お城の石垣の调査?解析?修復?维持?管理をサポート
― 『城郭石垣修復トータルシステム』を開発 ―
乐播传媒株式会社(本社：东京都新宿区、社长：友保 宏)は、城郭石垣の现状调査から、解析修復工事の施工、修復后の维持?管理までをサポートする「城郭石垣修復トータルシステム」を开発しました。
【背 景】
近年、地方都市の活性化、市民の憩いの场创出、歴史遗产保护などの机运が高まりをみせる中、城跡に往时の天守阁や櫓を復元し、これらをシンボルとした公园を整备する构想が全国各地で
具体化しています。それに伴い、城郭の基礎となる石垣修復のニーズも高まり、当社はこれまで駿府城、金沢城など５件の石垣修復工事を行ってきました。「城郭石垣修復トータルシステム」は、こうした施工実绩を通じて蓄積された石垣修復のノウハウをもとに開発した技術です。
【システムフロー】
「城郭石垣修復トータルシステム」のフローは、1.调査、2.解析、3.修復、4.维持?管理の4つのステップからなります(図1参照)。
【1.调査段阶】
まず、调査段阶では、解析に必要な现状の石垣の表面形状、内部构造、背面地盘性状といった情报を、石垣を伤つけることなく调査します。
?石垣表面形状の计测には「叁次元レーザー计测技术」を活用し、石垣表面の叁次元データを非接触で迅速に収集します(写真1、2参照)。このデータを瞬时に処理して、任意の位置における断面図や石垣表面の等高线図(図2～3参照)を自动作成し、リアルタイムに石垣のはらみ箇所を把握します。
?石垣内部の构造调査にはレーダー探査技术を活用し、石垣の控え长さやその背后に里込め材として配置されている栗石层の厚さを非破壊で把握します。
?また、石垣背面地盘性状の调査にはレイリー波探査技术を活用し、地盘の硬さ、埋设物や空洞の有无などの性状を非破壊で把握します。
【2.解析段阶】
解析段阶では、调査段阶で入手したデータをもとに解析モデルを作成し、「个别要素法(顿贰惭 ※-1)」を用いて石垣の安定解析を行います(図４参照)。この解析手法は当社が独自に确立して既に実用化しているもので、(1)不连続な粒状要素を扱うため、要素の离散、回転を表现でき、石垣石や里込め栗石の挙动を表现するのに适している、(2)时刻歴の各要素の変位、速度、接触力等を视覚的に把握できる、(3)崩壊に至る大変形までの解析が可能である、(4)静的解析だけでなく动的解析も可能である、といった数々の特徴があります。これらの调査?解析结果をもとに现状の石垣の健全性を判定し、修復の必要性を判断します。
【3.修復段阶】
修復の施工段阶では「二次元デジタル写真计测技术」を活用し、石垣现况図の作成や出来形管理等の业务のＩＴ化を図りました。
施工前の石垣现况図の作成は、従来、现地测量结果と写真をもとに手作业で行っていましたが、本システムによりデジタル写真计测データを処理するだけで作成可能になりました(写真1、2図5、6参照)。また、この现况図に各施工段阶の写真データを合成し、画面上でリアルタイムに出来形确认を行うことも可能になりました。こうした施工管理业务のＩＴ化により、従来に比べ作业の省力化が図れるほか、迅速かつ精度の高い出来形管理が可能となりました。
【4.维持?管理段阶】
维持?管理段阶では、调査段阶と同様の叁次元レーザー计测を定期的に実施し、データを比较して石垣の叁次元的な动きを非接触で迅速に把握します。従来の测量方法では、ある「点」の动きしかわかりませんでしたが、本システムでは石垣面全体の动きがリアルタイムに把握でき、迅速で高精度な动态観测が可能となりました。
【システム开発の効果】
当社が修復施工を行った金沢城において、レーザー计测およびデジタル写真计测による石垣の试験计测を行い、システムの有効性を下记のように确认しました。
■时间短缩
?幅70尘程度の石垣の场合、従来の方法では10尘毎の断面図作成に约４日を要し、等高线図作成は不可能であったのに対し、叁次元レーザー计测を活用した本システムでは、约3时间で计测から等高线図、任意断面図の出力までを行うことができます。
?また、1,400㎡の石垣の测量から立面図作成まで、従来の方法では约２１日を要するのに対し、本システムでは二次元デジタル写真计测を活用して约７日で行うことができます。
?さらに、700㎡におよぶ修復后の石垣の测量から出来形确认まで、従来の方法では约２日要するのに対し、本システムでは二次元デジタル写真计测を活用して约２时间で行うことができます。
■费用低减
调査费用は、上记の调査段阶、修復段阶における计测?作図作业のいずれも、従来の方法に比べ10～20％程度费用が低减されます。
■精度
1测点の计测误差は、叁次元レーザー计测の场合3～4尘尘、また、二次元デジタル写真计测の场合3～4尘尘(计测距离10尘)で、いずれもノンプリズム型トータルステーション(※-2)とほぼ同等の精度を得ています。
【今后の展望】
当社は今后、全国各地で増えると予想される城郭復元案件を対象に、本システムを积极的に提案し営业展开を行うとともに、石垣修復工事に本システムを活用し、工期短缩とコスト削减を図る方针です。
※-1：个别要素法
个别要素法(顿贰惭)とは、解析対象の构造体を円形要素または円の集合体にモデル化し、时々刻々の移动?回転を解析する手法です。要素同士が不连続であるため、要素の回転や要素同士の离散が可能で、崩壊に至る大変形まで解析が可能です。个别要素法では、石垣を构成する石垣石や栗石をあるがままの形状でモデル化できるため、石垣の挙动を解析するのに适しています。
※-2：ノンプリズム型トータルステーション
トータルステーションは、测定ポイントにレーザを照射し、反射して戻ってくるまでの时间を测定してポイントまでの距离を测る器械で、距离を测定する方法として最も一般的です。ノンプリズム型は、测定ポイントにプリズム(トータルステーション専用の反射ミラー)をターゲットとして设置せずに测距する器械です。
※本件へのお问い合わせは下記にお願いいたします。
 図1 城郭石垣修復トータルシステムフロー |
|
 写真1 レーザー計測状況 |
 写真2 レーザー計測状況 |
 図2 石垣等高線 |
 図3 石垣等高線 |
 図4 石垣解析モデル例 |
|
 図5 石垣立面図 |
 図6 石垣立面図 |
<お问い合わせ先>
リリースに记载している情报は発表时のものです。