GPS技術を利用した未来型都市防災システムの構築

利用GPS技术构建未来城市防灾系统

• 批准号: 12875100
• 负责人: 田村 幸雄
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Polytechnic University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875100/
• 关键词: GPS測位; RTK-GPS; 応答モニタリング; 風応答; 都市防災システム; 健全性評価; 台風; FEM解析; ドップラソーダ; 風速鉛直分布; 地表面粗度; 設計風速; 上空風; 風洞実験; 乱れの強さ; 数値流体解析

昨年度までの実験的検証によって、RTK-GPSの観測可能振幅レベル、振幅分解能、周波数分解能等の基礎資料が整理できた。本年度は,高さ108mの鉄塔上にGPSユニツトを設置し、地震時および強風時の応答観測を行い,観測可能レベル、周波数分解能,使用に当たっての種々の制約や問題点の抽出を行った。日照や強風等の影響のない夜間の鉄塔静止位置を長期間にわたって観測し、その平均的な位置を厳密なゼロ点とした。これを基準にして、日照による熱変形の把握、台風時の挙動等をとらえることができた。強風時の応答からは、観測振幅の範囲では高周波数領域でのノイズレベルがやや高いが、加速度計による観測結果との十分な整合性が確認でき、以下の事柄が明らかとなった。つまり、(1)GPSにより動的変位のみならず,静的変位成分も計測可能である。(2)現状のGPSにより、固有振動数2Hz以下、つまり建物高さ約30m以上の建物が、振幅2cm以上の振動をしているときに計測が可能である。したがって、(3)10m高さでの平均風速が春一番程度の15m/sの場合、建物高さ80m以上、平均風速が台風なみの25m/sのときは、建物高さが60m以上で観測が可能である。次いで、GPSを利用して、都市建物群の健全性を管理する手法の検討のため、設計図書に基づきFEM解析モデルを作成し、固有値解析等でその妥当性を検討した上で、GPS変位時の任意部材の応力の時刻歴をモニタリングするシステムを構築した。未だ初歩的であるが、GPSによる都市建物群の性能モニタリング手法を開発し、未来型都市防災システムの在り方を示し得た。

直到去年的实验验证使我们能够组织基本材料，例如可观察到的振幅水平，振幅分辨率和RTK-GPS的频率分辨率。今年，GPS单元安装在一个高108m的钢制塔上，在地震和强风期间观察到了反应，并且在可观察到的水平，频率分辨率和使用方面提取了各种限制和问题。在很长一段时间内观察到不受阳光或强风影响的夜晚的固定位置，并将平均位置设置为确切的零点。以此为参考，我们能够掌握由阳光引起的热变形以及台风期间的行为。强风中的响应表明，在观察到的振幅范围内，高频范围内的噪声水平略高，但已证实，加速度计与观察到的结果足够一致，揭示了以下内容：换句话说，换句话说，（1）GPS不仅可以测量动态位移，还可以测量静态位移成分。 （2）使用当前的GPS，可以进行测量，当时固有频率为2Hz或以下的建筑物（即，建筑高度约为30m或更多，幅度为2厘米或更高）。因此，（3）如果10m高度的平均风速为15m/s，那是第一个春季，那么当建筑物高度为80m或更多并且平均风速为25m/s时，相当于台风，可以使用60m或更多的建筑物高度进行观察。接下来，为了考虑一种使用GPS管理城市建筑物健康的方法，基于设计文档创建了FEM分析模型，并通过特征值分析检查了其有效性，构建了一个系统来监视GPS流离失所期间任意成员压力的时间历史。尽管仍然以基本的方式，我们已经开发了一种使用GP监测城市建筑物绩效的方法，并能够证明预防城市灾难系统的未来。

项目成果

石原競: "GPSを利用した建物の風応答計測に関する基礎的研究"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-1. 211-212 (2000)

Ken Ishihara：“使用 GPS 进行建筑物风响应测量的基础研究”日本建筑学会会议学术讲座摘要 211-212（2000 年）。

吉田昭仁: "RTK-GPSを用いた鉄塔の風応答変位測定"日本建築学会大会学術講演梗概集. 関東. 211-212 (2001)

Akihito Yoshida：“使用 RTK-GPS 测量钢塔的风响应位移”日本建筑学会会议学术讲座摘要 211-212（2001 年）。

Y.Tamura: "Measurement of wind-induced response of buildings using RTK-GPS"The Fifth Asia-Pacific Conference on Wind Engineering. APCWEV. 93-96 (2001)

Y.Tamura：“使用 RTK-GPS 测量建筑物风致响应”第五届亚太风工程会议。

田村幸雄: "GPS技術を利用した都市内高層建築物群の強風時および地震時応答観測の提案"建築の研究. 139. 1-7 (2000)

田村幸雄：“利用 GPS 技术观测城市高层建筑在强风和地震期间的响应的提案”《建筑研究》139. 1-7 (2000)。