自律型潛水ロボット「淡探」を用いた琵琶湖研究の高度化と展望

1、自律型潛水口不少卜淡探總用琵琶湖研究高度化七展熊谷道夫石川可奈子焦春萌（滋賀県琵琶湖研究所） 口夾少才一力一（立命館大學(xué)）1 歴史的卞背景1982年広滋賀県琵琶湖研究所zk b lt 力、5 20年以上年月力'経ofc0乞間v、琵琶湖 g（d周辺環(huán)境哲、琵琶湖研究環(huán)境哲 隨分七変化lfco 1980年代0）前半u:、滋賀県広指 -、疋、琵琶湖研究藝行刁研究機関七研究者絶対 數(shù)力f不足時代七言大學(xué)機関lt x、京都大學(xué)付屬大津臨湖実験所（19221991）、 滋賀県立短期大學(xué)（19501995）、滋賀大學(xué)教育 學(xué)部附屬湖沼実習(xí)施設(shè)（19761995）、滋賀醫(yī)科 大學(xué)（1974）力彳笳9、

2、公設(shè)試験研究機関t lx （1.滋賀県水産試験場（1900）、滋賀県立衛(wèi)生 環(huán)境七a夕一（1977）h、s、深刻化歹召 琵琶湖環(huán)境問題解決広対。疋必十分卞 體制言丸母hstz。1978年q琵琶湖疋大規(guī)模卞淡水赤潮発生力笳9、 琵琶湖環(huán)境問題（乙関弓一召県民関心力£ 一気広高 x 匕1979年q琵琶湖富栄養(yǎng)化防止條例力端ij 定1980年広施行9背景 中7? 1982年人琵琶湖研究所力設(shè)立琵琶 湖研究q新時代七銘打二疋発行 琵琶湖研究所二"入才>> w r創(chuàng)刊號中& 當(dāng)時滋賀県知事5*武村正義氏h：次6j； 9 広述-<tv60琵琶湖co汚染<

3、d進行碧x湖i二戻滋賀県行政<d長知事 <0重大玄責(zé)務(wù)o-or-to乙（ot二力、行政部局i? 様卞努力何科學(xué)的 必要-cfo個別対応的砒聽iit< 総合的體系的要求力j 従來肚、乙<0點力£必rut；十分vitatzii考 湖南中部流域下水道浄化七a 0t-t?xy >k0時、大學(xué)（d先生方1二研究總多m總知驚l/co二（0経験夕研究所藝 o< dd i決心動機<0二>1二號oiriz'去歹。 tz.我1二大與元比赤潮（d発生 力£示于琵琶湖<0汚濁（d進行總何根本<d動機"c左to、琵琶湖研究

4、所5琵琶湖研究総合的體系化疋笳0、淡水赤潮発生涇乂 力示汚濁進行抑止jt'6 t明瞭力、。簡明広 示9（clx琵琶湖研究所處船 出anm 乞船路總:決。疋順風(fēng)満 帆0如）stj 1983年口才、琵琶湖南湖疋初0 疋了才口力彳発生1,（鈴木1984）. 1985年力、5 1990 年怎力、療疋琵琶湖北湖深i/'部分水溫力» 5年 間疋約2.5°ci急激広上昇。始0 （熊谷他1993、 遠藤他 1999）、1989 年卜：/力'大 量広発生j北湖透明度力孑1 m以下f?（maeda et al. 1992）、1994年口玄琵琶湖北湖疋 了才口発生力

5、9;公式q確認mz （熊谷他1998）0 乞後電）、淡水赤潮弋才口発生x、. t?l6t才二總形成藻類 w：拡大傾向（-fe6o琵琶湖周辺研究環(huán)境七lttt. 1989年広龍谷 大學(xué)、1992年怎京都大學(xué)生態(tài)學(xué)研究七a夕一、 1994年q立命館大學(xué)、1995年q滋賀県立大學(xué)七 滋賀大學(xué)附屬環(huán)境教育湖沼実習(xí)七 > 夕一、1996年 q滋賀県立琵琶湖博物館力夕一卜0、総合的卞 琵琶湖研究體制聲整備二間広、琵琶湖 研究所iirno研究組織調(diào)整役壬相談役七l 匸ru<h科學(xué)懇談會（19902001）壬試験研 究機関連絡(luò)會議總通。疋、研究交流推進人大吉 忌役割總擔(dān)招乞5<、當(dāng)初設(shè)定mz

6、 5 />3琵琶湖研究組織総合的體系化0口玄力、忌0貢獻pgtzjd氐巾9力、。 殘6o（i.琵琶湖研究成果000総合的體系 化疋笳召力»琵琶湖研究所w設(shè)立當(dāng)時力、：所員全員力£協(xié)力j疋琵琶湖文獻一夕人一入總作成u 現(xiàn)在、20年間入力l5（tfc琵琶湖人関 t5文獻力一-般q公開多6人q 利用htvo琵琶湖研究所力他怎誇料召大吉涇成果tv7c'69o一方、9000$ /3 yx：'fc6琵琶湖q 汚濁進行抑止1990年j；。 io年長期研究開発口聲工夕brfer湖中探 査先端技術(shù)化計畫（熊谷1997）總推進0、1993 年人最先端計測機器總裝備0上実験

7、調(diào)査船x h 人號欽 lt 2000年1口玄、自律型潛水口 術(shù)少卜淡探藝建造5。坯、二間、直接水 中卜a總観察t'6水中顕微鏡弋匕 新 一、設(shè)計怎基卜匸畫像解析：/口夕、' 嚴厶總開発0、淡探上共人活用ltv （walker et al. 2000, 2002）o過去20年間總総括前 半10年間出 未整備5*琵琶湖研究組織 総合的體系化q貢獻tz l.後半60 10年間怎 汚濁進行總阻止tsfcfeo基礎(chǔ)技術(shù)開発p基礎(chǔ)盧 一夕収集總行言;t召吃込九2 .淡探（7）誕生琵琶湖x、最大水深104m、表面積640km2 召大吉卞湖二面積x、東京都23區(qū)（7）面 積（606km2） j

8、；9 大琵琶湖容 275億卜水總1億2600萬人0）日本國民人分配 壬、一導(dǎo)d 218 vxd水七卞召。國民一 人一日笳上9（7）生活用水肚約330 u y卜兒卞（7、 琵琶湖co水d 日木國民全員約660日分cd生活 用水忙等lv t l.実際広琵琶湖水總水道水七 0疋利用ltv6近畿圏1400萬人人分配 約16年分水量隨分大吉肚量r i 力,;h力、召。廿乙 自然狀態(tài)水總下流 域宅使,利用可能尬量處表面（d 1%程度52 j 我ht、非常怎 多co量co水環(huán)境保全七、利用可能卞水質(zhì)確保七 19二 f 困難卞課題總解決琵琶湖近年問題t北湖表水層cfevt強1/、毒性a藻類ifc 召 i 口牛

9、;亍彳；力f増;t疋1/、召二上七、深水層 （t6低酸素化現(xiàn)象力'tnt水中疋'発生ltvs問題場總 支配ltv力二欠'厶總解明0、十山“。対 策總講j： «9詳細卞水中情報夕必要上 ot 6o ror i克服我處 自律型潛水口bo建造怎著手l7z0 0求八 動力、力i証拠總見ou出l確実卞処置總施扌尢 実証主義的7* 口 一產(chǎn)（a weight-of-evidence approach）八60布石1997年人検討委員會總設(shè)置自律型潛水口術(shù) :y卜製作具體的卞仕様總議論lfco 口術(shù) 卜總利用t6 tl的總明確表水 層疋植物非s 卜a群集立體構(gòu)造總計測疋 吉？

10、二七、湖底上總一定距離總保hwh航 行。底生生物観察壬水質(zhì)（/）計測力幷亍元召r t、19 2 點qhi a 總絞召己1998年v、東京大學(xué)生産技術(shù)研究所怎基本設(shè)計總依頼 l. 1999年力、5 2000年怎力、療疋三井造船人建造 總発注 5。経費肚3分02滋賀県力* 3分（d 1 總國土交通?。ó?dāng)時、建設(shè)?。┝?#39;負擔(dān)lfco湖沼 環(huán)境計測總目的七。上水中口朮少卜開発 x初feto試族吃'）尢60疋'、戸惑 可能卞限。多0）専門家意見總聞開発總行roj： ?lt 2000年3月v、世界初0水圏 環(huán)境監(jiān)視總目的七lfctl律型潛水口;卜力§誕生 l/c （熊谷他

11、2001）。名稱肚公募總行“、1400件 提案中力、5淡探比心巳七決淡 探出 全長2m、空中重量180kg（d堂i l7z船 體（図1）。充電可能卞!j于少厶彳才:/電池 駆動最大速力tt 2 7 b （秒速1 m） tfeso水深150m去疋潛航7?吉召7?、琵 琶湖最大水深（104m）求疋、十分q調(diào)査力可能左 fe6o水質(zhì)總計測多項日水質(zhì)計（表1） 七、映像撮影t lx前方匕、戸才力（sony evi-370. 38萬畫素）、水中上''亍'才顕微鏡（25萬 畫素、66445倍）、下方'聲夕兒力x 7 （nikon coolpix5000、500 萬畫素）總裝

12、備 ltvo湖中探査ofcfeo具體的卞淡探運用x、以下 手順疋行bhdo%1 船上疋、淡探力'調(diào)査i召少工彳求彳：/卜總設(shè) 定lz、彳一廿一木卜總通lz疋入力6o%1 彳一廿一木少blitlt淡探總水中広投入 匕漏水于工:y夕七gps測位總行九%1 常用八"卜總用i/、疋設(shè)定深度求左淡探總潛航%1 常用切耳離。、測定開始深度去"c鉛直兔"夕一淡探總潛航%1 淡探x、対地t l< （i対水速度j；6慣性航 法總行母船力、5ssbli淡探總 追跡t60%1 淡探x、深度保持、高度保持）l<i水溫保 持調(diào)査總開始ts0%1 淡探x、前方障害物總発見

13、停止0、回 避行動60%1 母船七長時間交信切斷壬経路大幅卞逸 脫、回避不能場合怎、淡探x、非常用 尺"卜總切。離。疋浮上t6o%1 調(diào)査正常終了後、淡探怎鉛直兔7入夕一總用 -、疋浮上總開始0、湖面怎浮上ss無 線（cj:6交信總行九%1 母船c乙淡探總揚収lts一廿一一力皿接続記録盧'一夕總回収11 v、上、''才亍一乍七于刁力只用之彳夕口 3、總交換t6oroi 9（-lt淡探怎2000年q進水 5 儀 最初m：完全卞自律航行$-6自信力:卞 <、今七 ot（i笑x話iiifi、口一潛航 記憶"廬卜q'p退治乜入亍z 調(diào)整總経疋、

14、曲t科學(xué)的怎意味06 于一用取料召j； 92001年4月疋feofc0 ro<>s淡水赤潮発生兆候力笳。淡 探總用1/、淡水赤潮群集立體構(gòu)造總計測、解 析總行ofc0図2人示lfcj； 9（-.淡探處水表面 力巧水深16m間隔疋100mx 100m 0）枠內(nèi)移動l/0潛航0、同時広水中 顕微鏡植物b >o畫像總録畫lfco 1 秒間広30 （d割合疋最大80分間録畫lx上畫像 總na匕。工一夕一 7?処理撮影淡水赤 潮種植物burogulena cunericana計數(shù)總行x、淡探水中位置情報七付吉合初& 匕 r9 lt.淡水赤潮群集立體構(gòu)造總再現(xiàn)0 廿a、rn（i

15、auv藝用“疋植物嚴s b>o 群集構(gòu)造解析總行。上世界疋最初事例上言;t召9 （ishikawa et al. 2005）o淡探總用i/、上湖底調(diào)査老実施光力f 十分怎屆力、卞 < 疋、前方広設(shè)置l fc h'''大力違 m 解析（二耐>1 9召映像力了得t力f：b力、rorits.當(dāng)初想定ltv以上人湖底 付近透視度力悪<意味l,tv60何七力、湖底環(huán)境正確忌調(diào)査總可能広丁 召tmj 2002年広兔卜口;k付力5 " 總淡探腹部怎裝備lfc0湖底高度lm 航行總乜忌力f 5湖底總撮影歹召上、解像度1mm 鮮明卞映像力'得h6

16、r以後、二q）亍廬夕2力門總用i/、疋湖底寫真藝撮 影l(fā)tvso roj； 9!-lt. m 口工tf乜力、匕'' 才才jzx'厶i/七底生生物（7）個體數(shù)密度（7）時 空間変動力'徐怎明廿二 酸素濃度低下広伴二疋湖底付近生物生息環(huán) 境力悪化歹召可能性水溫壬溶存 酸素濃度、ph'o計測哲行otv0淡探利 點怎、場總亂湖底近傍環(huán)境總詳細広計 測従來計測"t它 站、處湖底付近環(huán)境總広域的人把握'6 i 93.新la'成果1978年淡水赤潮発生以來、琵琶湖從60流入負 荷削減怎向itt.行政七県民力了一-體七肚。疋多< 。努力上

17、投資總行無!j a洗剤（7）使用壬 集水域力、5琵琶湖八栄養(yǎng)塩類負荷量削減、河 川壬內(nèi)湖環(huán)境修復(fù)iot. 1970年代人比小、河川力流入負荷 量1）減少思才j力 依然t lt淡水赤潮總発生ltv l. 了才總 形成歹召植物廬by（s増;i疋i/、隊1980年 臺c|±t< ot飲的亡北湖表層水、今 s浮遊物質(zhì)力£多< 疋飲t?気v wo/z'6 9 力、。私達肚自然全疋力見 全疋總理解部分的人顕在化 歹召現(xiàn)象壬、瞬間的広垣間見召現(xiàn)象rtot全體 總推測ltvi過老玄、。j:。真実怎近解答 4求的疋、可能診限ip（d手段總盡<-rt科 學(xué)co意味力存

18、在6o科學(xué)（science）廠玄、yt 債語 scientia q由來0、scier=to know <0現(xiàn)在 分詞t'6 i言才才1疋1/、召。0求9、知f? ®<tlblxv6o 自然疋起全疋o事象x、原因i:過程私 達力蘆見"x*io（iv結(jié)果-so結(jié)果力、>原 因總探求過程藝正。<知r大切知思i/、知。続rtj:9力*科學(xué)原動力琵琶湖rr oti6現(xiàn)象co原因總知 淡探力建造當(dāng)然、淡探 限界fo6o逆広、淡探力'厲召力、5才?力、召二七哲 多前広哲述淡探o $ y 3 >(d一-(1.表水層植物y°y>卜

19、債樣 集立體構(gòu)造總計測cht'feso図3二淡 探總用9、疋計測lfc urogulena americana 60立體構(gòu) 造總示曠。二<0図力2力f；b力、召。一o!±s uroulena americana 力'水深 4m 付近(z)層怎広 <分布ltv點疋笳9、t 9 一-出100m < bvcdx>z71/7?水平方向広不連続分布總ltv 召點'xrfe 6o 前者0)分布(i、urogulena americana 力*光合成總行光總求ftt±昇丁召行動 罠 太陽光力放射紫外線總避itj：9i：t 召行動上境界水深説

20、明 60光條件tuh水平方向q連続性 t j：、後者60不連続性”玄、物理的卞水cd運動非一様性広依存toi：思;b；h)。z.(d<t " i上昇流力場所urogulenaamericana瓜水面近去t持淡水赤潮 t lt人間0gr觸才l召力*下降流6場所疋 x下方広移動t6ot.淡水赤潮i lt(±現(xiàn)料卞 vrroj; 9 i-淡水赤潮總形成曠召植物b(±.表面怎現(xiàn)tl卞 < tt湖內(nèi)広広<分布丿w才l 疋肚見部分方力圧倒的人大 我x、水流波動現(xiàn)象j：o<fc7z表 面(二現(xiàn)1/ urogulena americana 總淡水赤潮 呼a

21、> ©%*過老如、。淡探力求t3 y(i.湖底環(huán)境監(jiān)視疋、笳亂 如&處調(diào)査事例結(jié) 果七lt.淡探力'湖底上lm高度總保 航行。疋計測。比溶存酸素濃度七ph(d関係總図 4人示曠。溶存酸素濃度減少60大部分x、呼吸 弋。有機物分解ucfcox生召力* z.(d 炭酸亡硝酸、酸毗涇生成$h6o二 ox t lckot湖水oph 肚酸性bt6o 琵琶湖0)深i/、場所 w 低酸素化夕徐v進行。疋 拊久 時h lt ph低下力'起r ofc) ltva ot淡探總利jijlfc湖底監(jiān)視藝持続的広行二疋 v o近年w、琵琶湖研究所力£設(shè)立當(dāng)時人屮 心的朮

22、課題n乙富栄養(yǎng)化問題、地 球溫暖化影響哲琵琶湖人深刻卞影總投廳力、療疋 v6o特v、冬季気溫上昇夕湖內(nèi)鉛直混合總 抑制0、結(jié)果i lt湖面力、：湖底八酸素供給量 減作用ltvso琵琶湖r±、他 同i：廿彳x'。)湖沼比較。疋生物生産量力多1/、(7) t酸素供給力'減召七深刻卞酸素不足總引吉起二 弓'可能性力£十分(kumagai et al., 2003)o l 注意深x監(jiān)視力、必要t'feau.將來 予測i:対策o検討試族疋i/、召。4.課題追求自律型潛水口術(shù)少卜淡探比 roj：9畫期 的加研究成果總我同時 v、今後解決課題哲明 設(shè)計時u

23、求十分可能思二疋-、上力*実際 怎運用丁召過程疋期待lfcj; 9(-作動機能 壬裝置力、笳9、対策總検討lxvo乞 列舉以下 oj:(1) 水中淡探co位置計測精度總高林二 七力'必要t'feso特cj小龍卞転回總 繰返"亍o亡七吉怎誤差co蓄積力'大吉<)o屮人積口不具合力原因rfo6j；9o淡探夕一總回 転磁石力複數(shù)笳久 乞;力心債川 兔広影響總與tv6j；9t'fe5o去刨貫性航行 總行otzmc淡探0)移動速度藝積分ltv. 水深弋 =高度力小$ < t adcp (超音波vyy- 流向流速計)r対地速度力了正0<取 t位置

24、座標精度j；v深< 疋対地速度聲取h< t対水速度q依存吉cgi 位置精度力極端広悪<6o(2) 湖底映像總母船人送水中畫像!j > 夕總裝備 5爪、水中濁9疋畫像力鮮明人捉;i転送速度力'遅</'：!七力、5、(5 a/m活用疋吉卞、場合力多、。二二 、琵琶 湖湖底環(huán)境力'如何怎悪化示ltl 召七共v、水中疋畫像転送總行刁困難1哲物語。 0、亂(3) ssbl ri6母船淡探追尾哲、誤差力大見失勸一"多<見?>no淡探 o正la、位置情報力f得浮上lzt <湖上t待機丁召不安肚言fe6o今後、j： 0精度高i/

25、、機器忙変更t獷必要(4) 風(fēng)波水表面igps力、5位置情報 總?cè)〉脮r間力孑力、力2歹老疋流14x09 tror 電波通信(sbl)通信障害言;了、丿亍汙吃高 -t6r ir解決總試4仆、十分広解決mg tvv 5.roj：9.今後解決課題哲多j、力* r 彳才二了1? 一夕口航、。電)付吉去七廳障 害11言;t。研究高度化rfi.'丿 3 總伴o疋1/、召。9x4-恐tlti/'m、才 y "±yofe/研究成果總達成歹召r七 m琵琶湖!c(i.去吃'解明t'tvv現(xiàn)象 力£之人殘rn?明力代馬花 二上力*自然科學(xué)總研究歹召者役割

26、疋上認識u 口、僉見見元5j:丸乙、點力、：線八、 線力、：面/、面力立體八i:空間十注合;bit 召努力力、t(i琵琶湖全體60；力二勿'厶總明 鍵宅$召七信13疋-、召。琵琶湖研究所 力設(shè)立以來、過去20年問疋、琵琶湖研究 総合的體系化qoi/、疋處70%達成度力'言丸召忙3。t 930淡水淡水赤潮 発生示丁汚濁進行抑止cvt(1x 。上準備期間力孑終itz段階t'feso 高度化基礎(chǔ)的卞知識弋丄機材活用 lt.汚濁進行只力二x厶總明5力mu、琵琶 湖環(huán)境總j； «9健全二守t力琵琶湖研 究所次段階忙與使命認識l tv6o謝辭本研究基本上琵琶湖湖中探査実験

27、計 畫總、企畫段階力、乙支u:、y、tz故桃野浩 爾氏(滋賀県庁)人感謝sfc.自律 型潛水口節(jié)少卜淡探基木設(shè)計怎多大涇 貢獻總、上十1、上東京大學(xué)生産技術(shù)研究所 浦環(huán)氏、水中'聲夕兒力*嚴開発広適切卞 助言七協(xié)力(獨)産業(yè)技術(shù)総合 研究所山室真澄氏広厚 御禮申l ±if 丁。最後v、本研究x、琵琶湖研究所職員挿j： t実験調(diào)査船乗組員熱心朮；：'協(xié)力広j; 二疋実施r v6 r fp u添;ti/、。文獻遠藤修一、山下修平、川上委子、奧村康明(1999) uq?湖近年水溫上昇人。一、疋、陸水學(xué) 雑誌、60 : 223-228.ishikawa, k., m. kum

28、agai and r.f. walker (2005): application of autonomous underwater vehicle and image analysis for detecting the time-dimensional distribution of freshwater red tide uroglena american (chrysophyceae). j plankton res., 27: 1-6.熊谷道夫、高橋幹夫(1993)琵琶湖水塊 構(gòu)造、琵琶湖研究10年成果七今後課題、琵 琶湖研究所10周年記念厶、150165.熊谷道夫(1997)湖中探査先端技術(shù)化計畫j：。一 琵琶湖力、5未來八挑戦一、琵琶湖研究所所報、 16 : 6-11.熊谷道夫、辻村茂男、焦春萌、一、樸虎東、渡辺真利代、石川可奈子(1998) 琵琶湖7 jj x夕評価7