ガウス過程回帰を用いた音響信号に基づく掃流砂量・粒径の推定

摘要

掃流砂間接計測では，掃流砂が河床へ衝突する際に発生する音響や振動を計測・解析することで，掃流砂量や粒径を推定する．取得信号を流砂量・粒径に変換する解析手法は多く提案されているが，信号処理としての扱いが少なく，数多く存在する信号処理技術を適用する余地が残っている．また，従来の回帰は河川ごとに実験・決定した係数に依存する例も多く，一般性を持つモデルが少ない．信号処理では，ノイズ除去，特徴量抽出，解析の3 段階でそれぞれ適切な技術を選択することが重要である．本研究では，特に解析の精度と一般性の向上を目的とする．ここで，既往の流砂観測に関する力学的知見を加味しつつ，高い表現力を実現する手法としてガウス過程回帰を選択した．水路実験データに基づき設計したモデルは，取得信号，流速，水位という情報のみから，高い精度で現地実験の流砂量・粒径を推定することができた．