できます。観測データの追加や変更がなければ、5のデータを GeoTiff にしたり、6のコンターを CAD データとして書き出しても良いでしょう。

地形に関しても、GeoTiff と、その範囲の CAD データの2種を書き出しておけば、Civil3D 側の作業が楽になります。TIN サーフェスで地形を作成したい場合、その2種を読み込んで切り抜きサーフェスを作成するだけでOKです（グリッドサーフェスだと、GeoTiffだけでOK）。MVS もGeoTiffだけでOKです。便利ですね。

1つのソフトで作業を完了することにこだわらず、複数ソフトの長所を拾って組合わせると、作業は楽になりますし、ゴールにもたどり着きやすいと思います。

LANDSAT8 ＋ ArcGIS

蒸発散量の算出にLANDSATのNDVIを使用している文献がありました。

ArcGISを使用して算出しているようです。
広域の浸透流をかける際、各場所毎に蒸発散量をを設定します。これがNDVIからカテゴライズ&プロットできるようになると良いですね。
浸透率に関しては、スケールによっては国土数値情報　土地利用細分メッシュデータを利用できます。これも衛星データを利用しています。広域の地表データの抽出には、リモートセンシングの出番ということでしょう。
http://nlftp.mlit.go.jp/ksj/jpgis/datalist/KsjTmplt-L03-b.html

Landsat画像は、USGSのサイトから入手できます。Landsatlook Viewer で欲しい年、Cloud Cover 率などを指定後に検索をかけると、条件に合ったデータを提示してくれます。良い時代になりました。 さすがUSGS、素晴らしいですね。
http://landsatlook.usgs.gov/viewer.html

昔はデータを購入し、Photoshop や ER Mapper で加工していました。今回はArcです。 大まかな流れは以下の通り。簡単ですね。
1.メタデータをカタログからドラッグで取り込み
2.画像解析のNDVIボタンを押す！


1時間ほどで完成。
リモートセンシング、復習しないといけませんね。

地形・地質情報の表示

大局的な地形・地質情報を見るのに、データの重ね合わせや可視化は有効な手段です。

最近は多くのソフトで可視化が可能となっていますが、手順・手間は様々です。
私は、Civil3d, Infraworks 360 LT, Google Earth Pro, カシミール, 地質図Navi, ArcGIS などをよく使用しています。

Civil3Dでは、Bing Maps （道路＋航空写真）をボタン1つで on•off 可能です。測地系の設定ができますので、基盤地図情報や Open Street Map などから切り出したSHPファイルを指定すれば、写真や、地図に重なって表示されます。ただし、これらを3次元でグリグリ回すのは難しいでしょうか？
グリグリ回すには 5mDEM 等を取り込んでサーフェスを作る必要があります。が、海域などを含んでいると、その部分のTINを消去しないといけないため、手間がかかります。

ただし、現場スケールでは、現段階で必需品となっています。

Infraworks ではモデルビルダーで簡単に3次元可視化できるのですが、LT版には付属していません（モデルビルダーの精度もイマイチ）。CUG の HP でアナウンスのあるビルダーデータ収集プログラムも、GeoTiffなどに変換してくれない場合があります（海域がダメ？）。地形に関しては基盤地図情報を ArcGIS で GeoTiff に変換し取り込むのがベストだと思います。取り込んでしまえばグリグリ回せます。
現場スケールで Civil のデータがあれば、その後の可視化（データ取り込み）は専門技術を必要としないため、お手軽です。

3次元表示で手軽なのが Google Earth。デフォルトの標高データは粗いですが、広域なら問題ありません。少なくとも、写真と DEM の準備が必要なくなります。KML に加え Pro 版では SHP を読み込めますので、上記の細かい水系や道路、シームレス地質図などを重ねて立体表示できます。グリグリも問題ありません。広域を見たい場合は、これが楽でしょうね。ただし、重いデータは表示できず、落ちてしまう難点があります。また、WMS にも対応していますが、一部の透過がうまく表示されない問題も残っています（残念）。

カシミールはかなり昔から使用しています。最近は他のソフトを利用することが多く、利用は減ってきました。
主にGPSトラックの取り込みと踏査写真のプロット等に利用しています。また、空中写真の年代別表示が非常に手軽です。Google Earth よりも、昔の写真に対応しています。

地質図Navi はかなり優秀です。
シームレス地質図のみならず、各種 WMS （地すべり分布図、活断層分布図、水理地質図など）をデフォルトで有していますので、一通りの情報を手軽に得られます。
欠点は3次元可視化できないこと。これだけです。非常に惜しいのですが、情報量と手軽さは他を凌駕しています。今後の発展に期待です。

 ArcGIS (ArcMap)もいいですね。インストールしたPCが直近にないので、使用頻度はたと比べて少ないのですが、基盤地図情報を取り込むのはこれが一番手間がかからず綺麗に取り込めます。さすが老舗です。現在、Ver.は10.3です。
SHP取り込みは勿論、それの加工もお手の物。2次元でのデータの重ね合わせや演算に特化しています。
先日知ったのですが、Spatial Analysｔでは簡単な2次元平面の地下水計算が可能です。ちょっとクセがありますが、流速や粒子追跡、移流分散の表現が可能でした（これはまた、後日）。
欠点は地質図Naviと同じ3次元の概念が薄いこと。グリグリはできません。dwg 読み込み可なのですが、Civilのソリッドも読めません。残念。
余談ですが、サポートがすばらしい。レスポンスは 早いし、内容も丁寧です。


それぞれ、一長一短です。
現段階では、必要なスケールと目的に合わせ、それらを使い分ける必要があります。

桜島とハザードマップ

PC版の地質図Navi を眺めておりますと、「火山ツール」という機能が下の方に表示されていました。

同じ産総研の「第四紀噴火・貫入活動データーベース」を利用し、プロットしているようです。興味を引いたのが、そこにある火砕流シミュレーション。表示された火山の中から計算したい山を指定し、経験的なパラメーターを入力すると、地形的に火砕流流の到達しうる範囲（H/L値）が示されます。優秀な地質図Navi ですが、ここまで重ね合わせができるようになっているとは知りませんでした。

ニュースになっている桜島で表示してみましたが、意外に北側中心の結果。避難勧告は東南地区主体であったのに、おかしいなあと思って見てみますと、どうも火山の位置が火口とずれています（現在活発な火口以外から噴出しないとは限らないので、それでも良いのですが）。
地質図Navi 上では火口を動かすことができないので、本家サイトへ。

http://g-ever1.org/quick/
本家サイトで南岳の火口をクリック、位置指定を行って計算。結果、南東中心の範囲になりました。この結果は kmz 書き出し後、Google Earth で 3D 表示可能です（不具合もあるようですが）。

桜島のハザードマップでは、危険なエリアが円表示になっています。http://www.city.kagoshima.lg.jp/shimin/kikikanri/kikikanri/kurashi/bosai/bosai/map/sakurajima.html
「事前に、火口の位置を予測することが困難」「火口は山頂を挟んだ両山腹にできる可能性が高い」「島内全体にわたって危険な状態」と書かれておりますので、被災の可能性としては全島を考えるということでしょう。
昨日の避難勧告は、まず被災の可能性が考えられた東南側自治体において、昼の間に避難できるよう出されたということでしょうか？今後、火山性地震が活発化すれば（昨日よりは落ち着いたようですが）全地区避難となるのでしょうね。

地質図Naviでは、観測位置が公開されています。火山性地震の発生回数は気象庁から発表されています。傾斜計やGPSの結果もどこかで公表されているかもしれません。いろいろな情報がネット等から得られるのですが、それらをどのように一元化、アナウンスしていくかは、土木分野共通の課題なのでしょう。

Phantom3 とSfM

Phantom3 から GoPro ではなく、専用カメラとなりました。

ReCap 360 (photo) はGoPro3+, 4 の魚眼レンズをサポートしていました。シャープな画像であればそれ以外でも問題ないとの回答が、以前見かけた forum にありましたので、先日、先輩が撮影した動画で試してみました。

4K対応、4GB近い MOV 形式です。まず、MOV を閲覧するために コーデック か Player を探す必要があります。今回は、GOM Player で閲覧しました。
偶然だったのですが、ソフトに画面キャプチャ―機能がついていました。しかも、「○秒おきに○○枚」といったような指定ができます。ReCap での SfM を目的とするため、2秒間隔の250枚で切り出しました。大満足。

それを ReCAP 360 に投げて寝かせていますと、できました。仕上がりに問題ないですね。
撮影範囲と角度さえ工夫すれば、4K動画からでも問題なく3次元可視化できます。またルーチンが増えました。