JP7424066B2 - Geological evaluation system, geological evaluation method and geological evaluation program - Google Patents

Geological evaluation system, geological evaluation method and geological evaluation program Download PDF

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本発明は、地質図等を作成するために地質を評価する地質評価システム、地質評価方法及び地質評価プログラムに関する。 The present invention relates to a geological evaluation system, a geological evaluation method, and a geological evaluation program for evaluating geology in order to create geological maps and the like.

ダムの建設工事等においては、施工や材料採取の予定現場の岩盤を構成する岩石の特性及びその基礎岩盤の地質状況を明らかにし、安全かつ経済的なダムの設計・施工に必要な地質工学的性質をできるだけ正確に把握するとともに、最適な施工方法や材料採取の実施方法等を決定している。このような岩石の特性の調査は、一般的に、地質専門技術者により、施工や材料採取の予定場所で行なわれる。この場合、地質専門技術者は、ロックハンマーやクリノメータ等の道具により、岩石を露頭から取り出し、目視や感触等により岩石の特性を観察して、岩石の名称及び岩盤の工学的性質を判定する。このため、地質専門技術者のスキルや知識が必要であった。また、地質図を作成する場合には、野外において地質図上の位置が判る基準となる位置(基準線)をペンキ等で現地に明示したり、割れ目の位置をオフセット測量によって測定したりするので、野外作業が多かった。 In dam construction work, etc., we clarify the characteristics of the rocks that make up the bedrock at the site where construction or material collection is planned, as well as the geological conditions of the underlying bedrock, and conduct geotechnical studies necessary for safe and economical dam design and construction. In addition to understanding the properties as accurately as possible, we are determining the optimal construction method and material collection method. Such investigations into the properties of rocks are generally carried out by geological specialists at the planned locations for construction or material collection. In this case, a geological engineer removes a rock from an outcrop using a tool such as a rock hammer or a clinometer, observes the rock's characteristics by sight or touch, and determines the name of the rock and the engineering properties of the rock. For this reason, the skills and knowledge of geological specialists were required. In addition, when creating a geological map, it is necessary to clearly indicate the reference position (reference line) on the field with paint, etc. to determine the position on the geological map, or to measure the position of cracks by offset surveying. , there was a lot of outdoor work.

そこで、採取現場で簡易に実行可能な岩石判定システムが検討されている(例えば、特許文献1参照。)。この文献に記載の岩石判定システムは、各岩石の特徴を示す質問事項及び回答と回答確信度とを記述した岩石分類フレーム、各岩石の曖昧的特徴を記述したファジィルール、及びそのファジィルールに対応するメンバーシップ関数からなる知識データベース装置を備える。そして、この岩石判定システムは、知識データベース装置に対応してルールベース型推論機構及びファジィ推論機構を行ない、岩石の種別を判定する。 Therefore, a rock determination system that can be easily implemented at the sampling site is being considered (see, for example, Patent Document 1). The rock classification system described in this document is compatible with a rock classification frame that describes the questions and answers indicating the characteristics of each rock and the answer confidence, a fuzzy rule that describes the ambiguous characteristics of each rock, and the fuzzy rule. The system includes a knowledge database device consisting of membership functions. This rock determination system performs a rule-based inference mechanism and a fuzzy inference mechanism in correspondence with the knowledge database device to determine the type of rock.

特開平6-220833号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-220833

しかしながら、地質専門技術者による岩石及び岩盤の工学的性質の判定は現場における岩肌の画像や打撃応答情報等に基づいており、判定が難しかった。また、評価対象が広範囲の場合、評価対象における打撃応答情報を取得するには、時間が掛かる。このため、地質を効率的に評価することは難しかった。 However, the judgment of the engineering properties of rocks and bedrock by geological engineers is difficult because it is based on images of the rock surface and information on impact response at the site. Furthermore, when the evaluation target is wide-ranging, it takes time to acquire the impact response information for the evaluation target. For this reason, it was difficult to efficiently evaluate the geology.

上記課題を解決する地質評価システムは、地表面位置に関連付けて、地表面を撮影した撮影画像を記憶した画像情報記憶部と、地表面位置に関連付けて、地質情報を記憶した地質情報記憶部と、地質を予測する制御部とを備えて、地質の評価を実行する地質評価システムであって、前記制御部が、前記画像情報記憶部に記憶された撮影画像を地表面位置に関連付けて単位領域に分割し、前記地表面位置に対応させて、前記単位領域の地質情報を前記地質情報記憶部から取得し、単一の地質情報が含まれている前記単位領域に関連付けられた前記撮影画像と前記地質情報とを教師情報として用いて、撮影画像に基づいて地質情報を予測するための予測モデルを生成し、評価対象領域の地表面位置の撮影画像と前記予測モデルとを用いて、前記評価対象領域における地質情報を予測する。 A geological evaluation system that solves the above problems includes an image information storage section that stores photographed images of the ground surface in association with the ground surface position, and a geological information storage section that stores geological information in association with the ground surface position. , a geological evaluation system for performing geological evaluation, comprising: a control unit for predicting geology; the geological information of the unit area is obtained from the geological information storage section in correspondence with the ground surface position, and the captured image associated with the unit area containing a single piece of geological information is A prediction model for predicting geological information based on the photographed image is generated using the geological information as training information, and a prediction model for predicting the geological information is generated based on the photographed image, and a prediction model for predicting the geological information is generated using the photographed image of the ground surface position of the evaluation target area and the prediction model. Predict geological information in the target area.

本発明によれば、効率的に妥当な地質の評価を行なうことができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently and appropriately evaluate geology.

実施形態における地質評価装置のシステム構成図。FIG. 1 is a system configuration diagram of a geological evaluation device in an embodiment. 実施形態のハードウェア構成の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of the hardware configuration of the embodiment. 実施形態におけるデータ記憶部に記憶されたデータ構成の説明図であって、(a)は画像情報記憶部、(b)は地質図記憶部、(c)は教師情報記憶部、(d)は予測結果記憶部。FIG. 4 is an explanatory diagram of the data structure stored in the data storage unit in the embodiment, in which (a) is the image information storage unit, (b) is the geological map storage unit, (c) is the teacher information storage unit, and (d) is the Prediction result storage unit. 実施形態における地質評価工程の全体の処理手順を示す流れ図。1 is a flowchart showing the overall processing procedure of a geological evaluation process in an embodiment. 実施形態における画像データ作成処理の処理手順を説明する流れ図。5 is a flowchart illustrating the processing procedure of image data creation processing in the embodiment. 実施形態における撮影工程を説明する説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a photographing process in the embodiment. 実施形態における教師データ生成処理の処理手順を説明する流れ図。5 is a flowchart illustrating the processing procedure of teacher data generation processing in the embodiment. 実施形態における教師データ生成処理を説明するための図であって、(a)は撮影画像、(b)は岩質区分図、(c)はフィルタリングを説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining the training data generation process in the embodiment, in which (a) is a photographed image, (b) is a lithology classification diagram, and (c) is a diagram for explaining filtering. 実施形態における予測処理の処理手順を説明する流れ図。2 is a flowchart illustrating the processing procedure of prediction processing in the embodiment. 実施形態における再検討領域の反発度の記録処理を説明する説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a repulsion degree recording process of a reexamination area in an embodiment. 実施形態における修正処理の処理手順を説明する流れ図。5 is a flowchart illustrating the processing procedure of correction processing in the embodiment.

以下、図1~図11を用いて、地質評価システム、地質評価方法及び地質評価プログラムを具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、ダムの建設現場(評価対象領域)の地質を評価して、その評価に応じて地質図を作成する地質評価システムとして説明する。この場合、同じ建設現場において、地質専門技術者が地質図を作成した場所(学習対象領域)の教師情報を用いて機械学習を行ない、地質専門技術者が地質図を作成していない他の場所について、学習結果を用いて地質を評価する。 An embodiment of a geological evaluation system, a geological evaluation method, and a geological evaluation program will be described below with reference to FIGS. 1 to 11. This embodiment will be described as a geological evaluation system that evaluates the geology of a dam construction site (evaluation target area) and creates a geological map according to the evaluation. In this case, at the same construction site, machine learning is performed using teacher information of the location (learning target area) where a geological specialist has created a geological map, and other locations where a geological specialist has not created a geological map. Evaluate the geology using the learning results.

図1に示すように、本実施形態では、撮像装置10に接続可能な地質評価装置20を用いる。
撮像装置10は、例えばカメラ等であって、被写体を撮影した画像を生成する。この撮像装置10は、いわゆるドローン等の無人航空機11に搭載される。この無人航空機11を、学習対象領域や評価対象領域に対して所定距離の位置で走査させながら飛行させる。そして、撮像装置10を用いて、対象領域の全体を分割して撮影する。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a geological evaluation device 20 connectable to an imaging device 10 is used.
The imaging device 10 is, for example, a camera, and generates an image of a subject. This imaging device 10 is mounted on an unmanned aircraft 11 such as a so-called drone. This unmanned aircraft 11 is made to fly while scanning at a position at a predetermined distance from the learning target area or the evaluation target area. Then, using the imaging device 10, the entire target area is divided and photographed.

(ハードウェア構成)
図2を用いて、地質評価装置20を構成する情報処理装置H10のハードウェア構成を説明する。情報処理装置H10は、通信装置H11、入力装置H12、表示装置H13、記憶部H14、プロセッサH15を備える。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアにより実現することも可能である。
(Hardware configuration)
The hardware configuration of the information processing device H10 that constitutes the geological evaluation device 20 will be explained using FIG. 2. The information processing device H10 includes a communication device H11, an input device H12, a display device H13, a storage section H14, and a processor H15. Note that this hardware configuration is just an example, and it can also be implemented using other hardware.

通信装置H11は、他の装置との間で通信経路を確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースカードや無線インタフェース等である。 The communication device H11 is an interface that establishes a communication path with other devices and executes data transmission and reception, and is, for example, a network interface card, a wireless interface, or the like.

入力装置H12は、作業者が、地質評価に必要な指示や、地質専門技術者が作成した地質図の情報、修正する地質情報等の入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード等である。表示装置H13は、各種情報を表示するディスプレイ等であり、評価対象領域において予測(評価)された地質をマッピングした地質図等を出力する。 The input device H12 is a device that allows an operator to input instructions necessary for geological evaluation, information on a geological map created by a geological specialist, geological information to be corrected, etc., and is, for example, a mouse or a keyboard. The display device H13 is a display or the like that displays various information, and outputs a geological map or the like that maps the predicted (evaluated) geology in the evaluation target area.

記憶部H14は、地質評価装置20の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶装置である。記憶部H14の一例としては、ROM、RAM、ハードディスク等がある。また、記憶部H14としてクラウドを利用して、データを保存してもよい。 The storage unit H14 is a storage device that stores data and various programs for executing various functions of the geological evaluation device 20. Examples of the storage unit H14 include ROM, RAM, hard disk, and the like. Further, data may be stored using a cloud as the storage unit H14.

プロセッサH15は、記憶部H14に記憶されるプログラムやデータを用いて、地質評価装置20における各処理を制御する。プロセッサH15の一例としては、例えばCPUやMPU等がある。このプロセッサH15は、ROM等に記憶されるプログラムをRAMに展開して、地質評価のための各種プロセスを実行する。 The processor H15 controls each process in the geological evaluation device 20 using programs and data stored in the storage unit H14. Examples of the processor H15 include a CPU, an MPU, and the like. This processor H15 develops a program stored in a ROM or the like into a RAM and executes various processes for geological evaluation.

プロセッサH15は、自身が実行するすべての処理についてソフトウェア処理を行なうものに限られない。例えば、プロセッサH15は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行なう専用のハードウェア回路(例えば、特定用途向け集積回路:ASIC)を備えてもよい。すなわち、プロセッサH15は、(1)コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、(2)各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する1つ以上の専用のハードウェア回路、或いは(3)それらの組み合わせ、を含む回路(circuitry)として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The processor H15 is not limited to performing software processing for all processes that it executes. For example, the processor H15 may include a dedicated hardware circuit (for example, an application-specific integrated circuit: ASIC) that performs hardware processing for at least part of the processing that it executes. That is, the processor H15 includes (1) one or more processors that operate according to a computer program (software), (2) one or more dedicated hardware circuits that execute at least some of various processes, or ( 3) It can be configured as a circuit including a combination thereof. A processor includes a CPU and memory, such as RAM and ROM, where the memory stores program codes or instructions configured to cause the CPU to perform processing. Memory or computer-readable media includes any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.

(地質評価装置20の機能)
図1を用いて、地質評価装置20の機能を説明する。この地質評価装置20は、評価対象領域の地質を評価するコンピュータシステムである。この地質評価装置20は、制御部21、画像情報記憶部22、地質情報記憶部としての地質図記憶部23、教師情報記憶部24、学習結果記憶部25及び予測結果記憶部26を備える。
(Function of geological evaluation device 20)
The functions of the geological evaluation device 20 will be explained using FIG. 1. This geological evaluation device 20 is a computer system that evaluates the geology of an evaluation target area. This geological evaluation device 20 includes a control section 21, an image information storage section 22, a geological map storage section 23 as a geological information storage section, a teacher information storage section 24, a learning result storage section 25, and a prediction result storage section 26.

制御部21は、制御手段(CPU、RAM、ROM等)を備え、後述する処理(画像管理段階、学習段階、予測段階、地質図作成段階及び修正段階等を含む処理)を行なう。このために、メモリに記憶された地質評価プログラムを実行することにより、制御部21は、画像管理部211、学習部212、予測部213、地質図作成部214及び修正部215等として機能する。 The control unit 21 includes a control means (CPU, RAM, ROM, etc.) and performs processing (including an image management stage, a learning stage, a prediction stage, a geological map creation stage, a correction stage, etc.) to be described later. For this purpose, by executing the geological evaluation program stored in the memory, the control unit 21 functions as an image management unit 211, a learning unit 212, a prediction unit 213, a geological map creation unit 214, a correction unit 215, and the like.

画像管理部211は、撮像装置10により撮影された撮影画像を管理する処理を実行する。
学習部212は、教師情報を用いた機械学習により、地質を評価するための学習処理を実行する。ここで、学習部212は、撮影画像及び地質図情報を用いて、撮影画像を入力とし地質図情報を出力とする予測モデルを生成するように学習する。本実施形態では、機械学習として、例えば、CNN(Convolutional Neural Network)を用いるが、これに限定されるものではない。
The image management unit 211 executes processing for managing images taken by the imaging device 10.
The learning unit 212 executes learning processing for evaluating geology by machine learning using teacher information. Here, the learning unit 212 uses the photographed image and the geological map information to learn to generate a prediction model that receives the photographed image as input and outputs the geological map information. In this embodiment, for example, CNN (Convolutional Neural Network) is used as machine learning, but it is not limited to this.

予測部213は、学習部212による学習結果を用いて、地質を評価する処理を実行する。CNNにおいては、入力層において入力された情報を用いて、多層に重ね合わせた畳み込み層、プーリング層を介して、全結合層において特徴量から最終的な判定を行なう。畳み込み層では、種々のフィルタを介して、岩質及び岩級の局所領域の特徴を捉える。プーリング層では、畳み込み層で得られた特徴点を代表的な数値に置き換える。本実施形態では、予測部213は、岩質及び岩級をそれぞれ判定するための学習結果を保持する。なお、本実施形態では、全結合層において、畳み込み層、プーリング層から出力された特徴量に応じて、分類器(例えば、SVM:Support Vector Machine)を用いて、分析結果と、岩質又は岩級とを結び付け、分析のための閾値を決定する。 The prediction unit 213 uses the learning results obtained by the learning unit 212 to execute a process of evaluating geology. In a CNN, information inputted in an input layer is used to make a final determination based on features in a fully connected layer via a multi-layered convolution layer and a pooling layer. The convolutional layer captures the characteristics of local regions of rock quality and rock grade through various filters. In the pooling layer, the feature points obtained in the convolution layer are replaced with representative numerical values. In this embodiment, the prediction unit 213 holds learning results for determining rock quality and rock class, respectively. In addition, in this embodiment, in the fully connected layer, a classifier (for example, SVM: Support Vector Machine) is used to compare analysis results with lithology or lithology according to the feature values output from the convolution layer and the pooling layer. and determine the threshold for analysis.

地質図作成部214は、予測部213が予測した地質情報に基づいて地質図を作成し、この地質図を出力する処理を実行する。本実施形態では、地質図作成部214は、後述する予測岩質区分図及び予測岩級区分図を作成する。
修正部215は、予測された岩級情報を修正する処理を実行する。
The geological map creation unit 214 creates a geological map based on the geological information predicted by the prediction unit 213, and executes processing to output this geological map. In this embodiment, the geological map creation unit 214 creates a predicted rock quality classification map and a predicted rock class classification map, which will be described later.
The modification unit 215 executes a process of modifying the predicted rock class information.

図3(a)に示すように、画像情報記憶部22には、地質を評価するための学習や予測に用いる画像管理データが記憶される。この画像管理データは、後述する画像データ作成処理において、ダムの建設現場で露出している地盤(地表面)を撮影して画像データを生成した場合に記録される。各画像管理データは、撮影画像データ220及び全体画像データ225を含んで構成される。 As shown in FIG. 3A, the image information storage unit 22 stores image management data used for learning and prediction for geological evaluation. This image management data is recorded when image data is generated by photographing the exposed ground (ground surface) at a dam construction site in image data creation processing to be described later. Each image management data includes photographed image data 220 and whole image data 225.

撮影画像データ220は、被写体を撮影した撮影画像(フルカラー画像)の画像データである。この撮影画像データ220には、撮影された画像を撮影した位置(座標)に関するデータが記録される。この撮影位置に基づいて、撮影画像を並べながら全体画像を作成することができる。
全体画像データ225は、撮影画像データ220を用いて作成された学習対象範囲全体や評価対象範囲全体の画像データである。
The photographed image data 220 is image data of a photographed image (full color image) of a subject. This photographed image data 220 records data regarding the position (coordinates) at which the photographed image was photographed. Based on this photographing position, an entire image can be created by arranging the photographed images.
The entire image data 225 is image data of the entire learning target range or the entire evaluation target range created using the captured image data 220.

図3(b)に示すように、地質図記憶部23には、地質専門技術者によって作成された地質図(地質情報)に関するデータが記憶される。この地質図は、地質専門技術者が地質図を作成して入力された場合に記録される。この地質図記憶部23には、岩質区分図データ231、岩級区分図データ232が記憶される。各区分図データには、地質位置としての空間的配置(緯度、経度、高度)に関するデータが関連付けられている。 As shown in FIG. 3(b), the geological map storage unit 23 stores data related to a geological map (geological information) created by a geological expert. This geological map is recorded when a geological expert creates and inputs the geological map. The geological map storage unit 23 stores rock type classification map data 231 and rock class classification map data 232. Each section map data is associated with data regarding the spatial arrangement (latitude, longitude, altitude) as a geological location.

岩質区分図データは、学習対象領域について、岩質の種類が区分されて表示されたマップである。岩質区分としては、火山岩類、堆積岩類及び変成岩類等がある。この場合、岩質区分図には、撮影対象において、マーキングに対応する位置を含める。ここで、マーキングは、基準線測量により設けたペンキや鋲等によって行われ、予め定めた数mの等間隔で配置される。 The lithology classification map data is a map in which lithology types are classified and displayed for the learning target area. Rock classifications include volcanic rocks, sedimentary rocks, and metamorphic rocks. In this case, the lithology classification map includes the position corresponding to the marking in the photographed object. Here, the markings are made with paint, rivets, etc. provided by reference line surveying, and are placed at predetermined equal intervals of several meters.

岩級区分図データは、学習対象領域について、岩級が区分されて表示されたマップである。岩級区分としては、A級岩盤、B級岩盤、CH級岩盤、CM級岩盤、CL級岩盤、D級岩盤等がある。この場合、岩級区分図には、撮影対象においてマーキングに対応する位置を含める。 The rock class classification map data is a map in which rock classes are classified and displayed for the learning target area. Rock class classifications include A class rock, B class rock, CH class rock, CM class rock, CL class rock, D class rock, etc. In this case, the rock class classification map includes the position corresponding to the marking in the photographed object.

図3(c)に示すように、教師情報記憶部24には、機械学習を行なうための教師情報が記憶される。この教師情報は、学習処理を行なう前に記録される。教師情報には、岩質教師情報241、岩級教師情報242を記憶している。これら教師情報(241,242)は、例えば、予め定めた学習単位の大きさ(例えば0.5m×0.5m)のグリッドに分割し、グリッド単位で作成される。 As shown in FIG. 3(c), the teacher information storage unit 24 stores teacher information for performing machine learning. This teacher information is recorded before learning processing is performed. The teacher information stores rock quality teacher information 241 and rock grade teacher information 242. These teacher information (241, 242), for example, are divided into grids of a predetermined learning unit size (for example, 0.5 m x 0.5 m) and created in grid units.

岩質教師情報241は、グリッド識別子、グリッド位置、撮影画像及び岩質情報を含む。
岩級教師情報242は、グリッド識別子、グリッド位置、撮影画像及び岩級情報を含む。
The rock quality teacher information 241 includes a grid identifier, a grid position, a photographed image, and rock quality information.
The rock grade teacher information 242 includes a grid identifier, a grid position, a photographed image, and rock grade information.

グリッド識別子は、単位領域としてのグリッドをそれぞれ特定するための識別子である。
グリッド位置は、このグリッドの位置を特定するための座標である。
撮影画像は、このグリッドの位置の地表面を撮影した画像である。
岩質情報及び岩級情報は、このグリッドの位置における岩質区分及び岩級区分である。
The grid identifier is an identifier for specifying each grid as a unit area.
The grid position is a coordinate for specifying the position of this grid.
The photographed image is an image taken of the ground surface at the position of this grid.
The rock quality information and rock class information are the rock quality classification and rock class classification at the position of this grid.

学習結果記憶部25には、地質図を作成するための予測モデル(学習結果)が記憶される。この学習結果は、後述する学習処理が実行された場合に記録される。本実施形態では、グリッド毎の画像情報を用いて、岩質及び岩級をそれぞれ予測するための予測モデル(岩質予測モデル及び岩級予測モデル)が記憶される。 The learning result storage unit 25 stores a predictive model (learning result) for creating a geological map. This learning result is recorded when the learning process described later is executed. In this embodiment, prediction models (a rock quality prediction model and a rock class prediction model) for respectively predicting rock quality and rock class are stored using image information for each grid.

図3(d)に示すように、予測結果記憶部26には、撮影画像に基づいて予測した予測結果情報260及び再検討情報265が記憶される。この予測結果情報260は、評価対象範囲において特定の大きさの各領域についての予測処理を行なった場合に記録される。ここで、予測される各領域は、教師情報に用いたグリッドと同じ大きさの範囲(グリッド)を用いる。再検討情報265は、予測結果情報260を修正する可能性がある場合に記録される。予測結果情報260には、グリッド識別子、グリッド位置、評価対象分割画像、予測岩質及び予測岩級に関するデータが含まれ、再検討情報265には、反発度及び修正岩級に関するデータが含まれる。 As shown in FIG. 3(d), the prediction result storage unit 26 stores prediction result information 260 and reconsideration information 265 predicted based on the photographed image. This prediction result information 260 is recorded when prediction processing is performed for each area of a specific size in the evaluation target range. Here, each region to be predicted uses a range (grid) of the same size as the grid used for the teacher information. Reconsideration information 265 is recorded when there is a possibility of modifying prediction result information 260. The prediction result information 260 includes data regarding a grid identifier, grid position, divided image to be evaluated, predicted rock quality, and predicted rock class, and the reconsideration information 265 includes data regarding repulsion degree and corrected rock class.

グリッド識別子は、予測結果のそれぞれを示す各グリッドを特定するための識別子である。
グリッド位置は、このグリッドの位置を特定するための座標である。このグリッド位置は、教師情報のグリッド位置とは異なる位置が記録される。
評価対象分割画像は、このグリッドの撮影画像(評価対象)である。
予測岩質は、このグリッドに対して予測した岩質である。
予測岩級は、このグリッドに対して予測した岩盤等級である。
反発度は、このグリッド位置において、シュミット式ハンマー試験による反発度である。この反発度は、予測された岩盤等級の確認のためにハンマー試験で取得される。
修正岩級は、予測岩級を修正した岩盤等級である。
The grid identifier is an identifier for specifying each grid indicating each prediction result.
The grid position is a coordinate for specifying the position of this grid. This grid position is recorded as a different position from the grid position of the teacher information.
The evaluation target divided image is a captured image (evaluation target) of this grid.
The predicted lithology is the lithology predicted for this grid.
The predicted rock grade is the predicted rock grade for this grid.
The degree of repulsion is the degree of repulsion determined by the Schmidt hammer test at this grid position. This resilience is obtained in a hammer test to confirm the predicted rock grade.
The revised rock class is a rock class that is a modification of the predicted rock class.

次に、図4~図11を用いて、地質評価装置20により地質を評価する場合の処理手順について説明する。本実施形態では、学習工程、予測工程、修正工程及び再学習工程を順番に実行する。ここで、学習工程は、撮影画像から地質評価を学習するための工程であり、予測工程は、評価対象領域において地質評価を行なう工程である。修正工程は、予測した地質評価の修正を行なう工程であり、再学習工程は、修正された情報を用いて再度学習する工程である。 Next, the processing procedure when geology is evaluated by the geological evaluation device 20 will be explained using FIGS. 4 to 11. In this embodiment, a learning process, a prediction process, a correction process, and a relearning process are performed in order. Here, the learning process is a process for learning geological evaluation from captured images, and the prediction process is a process for performing geological evaluation in the evaluation target area. The correction process is a process of correcting the predicted geological evaluation, and the relearning process is a process of learning again using the corrected information.

<学習工程>
図4に示すように、学習工程においては、画像データ作成処理(ステップSA1)、教師データ生成処理(ステップSA2)及び学習処理(ステップSA3)を行なう。
<Learning process>
As shown in FIG. 4, in the learning process, image data generation processing (step SA1), teacher data generation processing (step SA2), and learning processing (step SA3) are performed.

(画像データ作成処理)
図5に示すように、画像データ作成処理(ステップSA1)においては、撮影準備作業を行なう(ステップS1-1)。具体的には、学習対象となる地表面を濡らして清掃し、乾燥させて、表面の乾湿状態、清掃状態を予め定められた状態で統一しておく。更に、撮影対象範囲において、地質図と対応させるために、分割画像の整数倍の長さで、基準線測量によりマーキングを設ける。
(Image data creation process)
As shown in FIG. 5, in the image data creation process (step SA1), photographing preparation work is performed (step S1-1). Specifically, the ground surface to be studied is wetted, cleaned, and dried, and the wet/dry state and cleaning state of the surface are unified in a predetermined state. Furthermore, in order to correspond to the geological map, markings are provided in the photographic target range by reference line surveying at lengths that are integral multiples of the divided images.

次に、撮影作業を行なう(ステップS1-2)。ここでは、日射状態が同じとなる昼の予め定められた時間(例えば、晴れた日の12時~1時)において、撮像装置10を搭載させて無人航空機11を飛行させる。この場合、無人航空機11を操作して、撮像装置10が学習対象の地表面を走査するように、予め定めた高さで飛行させる。 Next, a photographing operation is performed (step S1-2). Here, the unmanned aircraft 11 is mounted with the imaging device 10 and is flown at a predetermined time in the daytime when the solar radiation conditions are the same (for example, from 12:00 to 1:00 on a sunny day). In this case, the unmanned aircraft 11 is operated to fly at a predetermined height so that the imaging device 10 scans the ground surface to be studied.

図6に示すように、無人航空機11の撮像装置10は、範囲A1の撮影後、この範囲A1と重ねるように次の範囲A2を撮影する。そして、撮像装置10は、撮影画像を、撮影位置に関連付けてメモリに記憶する。 As shown in FIG. 6, after photographing range A1, the imaging device 10 of the unmanned aerial vehicle 11 photographs the next range A2 so as to overlap this range A1. Then, the imaging device 10 stores the photographed image in the memory in association with the photographing position.

その後、地質評価装置20の制御部21は、撮影画像の取得処理を実行する(ステップS1-3)。具体的には、制御部21の画像管理部211は、撮像装置10から撮影画像を取得し、撮影画像データ220として画像情報記憶部22に記録する。 After that, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a captured image acquisition process (step S1-3). Specifically, the image management section 211 of the control section 21 acquires a photographed image from the imaging device 10 and records it in the image information storage section 22 as photographed image data 220.

次に、地質評価装置20の制御部21は、全体画像の生成処理を実行する(ステップS1-4)。具体的には、制御部21の画像管理部211は、取得した複数の撮影画像を、撮影画像の位置情報を用いて、撮影画像の周縁部を重ねるように並べる。この場合、1つの画像において、周囲80%程度を隣接画像と重ねる。そして、画像管理部211は、各画像を重なった部分で繋ぎ合わせて、学習対象領域を1つの画像とした全体画像データ225を生成して、画像情報記憶部22に記憶する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes an entire image generation process (step S1-4). Specifically, the image management unit 211 of the control unit 21 arranges the plurality of acquired captured images using the position information of the captured images so that the peripheral portions of the captured images overlap. In this case, about 80% of the periphery of one image is overlapped with the adjacent image. Then, the image management unit 211 connects each image at the overlapping portion, generates whole image data 225 with the learning target area as one image, and stores it in the image information storage unit 22.

(教師データ生成処理)
次に、図7を用いて、教師データ生成処理(ステップSA2)を説明する。
まず、地質評価装置20の制御部21は、各グリッドの分割画像の特定処理を実行する(ステップS2-1)。具体的には、制御部21の学習部212は、画像情報記憶部22に記憶されている全体画像データ225に映り込んだマーキングに基づいて、1つのグリッドの大きさに応じて、全体画像を各グリッドに分割した分割画像を生成する。そして、学習部212は、各グリッドにグリッド識別子を付与し、グリッドの位置と、各分割画像とに関連付けてメモリに記憶する。
(Teacher data generation process)
Next, the teacher data generation process (step SA2) will be explained using FIG.
First, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a process for identifying divided images of each grid (step S2-1). Specifically, the learning unit 212 of the control unit 21 analyzes the entire image according to the size of one grid based on the markings reflected in the entire image data 225 stored in the image information storage unit 22. Generate divided images divided into each grid. Then, the learning unit 212 assigns a grid identifier to each grid, and stores it in the memory in association with the position of the grid and each divided image.

次に、地質評価装置20の制御部21は、各グリッドの地質図の特定処理を実行する(ステップS2-2)。具体的には、制御部21の学習部212は、マーキングに基づいて、各グリッドに対応する地質図(岩質区分図及び岩級区分図)の領域を特定する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a process for identifying the geological map of each grid (step S2-2). Specifically, the learning unit 212 of the control unit 21 identifies the area of the geological map (lithology classification map and rock class classification map) corresponding to each grid based on the markings.

次に、地質評価装置20の制御部21は、分割画像と地質図の対応付け処理を実行する(ステップS2-3)。具体的には、制御部21の学習部212は、同じグリッドに対応付けた分割画像と地質図とを関連付けてメモリに記憶する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a process of associating the divided images with the geological map (step S2-3). Specifically, the learning unit 212 of the control unit 21 associates the divided images and the geological map that are associated with the same grid and stores them in the memory.

例えば、図8(a)に示す撮影画像を各グリッドに分割した分割画像は、グリッド位置に基づいて、図8(b)に示す各グリッドの岩盤等級と対応付けられる。なお、図8(b)は、グリッドに分割した岩級区分図であり、網掛部分はCH級であり、その他の部分はCM級である。 For example, a divided image obtained by dividing the captured image shown in FIG. 8(a) into each grid is associated with the rock mass grade of each grid shown in FIG. 8(b) based on the grid position. Note that FIG. 8(b) is a rock class classification diagram divided into grids, with the shaded portions being CH class and the other portions being CM class.

次に、地質評価装置20の制御部21は、グリッドのフィルタリング処理を実行する(ステップS2-4)。具体的には、制御部21の学習部212は、各分割画像に対応した地質図において、複数の区分が含まれている分割画像を除き、単一の区分が割り当てられた分割画像のみを抽出する。ここでは、複数の岩質区分が含まれているグリッド、複数の岩級区分が含まれているグリッドを削除する。例えば、図8(c)において、網掛けで示したグリッドには複数の岩級区分が含まれているため、網掛されたグリッドに関連付けられた分割画像及び地質図(岩級情報)を除いたグリッドに関連付けられた分割画像及び地質図を教師情報として特定する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes grid filtering processing (step S2-4). Specifically, the learning unit 212 of the control unit 21 extracts only divided images to which a single division is assigned, excluding divided images that include multiple divisions, in the geological map corresponding to each divided image. do. Here, grids that include multiple rock classifications and grids that include multiple rock class classifications are deleted. For example, in Figure 8(c), the shaded grid includes multiple rock class classifications, so the divided images and geological map (rock class information) associated with the shaded grid are excluded. Specify the divided images and geological map associated with the grid as teacher information.

そして、地質評価装置20の制御部21は、教師情報としての記録処理を実行する(ステップS2-5)。具体的には、制御部21の学習部212は、特定した教師情報を教師情報記憶部24に記憶する。 Then, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes recording processing as teacher information (step S2-5). Specifically, the learning unit 212 of the control unit 21 stores the specified teacher information in the teacher information storage unit 24.

(学習処理)
次に、予測モデルを生成する学習処理(ステップSA3)を説明する。
まず、制御部21の学習部212は、教師情報の分割画像を入力層、地質情報を出力層として用いた深層学習を行なう。ここでは、学習部212は、教師情報の分割画像及び岩質区分図を用いた学習により、グリッドの大きさの領域における岩質区分(岩質情報)を予測するための岩質予測モデルを生成する。また、学習部212は、教師情報の分割画像及び岩級区分図を用いた学習により、グリッドの大きさの領域における岩級区分(岩級情報)を予測するための岩級予測モデルを生成し、学習結果記憶部25に記録する。
(Learning process)
Next, a learning process (step SA3) for generating a predictive model will be explained.
First, the learning unit 212 of the control unit 21 performs deep learning using divided images of teacher information as an input layer and geological information as an output layer. Here, the learning unit 212 generates a lithology prediction model for predicting lithology classification (lithology information) in an area of the grid size by learning using the divided images and lithology classification map of the teacher information. do. Further, the learning unit 212 generates a rock class prediction model for predicting rock class classification (rock class information) in an area of the grid size by learning using the divided images and the rock class classification map of the teacher information. , are recorded in the learning result storage section 25.

<予測工程>
図4に示すように、予測工程においては、画像データ作成処理(ステップSB1)、予測処理(ステップSB2)及び地質図表示処理(ステップSB3)を順番に実行する。
<Prediction process>
As shown in FIG. 4, in the prediction process, image data creation processing (step SB1), prediction processing (step SB2), and geological map display processing (step SB3) are executed in order.

画像データ作成処理(ステップSB1)では、学習工程の画像データ作成処理(ステップSA1)と同様に、撮影準備作業、撮影作業、撮影画像の取得処理及び全体画像の生成処理を実行する。これにより、評価対象の全体画像が生成される。 In the image data creation process (step SB1), similarly to the image data creation process (step SA1) in the learning process, photographing preparation work, photographing work, photographed image acquisition processing, and overall image generation processing are executed. As a result, the entire image to be evaluated is generated.

(予測処理)
図9を用いて、予測処理(ステップSB2)について説明する。
まず、地質評価装置20の制御部21は、評価対象画像の分割処理を実行する(ステップS3-1)。具体的には、制御部21の予測部213は、評価対象の全体画像を、マーキングの間隔に基づいてグリッドに分割した評価対象分割画像を生成し、グリッドの位置に関連付けて、メモリに記憶する。
(prediction processing)
The prediction process (step SB2) will be explained using FIG. 9.
First, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes division processing of the evaluation target image (step S3-1). Specifically, the prediction unit 213 of the control unit 21 generates an evaluation target divided image in which the entire image to be evaluated is divided into grids based on the intervals of markings, and stores the divided images in memory in association with the positions of the grids. .

次に、地質評価装置20の制御部21は、グリッド毎に地質情報の予測処理を実行する(ステップS3-2)。具体的には、制御部21の予測部213は、グリッド毎に、分割画像を取得し、地質予測モデルを用いて地質情報の予測を実行する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes geological information prediction processing for each grid (step S3-2). Specifically, the prediction unit 213 of the control unit 21 acquires divided images for each grid, and predicts geological information using the geological prediction model.

この場合、予測部213は、学習結果記憶部25から岩質予測モデルを取得し、分割画像を入力層とした岩質予測モデルを用いて各グリッドにおける岩質を予測する。そして、予測した岩質を、そのグリッドのグリッド識別子、グリッド位置及び評価対象分割画像に関連付けて予測結果記憶部26に記憶する。更に、予測部213は、学習結果記憶部25から岩級予測モデルを取得し、分割画像を入力層とした岩級予測モデルを用いて各グリッドにおける岩級を予測し、そのグリッドのグリッド識別子、グリッド位置及び評価対象分割画像に関連付けて予測結果記憶部26に記憶する。 In this case, the prediction unit 213 acquires the rock quality prediction model from the learning result storage unit 25, and predicts the rock quality in each grid using the rock quality prediction model using the divided images as an input layer. Then, the predicted rock quality is stored in the prediction result storage unit 26 in association with the grid identifier of the grid, the grid position, and the evaluation target divided image. Furthermore, the prediction unit 213 acquires the rock class prediction model from the learning result storage unit 25, predicts the rock class in each grid using the rock class prediction model using the divided images as an input layer, and calculates the grid identifier of the grid, The prediction result is stored in the prediction result storage unit 26 in association with the grid position and the divided image to be evaluated.

(地質図表示処理)
図4に示すように、評価対象領域に含まれるすべての分割画像についての予測を終了した場合、地質評価装置20の制御部21は、地質図表示処理(ステップSB3)を実行する。具体的には、制御部21の地質図作成部214は、予測結果記憶部26に記憶された各グリッドの地質情報(岩質及び岩級)を、グリッドの座標を用いてマッピングし、評価対象領域全体についての予測岩質区分図及び予測岩級区分図を生成する。ここで、岩質及び岩級においては、各種類の識別子に応じて同一種類を特定し、各種類の範囲(区分)を特定する。そして、制御部21の地質図作成部214は、作成した各区分図を、表示装置H13に表示する。この場合、岩級区分図には、各グリッドを任意に指定可能な状態で表示する。
(Geological map display processing)
As shown in FIG. 4, when prediction for all divided images included in the evaluation target area is completed, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a geological map display process (step SB3). Specifically, the geological mapping unit 214 of the control unit 21 maps the geological information (lithology and rock class) of each grid stored in the prediction result storage unit 26 using the coordinates of the grid, and Generate a predicted lithology classification map and a predicted rock class classification map for the entire area. Here, regarding rock quality and rock class, the same type is specified according to the identifier of each type, and the range (classification) of each type is specified. Then, the geological map creation section 214 of the control section 21 displays each created section map on the display device H13. In this case, each grid is displayed in a state that can be specified arbitrarily on the rock class classification map.

<修正工程>
次に、図4に示すように、修正工程を実行する。ここでは、地質図における再検討領域の取得処理(ステップSC1)、修正する修正処理(ステップSC2)及び再表示処理(ステップSC3)を順番に実行する。
<Correction process>
Next, as shown in FIG. 4, a correction process is performed. Here, processing for obtaining a reexamination area in the geological map (step SC1), correction processing for correction (step SC2), and redisplay processing (step SC3) are executed in order.

再検討領域の取得処理(ステップSC1)において、まず、作業員は、表示装置H13に表示された岩質区分図及び岩級区分図を確認して、岩質や連続状態に応じて、予測した岩盤等級に疑義がある位置のグリッドを指定する。この場合、地質評価装置20の制御部21は、指定されたグリッドの予測結果情報260に関連付けて、データが記録されていない再検討情報265を生成する。 In the reexamination area acquisition process (step SC1), the worker first checks the lithology classification map and rock class classification map displayed on the display device H13, and makes predictions based on the lithology and continuity state. Specify the grid of locations where the rock grade is in doubt. In this case, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 generates reconsideration information 265 in which no data is recorded in association with the prediction result information 260 of the designated grid.

そして、図10に示すように、再検討領域の岩盤を、岩検ハンマー40で打撃する指示を表示装置H13に表示する。作業員は、表示された再検討領域においてハンマー試験を行なう。この岩検ハンマー40には、岩盤表面からの反発力(反発度)を計測する計測器が接続されている。岩検ハンマー40で岩盤表面を打撃した際に、岩検ハンマー40は打撃応答を計測し、反発度を算出する。この場合、反発度と、打撃した岩盤の打撃位置(グリッド位置)とを関連付けておく。 Then, as shown in FIG. 10, an instruction to hit the rock in the reexamination area with the rock inspection hammer 40 is displayed on the display device H13. The operator performs a hammer test in the indicated review area. This rock inspection hammer 40 is connected to a measuring device that measures the repulsive force (degree of repulsion) from the rock surface. When the rock surface is struck by the rock inspection hammer 40, the rock inspection hammer 40 measures the impact response and calculates the degree of repulsion. In this case, the degree of repulsion is associated with the impact position (grid position) of the rock at which the impact was made.

次に、図11に示すように、修正処理(ステップSC2)において、地質評価装置20の制御部21は、打撃位置と関連付けて反発度の記録処理を実行する(ステップS4-1)。具体的には、作業員により、再検討領域のグリッドの位置に対応する位置の反発度が入力された場合、制御部21の修正部215は、このグリッドのグリッド識別子の反発度を再検討情報265に記録する。 Next, as shown in FIG. 11, in the correction process (step SC2), the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes the recording process of the degree of repulsion in association with the impact position (step S4-1). Specifically, when the worker inputs the degree of repulsion at a position corresponding to the position of a grid in the reexamination area, the correction unit 215 of the control unit 21 converts the repulsion degree of the grid identifier of this grid into reexamination information. 265.

次に、地質評価装置20の制御部21は、岩盤等級の修正処理を実行する(ステップS4-2)。具体的には、制御部21の修正部215は、予測した岩質区分図と、再検討領域の反発度とを表示させる。そして、表示された岩質区分図と反発度とを確認して、再検討領域のグリッドに対して、修正する岩盤等級を入力する。修正部215は、修正入力されたグリッド識別子の再検討情報265に、入力された岩級を修正岩級として記録する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a bedrock grade correction process (step S4-2). Specifically, the correction unit 215 of the control unit 21 displays the predicted rock classification map and the repulsion degree of the reexamination area. Then, the user checks the displayed rock classification map and repulsion degree, and inputs the rock mass grade to be corrected into the grid of the reexamination area. The modification unit 215 records the input rock class as a modified rock class in the reconsideration information 265 of the grid identifier that has been modified and input.

次に、地質評価装置20の制御部21は、再表示処理を実行する(ステップSC3)。具体的には、制御部21の地質図作成部214は、ステップSB3と同様な処理を実行して、作成した各区分図を、表示装置H13に表示する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a redisplay process (step SC3). Specifically, the geological map creation unit 214 of the control unit 21 executes the same process as step SB3 and displays each created divisional map on the display device H13.

<再学習工程>
次に、図4に示すように、再学習工程を実行する。この工程は、修正工程の修正処理(ステップSC2)において、再検討情報265の修正岩級が記録された場合に実行される。
<Relearning process>
Next, as shown in FIG. 4, a relearning step is performed. This step is executed when the corrected rock class of the reexamination information 265 is recorded in the correction process (step SC2) of the correction process.

この再学習処理において、地質評価装置20の制御部21は、教師データ更新処理(ステップSD1)を実行する。具体的には、制御部21の学習部212は、反発度が記録された再検討情報265及びこれに関連付けられた予測結果情報260を予測結果記憶部26から抽出する。そして、学習部212は、抽出した予測結果情報260のグリッド識別子、グリッド位置、評価対象分割画像と、再検討情報265の修正岩級とを関連付けた新規教師情報を生成し、このグリッド識別子を含む岩級教師情報242として教師情報記憶部24に記録する。 In this relearning process, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a teacher data update process (step SD1). Specifically, the learning unit 212 of the control unit 21 extracts the reconsideration information 265 in which the degree of repulsion is recorded and the prediction result information 260 associated therewith from the prediction result storage unit 26. Then, the learning unit 212 generates new teacher information that associates the grid identifier, grid position, and evaluation target divided image of the extracted prediction result information 260 with the revised rock class of the reexamination information 265, and includes this grid identifier. It is recorded in the teacher information storage section 24 as rock class teacher information 242.

次に、地質評価装置20の制御部21は、ステップSA3と同様に、学習処理を実行する(ステップSD2)。この場合、制御部21の学習部212は、教師情報の分割画像及び岩級区分図を用いた学習により、グリッドの大きさの領域における岩級区分を予測するための岩級予測モデルを再度、生成し、この岩級予測モデルを学習結果記憶部25に記録する。 Next, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a learning process similarly to step SA3 (step SD2). In this case, the learning unit 212 of the control unit 21 re-creates the rock class prediction model for predicting the rock class classification in the area of the grid size by learning using the divided images and the rock class classification map of the teacher information. The rock class prediction model is generated and recorded in the learning result storage unit 25.

(作用)
地質評価装置20の制御部21は、単一の地質情報が含まれている地質図と分割画像とを対応付けた教師情報を用いて学習処理を実行する。これにより、グリッドの地質図を的確に予測することができる。
(effect)
The control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a learning process using teacher information that associates a geological map containing a single piece of geological information with a divided image. This makes it possible to accurately predict the geological map of the grid.

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、地質評価装置20の制御部21は、各グリッドに対して分割画像と単一地質情報を含む地質図とを関連付けた教師情報を用いて学習処理を実行し、地質予測モデルを生成する。そして、制御部21は、評価対象の地表面を撮影した画像を、教師データのグリッドと同じ大きさのグリッドに分割した評価対象分割画像と地質予測モデルとを用いて、地質情報を予測する。これにより、グリッドに対して的確な地質情報を予測することができる。そして、地質専門技術者の負担を軽減し、効率的に妥当な地質の評価を行なうことができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a learning process for each grid using teacher information that associates divided images with a geological map containing single geological information, and Generate a predictive model. Then, the control unit 21 predicts geological information using a geological prediction model and an evaluation target divided image obtained by dividing an image of the ground surface to be evaluated into grids of the same size as the grid of the teacher data. This allows accurate geological information to be predicted for the grid. In addition, the burden on geological specialists can be reduced and geological evaluations can be carried out efficiently and appropriately.

(2)本実施形態では、地質評価装置20の制御部21は、分割画像と、地質情報とを、マーキングに基づいて関連付ける。これにより、画像情報及び地質図情報を、効率的に対応付けて、教師データを生成することができる。 (2) In the present embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 associates divided images and geological information based on markings. This makes it possible to efficiently associate image information and geological map information and generate teacher data.

(3)本実施形態では、地質評価装置20の制御部21は、グリッド毎に、岩質及び岩級を予測し、地質図を作成する。これにより、撮影画像を地質図として出力することができる。 (3) In this embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 predicts rock quality and rock class for each grid, and creates a geological map. Thereby, the photographed image can be output as a geological map.

(4)本実施形態では、撮影準備作業(ステップS1-1)において地表面の乾湿状態や清掃状態を統一し、撮影作業において同じ時間に撮影を行なう。乾湿状態や日射光の照射状態による撮影画像のムラや清掃状態に起因する相違を排除して、的確な機械学習を行なうことができる。 (4) In this embodiment, the wet/dry conditions and cleaning conditions of the ground surface are unified in the photographing preparation work (step S1-1), and photographs are taken at the same time in the photographing work. Accurate machine learning can be performed by eliminating unevenness in photographed images due to dry/wet conditions, sunlight irradiation conditions, and differences due to cleaning conditions.

(5)本実施形態では、地質評価装置20の制御部21は、撮影画像の周縁部を重ねて繋ぎ合わせて、全体画像データ225を生成し、全体画像を各グリッドに分割した分割画像を生成する。これにより、撮影画像において歪みの発生が少ない中心領域を用いて全体画像を生成することができる。 (5) In the present embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 generates whole image data 225 by overlapping and connecting the peripheral parts of the photographed images, and generates divided images in which the whole image is divided into grids. do. Thereby, the entire image can be generated using the central region in the photographed image where less distortion occurs.

(6)本実施形態では、地質評価装置20の制御部21は、更新された予測岩盤等級と評価対象分割画像とを教師データとして用いて学習処理を実行する(ステップSD2)。これにより、補正された教師データを用いて再学習し、的確な予測モデルを生成することができる。 (6) In the present embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executes a learning process using the updated predicted rock mass grade and the evaluation target divided images as teacher data (step SD2). Thereby, it is possible to perform re-learning using the corrected teaching data and generate an accurate predictive model.

(7)本実施形態では、予測岩盤等級に疑義があるグリッドにおける反発度を取得する。これにより、疑義があるグリッドのみの反発度を計測すればよく、的確な岩盤等級を効率的に特定することができる。 (7) In this embodiment, the degree of repulsion in a grid where the predicted rock mass grade is questionable is acquired. As a result, it is only necessary to measure the degree of repulsion of the grid in question, and it is possible to efficiently identify the correct rock mass grade.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態においては、地質評価装置20の制御部21は、画像データ作成処理(ステップSA1)の撮影準備処理(ステップS1-1)において、表面の乾湿状態、清掃状態を統一し、撮影処理(ステップS1-2)において、日射状態が同じとなるように所定時間に撮影を行なった。撮影時の状態を調整する代わりに、色補正の見本がほぼ同じ色になるように撮像装置10のホワイトバランスを調整してもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- In the above embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 unifies the wet/dry state and cleaning state of the surface in the photographing preparation process (step S1-1) of the image data creation process (step SA1), and In (step S1-2), images were taken at a predetermined time so that the solar radiation conditions were the same. Instead of adjusting the conditions at the time of photographing, the white balance of the imaging device 10 may be adjusted so that the color correction samples have substantially the same color.

・上記実施形態においては、マーキングに基づいて、各グリッドの分割画像と地質図とを対応付けた。グリッドの分割画像と地質図との対応付けは、相互の位置を調整できれば、マーキングを用いる方法に限定されるものではない。例えば、経度や緯度等を用いて行なってもよい。 - In the above embodiment, the divided images of each grid are associated with the geological map based on the markings. The correspondence between the grid divided image and the geological map is not limited to the method using markings, as long as the mutual positions can be adjusted. For example, longitude, latitude, etc. may be used.

・上記実施形態においては、地質専門技術者が地質図を作成していない場所について、学習結果を用いて地質を評価する。ここで、教師データとなるグリッドを、評価対象のグリッドの近傍に点在させた方が、正答率がよいことが判明している。そこで、教師データとなる撮影画像を、評価対象地域内において離散して設けることが好ましい。 - In the above embodiment, the learning results are used to evaluate the geology of places where geological specialists have not created geological maps. Here, it has been found that the correct answer rate is better if the grids serving as teacher data are scattered near the grid to be evaluated. Therefore, it is preferable that the photographed images serving as the teacher data are provided discretely within the evaluation target area.

・上記実施形態において、地質評価装置20の制御部21は、地質専門技術者が作成した地質図を用いて、学習処理を実行した。地質位置に関連付けた地質情報は、地質図に限られず、評価対象領域において地質専門技術者が判定した複数の地点における地質情報を用いてもよい。 - In the above embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 executed the learning process using a geological map created by a geological expert. The geological information associated with the geological location is not limited to a geological map, and may be geological information at a plurality of points determined by a geological specialist in the evaluation target area.

・上記実施形態において、地質評価装置20の制御部21は、CNNを用いた深層学習によって、地質予測モデルを算出する。制御部21が用いる機械学習は、これに限定されない。例えば、撮影画像、地質情報に含まれる多様な情報を、重み付けしながら相互に結び付けたネットワークを構成した地質予測モデルを算出してもよい。この場合、撮影画像から地質情報を予測するための雛形予測モデル(例えば、雛形ネットワーク)を準備する。例えば、この雛形予測モデルとしては、汎用的に利用可能なように、各ノード間を統計的な重み付け値で結合したネットワークを用いる。そして、学習対象領域の複数の位置の撮影画像を雛形予測モデルに入力し、雛形予測モデルからの出力値と、地質専門技術者によって作成された地質図の値と比較して、両者が近くなるように重み付けを調整するフィードバックを繰り返す。そして、複数の位置における両者の差分が許容範囲に含まれる場合に、この調整された予測モデル(ネットワーク)を地質予測モデルとして用いる。 - In the above embodiment, the control unit 21 of the geological evaluation device 20 calculates a geological prediction model by deep learning using CNN. The machine learning used by the control unit 21 is not limited to this. For example, a geological prediction model may be calculated that configures a network in which various pieces of information included in captured images and geological information are interconnected while being weighted. In this case, a template prediction model (eg, template network) for predicting geological information from captured images is prepared. For example, as this template prediction model, a network in which nodes are connected using statistical weighting values is used so that it can be used for general purposes. Then, images taken at multiple locations in the learning target area are input into the template prediction model, and the output values from the template prediction model are compared with the values of the geological map created by a geological specialist engineer, and the two are found to be close. Repeat the feedback to adjust the weighting. Then, when the differences between the two at a plurality of positions are included in an allowable range, this adjusted prediction model (network) is used as a geological prediction model.

A1,A2…範囲、10…撮像装置、11…無人航空機、20…地質評価装置、21…制御部、22…画像情報記憶部、24…教師情報記憶部、25…学習結果記憶部、26…予測結果記憶部、40…岩検ハンマー、211…画像管理部、212…学習部、213…予測部、214…地質図作成部、215…修正部、220…撮影画像データ、225…全体画像データ、241…岩質教師情報、242…岩級教師情報、260…予測結果情報、265…再検討情報。 A1, A2... range, 10... imaging device, 11... unmanned aircraft, 20... geological evaluation device, 21... control unit, 22... image information storage unit, 24... teacher information storage unit, 25... learning result storage unit, 26... Prediction result storage section, 40...Rock inspection hammer, 211...Image management section, 212...Learning section, 213...Prediction section, 214...Geological map creation section, 215...Correction section, 220...Photographed image data, 225...Whole image data , 241...Rock quality teacher information, 242...Rock grade teacher information, 260...Prediction result information, 265...Reconsideration information.

Claims (7)

地表面位置に関連付けて、地表面を撮影した撮影画像を記憶した画像情報記憶部と、
地表面位置に関連付けて、岩質区分及び岩級区分の少なくとも1つの区分を記憶した地質情報記憶部と、
前記区分を予測する制御部とを備えて、地質の評価を実行する地質評価システムであって、
前記制御部が、
前記画像情報記憶部に記憶された撮影画像を地表面位置に関連付けて単位領域に分割し、
前記地表面位置に対応させて、前記単位領域に対応付けられる区分を前記地質情報記憶部から取得し、
単一の区分のみ対応付けられている前記単位領域に関連付けられた前記撮影画像と前記区分とを教師情報として用いて、撮影画像に基づいて前記区分を予測するための予測モデルを生成し、
評価対象領域の地表面位置の撮影画像と前記予測モデルとを用いて、前記評価対象領域における区分を予測することを特徴とする地質評価システム。
an image information storage unit that stores a captured image of the ground surface in association with a ground surface position;
a geological information storage unit storing at least one of a rock quality classification and a rock class classification in association with a ground surface position;
A geological evaluation system that executes geological evaluation, comprising a control unit that predicts the classification ,
The control section,
dividing the captured image stored in the image information storage unit into unit areas in association with the ground surface position;
obtaining a section associated with the unit area from the geological information storage unit in correspondence with the ground surface position;
generating a prediction model for predicting the division based on the photographed image, using the captured image and the division associated with the unit area to which only a single division is associated as training information;
A geological evaluation system characterized by predicting divisions in the evaluation target area using captured images of ground surface positions of the evaluation target area and the prediction model.
前記制御部は、 The control unit includes:
前記画像情報記憶部に記憶された撮影画像を繋ぎ合わせて学習対象領域を1つの画像とした全体画像を生成し、 Connecting the captured images stored in the image information storage unit to generate a whole image with the learning target area as one image,
前記単位領域に分割する際には、前記生成した全体画像を、前記地表面位置に関連付けて分割することを特徴とする請求項1に記載の地質評価システム。 2. The geological evaluation system according to claim 1, wherein when dividing into the unit areas, the generated entire image is divided in association with the ground surface position.
前記画像情報記憶部には、基準線測量により設けられた地表面のマーキングに基づく地表面位置に関連付けて、前記地表面を撮影した撮影画像が記憶され、 The image information storage unit stores a captured image of the ground surface in association with a ground surface position based on markings on the ground surface provided by reference line surveying,
前記地質情報記憶部には、前記地表面のマーキングに基づく地表面位置に関連付けて、前記区分が記憶され、 The geological information storage unit stores the classification in association with the ground surface position based on the marking on the ground surface,
前記制御部は、 The control unit includes:
前記単位領域に分割する際には、前記マーキングの位置に関連付けて分割することを特徴とする請求項1又は2に記載の地質評価システム。 The geological evaluation system according to claim 1 or 2, wherein the division into the unit areas is performed in association with the position of the marking.
前記教師情報の撮影画像及び前記評価対象領域の撮影画像として、マーキングされた地表面を、地表面の清掃状態、乾湿状態及び日光の照射状態を所定条件で撮影した画像を用いることを特徴とする請求項1に記載の地質評価システム。 The method is characterized in that, as the photographed image of the teacher information and the photographed image of the evaluation target area , an image of the marked ground surface is photographed under predetermined conditions such as a cleaning state, a wet/dry state, and a sunlight irradiation state of the ground surface. The geological evaluation system according to claim 1. 前記制御部は、前記予測した前記区分の中で、前記予測した区分とは異なる区分を取得した場合、新たに取得した区分と前記単位領域の撮影画像とを関連付けた新規教師情報を生成し、前記新規教師情報を用いて、前記予測モデルを再生成することを特徴とする請求項1又はに記載の地質評価システム。 When the control unit obtains a section different from the predicted section among the predicted sections , the control section generates new teacher information that associates the newly obtained section with the photographed image of the unit area; The geological evaluation system according to claim 1 or 4 , wherein the prediction model is regenerated using the new teacher information. 地表面位置に関連付けて、地表面を撮影した撮影画像を記憶した画像情報記憶部と、
地表面位置に関連付けて、岩質区分及び岩級区分の少なくとも1つの区分を記憶した地質情報記憶部と、
前記区分を予測する制御部とを備えた地質評価システムを用いて、地質の評価を実行する方法であって、
前記制御部が、
前記画像情報記憶部に記憶された撮影画像を地表面位置に関連付けて単位領域に分割し、
前記地表面位置に対応させて、前記単位領域に対応付けられる区分を前記地質情報記憶部から取得し、
単一の区分のみ対応付けられている前記単位領域に関連付けられた前記撮影画像と前記区分とを教師情報として用いて、撮影画像に基づいて前記区分を予測するための予測モデルを生成し、
評価対象領域の地表面位置の撮影画像と前記予測モデルとを用いて、前記評価対象領域における区分を予測することを特徴とする地質評価方法。
an image information storage unit that stores a captured image of the ground surface in association with a ground surface position;
a geological information storage unit storing at least one of a rock quality classification and a rock class classification in association with a ground surface position;
A method of performing geological evaluation using a geological evaluation system comprising a control unit that predicts the classification ,
The control section,
dividing the captured image stored in the image information storage unit into unit areas in association with the ground surface position;
obtaining a section associated with the unit area from the geological information storage unit in correspondence with the ground surface position;
generating a prediction model for predicting the division based on the photographed image, using the captured image and the division associated with the unit area to which only a single division is associated as training information;
A geological evaluation method characterized by predicting divisions in the evaluation target area using a photographed image of the ground surface position of the evaluation target area and the prediction model.
地表面位置に関連付けて、地表面を撮影した撮影画像を記憶した画像情報記憶部と、
地表面位置に関連付けて、岩質区分及び岩級区分の少なくとも1つの区分を記憶した地質情報記憶部と、
前記区分を予測する制御部とを備えた地質評価システムを用いて、地質の評価を実行するプログラムであって、
前記制御部を、
前記画像情報記憶部に記憶された撮影画像を地表面位置に関連付けて単位領域に分割し、
前記地表面位置に対応させて、前記単位領域に対応付けられる区分を前記地質情報記憶部から取得し、
単一の区分のみ対応付けられている前記単位領域に関連付けられた前記撮影画像と前記区分とを教師情報として用いて、撮影画像に基づいて前記区分を予測するための予測モデルを生成し、
評価対象領域の地表面位置の撮影画像と前記予測モデルとを用いて、前記評価対象領域における区分を予測する手段として機能させることを特徴とする地質評価プログラム。
an image information storage unit that stores a captured image of the ground surface in association with a ground surface position;
a geological information storage unit storing at least one of a rock quality classification and a rock class classification in association with a ground surface position;
A program that executes geological evaluation using a geological evaluation system comprising a control unit that predicts the classification ,
The control section,
dividing the captured image stored in the image information storage unit into unit areas in association with the ground surface position;
obtaining a section associated with the unit area from the geological information storage unit in correspondence with the ground surface position;
generating a prediction model for predicting the division based on the photographed image, using the captured image and the division associated with the unit area to which only a single division is associated as training information;
A geological evaluation program characterized in that the geological evaluation program functions as a means for predicting divisions in the evaluation target area using a captured image of the ground surface position of the evaluation target area and the prediction model.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017221860A1 (en) 2016-06-21 2017-12-28 日本電気株式会社 Area differentiation device, area differentiation method, and area differentiation program
JP2018017570A (en) 2016-07-27 2018-02-01 日本システムウエア株式会社 Rock mass strength determination device, rock mass strength determination method, and rock mass strength determination program
JP2019117437A (en) 2017-12-26 2019-07-18 大日本印刷株式会社 Article identification apparatus, article identification method and program
JP2019157346A (en) 2018-03-07 2019-09-19 株式会社大林組 Ground evaluation system and ground evaluation method
JP2020009141A (en) 2018-07-06 2020-01-16 株式会社 日立産業制御ソリューションズ Machine learning device and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017221860A1 (en) 2016-06-21 2017-12-28 日本電気株式会社 Area differentiation device, area differentiation method, and area differentiation program
JP2018017570A (en) 2016-07-27 2018-02-01 日本システムウエア株式会社 Rock mass strength determination device, rock mass strength determination method, and rock mass strength determination program
JP2019117437A (en) 2017-12-26 2019-07-18 大日本印刷株式会社 Article identification apparatus, article identification method and program
JP2019157346A (en) 2018-03-07 2019-09-19 株式会社大林組 Ground evaluation system and ground evaluation method
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