【研究分野】反応工学・プロセスシステム

【研究領域課題番号】16H06126 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地域資源 / 再生可能資源 / バイオマス / プロセスシミュレーション / ライフサイクルアセスメント / 産業連関分析 / 消費者選好性調査 / エネルギー変換 / 物質変換 / 地理情報システム / ライフサイクル工学 / 技術導入予測 / 将来シナリオ分析 / プロセスシステム工学 / シミュレーション / シナリオ分析

【研究成果の概要】

物質やエネルギーを生産する技術は多種開発されてきており、社会への実装が期待されている。適用可能性は、地域性を考慮した評価に基づくべきであるが、研究開発中の技術システムオプションは情報量が不足しており、詳細な評価困難となっている。本研究では、先制的ライフサイクル設計手法（pre-emptive LCD）を提案し、技術開発中のオプションであっても将来の性能向上やインフラ整備を想定したシステム設計・評価を可能とした。多様な技術に関するケーススタディを通し、pre-emptive LCDが技術導入を支援可能であることを示した。

【研究の社会的意義】

新たな技術システムオプションが研究開発後に社会へ導入されるためには、様々な試験を繰り返す必要があり、多くの組み合わせが存在するオプション全体を対象とした検討は現実的ではない。本研究で提案したpre-emptive LCDでは、ライフサイクル評価や産業連関分析といった、比較的既に存在しているシステムに対する評価を実施してきた手法を、導入前に実施可能とするために必要となる要件を明らかにした。これにより、新規な技術システムをより迅速かつ高効率に社会へ実装する支援となる。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円)

【研究分野】自然災害科学・防災学

【研究領域課題番号】16H03155 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

公共健康危機管理 / 首都直下地震 / 災害関連死 / 未治療死 / 医療救護班 / 離散事象シミュレーション / 待ち行列モデル / 耐震化 / シミュレーション / 公共政策 / 災害医療政策 / 災害医療対応 / 家具転倒防止 / 災害医療 / 地理情報システム / 社会医学 / 自然災害 / シミュレーション高学区 / 防災 / シミュレーション工学

【研究成果の概要】

【はじめに】これまで存在しなかった災害医療活動を俯瞰するためのシミュレーション・システムを用いて首都直下地震での災害関連死を減少させるために効果的な項目の検討を行った。【対象・方法】離散事象シミュレーションを用いて災害医療対応の急性期の全体像を再現することを試みた。【結果・考察】処置を行うことができずに死亡する、いわゆる“未治療死”が5,511人であるのに対し、発生傷病者数をデフォルト値の7割に減らすことができれば、未治療死を2,251人まで減少させることが分かった。発生傷病者数を減らすこと、発災直後から医療救護班が積極的に被災地内で活動することが、災害関連死を減少させるために有効である。

【研究の社会的意義】

本研究ではじめてシミュレーションで算出されたデータに基づいて急性期の災害医療対応の検討を行うことが可能となった。これまでの教訓や経験に基づく検討に加えて、シミュレーションによって算出されたデータに基づいて検討を行えることで、効果的な施策を数値で比較・検討することが可能となった。医療崩壊を起こさないために耐震化・家具転倒防止策を徹底することで発生傷病者数を減らすことが重要である。災害関連死は、発災超急性期におきる“未治療死”が多いため、広域医療搬送の充実以上に、発災早期に最大限の医療救護班を派遣して、被災地内の残存医療機能をフルに活用しつつ活動を行うことの重要性が確認された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】経営・経済農学

【研究領域課題番号】15H06151 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

GIS（地理情報システム） / 計量経済学 / リモートセンシング / 圃場分散 / 農地配分 / GIS / 要因分析 / 酪農業 / シミュレーション / 衛星画像解析 / コントラクター / 牧草地 / 作業受委託 / 作業受託 / 酪農 / 計量経済分析

【研究成果の概要】

根釧地域の酪農業牧草地の収穫作業において、コントラクター(牧草収穫等の作業受託組織)の作業圃場や日程、資本装備等について分析し、コントラクターごとにGIS(地理情報システム)を用い最適な作業順をシミュレートした。結果を実際の作業順と比較し、どの作業工程において、収穫機械が長時間待機しているなどの非効率が発生し収穫速度が低下していたのかを明らかにした。
さらに、リモートセンシングデータを用い、地域全体の圃場区画を判別し、作業機械の増減や圃場の集約による作業効率やコストへの影響を調べ、地域の最適なコントラクター体系を検討した。最終的に、導かれた効率的な収穫作業方策を現場のオペレーターと共有した。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2015-08-28 - 2017-03-31

【配分額】2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)

【研究分野】衛生学・公衆衛生学

【研究領域課題番号】25870129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地理情報システム / シミュレーション / 医療政策 / 医療情報 / 医療需要 / 推計 / マイクロシミュレーション / 社会医学 / 公衆衛生学 / 政策研究

【研究成果の概要】

本研究は、地理情報と統計情報を融合させることで、より正確かつきめ細やかな医療需要推計方法を提案したものである。推計項目は、入院医療、外来医療、在宅医療に関するものまで多くの臨床現場を想定したものであり、また推計手法そのものの検討についても学会等において報告している。また、推計結果についてはGISを用いて地図上に表現することで、誰にでもわかりやすく可視化した。これらの推計結果は、学会等の学術的な場のみならず、自治体の保健医療担当者や、地区医師会等の職能団体に対しても提供し、研究成果を有効活用してもらえるよう努めた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】24241054 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

都市のオペレーションズ・リサーチ / 防災 / 都市計画 / 交通 / GIS / オペレーションズ・リサーチ / 都市のOR / 都市内交通ネットワーク / 都市内・都市間流動 / コンパクトな都市空間 / 最適配置問題 / シミュレーション / 時空間ネットワーク

【研究成果の概要】

都市内の災害時の人の流動に関する総合的な研究として，本研究ではテーマを3つ設定した．１）交通ネットワークシステムの頑健性と効率性の評価：道路，鉄道，航空網それぞれについて，GISデータ，時刻表，交通量データを用いて頑健性と効率性の評価を行った．２）緊急時の都市内・都市間流動に関するモデル：過大な交通量が流れているときの鉄道の遅延を記述する数理モデルを開発した．また，都市内で早急な避難が必要なほどの重大な事故が発生したときの都市内経路の解析について研究を進展させている．３）コンパクトな都市空間の設計原理：鉄道網の発達が平面を時間的に縮小させる効果について数理的に分析した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】46,930千円 (直接経費: 36,100千円、間接経費: 10,830千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】24780142 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シミュレーション / 資源予測 / 林業収益 / 労働量 / 素材生産 / 最適化 / 安定性 / リモートセンシング / 成長予測 / 現況把握 / 胸高直径 / 樹高 / 林業経営 / 意思決定 / 森林管理 / 林業経営収支予測 / 地理情報システム / 人工林 / 持続可能性 / 収益性 / 炭素蓄積 / 公益性 / 森林計測 / 森林計画 / 三次元計測 / モニタリング

【研究成果の概要】

本研究は、リモートセンシング等から得られた森林の現況をもとに、成長モデルを組み合わせることによって、長期的な資源シミュレーションを行うことを可能とした。その結果、多様な森林管理に応じた労働量、材積、林業収益などを試算することが可能となった。また、これらのシミュレーションが地域の森林管理に応用できる可能性についても検討した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】21580176 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地理情報システム / 風害 / シミュレーション / 施業計画 / 風速 / 風害発生確率 / 森林成長モデル / GIS / 地理情報システム(GIS) / 衛星画像 / 航空機レーザー計測 / 人工林 / ロジスティック回帰モデル / 天然林

【研究成果の概要】

本研究は、針葉樹の風倒被害を対象とし、風況シミュレーションモデルとリモートセンシングを地理情報システム(GIS)上で統合した。このデータセットを基礎に、風倒被害と、風速・樹高等の関係を分析した。結果として、風速や樹高が高いほどに、風倒被害の発生確率が高まることを確認した。さらに、伐採戦略に応じた風倒被害のリスクにおける違いを分析し、時空間的に持続的な森林管理を維持し、木材生産力を改善することが可能であることを確認した

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】考古学

【研究領域課題番号】20320123 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

縄文時代 / 弥生時代 / 人口動態 / 文化変化 / シミュレーション / 古環境 / 形態分析 / 遺跡データベース / 地理情報システム / 古環境復元 / 縄文 / 弥生

【研究成果の概要】

遺跡のデータベース化を行い、それに基づく分析から、西日本の縄文～弥生時代の居住様式変化の実態、岡山県の弥生～古墳時代における人口推移のプロセスと社会の複雑化との関係、関東・中部地方の弥生時代についての人口推定方法の問題点等を明らかにした。生活様式に関する情報の少ない中国地方については、発掘調査によって新たな資料を得た。
縄文土器片の形状を定量的記述方法を用いて分析し、年代差を表す変異とそうでない変異があること、後期前葉と中葉の間で土器の構造に大きな差異があることを示した。
人口動態と文化変化に関するシミュレーション・プログラムを開発し、両者の関係を検討した。シミュレーションはWebで公開した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008-04-08 - 2014-03-31

【配分額】24,615千円 (直接経費: 18,934千円、間接経費: 5,680千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】17201035 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自然災害 / 防災 / 減災 / ハザードマップ / 火災 / シミュレーション / GIS / 都市環境 / 災害 / マルチハザード / 巨大都市 / 都市空間の最適化 / 災害アーカイブス / 3次元GIS

【研究成果の概要】

本研究では,マルチハザードマップを活用した巨大都市の防災都市空間の最適設計方法の開発を行った.最終的な成果は,(1)様々な災害の物理・化学現象を適切に捉えたシミュレーションモデルの開発と被害結果が社会に及ぼす影響の大きさの評価(災害シミュレーション),(2)過去の大規模災害の事例およびシミュレーション結果のデータベース化(災害アーカイブス),(3)(1),(2)の結果を3次元GIS上に統合することにより,任意の時空間上での災害の状況をバーチャル体験できるシステムの開発(3次元GIS),(4)マルチハザードを考慮した場合の,適切な都市空間の創造方法の提案(都市空間の最適設計)という4つから構成される.災害シミュレーションに関しては,地震災害,ヒートアイランド,火災.大気汚染・施設劣化という4種類のシミュレーションモデルを開発した.これらをそれぞれケーススタディーエリアに適用し,モデルの妥当性と効果の検証を行った.
災害アーカイブスについては、過去の災害で発生した事象、対応活動や教訓などを、発災からの経過時間や空間、対象者の組織や立場など、様々な角度から検索し分析できる災害情報のデータアーカイブを開発した。この災害情報アーカイブスは、種々の物理・社会現象に関する最新のシミュレーションモデルとデータベースの組合せにより、ただ単に過去の危機管理事例を収集・整理するだけでなく、異なる発災時刻、自然条件、地域の防災力、社会情勢のもとでの危機発生状況をシミュレートし、それを「擬似危機事例」として蓄積・更新していくことを可能とする。「擬似危機事例」を量産し、教材として用いることで、実際の危機事例の稀少性を補完し、危機に対するイマジネーション能力を高めることが可能となる。さらに東京23区を対象とした地域危険度マップシステムを開発し,市民が適切な防災対策を行うための環境整備を行った.この際,特別な技術を持たない一般市民(高齢者・子供も含め)も容易に操作できるユーザーフレンドリーなインターフェースの構築に配慮した.また,同様の技術を用いて,トルコ共和国イスタンブール地域を対象とした3次元マップシステムも開発し,これを活用した都市空間の最適設計のためのワークショップを提案した.現地における日本人学生とトルコ人学生によるワークショップでは,このマップシステムを利用した議論および最適設計の可視化が行われた.
本システムは,3次元空間情報を用いて災害に関する情報を可視化することにより,利用者の災害イメージ能力,現状理解力,対応力が向上し,災害に強い都市形成を目指す上で極めて有効なツールとなると考えられた.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】51,350千円 (直接経費: 39,500千円、間接経費: 11,850千円)

【研究分野】社会システム工学

【研究領域課題番号】14380189 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震被害 / 被害関数 / 被害推定 / 木造住宅 / 耐震診断 / 応答スペクトル / 地震 / 建物被害関数 / 地理情報システム / データベース / 地域性 / シミュレーション / 2000年鳥取県西部地震 / 2001年芸予地震

【研究成果の概要】

本研究では、建物被害推定精度の向上を目指し、木造建物の耐震性能の地域性に着目し、新たな被害関数の提案を行った。
まず、木造住宅の耐震性能の地域的な違いについて、耐震診断データをもとに分析した。耐震改修事業者より約3万棟の診断データを入手し、北海道・東北・関東・北陸・中部・東海・関西・山陰・山陽・四国・九州の11地域で集計し、診断評点分布の比較を行なった。その結果、関西地方で壁量が比較的少ない建物が多く、水平抵抗力の点で劣ること、北陸・東北といった積雪地域で壁配置等の問題から偏心の恐れのある建物が多いことなど地域的な違いが明らかとなった。
次に、耐震診断データに着目し,建物耐震性能の分布から応答スペクトルにより一部損壊被害を予測する被害関数の定式化を行った。そして、1995年兵庫県南部地震に関し、精度の検証を行った。
また、半壊・全壊といった大被害に対しても被害率評価ができるよう被害関数を拡張するため、被害推定に適した入力地震動の分析を行なった。実地震記録とそのスケーリング波計900波を用い、木造建物の動的解析モデルにより固有周期・壁量をパラメータとして数値解析を行った。その結果、被害判定閾値の変位における割線剛性に対応する固有周期の変位応答(減衰定数20%)の相関が高く、被害関数の入力として適していることが明らかとなった。
最後に、前項目の結果を受け、大被害時の周期伸びを考慮した変位応答スペクトルを入力とした被害関数の定式化を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】13,600千円 (直接経費: 13,600千円)

【研究分野】都市計画・建築計画

【研究領域課題番号】12650632 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

都市景観 / 美的秩序 / 複雑適応系 / 類似と差異 / 自己組織化 / デザイン / 記号論 / 地理情報システム / 街並み / 景観デザイン / シミュレーション

【研究成果の概要】

都市景観はミクロなデザイン行為の集積によって漸進的に変容していくものであり、新たなデザインの妥当性はマクロなレベルに美的秩序が生成されているかどうかにかかっている。その意味で、都市景観を「複雑適応系」とみなすことは、都市景観の美的秩序を分析する上で、きわめて有効な視点を与える。本研究では、複雑適応系としての都市景観の美的秩序とそのデザインの方法論について、次のような研究成果を得た。
1.都市景観を複雑適応系とみなすことができることを記号学的視点から明らかにした。
2.歴史都市・京都の都市景観を事例として、ミクロな要素の集合からなる街並みが、マクロなレベルで創発的な美的秩序を生成する状況を、多角的な視点から明らかにした。記号論的分析とともに、地理情報システムGISや景観シミュレーション手法を活用した分析を展開している点に特徴がある。
3.現代都市・東京の都市景観から、代官山のヒルサイドテラスをとりあげ、35年の歳月をかけて漸進的に成長をとげてきた街並みに組み込まれた多様なデザイン原理を抽出した。
4.ミクロな要素のインタラクションを誘導する上で、公共性の観点がきわめて重要な役割を果たすことが予想されるが、それを社会資本の概念を導入して考察した。
5.都市化のプロセスを空間の自己組織化という視点から分析するために、ミクロな要素のインタラクションから、マクロな空間のパターンが創発的に現れてくることを示すミュレーションモデルを構築した。
以上の分析をふまえて、ミクロな要素の組合せから自己組織的にマクロな都市景観の美的秩序を創り出すプロセスについて考察し、複雑適応系としての都市景観の美的秩序のデザイン原理の一端を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【研究分野】環境保全

【研究領域課題番号】11794031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

GIS / リモートセンシング / 植生変遷 / 航空写真測量 / DEM / 流出解析 / シミュレーション / 環境共生 / 里山 / 森林成長 / 地球環境 / 植生

【研究成果の概要】

本研究においては、環境共生の議論のシンボルとして注目の集まっている「里山」について、写真測量やリモートセンシングの先端技術と現地観測データをGIS上に統合することによって、その動態を観測する方法論を検討し、取得されたデジタルデータに基づいて、地球温暖化問題とも密接に関わる炭素固定量評価手法の開発を行った。
報告書ではその成果を、第1章:里山の森林成長と二酸化炭素固定量評価の方法論、第2章:リモセン先端技術の森林計測学への応用、第3章:高解像度DEMの精度と応用、第4章:高解像度DEMに基づく丘陵地の流出解析と植生変化、として取り纏めた。
主な成果として、20世紀後半(過去50年間)の里山の自然環境復元をデジタル写真測量技術を応用することで可能とし、森林の変化をGISベースで詳細に解析できるようにした。森林成長を高解像度DEMによりとらえ、植生判別を行った後、針葉樹林および広葉樹林において二酸化炭素固定量を試算した。また、レーザレーダやMSSなど、先端技術を応用して立木の本数や林分材積を算出する方法論の開発を行った。これらを応用することで、二酸化炭素固定量評価手法を高度化できる可能性が示された。一方、高解像度DEM自体の精度検証を、モデル実験を導入して行い、森林動態観測における精度推定の方法論を検討した。さらに、高解像度DEMと現地における流量測定を実施し、植生の違いよる流出特性の違いを明らかにし、植生回復に伴う流出特性変化のシミュレーション手法の開発を行った。
以上を通じて、愛知県瀬戸市を例に、里山の地形的特徴と森林動態を具体的に把握し、その過程をシミュレートする基礎を構築した。

【研究種目】地域連携推進研究費

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,500千円 (直接経費: 13,500千円)

【研究分野】林学

【研究領域課題番号】07556034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

森林 / 地理情報システム / 植物成長モデル / ランドスケープ / 景観シミュレーション / 景観 / シミュレーション / インターネット / 共同研究 / 情報 / コンピュータ・グラフィックス / 森林景観 / 予測

【研究成果の概要】

本研究により以下の成果を得た。
1.森林景観シミュレーションシステムの開発
森林に関する既存情報である林相図・林小班図と森林簿を、地理情報システムに入力し、森林空間情報を作成した。このデータを利用して、景観シミュレーションに必要な空間データの入出力・修正管理を行った。
リアルな樹木の3次元形状の生成のために、樹木成長モデリングシステムを応用するために、樹種・樹高に対応して樹木形状を生成し、地理情報システムのデータから、林班単位で3次元形状を生成するプロセスを構築した。また、人工林の樹木成長モデルを応用した森林景観シミュレーションシステムを開発した。
2.地区・地点レベルでのシステム応用による実用化
ケーススタディとして、東京大学附属秩父演習林既存地形データ、樹木データを用い、樹木単木レベルの成長シミュレーションモデルを樹林・林分レベルに適用し、地形情報を加え、数万本の樹木からなる森林景観について、当該システムにより写実的に表現(可視化)し、システムの実用化を示した。
3.現地フィールド景観観測システムの開発
枝葉、単木レベルの森林景観構成要素画像から森林全体の広域景観画像までを、現地で系統的に収集するシステムを設計・開発した。設置場所は東京大学秩父演習林内の2ヶ所に設置し、定点定時に自動的に撮影し、景観シミュレーションのための基礎的観測・データ収集を行ない、その有効性を実証した。
4.インターネットによる研究成果の公開
景観シミュレーションのCGアニメーションや、定点定時観測データ等を、インターネット上のウェッブページにより公開した。(URL http://cyberforest.fr.a.u-tokyo.ac.jp)

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)