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市民発インフラ情報収集アプリ  鉄とコンクリートの守り人

市民発インフラ情報収集アプリ  鉄とコンクリートの守り人

地理情報システム学会 第16回マイクロジオデータ研究会(第4回国際マイクロジオデータ研究会)
「マイクロジオデータ研究会10年間の歩みとこれからのマイクロジオデータ研究の方向性について」での講演資料です。
http://microgeodata.jp/contents/mgd16.html

鉄とコンクリートの守り人を中心とした当団体の取り組みを紹介しております。
https://game.guardians.city/

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WholeEarthFoundation

November 01, 2021

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Transcript

  1. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 3 民主化は進んできているが、まだ一部の職種に限られている。 ▶ 一部の方々のリソースに限定されている。 新しく生まれるニーズに対して、データ拡充の仕組みや提供体制 が追いついていない。

    ▶ データを生み出す仕組みを一緒に考えていく必要がある。逆に いえば、ビッグにデータが集まらなくても動き出せることが重要。 マイクロジオデータ: まだ変わっていないこと
  2. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 5 テレビ特集 テレビ朝日 東京の街を守る!“マンホールの ふた”撮影で賞⾦も[2021/10/27 10:54]

    https://news.tv- asahi.co.jp/news_society/articles/0 00233174.html メディア取材 •「News Zero」(日テレ) •「グッとモーニング」(朝日) •「スーパーJチャンネル」(朝日) •「THE TIME」(TBS) •「ひるおび」(TBS) •「Nスタ」(TBS) •「まるっとサタディ」(TBS) •「サンデーライブ」(テレ朝) •「新・情報7daysニュースキャスター」(TBS)
  3. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION ⾃⼰紹介 © Hiroaki Sengoku. All Right

    Reserved. 6 Whole Earth Foundation Ltd. Lead Data Scientist 2014年 東京⼤学⼤学院新領域創成科学研究科博⼠号取得。2009年 慶應 義塾⼤学環境情報学部卒業。SFC AWARD受賞。 麗澤⼤学都市・不動産科学研究センター客員准教授、東京⼤学空間情報科学 センター客員研究員。NPO法⼈伊能社中理事。マイクロベース株式会社 代表取 締役。テックプレナー株式会社代表取締役。 Geo Specialist 仙⽯ 裕明 Ph.D 2013年 博⼠課程在学中に研究内容を軸に事業化。位置情報データを活⽤したビジネスプ ランを⽴て、第7回キャンパスベンチャーグランプリ テクノロジー部⾨優秀賞受賞。位置情報に 関する研究開発を⼿がけ、過去に株式会社電通・株式会社ドコモ・インサイトマーケティングと 「マチログ」を共同開発等を実施。⾼等教育における学びのあり⽅に問題意識を持ち、研究事 業化を志す学⽣とゼミを開催。2019年にフロントエンド・バックエンド・データサイエンスを1ヶ⽉で 学び、サービス開発を⾏う「テックプレナー道場」を開催。200名を越える学⽣のなかから、12名 の学⽣を選抜し、仕事の発注を実施中。
  4. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 8 Fractaとは? 所在地 • 米国本社(カリフォルニア州レッドウッドシティ) •

    日本支社(東京都渋谷区渋谷2-10-2 3F) 事業内容 従業員数 • 機械学習アルゴリズムによるインフラ劣化予測サービス • 35名 顧客・ パートナー • 米国大規模水道公社とβパートナー契約を締結 • 全米27州で63の水道事業者と契約締結 • 英国の上水道で、丸紅とNorthumbrian Waterとの現地 適用の実証に着手 • メタウォーター・日本鋳鉄管との上水道でのパートナー シップ契約を締結 • 東急電鉄と鉄道でのAIアルゴリズムの実証実験を実施 • 技術系ベンチャー企業社長などを歴任した後、ヒト型ロボットベン チャーであるSCHAFTを共同創業し、その後同社を日本企業で初め てGoogleへ売却 • 2015年よりAIによるインフラ劣化予測ソフトベンチャーである FRACTAを創業、2018年に栗田工業に同社の株式の過半を売却 • 早稲田大学理工学部卒業後、オーストラリア国立大学で経営学修 士号(MBA)を取得、スタンフォード大学にてUS-ASIA Technology Management Centerで客員研究員 加藤崇(共同創業者・社長CEO)
  5. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 11 全⽶において年間24万件の漏⽔事故 ミシガン州のフリント市︓ ⽔道配管の中に鉛が混⼊し、健康被害が出 るという衝撃的なニュースが全⽶に。 カリフォルニア州のモントレー市︓

    ⽔道⺠営化に伴い、 1家庭の平均⽔道料⾦が⽉ に5万円を突破し、 ⽇本の約10倍に。 市⺠との訴訟問題に。 ⽇本ではここまで深刻でなくとも 着実進⾏し、起こりうる将来起きる未来 社会インフラが抱える社会問題 Source: Wikipedia(2017 Climate March protester holds up an anti-Rick Snyder sign on the Flint water crisis) Source: Wikipedia (President Barack Obama sips filtered Flint water following a roundtable on the crisis at Northwestern High School on May 4, 2016.)
  6. Confiden,al WHOLE EARTH FOUNDATION 16 ⽇本鋳鉄管株式会社との実証実験 上下⽔道管向け鋳鉄品を⼿掛ける ⽇本鋳鉄管株式会社の⽀援を受 け、市⺠の環境インフラに対する 参画意識

    の醸成、ならびに、環境 インフラの維持管理コスト縮減の 基礎となるリアルタイム性の⾼い 情報基盤の整備をします。
  7. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 23 ゲームアプリを通して渋谷区全域 約1万個のマンホールの写真を収集いただく実証実験 渋谷区における実証実験の概要 アプリ名: 「鉄とコンクリートの守り人」

    鉄とコンクリートの守り人はまちなかに分布するマンホール蓋を対象 とした情報収集アプリです。 地域でもっともマンホール蓋を集めた ユーザーは、「守り人」の称号を得られます。 スケジュール: 8月15日(日)〜8月19日(木) 対象とする想定ユーザー: • マンホールに強い関心のある方々・オタク • ゲーム全般に関心がある方 • その他、本イベントに関心を持っていただけた地域住民 ユーザーにやっていただくこと: • マップ上にあるマンホールのところに行き、周辺状況とマンホール 蓋の写真をアップロードいただく (ただし、安全性上、危険な場所にあるものは対象から除外)
  8. Confiden,al WHOLE EARTH FOUNDATION 0% 20% 40% 60% 80% 100%

    120% 140% - 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1,000 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 07 08 09 10 11 12 13 14 15 結果は、初日のみで78%を収集 / 3日で全てのマンホールの写真をコンプリート 1日目 2日目 3日目 4日目 5日目 100% 96% 78% 115% 127% 24 マンホール写真収集数の推移
  9. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 参加ユーザーのうち17%を占めるトッププレーヤーがマンホール数全体の79%を獲得 25 ユーザーの全体構成 トッププレーヤー (100個以上) ミドルプレーヤー

    (18-99個) ライトプレーヤー (1-17個) 不参加ユーザー (0個) 全体 登録ユーザー全体 人数 収集マンホール数 34 48 118 487 687 8,993 (79%) 2,137 (18%) 707 (6%) - 11,837 参加ユーザーの うち17%を占める トッププレーヤー が収集マンホール 数全体の79%を 獲得 うち、アンケート回答者 人数 回答比率 27 34 82 49 192 79% 71% 69% 10% 28% 参加ユーザーの 約7割がイベント の後のアンケート に回答 登録ユーザーの うち71%が不参加
  10. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 女性がやや多いが、ほぼ男女同数 20-30代が全体の61% 54%が会社員、13%が自営業 約59%が渋谷区民 参加いただいた方の平均的なプロフィールは渋谷区在住の20-30代会社員 26

    ユーザーの属性(N=213) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% (あなたの性別を教えて下さい) (あなたの年齢を教えて下さい) (あなたの職業を教えて下さい) (お住まいのエリアを教えて下さい) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 回答しない 男性 女性 20歳未満 20〜29歳 30〜39歳 40〜49歳 50〜59歳 会社員 自営業・ フリーランス 学生 専業主婦(夫) パート・ アルバイト 渋谷区 渋谷区以外の 東京都23区 東京都23区 以外
  11. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION トッププレイヤーは明確に賞金・賞品狙いだった一方、その他多数はコンセプトへ共感 27 参加した理由(N=192) インフラの課題解決につながるという コンセプトに興味を持った・共感したから 賞金・賞品が欲しかったから

    時間があったから・暇つぶし 街を歩くのに最適だと思ったから 家族と一緒に参加できる活動だと思った から もともとマンホールが好きだから ポイントを貯めればコーヒーと交換できる から その他 トッププレーヤー (100個以上) ミドルプレーヤー (18-99個) ライトプレーヤー (1-17個) 不参加ユーザー (0個) 全体 4 7 21 14 46 12 4 18 8 42 1 5 13 9 28 3 3 9 11 26 3 7 11 3 24 1 2 2 3 8 1 2 4 0 7 2 4 4 1 11 27 34 82 49 192
  12. Confiden,al WHOLE EARTH FOUNDATION 鉄蓋画像判定アルゴリズムの試⾏結果 30 「鉄とコンクリートの守り⼈」から集まってくる画像データから、 蓋画像を畳み込みニューラルネットワーク(深層学習)により⾃動判別するアルゴリズムを 先⾏して試験的に開発いたしました。 •

    簡易的な試験のため、蓋画像から「正常(Normal)」、「破損(Break)」、「摩耗(Wear)」 のいずれかを判定するテストを⾏いました。 • 上記3分類では特徴量が明確で、⾼精度の判定結果になることを確認できました。 補⾜︓ 特徴量を適切に取得できるか簡易的な確認に留めるためのテストで、本来のアルゴリズム 開発には圧倒的にデータ数が⾜りておりません。
  13. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 31 渋⾕区における下⽔マンホール分類表** タイプ① タイプ② タイプ③ タイプ④

    タイプ⑤ タイプ⑥ タイプ⑦ コンクリート型(旧) コンクリート型 東京市型 サクラ型(表記なし) サクラ型(表記あり) 親子型 蓋表 設置年 1930~1960年代 1970~2000年代 1930年以降 (メイン:1970~2000年) 1960年代以降 1960年~1999年 2000年以降 1990年代 材 質 Co Co FCD FCD FCD FCD FCD 割 合 * 2% 9% 22% 13% 26% 20% 3% * 渋⾕区で投稿のあったマンホールの⼀部を集計 ** 代表的な下⽔マンホールの掲載 AIにより画像から自動的に判別し、 地域ごとの統計情報を生成可能
  14. Confiden,al WHOLE EARTH FOUNDATION 利⽤データ 32 ⼊⼒枚数 44 撮影画像 +

    ネット上の摩耗・破損の画像 枚内訳︓ 破損 12 摩耗 7 正常 25
  15. Confiden,al WHOLE EARTH FOUNDATION 38 環境データベースの構築 © 2020 Fracta inc.

    All rights reserved. 水道管劣化に関係する150以上 の環境に関する変数を対象 人口 土壌 河川 交通網 地震など データベース構築!! 座標系や空間単位の統⼀ 按分処理を施し、集約
  16. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 39 標高 (5mグリッド) 施設分布 工場分布 建物密度(50m

    グリッド) 150を超える高解像度のGISデータを用いて分析を行います。 傾斜(10m グリッド) 環境データによる説明力強化
  17. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 環境要因による劣化要因 40 交通網データ 河川・湖沼データ 建物データ 地域データ

    変数 配管劣化への影響(例) 人口密度 標高、傾斜 建物の位置または大きさ 地質種類、土地内元素 河川、湖沼、海外線 自然地域(森林 等)・土地利用地 域(公共施設、商用施設 等) 降水量、湿度 道路、鉄道、駅、バス 人の生活空間や移動時に発生する振動が物理的な配管の劣化を促す 斜面方向に力が加わり配管の位置がずれることで配管の継ぎ手部分や表面 の劣化・破損を促すため。 建物建設時に発生する振動による物理的な配管の劣化を促す また、人の生活により発生する振動を間接的に把握できる 元素が水分と化学反応を起こし酸性環境や腐食性物質となることで配管腐 食を促す 河川・湖沼から配管までの距離によって配管周辺の地下水位が分かり、水流 や水中の物質による配管腐食を促す 土地利用によって人の移動パターン(学校、オフィス等)を把握し、振動による 物理的な配管の劣化を促す 降水による雨滴が土地に浸透し配管表面に接触することで配管腐食を促す 道路を走行する車両から発生する振動による物理的な配管の劣化を促す 人口 土壌 気象 標高・傾斜
  18. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION GISによる加⼯・結合処理 41 KEY_CODEをもつメッシュ単位GISデータ (データサンプル) KEY_CODEと標高情報 (データサンプル)

    「環境データ」 (データサンプル) データ 処理 結合処 理 衛星画像や統計資料(⾮GISデータ)をAIが利⽤できるかたちまで変換・加⼯。 GISによって位置参照による結合や近接性の考慮ができる。
  19. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION データセット(学習データ) = 過去の漏水含めたパイプデータ 大 大 ・

    ・ 人口 小 中 中 CI ST ・ ・ 材質 DI CON PLS 10 8 ・ ・ 口径 12 8 10 3 8 ・ ・ 土壌ph 7.5 4.5 1 中 中 ・ ・ 建物 小 大 小 ・・ データ 100種類以 上の変数 30 20 ・ ・ 年齢 50 60 15 漏水した 漏水しない 漏水しない 漏水した ・ ・ 漏水しない 教師ラベル ※ とあるパイプがとある環境下にある場合に、漏水したか/しなかった かを過去データのパターンから教えて上げるイメージ AIは与えられたデータをたくさん正解できるようなパターンを探し導く パターンを 教える = 訓練する 例.) 材質がねずみ鋳鉄管で、年齢が40 以上で人口が多くて、土壌のph値 が低くて、建物が多て、・・・・ (100種類以上の変数が複雑に絡 み合う) 〇〇な場合、漏水確率が高い 学んだ結果
  20. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 管路環境自己診断キットの提供 44 (1) 重要変数とは、漏水確率が高くなることと関連性の高いデータ項目です。 (2) 納品後一定期間内に申請頂いた10メッシュに限ります。重要変数は、1メッ

    シュ当たり上位5つとします。 (3) リスクマップにみる当地の特徴に関する概要説明、破損確率が特に高いメッ シュにおける重要変数の傾向の総括表、数値解説、本キットのご活用方法等 を予定しております。 納品物一式 リスクマップ (PDF) 地図システムへの 読込ファイル(shp) 重要変数 ・診断キットとして、管路環境リスクマップ、地図システムへ読込可能なマップデータ、ならびに重要変数1,2をご提供致します。 ・自市町村のリスクマップをご覧頂けます。ご所望のメッシュサイズ(解像度)をお選びください。 閲覧ツール 限定特別付録 ▪リスクマップ閲覧ツール(Whole Earth Explorer)
  21. Confiden,al WHOLE EARTH FOUNDATION 市⺠主導型インフラ維持管理プラットフォームへ 46 一般市民 自治体・インフラサービ スの提供企業・機関様 インフラ状況等の閲覧、

    状況報告、データ提供 インフラ情報の提供、 データ提供の対価 市民からの企業•事業体 への提案•要求の伝達 インフラサービス向上の ためのデータ活用 環境 データベース 情報の収集 情報の活用 地域住⺠への情報共有を促進、共に未来の街のあるべき姿を描き、合意形成⽀援を図る住⺠参加型の 情報プラットフォームへと成⻑させていきます。
  22. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION インフラの課題に、もっと一般市民が主体的に関わる形で、産業の革新を進めたい 48 市民1人1人に「課題を認識していただく可視化ツール」と「インセンティブ」を与えることで大きなムーブメントにつなげる 現状 WEFのアプローチ 自治体

    市民 “インフラコストの削減に最大限の 努力をしているが限界がある。 値上げに踏み切るにも市民の 理解を得るのが難しい。” “身近なインフラがそんな状況に なっているとは、十分認識できて いませんでした。何か事前にでき ることはなかったのでしょうか?” 結果、一定のタイミングで、 インフラコストを一般市民に 転嫁する他ない 自治体 市民 ”このツールを使えば自治体だけ では収集できないインフラ情報が 市民の力で集まり、さらなるコスト 削減にもつながる。” “このインフラは老朽化が進んでい る可能性が高いようですが、事前 の対応をしていただけないでしょう か?” インフラの実態 を可視化 一般市民の 小さなアクション を促す動機づけ “市民からこれだけ多くの声 が上がっています。 インフラコスト削減に使える ツールもご提供可能です。”
  23. Confiden,al WHOLE EARTH FOUNDATION 私たちが目指したい姿 49 一般市民の力とデータサイエンスを組み合わせ、住民目線も踏まえた脱炭素・水・エネルギー資源の面的適正化に挑戦 一般住民 上水道 インフラ

    ガス インフラ 下水道 インフラ 環境データベース 電力 インフラ 自治体様、自治体にインフラサービスを提供する企業様 農業 インフラ ・・・ • 脱炭素・エネルギー利用の観点から有効な施策の優先順位 付けを定量的に行う”ものさし”をつくり、自治体ごとにカスタ マイズしたエネルギーミックスを提案できるようにしたい • 主要な施策ごとの脱炭素・エネルギー利用におけるインパクト を算出 • エネルギーミックスを設計する際の評価軸の定め方も提示して いきたい (コスト、供給能力、炭素排出量、レジリエンス性、 環境インパクト、文化、歴史の保存、域内バランスなど) • 地域住民への情報共有を促進、共に未来の街のあるべき 姿を描き、合意形成支援を図る住民参加型の情報プラット フォームを提供したい • 情報の非対称性を解消するため、環境インフラの実態をマップ 上で可視化し、インフラの改善に貢献いただいた方にはインセ ンティブを付与 • 住民参加型にすることで住民の当事者意識を醸成、住民の声 を吸い上げるプラットフォームを持つ
  24. Confidential WHOLE EARTH FOUNDATION 社名に込めた思い 51 人々が自然やコミュニティと共生するために必要なToolsを提供したい 1968年に発行された第1号の Whole Earth

    Catalog の巻頭に 記載されている Whole Earth Catalog の「機能」について ------------------------ 機能: Whole Earth Catalogは、モノを評価する規準として、また、それら を入手するための手引きとして機能すべきものである。 これを読んだ読者は、何が手に入れる価値があるものか、それを どうやって手に入れればいいのか、よりよい判断ができるはずで ある。 このカタログに登場する品目は、 1) 道具として役に立つ 2) 独学に役に立つ 3) 質がいい、また安い 4) 郵便で簡単に入手できる ことを条件にしている。 掲載品目は読者と編集スタッフの体験と提言により、常に手直しさ れている。