2024/07/15 更新

写真a

ウエダ タクミ
上田 匠
所属
理工学術院 創造理工学部
職名
教授
学位
Ph.D. (Geophysics) ( 2007年05月 University of Utah )
修士(工学) ( 2002年03月 早稲田大学 )

経歴

  • 2017年04月
    -
    2024年03月

    早稲田大学 理工学術院   創造理工学部 環境資源工学科   准教授

  • 2024年04月
    -
    継続中

    早稲田大学 理工学術院   創造理工学部 環境資源工学科   教授

  • 2017年04月
    -
    継続中

    国立研究開発法人産業技術総合研究所   地圏資源環境研究部門   客員研究員

  • 2016年04月
    -
    2017年03月

    国立研究開発法人産業技術総合研究所   地質調査総合センター 地圏資源環境研究部門   主任研究員

  • 2015年04月
    -
    2016年03月

    国立研究開発法人産業技術総合研究所   イノベーション推進本部 総合戦略室   企画主幹

  • 2007年04月
    -
    2015年03月

    国立研究開発法人産業技術総合研究所   地質調査総合センター 地圏資源環境研究部門   主任研究員

  • 2002年08月
    -
    2007年03月

    University of Utah   Dept. of Geology and Geophysics   Research Assistant

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学歴

  •  
    -
    2007年

    University of Utah   College of Mines and Earth Science   Department of Geology and Geophysics  

  •  
    -
    2002年

    早稲田大学   理工学研究科   資源及び材料工学専攻  

  •  
    -
    2000年

    早稲田大学   理工学部   環境資源工学科  

委員歴

  • 2020年07月
    -
    継続中

    物理探査学会  学術講演委員会

  • 2020年07月
    -
    継続中

    物理探査学会  会誌編集委員会 副委員長

  • 2019年07月
    -
    継続中

    物理探査学会  代議員

  • 2018年07月
    -
    継続中

    物理探査学会  国際委員会

  • 2018年
    -
    継続中

    東京大学地震研究所  高エネルギー素粒子地球物理学公募研究委員会

  • 2016年07月
    -
    2020年06月

    物理探査学会  会誌編集委員会

  • 2010年07月
    -
    2015年06月

    物理探査学会  ニュース委員会

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所属学協会

  •  
     
     

    日本計算工学会

  •  
     
     

    Society of Exploration Geophysicists

  •  
     
     

    物理探査学会

研究分野

  • 応用数学、統計数学   逆問題, 逆解析 / 地球資源工学、エネルギー学   物理探査工学, 電磁探査, 電気探査 / 固体地球科学

研究キーワード

  • 物理探査工学

  • 電磁探査

  • 電気探査

  • 逆解析

  • 応用地球物理学

  • 物理探査

  • 深層学習

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論文

  • A novel method for processing noisy magnetotelluric data based on independence of signal sources and continuity of response functions

    Hiroki Ogawa, Koichi Asamori, Tateyuki Negi, Takumi Ueda

    Journal of Applied Geophysics   213  2023年06月

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    Various schemes for processing magnetotelluric (MT) data have been reported aiming at suppressing the strong effect of artificial electromagnetic noises, especially coherent noise that is correlated between electric and magnetic time series. Many of the recent denoising schemes are based on decomposing MT data into the responses of the natural signals and noises. However, a steady differentiation of the natural signals from noises independent of any empirical choice of parameter setting is critically important. In addition, improper subtraction of values from the separated signals can lead to losing useful values of the natural signals or missing noise-affected values, which may result in failure in deriving the true MT responses. We propose a novel data-processing method that applies frequency-domain independent component analysis (FDICA) to both the local MT data and the reference magnetic data. Among the separated signals, the proposed method can quantitatively distinguish the natural signals from the noise-affected components by calculating the ratio of the cross-power spectrum with the reference data to the auto-power spectrum for each component. When determining which values to subtract from the separated signals, we introduce an evaluation index with respect to two characteristics of the MT response function: stationarity in the time domain and smoothness in the frequency domain. We conducted two types of experiments: with MT time series severely contaminated by synthetic coherent noises and with MT field data interfered with direct-current (DC) railways. Consequently, we confirmed the noise-suppression performance superiority of the proposed method over the conventional methods of MT data processing.

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    2
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    (Scopus)
  • MT法時系列データ処理における連続ウェーブレット変換の最適な計算設定の提案

    小川 大輝, 濱 友紀, 浅森 浩一, 上田 匠

    物理探査   75   38 - 55  2022年

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    MT法では,時系列を周波数スペクトルに変換することで得られる見掛比抵抗・位相曲線から,地下の比抵抗構造を把握する。短時間フーリエ変換に代わる新しいスペクトル変換手法として,窓関数に相当するウェーブレットを周波数に応じて拡縮し,広帯域の非定常信号の処理に適する連続ウェーブレット変換(CWT)がよく知られている。しかし,ウェーブレットの形状を決定する基底関数やパラメータには任意性がある。そのため,不適切なCWTの計算設定により自然電磁場の真の応答から乖離したスペクトルの値が算出されてしまう可能性があるが,時系列から周波数スペクトルに変換する際の数値誤差がMT法データ処理結果に与える影響が詳細に検証された例は無い。本研究では,0.001 Hz-1 Hz程度の帯域を対象とし,スペクトル変換に伴う数値誤差を抑制する観点から,MT法データ処理におけるCWTの最適な計算設定を検討した。まず,ウェーブレットの時間・周波数分解能の変化が,見掛比抵抗・位相曲線に与える影響を検討した。そして,連続性が高く地下の情報を良く反映する見掛比抵抗・位相曲線を与えうる,ウェーブレットの基底関数とパラメータの範囲を検証した。その結果,基底に正弦波成分を含み6以上10未満の次数を持つ複素Morlet関数の使用をCWTの最適な計算設定として提案した。さらに,異なる種類の実データを用いた場合でも,提案する計算設定によるCWTを適用することで自然電磁場の真値を良く反映した見掛比抵抗・位相曲線が得られやすくなり,特に観測データのS/N比が低い場合にその優位性が示唆された。以上により,提案する計算設定は自然電磁場に対する時間・周波数両領域での分解能を良く両立でき,信頼性の高いMT応答を得るのに有効であることを確認した。

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  • Three lines of evidence: Using geophysical approaches, geochemical approaches, and visual observation to assess potential leakage of mine water from tailing storage facility of a gold mine in Thailand

    Tanapon Phenrat*, Yuji Mitsuhata, Takumi Ueda, Yoshishige Kawabe, Yoshiaki Karino, Hideyuki Sato, Warakorn Maneechuket, Thitiporn Pladboon, Sirinart Laoharojanaphand, Kiattipong Khamdee

    Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems 2021    2021年06月

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  • 小型無人航空機(UAV)による物理探査手法について

    上田 匠, 光畑 裕司, 大熊 茂雄

    物理探査   74   93 - 114  2021年

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    無人(自律)または有人遠隔操縦による航空機,地上車両,海上・海中用移動体(いわゆるドローン)の中で,本稿では小型の無人航空機(UAV)を利用した物理探査について,歴史,分類,弾性波・磁気・電磁・放射能・地中レーダの各探査での研究開発事例を紹介する。特に磁気・電磁探査は小型UAVの機動性・可搬性を活かしたUAV(ドローン)磁気/電磁探査とも言える新しい探査手法の研究開発が急速に進んでいる。まず,受動的探査である磁気探査はスカラー/ベクトル型の2種類の受信器(磁力計)に大別し,UAVの適用事例を紹介する。またUAV電磁探査は能動/受動的測定いずれも存在するため,送受信器の搭載方法別に4種類に分けて研究開発,適用事例を説明する。小型UAVによる物理探査では搭載測定装置の重量制限が測定データ精度や可探深度に影響する。また,バッテリー容量は飛行時間・距離,探査効率の制約となる。さらに,マルチコプター型では回転翼駆動時の電磁ノイズ,探査装置の搭載・吊り下げ飛行での揺動ノイズも考慮する必要がある。そして,安全かつ効率的な探査には熟練操縦士や地上要員が不可欠である。一方でUAVは有人飛行に比較して柔軟性のある飛行が可能であり,高い水平分解能や地形に沿った探査の可能性が高まる。また,自然災害,放射性物質・有害物質暴露などの危険に対する作業従事者の安全性で極めて有利である。加えて,有人探査が困難な急峻地形,湿地帯,環境保全地域などでの探査の可能性も広がる。そのためにも,物理探査技術の小型化・高精度化だけでなく省電力駆動などが今後より重要になる。また,大量データの取得が一般的となり,ソフトウェアの面でも迅速な処理やマッピングなどの可視化,そして最終的には深度情報を含む逆解析の確立が求められる。そのような中で,今後はUAV物理探査技術が新たな物理探査手法の一つとなっていくことが期待される。

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  • 無人地上車両(UGV)を用いたマルチコイル型電磁探査システムの開発

    佐竹 海, 井手 健斗, 万沢 かりん, 上田 匠, 神宮司 元治, 横田 俊之, 小森 省吾

    物理探査   74   151 - 161  2021年

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    近年,電動マルチコプターを中心とした小型無人航空機など,いわゆる無人機・ドローン技術は,様々な分野において利用や研究開発が進められ,社会的に期待が高まっている。一方,地下空間の利用においては,地表から深度数メートルから数十メートルまでの浅層領域を対象とした問題が顕在化し,広範囲なエリアを非破壊で調査できる地下浅部探査の必要性が高まっている。このような背景を踏まえ,単一周波数・マルチコイル型電磁探査装置と無人地上車両(UGV)を組み合わせた新しい浅部探査用の電磁探査法システムの開発を進めている。本論文では,まず,本システムを用いたシステム構築の実現可能性を検証実験で確認し,実用を見据える品質のデータ取得を目指した。また,本システムの実行性と有効性を確認するために,茨城県古河市の宮戸川の堤防の一部を対象とした野外実験を実施し,測定結果から地下の見掛比抵抗断面図の作成を試みた。同一測線で往復2回の測定を実施し,再現性の高い見掛比抵抗断面図が得られたことで,本システムによる測定結果の信頼性を確認することが出来た。

    DOI CiNii

  • Development of a drone-borne electromagnetic survey system for searching for buried vehicles and soil resistivity mapping

    Yuji Mitsuhata, Takumi Ueda, Akiya Kamimura, Shin Kato, Atsushi Takeuchi, Chikara Aduma, Toshiyuki Yokota

    Near Surface Geophysics   20 ( 1 ) 16 - 29  2021年

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    We developed a drone-borne electromagnetic survey system using a commercial multi-frequency electromagnetic sensor equipped with a GPS receiver, a WiFi serial transceiver, and an ultrasonic distance sensor to measure the height of the electromagnetic sensor above the ground surface. The electromagnetic sensor was suspended from a drone with ropes. The distance between the drone and the electromagnetic sensor was adjusted to minimize the influence of electromagnetic noise generated by the drone, and to stabilize the electromagnetic sensor during flight. The system was tested at two experimental sites. The first site consisted of two buried vehicles to simulate a landslide. We assumed a scenario in which the search for the buried vehicles was urgent and accessibility to the area was limited. The second site consisted of wet and dry agricultural fields to test resistivity mapping. In the first test, we used the in-phase component of the measured data to locate the vehicles. The shallower vehicle was identified clearly, while the deeper vehicle was located successfully, albeit less easily. In the second test, the quadrature component was used for one-dimensional inversion after data processing, which included data smoothing, resampling and bias noise correction. The bias noise was measured while hovering the drone at a high altitude to negate the influence of ground conductivity. The results showed that the resistivity distributions could be mapped at some depths by using a five-frequency-processed quadrature component, and clearly showed the difference between the wet and dry fields. The crucial parameter in the evaluations of these targets was the height of the electromagnetic sensor above the ground surface, which was measured continuously during flight. The results demonstrated the potential of the survey system to search for buried metal objects and for shallow subsurface resistivity mapping over relatively large areas.

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    (Scopus)
  • 磁気探査データ解析のための岩石物性測定―北海道武佐岳地熱地域の例―

    杉野 由樹, 上田 匠, 大熊 茂雄, 石塚 吉浩, 宮川 歩夢

    物理探査   73   117 - 122  2020年

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    調査地域に分布する岩石の磁気的性質を含む物性情報は,磁気探査の結果を解釈する上で非常に有効である。しかし,これまで,磁気探査と並行して岩石磁気データの詳細が調べられる事は少なかった。一方,北海道東部の武佐岳地熱地域では,JOGMECにより地熱資源ポテンシャル調査を目的に高分解能空中磁気探査が実施され,顕著な低磁気異常域が観測されている。そこで,本研究では当該地域で採取された露頭岩石について,その密度,磁化率および自然残留磁化(NRM)を実験室内で測定することで,磁気探査データの解釈への活用可能性について検討を行った。

    イケショマナイ川右岸(A地点),シュラ川流域(B地点)とクテクンベツ川右岸(C地点)の3箇所から採取した露頭岩石(ブロック試料)を円筒試料に整形して測定に用いた。B地点の全部とC地点の一部の試料は,高NRM強度(≥1.0 A/m)かつ高Qn比(≥1.0)で,また負の伏角を示す。一方,A地点の全試料とC地点の一部の試料は,低NRM強度(≤1.0 A/m)かつ低Qn比(≤1.0)で,また正の伏角を示す。

    次に交流消磁実験を各地域から選定した試料について行ったところ,全ての試料はNRMの伏角が負となり,初生磁化が逆帯磁であることが分かった。この結果は,岩石採取地点付近に分布する顕著な低磁気異常と整合的であり,これらの低磁気異常が地熱兆候によるものではなく,逆帯磁の火山岩の分布によるものであることを示している。一方,A地点から採取した岩石の鏡下鑑定と蛍光X線分析による全岩分析を実施したところ,変質が進み有色鉱物が少ないことが判明し,結果として磁性を弱めていることが分かった。

    以上より,北海道東部の武佐岳地熱地域では露頭岩石の物性測定結果と磁気探査との対応が非常に良い事がわかり,磁気探査の解釈を行う上で,表層部の岩石物性情報の詳細を調べることが有効であることが明らかとなった。

    DOI CiNii

  • Three-dimensional electromagnetic holographic imaging in active monitoring of sea-bottom geoelectrical structures

    Michael S. Zhdanov, Martin Ćuma, Takumi Ueda

    Active Geophysical Monitoring     269 - 294  2020年

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    We consider an application of the ideas of electromagnetic (EM) holography/migration to the interpretation of a typical marine controlled-source EM (MCSEM) survey, which consists of a set of sea-bottom receivers and a moving electrical bipole transmitter. The three-dimensional interpretation of MCSEM data is a very challenging problem because of the enormous amount of computations required in the case of the multitransmitter and multireceiver data acquisition systems used in these surveys. At the same time, we show that the MCSEM surveys with their dense system of transmitters and receivers are extremely well suited for application of the holography/migration method. The combined EM signal in the receivers forms a broadband EM “hologram” of the sea-bottom geological target. As in optical and radiowave holography, we can reconstruct the volume image of the geological target by “illuminating” this EM hologram with the reference signal. The principles of holography/migration imaging formulated in this chapter are tested on typical models of a sea-bottom petroleum reservoir. We also apply this new technique to the interpretation of an MCSEM survey conducted in the Troll West gas province, offshore from Norway.

    DOI

  • 磁気探査データ解析のための岩石物性測定-北海道武佐岳地熱地域の例-

    杉野由樹, 上田匠, 大熊茂雄, 石塚吉浩, 宮川歩夢

    物理探査(Web)   73  2020年

    J-GLOBAL

  • Iterative migration in marine CSEM data interpretation

    Michael S. Zhdanov, Takumi Ueda, Alexander Gribenko

    Society of Exploration Geophysicists - SEG International Exposition and 76tth Annual Meeting 2006, SEG 2006     810 - 814  2018年

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    In this paper we consider an application of the ideas of electromagnetic (EM) migration to the interpretation of a typical marine controlled-source (MCSEM) survey, which consists of a set of sea-bottom receivers and a moving electrical bipole transmitter. The 3-D interpretation of the MCSEM data is a very challenging problem because of the enormous amount of computations required in the case of the multi-transmitter and multi-receiver data acquisition systems used in these surveys. At the same time, we show that the MCSEM surveys with their dense system of transmitters and receivers happen to be extremely well suited for application of the migration method. In order to speed up the computation of the migration field, we apply a fast form of integral equation (IE) solution based on the multigrid quasi-linear (MGQL) approximation. The principles of the migration imaging formulated in this paper are tested on a typical model of a sea-bottom petroleum reservoir.

  • Sub-seafloor resistivity sensing using a vertical electrode configuration

    Takumi Ueda, Yuji Mitsuhata, Motoharu Jinguji, Hisatoshi Baba

    EARTH PLANETS AND SPACE   66 ( 1 )  2014年05月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

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    There is growing interest in marine direct current (DC) resistivity methods for sub-seafloor exploration of a broad range of geophysical and geological targets. To address this, we have developed a new marine DC method with a vertical electrode configuration (VEC). Compared to conventional marine DC methods that use a horizontal electrode configuration, the shape and position of our VEC cable can be controlled relatively easily. Therefore, the VEC is suitable for operations in regions of steep bathymetry and for expeditious sub-seafloor resistivity exploration. In this study, we introduce a water-resistant electrode array cable and an onshore multichannel DC measurement system for stable and rapid data acquisition. To evaluate the performance and efficiency of the new system, we conducted field experiments in the shallow water zone at Shimizu Port, Suruga Bay, Japan. In order to quantitatively analyze the VEC-DC data, we adopt a 1-D numerical modeling code that computes the electric potential and apparent resistivity generated by a point and dipole current source used in the VEC-DC measurement. These can be placed at any position with an arbitrary electrode configuration in a multilayered space, including seawater and sub-seafloor layers. We also develop an inversion code for the VEC-DC data based on a simulated annealing (SA) optimization and applied this to the field data. The observed data is of sufficiently good quality to be used for inversion, and the SA result demonstrates that the proposed VEC-DC system is able to estimate the sub-seafloor resistivity structure.

    DOI

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  • A new marine magnetotelluric measurement system in a shallow-water environment for hydrogeological study

    Takumi Ueda, Yuji Mitsuhata, Toshihiro Uchida, Atsunao Marui, Kenji Ohsawa

    JOURNAL OF APPLIED GEOPHYSICS   100   23 - 31  2014年01月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

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    We have developed a new marine magnetotelluric (MT) measurement system that can reduce noises caused by sea wave motions and can be applied to measurements under very shallow seawater areas, such as a coastal region with a sea depth of 10 to 100 m. The difficulties of geophysical exploration in shallow water and coastal areas include (1) fishery activity, (2) limitations of survey vessel size, and (3) motion noise caused by sea waves. In order to overcome these difficulties, we selected a MT method that uses natural EM fields without transmitting an electric current in seawater, which enables the method to be used in areas with active inshore fisheries. In addition, the developed marine MT system is very short, which reduces motion generated by sea waves, and compact, which enables light-draft small survey boat operation. We conducted offshore data acquisition using a new MT measurement system and an onshore MT survey at the Horonobe coastal area, Hokkaido, Japan. High-quality data were successfully obtained in both onshore and offshore field surveys. Two-dimensional (2D) inversion for field data from onshore to sea bottom reveals that a quaternary sedimentary layer of a few hundred meters in thickness, which was determined by well logging to be a freshwater layer, extends horizontally offshore for several kilometers under the sea. The results obtained herein demonstrate that the newly developed marine MT measurement system can be used to clarify the geoelectrical structures of brackish/fresh groundwater distributions and in coastal areas. (C) 2013 The Authors. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

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    17
    被引用数
    (Scopus)
  • 幌延沿岸陸域における反射法地震探査

    横田俊之, 稲崎富士, 溝畑茂治, 内田利弘, 上田匠

    物理探査   65 ( 3 )  2012年

    J-GLOBAL

  • 水平多層構造中の任意電極配置による直流電位応答-点電流源に対する理論電位漸化式の導出-

    光畑裕司, 上田匠

    物理探査   63 ( 2 )  2010年

    J-GLOBAL

  • 水平多層構造中の任意電極配置による直流電位応答-数値計算手法と海底電気探査シミュレーション-

    上田匠, 光畑裕司, 内田利弘

    物理探査   63 ( 3 )  2010年

    J-GLOBAL

  • 3D electromagnetic holographic imaging in active monitoring of sea-bottom geoelectrical structures

    Zhdanov, Michael S., Cuma, Martin, Ueda, Takumi

    Handbook of Geophysical Exploration: Seismic Exploration   40 ( C ) 325 - 350  2010年  [査読有り]

    DOI J-GLOBAL

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    1
    被引用数
    (Scopus)
  • A 3D ground penetrating radar imaging of the heavy rainfall-induced deformation around a river levee: A case study of Ara River, Saitama, Japan

    Toshiyuki Yokota, Tomio Inazaki, Shunsuke Shinagawa, Takumi Ueda

    Exploration Geophysics   40 ( 1 ) 49 - 55  2009年

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    This paper describes a three-dimensional ground penetrating radar (GPR) survey carried out around a levee of the Ara River in Saitama, Japan, where deformation of the ground was observed after heavy rainfall associated with the typhoon of September 2007. The high-density 3D GPR survey was conducted as a series of closely adjacent four directional sets of 2D surveys at an area surrounding vertical cracks on the paved road caused by deformations induced by heavy rain. The survey directions of the 2D surveys were 0, 90, 45, and 45 degrees with respect to the paved road and the intervals between lines were less than 0.5m. The 3D subsurface structure was accurately imaged by the result of data processing using Kirchhoff-type 3D migration. As a result, locations and vertical continuities of the heavy rainfall induced cracks in the paved road were clearly imaged. This will be a great help in considering the generation mechanisms of the cracks. Moreover, the current risk of a secondary disaster was found to be low, as no air-filled cavities were detected by the 3D GPR survey. © ASEG/SEGJ/KSEG 2009.

    DOI

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    1
    被引用数
    (Scopus)
  • 反復法ライブラリLisを用いた地磁気地電流法の差分法3次元数値計算

    上田匠, 内田利弘

    日本計算工学会論文集(Web)   2009   20090019 - 20090019  2009年

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    電磁探査法の一種であるMagnetotelluric(MT,地磁気地電流)法は,自然に存在する磁場(地磁気)とその大地への入射に伴う電流(地電流)を測定し,その比から地下の比抵抗構造を求める探査手法であり,資源や地殻等の地下比抵抗構造の調査で広く利用されている。MT法では赤道付近で発生した雷放電が電離層での反射を繰り返し全地球を伝播する現象や,太陽活動に伴って磁気圏や電離層に発生する電磁場を信号源としている。観測は入射する磁場とそれに伴って大地に発生する電場をそれぞれ磁場センサーと電極で時間領域において測定する。データ解析は取得した時系列データを周波数変換し,電場と磁場の比から算出した見掛比抵抗を利用した地下比抵抗構造の解釈に加え,より定量的な解析として,観測データから地下比抵抗構造を推定する逆解析も実施されている。MT法の測定データから地下構造を推定することは典型的な逆問題であり,この逆問題の中では通常,既知の地下構造から測定データを予測計算する順解析を複数回行う。順解析は大地が一次元構造の場合は解析解が得られるが,2次元以上の地下構造を想定する場合は,支配方程式であるMaxwell方程式を離散化して数値的に解く。陸域におけるMT法のデータ取得から数値解析は,2次元解析まではほぼ実用化されたと言ってよい段階にあるが,3次元解析については,計算コストと精度の問題により,一部商用探査での適用例もあるが,依然として研究段階である。さらに近年,陸域のみならず,海域におけるMT法の利用への注目が高まり,極めて低比抵抗の海水を数値計算の中で取り扱う必要が出てきた。そこで,これまで利用してきた計算手法の見直しや,あらたな計算手法の研究が世界的に進められている。MT法の順計算では,主として差分法,有限要素法,積分方程式法が用いられているが,特に差分法,有限要素法における連立方程式の求解(前処理を含めた反復法)について,地球物理分野ではこれまで主にCG法とその改良形であるBiCG法やBiCGSTAB法,あるいはQMR法やGMRES法などが用いられてきたが,それ以外の反復法の適用可能性についてはあまり検討されてこなかった。また前処理についても,基本的なJacobi前処理,不完全Cholesky分解,ILU(0)などが検討されてきたが,反復法,前処理を同時に比較する報告は,電磁探査の数値計算においてはほとんどなされていない。本研究では,Maxwell方程式を差分法により電磁ポテンシャルを用いて離散定式化した後,連立方程式を反復法プログラムLis (Library of Iterative Solvers for linear systems)を援用して種々の反復法,前処理により求解し,その特徴を調べるとと共に,Lisのような優れた計算工学分野の成果を地球物理・物理探査分野へ適用する可能性を検討した。その結果,通常用いられることの多いBiCGSTAB法やQMR法に比べて高速なFGMRES法が有効であることがわかった。また複数の前処理による計算結果からは,収束回数と計算時間を考慮した総合的な計算コストの点ではILU(0)が現時点では最も効果的であることを示した。電磁探査法の3次元応答計算における線形連立方程式は条件数が大きく,定式化や実装によって有効な前処理や反復法も異なってくると考えられる。そのような中で,Lisのように可搬性が高く,簡便に種々の反復法・前処理を利用できるライブラリを適用することで,今後重要になると考えられる沿岸域における陸海同時解析や,大規模構造解析において,より効率良く3次元解析手法の開発と適用が行えると考えられる。

    DOI CiNii J-GLOBAL

  • 電磁マイグレーションを用いたTikhonov正則化共役勾配法による海洋CSEM法の逆解析

    上田匠, ZHDANOV Michael S.

    物理探査   62 ( 3 ) 295 - 306  2009年

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    本論文では,近年海洋石油ガス探査に利用されている海洋人工(制御)電流(信号)源電磁探査 (Marine CSEM, MCSEM) 法の逆解析へのTikhonov正則化 (regularization) と電磁 (EM) マイグレーションの適用について詳細に検討した。MCSEM法データの3次元解析は,取得データ量の増加や解析領域の複雑化による計算コスト上昇のために非常に困難な数値計算問題の一つとなっている。<br>  この問題に対処するために,本稿では電磁マイグレーションによってヤコビアン行列を計算するTikhonov正則化法の適用を試みた。また,より安定した解を得るために正則化逆解析の解法として共役勾配法を採用した。さらに反復計算における順解析部分には,高速化のために多重格子準線形 (Multigrid Quasi-Linear, MGQL) 近似 (Ueda and Zhdanov, 2006) を使用した。本稿で開発した手法を,海底下の3次元高比抵抗異常領域を想定した数値モデルを用いて検証した。その結果, MCSEM法データの解釈へ適用可能なことがわかった。<br>

    DOI CiNii J-GLOBAL

  • Fast numerical methods for marine controlled-source electromagnetic (EM) survey data based on multigrid quasi-linear approximation and iterative EM migration

    Takumi Ueda, Michael S. Zhdanov

    EXPLORATION GEOPHYSICS   39 ( 1 ) 60 - 67  2008年03月

    担当区分:筆頭著者

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    In this paper we consider an application of the method of electromagnetic ( EM) migration to the interpretation of a typical marine controlled-source (MCSEM) survey consisting of a set of sea-bottom receivers and a moving electrical bipole transmitter. Three-dimensional interpretation of MCSEM data is a very challenging problem because of the enormous number of computations required in the case of the multi-transmitter and multi-receiver data acquisition systems used in these surveys. At the same time, we demonstrate that the MCSEM surveys with their dense system of transmitters and receivers are extremely well suited for application of the migration method. In order to speed up the computation of the migration field, we apply a fast form of integral equation (IE) solution based on the multigrid quasi-linear (MGQL) approximation which we have developed. The principles of migration imaging formulated in this paper are tested on a typical model of a sea-bottom petroleum reservoir.

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  • Three-dimensional interpretation of the marine CSEM data using joint iterative migration of electric and magnetic fields

    M. S. Zhdanov, T. Ueda

    69th European Association of Geoscientists and Engineers Conference and Exhibition 2007: Securing The Future. Incorporating SPE EUROPEC 2007   1   542 - 546  2007年

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    Marine controlled-source electromagnetic (MCSEM) surveys have become widely used in off-shore petroleum exploration. However, the interpretation of the MCSEM data is a very challenging problem because of the enormous amount of computations required in the case of the multi-transmitter and multi-receiver data acquisition systems used in these surveys. In this paper we demonstrate that this problem can be solved using the method of electromagnetic migration. We extend the basic principles of electric field migration for the case of joint electric and magnetic field interpretation. A joint migration field is produced by back propagation within the conductive sea-bottom sediments of all electric and magnetic signals recorded in the receivers. We demonstrate that the joint migration of the EM field data provides a better quality image of the sea-bottom resistive structure (e.g., hydrocarbon reservoir) than the results of individual migration for the different (electric or magnetic) field components.

  • Joint iterative migration of electric and magnetic field data

    Michael S. Zhdanov, Takumi Ueda

    Society of Exploration Geophysicists - 77th SEG International Exposition and Annual Meeting, SEG 2007   26 ( 1 ) 599 - 603  2007年

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    Marine controlled-source electromagnetic (MCSEM) surveys become widely used in off-shore petroleum exploration. However, the interpretation of the MCSEM data is a very challenging problem because of the enormous amount of computations required in the case of the multi-transmitter and multi-receiver data acquisition systems used in these surveys. In this paper we demonstrate that this problem can be solved using the method of electromagnetic migration. We extend the basic principles of electric field migration to the case of joint electric and magnetic field interpretation. The joint migration field is produced by back propagation within the conductive sea-bottom sediments of all electric and magnetic signals recorded in the receivers. We demonstrate that the joint migration of the EM field data provides a better quality image of a sea-bottom resistive structure (e.g., a hydrocarbon reservoir) than the results of individual migration for the different (electric or magnetic) field components.

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  • Sharp boundary inversion in crosswell travel-time tomography

    M. S. Zhdanov, G. Vignoli, T. Ueda

    JOURNAL OF GEOPHYSICS AND ENGINEERING   3 ( 2 ) 122 - 134  2006年06月

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    The reconstruction of seismic images of the medium from crosswell travel-time data is a typical example of the ill-posed inverse problem. In order to obtain a stable solution and to replace an ill-posed problem by a well-posed one, a stabilizing functional ( stabilizer) has to be introduced. The role of this functional is to select the desired stable solution from a class of solutions with specific physical and/or geometrical properties. One of these properties is the existence of sharp boundaries separating rocks with different petrophysical parameters, e. g., oil- and water-saturated reservoirs. In this paper, we develop a new tomographic method based on application of a minimum support stabilizer to the crosswell travel-time inverse problem. This stabilizer makes it possible to produce clear and focused images of geological targets with sharp boundaries. We demonstrate that the minimum support stabilizer allows a correct recovery of not only the shape but also the velocity value of the target. We also point out that this stabilizer provides good results even with a low ray density, when the traditional minimum norm stabilizer fails.

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  • Fast numerical modeling of multitransmitter electromagnetic data using multigrid quasi-linear approximation

    Takumi Ueda, Michael S. Zhdanov

    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING   44 ( 6 ) 1428 - 1434  2006年06月

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    Multitransmitter electromagnetic (EM) surveys are widely used in remote-sensing and geophysical exploration. The interpretation of the multitransmitter geophysical data requires numerous three-dimensional (3-D) modelings of the responses of the receivers for different geoelectrical models of complex geological formations. In this paper, we introduce a fast method for 3-D modeling of EM data, based on a modified version of quasilinear approximation, which uses a multigrid approach. This method significantly speeds up the modeling of multitransmitter-multireceiver surveys. The developed algorithm has been applied for the interpretation of marine controlled-source electromagnetic (MCSEM) data. We have tested our new method using synthetic problems and for the simulation of MCSEM data for a geoelectrical model of a Gemini salt body.

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  • Iterative migration in marine CSEM data interpretation

    Michael S. Zhdanov, Takumi Ueda, Alexander Gribenko

    SEG Technical Program Expanded Abstracts   25 ( 1 ) 810 - 814  2006年01月

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    In this paper we consider an application of the ideas of electromagnetic (EM) migration to the interpretation of a typical marine controlled-source (MCSEM) survey, which consists of a set of sea-bottom receivers and a moving electrical bipole transmitter. The 3-D interpretation of the MCSEM data is a very challenging problem because of the enormous amount of computations required in the case of the multi-transmitter and multi-receiver data acquisition systems used in these surveys. At the same time, we show that the MCSEM surveys with their dense system of transmitters and receivers happen to be extremely well suited for application of the migration method. In order to speed up the computation of the migration field, we apply a fast form of integral equation (IE) solution based on the multigrid quasi-linear (MGQL) approximation. The principles of the migration imaging formulated in this paper are tested on a typical model of a sea-bottom petroleum reservoir. © 2005 Society of Exploration Geophysicists.

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  • Fast numerical modeling of marine controlled-source electromagnetic data using quasi-linear approximation

    Takumi Ueda, Michael S. Zhdanov

    Society of Exploration Geophysicists - 75th SEG International Exposition and Annual Meeting, SEG 2005     506 - 509  2005年

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    We developed a fast method for 3-D modeling of marine controlled-source electromagnetic (MCSEM) data in seabed logging (SBL) applications. This method is based on a modified version of quasi-linear (QL) approximation, which speeds up significantly modeling of multitransmitter-multireceiver surveys. The developed code has been tested using synthetic problems and for simulation of MCSEM data for a geoelectrical model of a Gemini salt body.

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Misc

  • Juliaによる坑井間初動走時トモグラフィの解析プログラムの開発及びCCSモニタリングへの適用—Development of numerical methods for cross-well travel-time tomography by Julia and its application to CCS monitoring

    上村 建人, 上田 匠, 児玉 匡史, 横田 俊之

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   148   109 - 112  2023年

  • 深層学習を用いた時間領域空中電磁探査データの逆解析—Deep Learning Inversion for Airborne Time Domain Electromagnetic data

    橘川 萩, 中西 賢吾, 西野 玉城, 上田 匠

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   148   83 - 86  2023年

  • ドローン時間領域空中電磁探査法における数値計算を用いた送受信配置の検討—Determination of Optimal Transmitter and Receiver Configuration for Time-Domain Airborne Electromagnetic Survey Using UAVs

    桑井 康行, 上田 匠

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   148   66 - 69  2023年

  • 接地電線信号源を用いた電磁探査法の応答計算と特性の検討—Calculation and Characterisation of Electromagnetic Fields Generated by Grounded-Wire Source

    劉 昊然, 上田 匠

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   148   79 - 82  2023年

  • Pythonを用いた水平多層構造・3D任意電極配置に対応した電位応答解析手法—Numerical Methods for Layered Earth Electric Potential with 3D Electrode Configuration using Python

    與田 至門, 上田 匠, 上原 大二郎, 王寺 秀介

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   146   19 - 22  2022年

  • 水平拘束を用いたTikhonov正則化共役勾配法による仙台平野南部沿岸域におけるTDEM法データの逆解析—1D Layered Tikhonov Regularized Conjugate Gradient Inversion and Application of Horizontal Constraint for Onshore TDEM Data observed at Southern Sendai Plane Coastal Region

    中村 圭佑, 上田 匠, 大熊 茂雄

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   146   54 - 57  2022年

  • 電気探査IP法における黄鉄鉱の電気化学的研究—Study on the electrochemical properties of pyrite showing induced polarization (IP) effect

    菱田 元, 高倉 伸一, 上田 匠

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   147   197 - 200  2022年

  • UGVを用いたマルチコイル型電磁探査システムの基礎研究—Fundamental study of a multi-coil electromagnetic exploration system using an unmanned ground vehicle

    佐竹 海, 井手 健斗, 万沢 かりん, 上田 匠, 神宮司 元治, 横田 俊之, 小森 省吾

    公益社団法人物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceedings of the SEGJ Conference   145   55 - 58  2021年

    CiNii

  • 水平多層構造における任意送受信配置および任意送信電流波形に対応した電磁探査応答計算プログラムの開発

    桑井康行, 河合将人, 宅間晴史, 岡田拓己, 上田匠, 中島崇裕

    物理探査学会学術講演会講演論文集   144th  2021年

    J-GLOBAL

  • 深層学習による周波数領域空中電磁探査法の1次元逆解析

    松本侑也, 上田匠

    物理探査学会学術講演会講演論文集   144th  2021年

    J-GLOBAL

  • 重・磁力データ解析のための岩石物性の測定-北海道武佐岳地域を例として-

    杉野由樹, 杉野由樹, 上田匠, 大熊茂雄

    物理探査学会学術講演会講演論文集   141st  2019年

    J-GLOBAL

  • 高周波交流電気探査の工業用水道管更新優先度調査への適用

    万沢かりん, 上田匠, 神宮司元治, 横田俊之

    物理探査学会学術講演会講演論文集   140th   11 - 14  2019年

    CiNii J-GLOBAL

  • 地中レーダ法解析におけるFDTD法シミュレータによるデータ生成及び深層学習への利用可能性

    山下奨平, 磯真一郎, 上田匠

    物理探査学会学術講演会講演論文集   140th  2019年

    J-GLOBAL

  • Pythonを用いた電磁探査法の1次元順解析数値計算手法の開発

    松本侑也, 上田匠

    物理探査学会学術講演会講演論文集   140th  2019年

    J-GLOBAL

  • 無人地上車両を用いた周波数領域電磁探査法システムの応答特性

    佐竹海, 万沢かりん, 上田匠, 神宮司元治, 横田俊之, 小森省吾

    物理探査学会学術講演会講演論文集   140th   195 - 198  2019年

    CiNii J-GLOBAL

  • Development of drone-assisted electromagnetic prospecting system for automobiles buried by landslides

    Y. Mitsuhata, T. Ueda, A. Kamimura, S. Kato, A. Takeuchi, C. Aduma

    24th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics    2018年09月

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    We have developed an electromagnetic prospecting system using a drone for searching for automobiles buried by a landslide. The system consists of an drone, an 1.6 m long electromagnetic (EM) sensor with a GPS receiver, an ultrasonic distance sensor for monitoring the height of EM sensor from the ground surface and a WiFi serial transceiver for controlling the EM sensor and monitoring the measured data. The drone suspends the EM sensor and EM data are acquired during the flight. The distance of drone-sensor separation is crucial to avoid EM noise caused from the drone motors and to stabilize the flight of drone On the basis of field experiments, we adopted a separation of 4 m and attached a vertical tail to the aft end of EM sensor witch can stabilize the flight at a speed of at least 2 m/s. The height of EM sensor should be monitored because it affects the EM data significantly. We have tested the system at an experiment site where there are two cars embedded at depths of 1.5 m and 3 m respectively. The close-area search clearly indicated the location of the shallow car, and there was a slight indication of the deep car.

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  • 小型無人航空機(UAV/ドローン)による周波数領域電磁探査法の開発

    上田匠, 上田匠, 光畑裕司, 加藤晋, 神村明哉, 谷村和彦, 伊豆智幸, 植田大造, 藤井純一郎

    物理探査学会学術講演会講演論文集   136th  2017年

    J-GLOBAL

  • 小型無人航空機(UAV/ドローン)を用いた周波数領域空中電磁探査法システムの開発

    上田匠, 光畑裕司, 加藤晋, 神村明哉, 谷村和彦, 伊豆智幸, 植田大造, 藤井純一郎

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)   2017  2017年

    J-GLOBAL

  • 災害調査用地上/空中複合型ロボットシステムの開発

    加藤晋, 神村明哉, 光畑裕司, 上田匠, 渡辺顕司, 有隅仁, 皿田滋, 竹内厚司, 東千加良, 野宮和洋, 鎌田瑞生, 鎌田瑞生, 伊豆智幸, 斉藤昇, 丸山賢太郎, 後藤宏二, 植田大造, 藤井純一郎, 藤田将史, 谷村和彦

    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM)   34th  2016年

    J-GLOBAL

  • 秋田県小坂地域でのSIP法実証試験

    高倉伸一, 上田匠, 光畑裕司, 杉崎真幸, 本居正幸

    物理探査学会学術講演会講演論文集   132nd  2015年

    J-GLOBAL

  • 海洋電磁探査による上越沖表層メタンハイドレート分布調査

    光畑裕司, 上田匠, 森田澄人, 棚橋学

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)   2015  2015年

    J-GLOBAL

  • 仙台平野南部太平洋沿岸地域における電気・電磁探査法調査

    上田匠, 大熊茂雄, 神宮司元治, 井川怜欧, 光畑裕司, 内田利弘, 丸井敦尚, 石川秀浩

    物理探査学会学術講演会講演論文集   130th  2014年

    J-GLOBAL

  • 鉛直型電極配置による海底電気探査法の開発

    上田匠, 神宮司元治, 光畑裕司, 馬塲久紀

    物理探査学会学術講演会講演論文集   128th  2013年

    J-GLOBAL

  • 浅海域電磁探査法の開発と幌延沿岸域での適用

    上田 匠, 内田 利弘, 光畑 裕司, 佐藤 龍也, 大澤 健二, 佐波 瑞恵

    物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceeding of the SEGJ Conference   124   239 - 242  2011年05月

    CiNii

  • 幌延沿岸域における海陸接合MT法の2次元解析

    内田 利弘, 上田 匠, 光畑 裕司, 横田 俊之

    物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceeding of the SEGJ Conference   124   235 - 238  2011年05月

    CiNii

  • 福島県いわき市での緊急災害調査-CSAMT法による湯ノ岳・藤原断層近傍の地下構造-

    鈴木浩一, 内田利弘, 相澤隆生, 狩野嘉昭, 佐々木吾郎, 田上正義, 窪田健二, 上田匠, 真田佳典, 内田真人, 鈴木敬一, 岸本宗丸, 濱友紀, 谷口友規

    物理探査学会学術講演会講演論文集   125th  2011年

    J-GLOBAL

  • 幌延沿岸域における反射法地震探査

    横田俊之, 稲崎富士, 溝畑茂治, 内田利弘, 上田匠

    物理探査学会学術講演会講演論文集   122nd  2010年

    J-GLOBAL

  • 沿岸域MT法における2次元解析の検討と幌延沿岸域データへの適用

    上田匠, 内田利弘, 光畑裕司

    物理探査学会学術講演会講演論文集   122nd   275 - 278  2010年

    CiNii J-GLOBAL

  • 浅海電磁探査システムの改良・動作試験と幌延沿岸域における予備実験

    大澤健二, 光畑裕司, 上田匠, 内田利弘, 佐波瑞恵, 佐藤龍也

    物理探査学会学術講演会講演論文集   122nd  2010年

    J-GLOBAL

  • 海底鉱物資源を対象とした接地型電磁探査法の検討

    石川秀浩, 渡辺英久, 光畑裕司, 上田匠, 内田利弘, 馬塲久紀

    物理探査学会学術講演会講演論文集   123rd  2010年

    J-GLOBAL

  • 海域・沿岸域における電気探査法適用のための任意配置電極対応1次元数値計算手法

    上田匠, 光畑裕司, 内田利弘

    物理探査学会学術講演会講演論文集   120th   1 - 4  2009年

    CiNii J-GLOBAL

  • 電磁マッピング物理探査技術の油汚染土壌調査への適用研究

    光畑裕司, 安藤大, 上田匠, 今里武彦, 高木一成, 佐藤秀之

    地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会講演集(CD-ROM)   15th  2009年

    J-GLOBAL

  • 多重格子準線形近似と反復電磁マイグレーションによる海洋人工電流源電磁探査データの高速な数値計算法

    上田 匠, ジュダノフ M. S.

    物理探査 = BUTSURI-TANSA Geophysical Exploration   61 ( 1 ) 60 - 67  2008年02月

    DOI CiNii

  • 三次元地中レーダによる河川堤防周辺の地下水探査-埼玉県荒川における適用例-

    横田俊之, 稲崎富士, 品川俊介, 上田匠

    物理探査学会学術講演会講演論文集   118th  2008年

    J-GLOBAL

  • 海洋石油資源探査における人工信号源電磁探査法の概要

    上田匠

    地質ニュース   ( 644 )  2008年

    J-GLOBAL

  • 電磁探査法による海底石油ガス資源探査の概要

    上田匠, ZHDANOV Michael S.

    資源・素材   2008 ( A/B/E )  2008年

    J-GLOBAL

  • 埼玉県荒川河川堤防周辺の地下水探査-三次元地中レーダを用いた探査例-

    横田俊之, 稲崎富士, 品川俊介, 上田匠, 光畑裕司

    日本地下水学会講演会講演要旨   2008  2008年

    J-GLOBAL

  • 海洋および沿岸域における電気・電磁探査法適用に向けた数値モデリング技術の開発

    上田匠, 光畑裕司, 内田利弘

    物理探査学会学術講演会講演論文集   119th   113 - 116  2008年

    CiNii J-GLOBAL

  • 幌延沿岸域における物理探査プロジェクトの概要

    内田利弘, 光畑裕司, 上田匠, 安藤誠, 丸井敦尚, 楠瀬勤一郎

    物理探査学会学術講演会講演論文集   118th  2008年

    J-GLOBAL

  • 海洋人工信号源電磁探査法における数値解析の現状と展望(1) : 積分方程式法とその近似解法を中心にした3次元順解析法について

    上田 匠, ZHDANOV Michael S.

    物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceeding of the SEGJ Conference   116   207 - 210  2007年05月

    CiNii J-GLOBAL

  • 海洋人工信号源電磁探査法における数値解析の現状と展望(2) : 積分方程式法とその近似解法を中心にした3次元逆解析法について

    上田 匠, ZHDANOV Michael S.

    物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceeding of the SEGJ Conference   116   211 - 214  2007年05月

    CiNii J-GLOBAL

  • 電気 電磁探査法数値計算における Hankel 変換用デジタルフィルタの基礎研究

    上田匠

    CA研究会講演要旨集, 2007     135 - 141  2007年

    CiNii

  • 電気・電磁探査法数値解析における連立方程式数値解法の基礎研究

    上田匠

    物理探査学会学術講演会講演論文集   117th   309 - 312  2007年

    CiNii J-GLOBAL

  • Development of 3-D Finite-Difference Forward Modeling Method Based on Electromagnetic Potentials

    UEDA Takumi, ZHDANOV Michael S.

    物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceeding of the SEGJ Conference   110   59 - 62  2004年05月

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  • TDEM 法における電磁応答の特性について

    野口 康二, 上田 匠, 汪 振洋

    物理探査学会学術講演会講演論文集 = Proceeding of the SEGJ Conference   104   259 - 263  2001年05月

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現在担当している科目

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学内研究所・附属機関兼任歴

  • 2022年
    -
    2024年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

特定課題制度(学内資金)

  • ドローンを用いた次世代電磁探査法システムの基礎数値シミュレーション

    2017年  

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    ドローン(無人小型航空機)を用いた地下探査(電磁探査)手法の開発の一環として、ドローン吊り下げ型電磁探査法の測定データを数値計算により予測・計算するためのプログラムの開発、整備及び基礎的なシミュレーションを実施した。一般的な探査は陸上(地表)に送受信装置を配置して測定を行うため、従来の計算手法ではドローンからの測定を正確に計算できない、あるいは計算可能なプログラムの理論、実装が不明確であるなどの問題があった。本研究で、空中からの電磁場計測を想定した計算プログラムの開発を行い、ドローン電磁探査を想定した予測応答の計算を可能とし、システム開発ための基本となる探査仕様(送受信コイルサイズ、周波数、飛行高度など)の情報を得ることができた。