vol.16
 Academy Users Report
 Giới thiệu người dùng Vol. 16

Phát triển các nghiên cứu đa dạng với trọng tâm chính về độ dốc của đá, chú ý đến việc sử dụng VR 3D từ giai đoạn sớm
Kỹ thuật tiếp cận khu vực nước ngầm, giới thiệu trực quan hóa sử dụng UC-win/Road

Phòng thí nghiệm kỹ thuật môi trường địa kỹ thuật, Bộ môn Xây dựng, Môi trường và Kỹ thuật hệ thống ứng dụng, Khoa Kỹ thuật Môi trường và Đô thị, Đại học Kansai
URL http://wps.itc.kansai-u.ac.jp/geo-env/staff/
Địa điểm: Thành phố Suita, Osaka
Nội dung nghiên cứu và phát triển: Nghiên cứu trên các sườn núi đá, nước ngầm, phát hiện các vết nứt trên bề mặt tường hầm


"Ở Nhật Bản, khi nói đến (nghiên cứu về) nền tảng_nền móng, nó có nghĩa là các chủ đề liên quan đến kỹ thuật xây dựng (trong nhiều trường hợp). Tuy nhiên, trên thế giới, đặc biệt là ở Mỹ, nền tảng (một trong những vấn đề thu hút sự chú ý trong nghiên cứu nền tảng trong những năm gần đây) là cách để hình dung cấu tạo dưới lòng đất. Đó là dầu mỏ (vật thể phản ánh nhu cầu phát triển tài nguyên ngày càng tăng).

Trong 2 tháng từ tháng 6 đến tháng 7 năm 2017, GS. Harushige Kusumi, Giáo sư chuyên ngành Địa kỹ thuật và là thành viên của Bộ môn Xây dựng, Môi trường và Kỹ thuật hệ thống ứng dụng, Khoa Kỹ thuật Môi trường và Đô thị, Đại học Kansai đã ở lại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật xây dựng Quốc gia (LNEC) của Bồ Đào Nha. Đó cũng là trụ sở của Hiệp hội quốc tế về Cơ học đá: ISRM, nơi ông học tập và sinh hoạt tại đó. Kể từ khi thông tin liên quan đến cơ học đá được tập hợp từ khắp nơi trên thế giới về đó, ông đã tìm kiếm xu hướng gần đây trong lĩnh vực này để lấp đầy khoảng thời gian khi ông rời khỏi hoạt động nghiên cứu trong lĩnh vực chuyên môn của mình khi ông làm Chủ tịch của Đại học Kansai suốt 7 năm.

Là một phần của những gì ông nhận ra thông qua việc nghiên cứu từ đất nước của bạn, ông đã đề cập đến tình hình hiện tại khi việc khai thác nguồn tài nguyên dầu mỏ hạn chế đang được tiến hành, nhu cầu thăm dò các địa điểm tập trung mỏ dầu ngày càng tăng và hiệu quả. Đồng thời, việc hình dung hiệu quả của khu vực ngầm (môi trường dưới mặt đất) bằng công nghệ VR ba chiều (3D) hỗ trợ việc thăm dò tài nguyên được đề cập. Hội nghị hàng năm của Hiệp hội các nhà địa vật lý thăm dò (SEG) và triển lãm được tổ chức về đề tài trên cũng đề xuất xu hướng cạnh tranh của nhiều công nghệ đa dạng hóa trực quan.

Trong nghiên cứu về cơ học đá bao gồm độ dốc của đá, nước ngầm và đường hầm, Giáo sư Kusumi bắt đầu chú ý đến CG và 3D VR để sử dụng chúng từ rất sớm. Vào mùa xuân năm ngoái, khi Đại học Kansai tham gia vào dự án sử dụng nguồn nước ngầm dồi dào để khôi phục khu vực ở Ono-shi, Fukui, ông Kusumi đã lên kế hoạch sử dụng công nghệ VR như một công cụ bổ sung cho phương pháp kỹ thuật của riêng mình. Sau đó, ông giới thiệu công nghệ VR 3D thực tế ảo kết hợp phần mềm "UC-win / Road"của FORUM8 .



 Đại học Kansai với truyền thống 130 năm tại Osaka. Hương đến chức năng HUB cho nghiên cứu mới

Đại học Kansai được thành lập dưới tên trường luật Kansai ở Nishi-ku, Osaka. Kể từ đó, nó tự hào về truyền thống hơn 130 năm của mình. Sau đó, trường được tổ chức lại và đổi tên thành Đại học Kansai vào năm 1905. Sau khi ban hành Pháp lệnh Đại học năm 1918, nó bắt đầu xây dựng cơ cấu thích hợp cho việc xúc tiến, được ủy quyền là trường đại học theo hệ thống giáo dục trước chiến tranh năm 1922.

"Kể từ khi Đại học Hoàng gia Osaka chưa được thành lập vào thời điểm đó, Đại học Kansai là trường đại học đầu tiên được thành lập tại Osaka."

Theo lời giáo sư Kusumi, khi trường đại học nhận được sự hỗ trợ đáng kể từ giới kinh doanh ở Osaka, nó có cảm giác “được nuôi dưỡng và lớn lên bởi Osaka”, điều đó đã khích lệ mạnh mẽ tinh thân trong trường đại học.

Click to enlarge the image.
Trung tâm Đổi mới và Sáng tạo, Đại học Kansai Lễ khánh thành Trung tâm Đổi mới và Sáng tạo
 
Harushige Kusumi, Giáo sư chuyên ngành Địa kỹ thuật, thuộc Phòng thí nghiệm kỹ thuật môi trường địa kỹ thuật, Bộ môn Xây dựng, Môi trường và Kỹ thuật hệ thống ứng dụng, Khoa Kỹ thuật Môi trường và Đô thị, Đại học Kansai

Đại học Kansai bao gồm 13 khoa bao gồm Luật, Thư viện, Kinh tế, Kinh doanh và Thương mại, Xã hội học, Nghiên cứu chính sách, Ngoại ngữ, Sức khỏe và An sinh, Tin học, Khoa học an toàn xã hội, Khoa học kỹ thuật, Môi trường và Kỹ thuật đô thị, Hóa học, Vật liệu, và Sinh học; và 16 ngành đào tạo sau đại học bao gồm Luật, Thư viện, Kinh tế, Kinh doanh và Thương mại, Xã hội học, Tin học, Khoa học và Kỹ thuật, Giáo dục và Nghiên cứu Ngoại ngữ , Tâm lý học, Khoa học An toàn Xã hội, Văn hóa Đông Á, Quản trị, Sức khỏe và An sinh, Luật , Kế toán, và Tâm lý Lâm sàng Chuyên nghiệp. Hơn 30.000 sinh viên đang học tổng cộng ở cả hai hệ đại học và sau đại học, với 740 giáo viên toàn thời gian (tính đến tháng 5 năm 2017). Trường có 4 cơ sở ở Senriyama, Takatsuki, Takatsuki Muse, và Sakai, và nhiều cơ sở giáo dục và hoạt động khác.

Giáo sư Kusumi giữ chức Chủ tịch của Đại học Kansai vào tháng 10 năm 2009. Nhiệm kỳ của ông kéo dài trong 7 năm tới  tháng 9 năm 2016 (trong 2 kỳ). Tính từ năm cuối cùng (2016) là năm kỷ niệm lần thứ 130 của trường, các dự án kỷ niệm được thành lập như: 1) “Trung tâm đổi mới và sáng tạo”, một cơ sở nghiên cứu hợp tác và được sử dụng chung cho các giảng viên, sinh viên, công ty, và các viện nghiên cứu trên phạm vi giữa nghệ thuật / nhân văn và các khóa học khoa học, 2) “Trung tâm nghiên cứu Naniwa-Osaka”, là một trung tâm nghiên cứu các vùng chủ yếu ở Osaka. Đặc biệt, sau này nó đã được dùng để phục vụ nghiên cứu văn hóa của Osaka, góp phần vào sự phát triển của trường Đại học.


 Ba lĩnh vực chính được nghiên cứu từ phòng thí nghiệm

"Phòng thí nghiệm kỹ thuật môi trường địa kỹ thuật", do Giáo sư Kusumi điều hành, "Trọng tâm chính của phòng là (nghiên cứu về) độ dốc của đá", nghiên cứu với ba lĩnh vực chính là 1) dốc đá, 2) nước ngầm và 3) phát hiện vết nứt trên bề mặt tường hầm. Trong thời gian 7 năm khi ông phục vụ với tư cách là Chủ tịch trường đại học Kansai, một số giáo sư được bổ nhiệm đặc biệt đã hỗ trợ phòng thí nghiệm thay mặt ông. Trong một năm rưỡi sau khi ông trở lại, phòng thí nghiệm đang tập trung nghiên cứu phát hiện vết nứt trên bề mặt tường hầm bằng cách sử dụng AI (trí thông minh nhân tạo) và nghiên cứu về nước ngầm ở Ono-shi, Fukui. Hiện nay, 2 sinh viên  sau đại học và 6 sinh viên đại học đang làm việc tại phòng thí nghiệm. Có ít nhất 1 PC (máy tính cá nhân) được bảo đảm cho 1 sinh viên đại học và 2 hoặc 3 cho 1 sinh viên sau đại học để sử dụng các chương trình phần mềm khác nhau bao gồm mô phỏng số và xử lý dữ liệu từ các khảo sát thực địa.

Một trong những vấn đề thu hút sự chú ý của giáo sư về độ dốc của đá là phương pháp xây dựng ổn định mái dốc trong việc xem xét cảnh quan. Trong khi một mặt dốc phổ biến sử dụng vữa phun không được đánh giá về mặt cảnh quan nhiều, thì phương pháp  khác xem xét về mặt cảnh quan cũng giúp ổn định độ dốc, ví dụ, không chặt cây trên độ dốc tự nhiên càng nhiều càng tốt. Mặc dù độ ổn định của mái dốc thấp hơn so với phương pháp phun vữa, nhưng việc thiết lập phương pháp xây dựng tường chắn không có ảnh hưởng xấu đến cảnh quan (kể cả môi trường) bằng cách tận dụng cây xanh khi chúng phát triển đang được tiếp tục thí nghiệm và nghiên cứu thực địa.

 

Ngoài ra, theo Luật Đường bộ đã được sửa đổi sau vụ tai nạn xảy ra ở đường hầm Sasago trên đường cao tốc Chuo (2012), các kết cấu trên đường bộ như đường hầm và cầu phải được kiểm tra định kỳ 5 năm một lần. Tuy nhiên, có một số lượng lớn các loại kết cấu đó trên toàn quốc. Hơn nữa, một số kết cấu bị hạn chế về mặt kiểm tra, ví dụ, khi kiểm tra với búa; do vậy, các hoạt động bảo trì thực sự không theo kịp với nhu cầu. Do đó, để phát hiện các vết nứt trên bề mặt tường của đường hầm một cách chính xác và nhanh chóng, ông Kusumi và những người khác đã nghĩ ra một phương pháp chụp toàn bộ bề mặt tường đường hầm với các bức ảnh có độ nét cao và sử dụng “Mạng lưới thần kinh liên kết (CNN), một loại máy AI để xử lý các bức ảnh. Họ đang tiến hành nghiên cứu để thiết lập một phương pháp phát hiện vết nứt có tính chính xác cao mà không có sự khác biệt. ”


Click to enlarge the image.

Hơn nữa, về mảng nghiên cứu nước ngầm, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào lưu vực sông Kyoto trong gần 30 năm. Họ kiểm tra các phương pháp bảo trì thích hợp để nguồn nước ngầm dồi dào này có thể được sử dụng vĩnh viễn mà không tiêu diệt nó, và tiến hành phân tích thấm và phân tích khuyếch tán để giải quyết các vấn đề khác nhau của nước ngầm.

Trong quá trình nghiên cứu, vào năm 2002, khi một chương trình truyền hình của NHK chọn cách sử dụng nước ngầm theo cách truyền thống ở Kyoto, GS. Kusumi đã tái tạo tình hình nước ngầm của lưu vực Kyoto bằng 3D CG như một phương pháp để truyền tải một phần kết quả nghiên cứu kỹ thuật của mình một cách dễ hiểu. Đồng thời, ông cũng đề cập đến khoảng 21,1 tỷ tấn lưu lượng nước ngầm dự trữ của lưu vực sông Kyoto có thể được so sánh với hồ Biwa với lưu lượn khoảng 27,5 tấn. Chương trình truyền hình sau đó được chú ý vì nó đã thống kê một nguồn nước có quy mô khổng lồ nằm dưới lòng đất Kyoto (mà ông gọi là "Kyoto Suibon (lưu vực sông Kyoto)").

Click to enlarge the image.

Mô hình kết cấu 3D của Kyoto Suibon (Lưu vực sông Kyoto:
lượng nước dự trữ lớn dưới lòng đất của lưu vực Kyoto)


Nghiên cứu về nước ngầm ở Ono-shi, Sử dụng UC-win / Road để hiển thị tích hợp hình ảnh trên và dưới mặt đất

Giáo sư Kusumi đã biết tới và UC-win / Road khoảng 5 năm trước. Khi ông còn giữ chức vụ là Chủ tịch trường Đại học Kansai, khi việc xem xét các biện pháp tái tạo lại các thị trấn ở Osaka trong một thời gian dài, ông đã phát triển ý tưởng của mình mặc dù từ lâu Osaka đã được gọi là "Thành phố của Nước", cảnh quan xung quanh khu vực sông Dojima, sông Nakanoshima và sông Okawa đã bị phá hoại bằng các cầu vượt vượt sông thuộc đường cao tốc Hanshin. Khi ông có cơ hội nói chuyện với Giáo sư Shigenori Tanaka, Khoa Tin học của trường Đại học, ông đã bày tỏ suy nghĩ của mình. Sau đó Giáo sư Tanaka hợp nhất nghiên cứu của mình với ý tưởng của Giáo sư Kusumi. Kết quả là, một VR mô phỏng cảnh quan của khu vực có liên quan được tạo ra bằng cách sử dụng UC-win / Road.

Vào tháng 4 năm 2017, một hoạt động nghiên cứu đã bắt đầu, Đại học Kansai nghiên cứu về sự hồi sinh của khu vực Ono-shi, Fukui. Là một phần của hoạt động, Giáo sư Kusumi chịu trách nhiệm về phương pháp tiếp cận kỹ thuật sử dụng nước ngầm. Ông đã nhân cơ hội này để chuẩn bị một kế hoạch bao gồm UC-win / Road dựa trên kinh nghiệm thành công của ông trong công nghệ thực tế ảo VR trong quá khứ.

Với các khu vực đô thị trải dài trên lưu vực bảo tồn các thị trấn lâu đài cổ, Ono-shi có đặc điểm tương tự như Kyoto, cả hai đều đã tận dụng nguồn nước ngầm dồi dào vào cuộc sống hàng ngày từ lâu. Phản ánh kế hoạch của thành phố để nhấn mạnh nguồn nước ngầm sẽ tái sinh khu vực đô thị, 4 nhà nghiên cứu và giảng viên của Đại học Kansai, những người nghiên cứu khôi phục lại thị trấn với các đặc điểm khác nhau cùng tham gia dự án. Nguồn nước ngầm của thành phố là cơ sở cho một loạt các hoạt động khác, đầu tiên, Giáo sư Kusumi đưa ra nhận xét về lưu lượng nước ngầm dự trữ của lưu vực, mực nước cân bằng và tình hình sử dụng nước. Sau đó, ông nhắm tới mục tiêu trực quan hóa kết quả của nhóm nghiên cứu theo cách dễ hiểu bằng cách sử dụng 3D VR.

Click to enlarge the image. Click to enlarge the image.
Nghiên cứu hệ thống nước ngầm của Ono-shi, tỉnh Fukui

Theo nghĩa đen được ẩn dưới mặt đất, nước ngầm không thể được nhìn thấy thường xuyên. Vì vậy, Giáo sư Kusumi đã xây dựng kế hoạch như sau. Các dữ liệu được tạo ra với VR bao gồm mặt đất các khu vực thực tế, phản ánh nhiều nơi trong khu vực đô thị và các khu vực có liên quan tập trung vào lâu đài Ono. Đồng thời, dữ liệu VR dưới mặt đất cũng được tạo ra phản ánh các lớp địa chất, nơi dự trữ nước ngầm và điều kiện xung quanh chúng. Sau đó, các dữ liệu VR của cả trên và dưới mặt đất được kết hợp thể hiện mối tương quan giữa các lớp địa chất và vật thể phía trên vv, dữ liệu đó có thể đại diện chính xác và kết nối chúng thành một thể và giúp người xem hình dung chúng một cách dễ dàng.

Khi làm như vậy, UC-win / Road về cơ bản có khả năng hiển thị vật thể ở cả trên và dưới mặt đất với dữ liệu VR 3D. "Tuy nhiên, hiện tại không thể xử lý mô hình dưới mặt đất (tạo ra VR phản ánh các yếu tố địa chất) chỉ với UC-win / Road". Do đó, giáo sư đã chuẩn bị một chương trình phần mềm phân tích địa chất 3D riêng biệt.

Mặt khác, mặc dù các tài liệu và dữ liệu liên quan như các bản ghi nhàm chán thuộc sở hữu của các đô thị được sử dụng trước đó, nhưng các dữ liệu cần thiết để nắm bắt chính xác toàn bộ các tầng chứa nước và tầng đất đá là thiếu đáng kể. Về điều này, giáo sư và những người khác có nghĩa vụ phải bổ sung bằng cách lấy dữ liệu của mình. Họ đang có kế hoạch làm việc để cải thiện các lớp địa chất 3D, toàn bộ khía cạnh của tầng chứa nước, lượng nước ngầm dự trữ, lượng nước cân, v.v ... chính xác hơn.

"(Khi xây dựng một nền tảng để kiểm tra sự hồi sinh của khu vực) dù bất cứ điều gì có thể được lên kế hoạch dựa trên giả định về dự toán, thì điều quan trọng là phải có dữ liệu đầu vào chính xác (để các tránh tình huống như vậy)."




Các trường hợp sử dụng của UC-win/Road


Click to enlarge the image. Click to enlarge the image.
Đề xuất kế hoạch xây dựng đường cao tốc Hanshin dưới mặt đất và cải thiện đô thị bằng VR
Tình trạng hiện tại nơi cầu vượt và cầu nối đang chặn tầm nhìn, và hình ảnh tương phản về không gian nước khi di chuyển chúng xuống dưới lòng đất.
Click to enlarge the image. Click to enlarge the image.
VR trong việc tạo ra cảnh quan tương lai các khu vực xung quanh Tenjinbashi
Cảnh quan tương lai với vòng quay Ferris được lắp đặt tại khu vực Kensaki để tạo sự náo nhiệt ở Nakanoshima, và hình ảnh thưởng thức cảnh đêm từ vòng quay Ferris
(Viết bởi Takashi Ikeno)
(Up&Coming '18 Ấn phẩm mùa xuân)


Back
Trước
  
Mục lục

Trang sau


FORUM8