JPS60249083A - 地質空中探査法及びその装置 - Google Patents

地質空中探査法及びその装置

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JPS60249083A
JPS60249083A JP59104658A JP10465884A JPS60249083A JP S60249083 A JPS60249083 A JP S60249083A JP 59104658 A JP59104658 A JP 59104658A JP 10465884 A JP10465884 A JP 10465884A JP S60249083 A JPS60249083 A JP S60249083A
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gamma ray
gamma
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rays
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、熱赤外線、可視光線及びガンマ線による地質
及び地質構造の空中探査法並びにその装置に関し、より
具体的には、熱赤外線ビデオカメラ、可視光線ビデオカ
メラ及びガンマ線検出器を空中で移動させながら、水面
を含む地表面から放射、放出される熱赤外線、可視光線
、ガンマ線をビデオカセットテープ又はデータレコーダ
に記録砂災害・雪害等の予知を行ないうる空中探査法及
びその装置に関する。
[従来の技術] 近時、リモートセンシングに間型る科学の進歩により、
地表面のスペクトル分布がデジタル処理できるようにな
り、地形、地質、植生の判読が定量化されつつあるが、
そこでの情報収集は、可視光線及び熱赤外線という専ら
光学的方法によっている。そのため、直接露出すること
がなく、植生で被覆されている地域での地質情報は、植
生情報を通しての間接的なものでしかなく、精度上で、
常に1ランク下のものでしかなかった。また、レーダ波
のセンサによるリモートセンシングも進歩し、地表面か
ら数メートル下の地中情報が得られるようになったが、
これとても、埋在の技術はマクロ的なものでしかない。
地下の情報を直接的に探り、高い精度と確度でその位置
対応をはかる適確な方法は、まだ存在しない。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、地質及び地質構造のより正確な情報をより正
確な位置対応の下で収集し得る方法及び装置を提示する
ことを目的とする [発明の概要] 本発明者は、ガンマ線が透過力の大きな放射線であって
地中から常時放出されており、地上を被覆する植生に邪
魔されることのないことに着目し、研究及び実測を重ね
た結果、可視領域での反射スペクトル及び熱赤外領域で
の放射スペクトルの計測に、ガンマ線領域の放射スペク
トルの計測を加えることにより、正確な位置対応の下で
、面内には地表付近の地質情報を、線内には断層・亀裂
といった地下深部までの地質情報を入手し得ることを知
った。より具体的には、対地高度30〜100mでの各
スペクトルの連続測定で、特に、宇宙からのガンマ線を
除く自然ガンマ線の全量とカリウム3′K、ラドン娘元
素 Bi1トロン娘元素 T 9.の各ガンマ線量から
、地質及び地質構造に関する情報を高い確度で詳細に入
手できることを発見した。
本発明においては、基本的には、ガンマ線量及びガンマ
線スペクトル・パターンの不連続的な変化から異常地域
を発見し、可視及び熱赤外の映像情報からその異常の内
容を具体的に判定すると共に正確な対応位置を知る。
可視光及び熱赤外の映像情報が示す位置自体を正確に知
るため、観測機器の傾きをバーチカルジャイロで知り、
これに対地高度情報を組み合わせ、その修正された正し
い位置を同時記録し、好ましくは映像情報に重畳する。
また、可視光及び熱赤外線による映像情報とガンマ線の
観測データとの間で正確な位置対応をとるために、本発
明では、同期用のパルス発振器を設(プ、このパルス発
振器からのパルス信号によりガンマ線、可視光線及び熱
赤外線の各データの間で同期をとる。
可視ビデオ映像からステレオ写真を作り、ステレオ写真
の地形・地質・植生等の判読技術を利用し、更に熱赤外
線映像に対する画像処理技術も併用することで、解析精
度を極めて高いものにすることができる。
本発明者は、日本各地においてマルチチャンネルアナラ
イザにより火山、温泉、断層、亀裂等のガンマ線スペク
トルを地上で測定した結果、単なる岩質・土質にも放射
性元素の存在比に固有の差のあること、及び、断層・亀
裂の有無のほかに地熱の状況によってもガンマ線スペク
トルに差のあることを発見した。本発明は、この知見に
基づくものである。
[発明の基本原理] 本発明を詳述する前に、ガンマ線による地質探査の原理
について簡単に説明°づる。
本発明の発明者は、地上において測定されるエネルギー
約3MeV以下のガンマ線スペクトルの全カント数が、
地下浅所に高温マグマの存在する火山では少なく、共軛
断層を伴っているような大断層の地域で多くなっている
ことを、広く日本各地の測定で確認した。つまり、岩石
中の放射性元素のウラン U、トリウム Th、カリウ
ム9″には、放射線を放出して安定元素へと壊変してい
く途中で、ウランからラドン Rn、トリウムから22
0T口といったガス状元素を経るが、この時期に地温が
高い程ラドンガス及びトロンガスの圧ノ〕が高まり、亀
裂に沿って移動が生じる。ところが、ラドンの半減期が
3.825日であるのに対してトロンの半減期は54.
5秒と極めて短いので、移動に伴って元素間の比率が変
わる。従って、地中に亀裂があれば、放射性元素の分離
が進行し、 K系列のガンマ線量に対して”2U系列及
び132−rh系列のガンマ線量の比が相対的に増加し
、また、地熱の高い地区程19Th系列のガンマ線量の
2ゝ′U系列のガンマ線Φに対する比率が相対的に低く
なる。これらのことは、地形傾斜変換線、谷底部・稜線
部において、fe K系列/“2U系列、3に系列/ 
”2Th系列のガンマ線量比が相対的に低くなるときに
は断層・亀裂又は地下水脈の存在を予想させ、′32U
系列/z’51Th系列のガンマ線量比が相対的に高く
なるときには地熱の高温部の存在を予想さV、’に系列
10′U系列のガンマ線量比が相対的に低く旦つ222
U系列/”2rh系列のガンマ線量比が相対的に高いと
きには温泉脈の存在を予想させる。
巨視的には、地熱地帯は放射性元素の壊変の際に放出又
は生成されるエネルギーが地中に取込まれているような
状況にあり、他方、大断層地域は反対に放出されるよう
な状況にある。数値的には、活火山での全ガンマ線量を
1とするとき、大断層地域が約2倍になっている。また
、カリウム Kに対するラドン娘元素1’9 B iの
存在比lll5 i/″0Kが活火山で1.0とすると
き、温泉湧出地で1.3、大断層地域で1.6というよ
うに地中の割目の拡がっていく程この存在比が大きくな
ること、同様の傾向がトロン娘元素2″’T Qの存在
比””T 1! /20Kにしみられ、活火山で1.0
とするとき、温泉湧出地で1.5、大断層地域で1.9
となっていることを見出している。特に、重要な発見は
、ラドン娘元素とト[1ン娘元素の存在比 Bi/ T
9.が、活火山で1.0どするとき、渇泉湧出地では0
.9、断層地域では0.8となり、地熱地帯では両元素
の分離が進んでいるという点である。従って、この存在
比は、地熱探査の尺度になり得る。なお、これらの数値
は、同一系列の岩石についての一般的な事例を示すもの
である。
この地上でのガンマ線スペクトルは、点に近い情報であ
り、それに対するに、空中での測定が面情報又は3次元
情報とも呼べるものである。地上と空中との関係は、部
分と全体とに対応しており、地上でのスペクトルが岩質
を強く反映しているとすれば、空中での観測は地質を強
く反映しているとみることができ、この比率(空中/地
上)は、地域における地層の亀裂の規模を探る指標にな
りうるちのである。ラドン娘元−ztltB、とカリウ
ム″にの存在比について空中/地上を計算してみると、
大断層付近の2.4倍に対して、温泉湧出地では1.0
となっていた。断層では破砕帯が広く拡がっているのに
対して、温泉湧出地での亀裂はごく限られた範囲のもの
どなり、事実に符号している。
本発明は、この空中での新規な測定法を提示するもので
ある。
[実施例の説明] 以下、図面を参照して本発明を詳述する。第1図は、本
発明の方法を実施するための装置の概略ブロック図であ
り、個々の装置自体は公知であり、容易に入手可能であ
る。第2図は、第1図に図示した各装置がヘリコプタ−
のどの部位に積載されるかを例示するものである。
11は、ガンマ線を検出するシンチレータであり、その
出力は、波高分析器19に印加される。シンチレータ1
1は、測定対象のガンマ線のエネルギー帯に応じて複数
個存在し、波高分析器19も、シンチレータ11毎に設
けである。単一の波高分析器を用い、複数のシンチレー
タ11の出ノ〕を時分割多重して当該波高分析器に入力
してもよいが、それでは、各エネルギー帯のガンマ線測
定値に時間差が生じ、好ましくない。12は電波高度計
、13は気圧高度計、14は、機体の傾きを知るための
バーチカルジャイロ、15は放射温度討、16は速度計
であり、これらの出力は、信号変換器20により、デー
タ記録若しくはデータ処理に好ましい形に変換される。
波高分析器19の出力及び信号変換器20の複数の出ノ
〕は、データ・レコーダ21に記録される。但し、即時
的な測定を行なう場合には、データ・レコーダ21の変
わりに又はデータ・レコーダ21と並列に演算回路を接
続し、以下に詳述する演算を行なわせ、異常地域で警報
音を発生させるようにしてもよい。
そうすれば、異常と予測される地域のより詳細な探査を
その場で行なうことができる。
17は、探査地域の地表面状況を観測・記録するための
可視光線ビデオカメラであり、その出力はビデオ・テー
プ・レコーダ22に記録される。ヘリコプタ−の飛行距
離及び飛行方向情報から探査位置を算定してもよいが、
現在では、外観の記録・再生による方法が最も正確であ
る。18は熱赤外線ビデオカメラであり、探査地域の土
壌水分の状況及び地熱の状況の面内把握に利用される。
熱赤外線ビデオ・カメラ18の出力も、ビデオ・テープ
・レコーダ23に記録する。
24は、データ・レコーダ21におけるガンマ線検出値
の記録及び高度情報等の記録と、ビデオ・テープ・レコ
ーダ22.23における映像記録とを同期させるための
同期信号パルス発振器である。このパルス発振器24の
出力は、データ・レコーダ21、ビデオ・テープ・レコ
ーダ22及びビデオ・テープ・レコーダ23の制御入力
に接続し、これらレコーダ21,22.23の記録動作
を同期させる。ビデオ・テープ・レコーダ22.23に
時刻を重畳記録してい)る場合等、・ビデオ・テープ・
レコーダ22と同23との間で同一場所を確認する手段
が存在する場合には、ビデオ・テープ・レコーダ22.
23の一方(好ましくは22)とデータ・レコーダ24
とを同期させるだけでよい。
第2図の(A)はヘリコプタ−の正面図を示し、(B)
は側面図を示す。へり]ブタ−の両側部にシンチレータ
11及びビデオカメラ17.18を配置し、波高分析器
19、信号変換器20、データ・し]−ダ21、ビデオ
・テープ・レコーダ22.23及び同期信号パルス発振
器24は、ヘリコプタ−の内部に搭載する。その他の機
器は、ヘリコプタ−に通常用いられる機器であり、それ
ぞれ都合のよい場所に配備する。
次に、本発明の実施方法について説明する。まず、第1
図に示した必要機器をヘリコプタ−に搭載し、探査目的
の地域を、対地高度1ool11程度で一定に保ちつつ
所定の規則的パターンに従い飛行する。その際には当然
に、上記各機器を作動状態にし、各エネルギー帯のガン
マ線の情報並びに、可視光及び熱赤外線の映像データを
収録づる。これらのデータは地上で地形データと比較し
つつ分析することになるが、各エネルギー帯のガンマ線
の線量比と地質との間には上述した関係が与えられてい
るから、各計測ガンマ線の線量比をその場で計韓し、そ
れらの比が上述の関係になるときは所定の警告(音や光
)を発生ずるようにしてもよい。
そのようにすれば、探査目的を簡易ではあるが、より迅
速に達成することができる。これらの換算は、直前サン
プリング値、測定値の最大値、最小値及び平均値の記憶
と、これらと瞬時測定値との比較を行なうことで達成で
き、その回路構成は、何ら困難はない。昨今、安価に入
手できるパーソナル・コンピュータでの簡単なプログラ
ムで実現でき机 リアルタイムでの警告又は、地上での分析により、亀裂
等の存在が予想される地域が割り出されたときには、そ
の地域について、可視光及び熱赤外線による映像情報で
確認することになる。本発明では、この映像情報とガン
マ線検出データとを完全に同期させているので、該当場
所の映像は容易に発見できる。また、バーチカルジャイ
ロにより機体の傾ぎを記録しているので、そのデータ及
び対地高度データ等から、その映像が、該当場所の映像
か否かも容易に確認できる。
[発明の効果コ 上記したどころから分るように、本発明によれば、右質
、土質、断層及び亀裂帯、核資源、地熱、温泉脈、地下
水脈等の所在を探査し、併せて地滑り、斜面崩壊、雪崩
れ、火山噴火の発生個所を容易に発見でき、且つ、映像
データによりその地域を正確に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る方法を実施するだめの装置の概
略ブ[1ツク図、第2図は、各機器をヘリコプタ−に積
載する位四を示す。 11・・・シンチレータ 12・・・電波高度計 13
・・・気圧高度計 14・・・バーチカルジャイロ 1
5・・・放射温度も116・・・速度計 17・・・可
視光線ごデオカメラ 18・・・熱赤外線ビデオカメラ
 1つ・・・波高分析器 20・・・信号変換器 21
・・・データ・レコーダ 22.23・・・ビデオ・テ
ープ・レコーダ 24・・・同期信号パルス発振器 ′
 − 第1図 第2図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)空中飛行体に熱赤外線ビデオカメラ、可視光線ビ
    デオカメラ及び複数のガンマ線検出器を積載し、地表か
    らのエネルギー帯の異なる3種類以上のガンマ線を当該
    ガンマ線検出器で同時検出し、そのデータをデータ・レ
    コーダに記録すると同時に、可視光線ビデオカメラ及び
    熱赤外線ビデオカメラにより測定地表面の映像を記録し
    、地中ガンマ線の異常分布並びに可視光線及び熱赤外線
    の映像から、地質及び地質構造並びにその−正確な位置
    を知ることを特徴とする熱赤外線・可視光線及びガンマ
    線による地質空中探査法。
  2. (2)測定ガンマ線が70に系列 a3?U系列及び2
    32Th系列のガンマ線であることを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項に記載の方法。
  3. (3) 空中飛行体と、 空中飛行体に積載した可視光線ビデオカメラ及びそのビ
    デオ・テープレコーダと、空中飛行体に積載した熱赤外
    線ビデオカメラ及びそのビデオ・テープレコーダと、空
    中飛行体に積載した、検出エネルギー帯の異なる複数の
    ガンマ線検出器と、 空中飛行体に積載し、各ガンマ線検出器の出力を記録す
    るデータ・レコーダと、 データ・レコーダとビデオ・テープ・レコーダの少なく
    とも一方とを同期して作動させる同期装置 とからなることを特徴どする熱赤外線、可視光線及びガ
    ンマ線による地質空中探査装置。
  4. (4)前記ガンマ線検出器は、少なくとも′に系32 列、 U系列及び Th系列のガンマ線を検出すること
    を特徴とする特許請求の範囲第(3)項に記載の装置。
  5. (5) データ・レコーダには、飛行高度、対地高度、
    機体傾度、地表面温度、対地速度及び測位データをも記
    録することを特徴とする特許請求の範間第(3)項又は
    第(4)項に記載の装置。
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JPH0378950B2 JPH0378950B2 (ja) 1991-12-17

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085565A (ja) * 1995-01-17 1996-01-12 Asahi Koyo Kk トンネル構造物の空洞・亀裂等の検査方法
JP2009505099A (ja) * 2005-08-18 2009-02-05 アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ, インコーポレイテッド マルチセンサおよび差分吸収lidarデータ融合

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