科研費 - 谷川 寛樹
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日本と世界における建築物の寿命関数を考慮した木材の炭素貯蔵量の実態解明
研究課題/研究課題番号：24K03140 2024年4月 - 2027年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
加用 千裕, 古俣 寛隆, 谷川 寛樹, 前川 洋平
担当区分：研究分担者
木材は森林から伐採後も炭素を貯蔵し続けるため、気候変動対策として世界的に注目されており、木材の炭素貯蔵量の大きさや将来動向の把握が重要課題となっている。しかし、これまで世界全体および各国における木材の炭素貯蔵量の実態は解明されてこなかった。本研究では、木材として最も大きい炭素貯蔵庫である建築物を対象として、1)日本および世界の主要国の建築物の寿命関数を推定するモデルを構築し、2)実態に最も適した寿命関数と平均寿命を解明し、3)この知見に基づいて日本および各国の木材の炭素貯蔵量の実態を解明する。
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研究課題/研究課題番号：23H00531 2023年4月 - 2027年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
谷川 寛樹, 松井 孝典, 白川 博章, 山末 英嗣, 山下 奈穂
担当区分：研究代表者
配分額：46280000円 （ 直接経費：35600000円 、 間接経費：10680000円 ）
人類の活動はどれほどの資源・エネルギーに支えられているのか、物質ストックの視点からは未だ詳細が明らかになっていない。物質ストックとは、社会基盤施設や建築物のように人間活動を支えるものであり、生活レベルを向上させるが、その整備や維持に必要な資材生産は、気候変動問題と資源制約問題に直結する。本研究は、衛星リモートセンシングデータ（夜間光と土地被覆）を利用し、人工知能による畳込みニューラルネットワークを用いて、世界全体の物質ストック量とその分布および動態を明らかにする世界初の試みである。本研究は代表者らが行った「社会を支える物質ストック量」に関する研究を、新技術を用いて飛躍的に進展させるものである。
本研究は、衛星リモー トセンシングデータ（夜間光と土地被覆）を利用し、人工知能による畳込みニューラルネットワーク分析を用いて、世界全体の物質ストック量とその分布および動態を明らかにする世界初の試みである。本研究は、代表者らがこれまで行ってきた「社会を支える 物質ストック量」に関する研究を飛躍的に進展させるものである。本研究では、深層学習技術と組み合わせ、開発途上国を含む全世界を対象に物質ストック分析を経年で実施する。2023年度の成果は以下の通り。
１）夜間光・昼間光衛星データを用いた深層学習によるフィッティングデータ作成：日本で計算している物質ストック分布データと衛星データ (VIIRS, ETM+)と重ね合わせて地物規模とのフィッティングを行う。研究代表者らが日本における物質ストックについて分析を行った結果を用い、構造物ごとの規模や構造，整備年代を都市スケールで比較し，VIIRS データ の 利用できる2012年から2020年まで、経年的な比較を行う。成果としてEnvironmental Science & Technologyに論文を発表した。
２）先進国・途上国への適用：日本近隣の台湾のデータを収集した。
３）物質ストックデータベースの精緻化：ストック推計の自動化システムの構築を行い、環境情報科学論文集に論文を発表した。
４）全世界での衛星データを用いた深層学習による自動分析システムの構築：上記１），３）の発表論文にて基礎的な自動化システムを構築した。
５）全世界での物質代謝・蓄積モデルの構築及び精度検証・公表：現在までの成果を取りまとめ、2024年度に国際会議で発表を行う。（ISIE SEM/AP 2024北京大会に3件申請済み）
計画時に設定した以下の5要素についてそれぞれ進展があり、論文発表や口頭発表を通じて成果の一部を取りまとめることが出来ており、当初の計画以上に進展していると言える。
１）夜間光・昼間光衛星データを用いた深層学習によるフィッティングデータ作成：英文ジャーナル発表1件（Environmental Science & Technology, IF2022=11.4）
２）先進国・途上国への適用：海外データ収集実績（1件、台湾）
３）物質ストックデータベースの精緻化：国内査読論文発表1件（環境情報科学論文集）
４）全世界での衛星データを用いた深層学習による自動分析システムの構築：上記１），３）と同じ
５）全世界での物質代謝・蓄積モデルの構築及び精度検証・公表：国際会議で2024年に発表予定（ISIE SEM/AP 2024北京大会に3件申請済み）
計画時に設定した以下の5要素について、2024年度は以下を計画している。
１）夜間光・昼間光衛星データを用いた深層学習によるフィッティングデータ作成：日本の一部を対象とした分析から２年目以降に日本全土と先進国の一部に拡張する。
２）先進国・途上国への適用：数値標高モデルを構築できる人工衛星ALOS-2の合成開口レーダ（PALSAR-2）データも援用しつつ、都 市の特性に合わせて分析をすすめる。研究協力者のいる台湾、アメリカで先行実施する。
３）物質ストックデータベースの精緻化：フィッティングデータの元となる日本における物質ストックのGISデータについて、さらに精緻化を進める。また、建設構造ごとの物質投 入原単位を細分化する。
４）全世界での衛星データを用いた深層学習による自動分析システムの構築：1年目に引き続き、建物延床面積-夜間光画像データの結合による学習用の データ作成の自動化をすすめ、バッチ処理を可能にするシステムの構築を目指す。
５）全世界での物質代謝・蓄積モデルの構築及び精度検証・公表：精度の向上を常に目指しつつ、随時国際会議や国連の関連イベントを通じて本成果の公表を目指す。 -
脱炭素化に向けた資源効率・循環経済戦略：その評価手法と将来シナリオ
研究課題/研究課題番号：22H03805 2022年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
橋本 征二, 谷川 寛樹, 山末 英嗣, 吉川 直樹
担当区分：研究分担者
脱温暖化と資源効率・循環経済の2つの取組を統合していくことが求められているなかで、資源効率・循環経済に向けた各種取組の脱炭素化への貢献を評価するとともに、資源効率・循環経済と脱炭素化に関わるマクロな将来シナリオを構築する。また、シェアリングやサブスクリプション等の資源効率・循環経済に向けた「新しい」取組のライフサイクル的な評価手法が十分確立していないことから、その評価手法(比較対象の設定や評価範囲等に関する標準的な考え方)を確立する。
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脱炭素化に向けた資源効率・循環経済戦略：その評価手法と将来シナリオ
研究課題/研究課題番号：23K25059 2022年4月 - 2025年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
橋本 征二, 谷川 寛樹, 山末 英嗣, 吉川 直樹
担当区分：研究分担者
脱温暖化と資源効率・循環経済の2つの取組を統合していくことが求められているなかで、資源効率・循環経済に向けた各種取組の脱炭素化への貢献を評価するとともに、資源効率・循環経済と脱炭素化に関わるマクロな将来シナリオを構築する。また、シェアリングやサブスクリプション等の資源効率・循環経済に向けた「新しい」取組のライフサイクル的な評価手法が十分確立していないことから、その評価手法(比較対象の設定や評価範囲等に関する標準的な考え方)を確立する。
資源効率・循環経済に向けた「新しい」取組に関わる評価手法の確立に向けて、2022年度に続き、居住に関わる循環経済行動の天然資源使用量削減効果について都道府県の違いを検討した。 その結果、全国のうち最も資源利用強度が低かったのは秋田県、最も高かったのは沖縄県であり、続いて東京都であった。秋田県の資源利用強度が低い要因として、総床面積当たり着工床面積（およそ住宅の寿命に相当）が大きいこと及び着工床面積当たり建設資材重量が小さいことが示唆された。つまり、住宅の寿命が他都道府県と比較して長く、建設資材の使用原単位が小さい木造住宅が多いためと考えられた。一方、東京都ではそれらが増加要因となっており、住宅の寿命が他道府県と比較して短く、建設資材の使用原単位の大きい高層非木造住宅が多いことが理由と考えられた。また、2022年度のオフィスシェアリング及びライドシェアリングに続き、衣服のシェアリングを対象としたライフサイクル評価を試みた。トップスを例にすると、その着用回数の増加は、1回着用あたりのCO2排出量を減少させることにつながるが、これは原料調達・生産・廃棄段階のCO2排出量が1回着用あたりで減少するためである。通常購入時の交通手段については、自家用車利用のCO2排出量が特に大きくなった。また、着用回数30回では、通常購入で公共交通（電車）を利用する場合とシェアリングの場合のCO2排出量は同レベルであったが、50回では、前者が後者のCO2排出量を下回った。各シナリオにおける着用回数の条件次第では、シェアリングのCO2排出量の方が大きくなる可能性が示唆された。また、シェアリングでは専門業者によるクリーニングのCO2排出量も大きいが、1回の貸出期間内の着用回数が多ければその影響も小さくなることに留意が必要と考えられた。以上のような事例研究をもとに、引き続き、評価手法を整理・提案していく。
2022年度、2023年度に実施したそれぞれ異なるシェアリングのケーススタディーにより、ライフサイクル評価を実施する上での様々な留意点が明らかとなってきており、研究はおおむね順調に進んだと評価できる。
2022年度、2023年度と資源効率・循環経済に向けた「新しい」取組に関わる評価手法の確立に向けて、「居住」「移動」「着衣」の分野についてシェアリングのケーススタディを行ってきた。2024年度は、こうしたケーススタディを追加するとともに、これらを踏まえ、脱炭素化への貢献の評価手法の整理・提案を行っていく。具体的には、(1)事業実施シナリオやベースラインシナリオの設定方法、(2)機能単位の設定方法、(3)脱炭素化への影響の考慮範囲、等の観点から評価手法を整理・提案する。 -
研究課題/研究課題番号：20H00648 2020年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
馬奈木 俊介, 金子 慎治, 加河 茂美, 藤井 秀道, 田中 健太, キーリー アレクサンダー・竜太, 松八重 一代, 小谷 浩示, 谷川 寛樹, 金子 慎治, 加河 茂美, 藤井 秀道, 田中 健太, キーリー アレクサンダー・竜太, 松八重 一代, 小谷 浩示, 谷川 寛樹
担当区分：研究分担者
本研究は、人々の価値認識の変化を明示的に考慮した統合的な持続可能性評価モデルの構築を行うことを目的としている。そのために、本研究では行動科学アプローチによる内的要因変化と社会的価値形成メカニズムの解明を行い、内的要因変化を明示的に考慮した新国富指標の構築と推計、そして外的要因の影響も考慮した新国富指標の将来シミュレーションモデルの構築を行う。当該年度においては、新国富指標の各要素である人的資本、人工資本、自然資本それぞれが人々の内的要因とどのような関係性を有するかについて知見の拡張をさらに実現させ、新国富指標の構築において社会的価値形成メカニズムを組み込むためのメカニズム解明を進めた。
また、本研究では外的要因（経済情勢、技術水準、災害リスク、社会動向など）の変化が内的要因に与える影響を考慮した統合モデリングの設計及び、将来推計シミュレーションを行う。その中で経済情勢や技術水準などの外的要因については、経済活動の中核となる企業活動が影響する。当該年度においては、これまでに構築した複合企業データベースを用いた具体的な分析を行い、企業のESG活動が内的要因（従業員の心理的幸福感など）に対して持つ影響を明らかにした。
本研究では、最終的に構築されたモデルを用いて、シミュレーション結果に基づく政策導入の社会実験とモデルの検証・再評価を行う。当該年度においては、研究対象地域として、福岡県直方市、福岡県宮若市及び大分県別府市を継続し、加えて福岡県中間市、佐賀県江北町、大分県国東市を想定し、各自治体の新国富評価はじめ、様々なステークホルダーを含め連携体制構築を進めた。 -
天然資源利用の価値・効率・環境影響に着目した循環経済の計測手法の開発
研究課題/研究課題番号：19H04329 2019年4月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
橋本 征二, 谷川 寛樹, 山末 英嗣
担当区分：研究分担者
従来のリサイクル率等の指標では計測できないシェアリング・マニュファクチャリング等を含む循環経済の新たな概念・取り組みに対する新たな指標の開発を目的として、a) 天然資源が採取され最終処分されるまでに生み出す価値の計測手法、b) 資源効率を高める様々なアプローチの個別計測手法、c) 天然資源利用の削減による環境影響の削減効果の計測手法、を開発する。supply-driven型のモデルを援用して天然資源の「生涯」にわたって生み出される価値を推計する手法を開発する点、資源効率の構造分解にもとづいて資源効率を高める様々なアプローチの個別計測手法を開発する点に独創性・新規性がある。
a) 天然資源が採取され最終処分されるまでに生み出す価値の計測手法の開発：リユースやリサイクルを含む物質フロー情報をsupply-driven型のモデルと結びつけ、天然資源の「生涯」にわたって生み出される価値を推計する手法を開発するため、2019年度は、木材、鉄、砂利・砕石等を対象とした物質フローの推計とその行列表記を行った。材料としてのリサイクル等を表現した物質フローを推計し、その投入産出表を作成した。各種統計等を用いて物質フローを推計したが、このとき産業連関表との対応づけを行ってプロセスを設定した。
b) 資源効率を高める様々なアプローチの個別計測手法の開発：居住・移動・洗濯・飲食等の生活活動を対象に、8つの活動ー1)製品の使用回避、2)製品の稼働率向上、3)製品の長期活用、4)製品の使用ロス削減、5)製品の省資源化、6)容器包装の省資源化、7)生産工程の省資源化、8)再生資源の活用ーの計測手法を開発するため、2019年度は、主として6)~8)の検討を行った。
c) 天然資源利用の削減による環境影響の削減効果の計測手法の開発：関与物質総量についてはその対象範囲と信頼性、環境影響で重み付けした資源消費については資源が利用される段階での環境影響の配分方法に関して手法上の改善を行い、これを適用した事例研究を行った。関与物質総量については、水を含めるかどうか、エネルギー消費に関わる資源消費を含めるかどうか、等がその違いとなっているほか、鉱山によるばらつきの扱いが課題となっていることから、2019年度は、前者についてその違いを明確にするとともに、後者について不確実性の評価を行い、関与物質総量係数に不確実性情報を追加して改善した。また、環境影響で重み付けした資源消費については、2019年度は、資源が利用される段階での環境影響の配分方法について、いくつかの方法を試行した。
b)資源効率を高める様々なアプローチの個別計測手法の開発、については若干遅れがあるものの、a)天然資源が採取され最終処分されるまでに生み出す価値の計測手法の開発、については予定以上に進捗しており、全体としてはおおむね順調に進展している。
a) 天然資源が採取され最終処分されるまでに生み出す価値の計測手法の開発：リユースやリサイクルを含む物質フロー情報をsupply-driven型のモデルと結びつけ、天然資源の「生涯」にわたって生み出される価値を推計する手法を引き続き開発する。今後は、いくつかの天然資源(木材、鉄、銅、砂利・砕石等)を対象とした物質フローの推計とその行列表記を引き続き行うとともに、作成した投入産出表をもとに状態推移確率行列を作成し、各プロセスに産業連関表をベースとした付加価値を紐づける。また、可能なものについては、状態推移確率行列を無限に乗じ、物質が最終処分されるまでに繰り返し利用される中でどのプロセスを何度経由するか推計し、各プロセスを経由するときに生み出される価値を合計することで、当該天然資源が「生涯」にわたって生み出す価値を推計することを試行する。
b) 資源効率を高める様々なアプローチの個別計測手法の開発：居住・移動・洗濯・飲食等の生活活動を対象に、8つの活動ー1)製品の使用回避、2)製品の稼働率向上、3)製品の長期活用、4)製品の使用ロス削減、5)製品の省資源化、6)容器包装の省資源化、7)生産工程の省資源化、8)再生資源の活用ーの計測手法を開発するため、今後は、主として1)~5)の検討を行う。
c) 天然資源利用の削減による環境影響の削減効果の計測手法の開発：関与物質総量についてはその対象範囲と信頼性、環境影響で重み付けした資源消費については資源が利用される段階での環境影響の配分方法に関して手法上の改善を行ったことから、今後は、b)で検討するような1)~8)の事例に対して、同手法を適用し、天然資源消費が削減されたことによる環境影響の削減効果の推計を試行する。 -
研究課題/研究課題番号：15H02863 2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
橋本 征二, 南齋 規介, 中島 謙一, 谷川 寛樹, 加用 千裕, 湯 龍龍, 南齋 規介, 中島 謙一, 谷川 寛樹, 加用 千裕, 湯 龍龍
担当区分：研究分担者
どのような資源・物質の利用、どのような製品・サービスの利用がそのライフサイクルを通じて環境に影響を与えているかを明らかにし、その総合的な評価に基づいて環境対策の優先分野を同定することを試みた。このため、資源・物質利用の環境影響評価手法を開発し、環境影響評価のためのデータベースを構築した。資源・物質利用の観点からは、生物資源利用の環境影響が大きく、金属鉱物資源、化石資源、非金属鉱物資源の順となった。製品・サービス利用の観点からは、例えば、淡水消費量について、食料品や飼料などの農作物の影響が大きかった。全体として、農産物を中心とする生物資源の環境影響を削減する優先度が高いと考えられた。
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研究課題/研究課題番号：15H02862 2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山末 英嗣, 藤森 崇, 松八重 一代, 谷川 寛樹, 中島 謙一, 藤森 崇, 松八重 一代, 谷川 寛樹, 中島 謙一
担当区分：研究分担者
本研究ではまず約700種類の素材・材料・製品についてのTMR係数を整備した．この結果の一部をwebsite(http://www.ritsumei.ac.jp/~yamasue/tmr/database.html)上に公開している．この結果を基に日本の1990年から2013年における関与物質総量を推定し，当該期間で約25%増加していることを明らかにした．また関与物質総量を国別に分析する手法を提案し，資源依存の多様性を評価した．さらにリサイクルの効果をTMR削減量という視点から評価した．そして，LCCO2と関与物質総量を比較することで，効率的なデカップリングのための指針を提案した．
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ストック型社会の実現へ至要たる4d-GISを用いた都市重量の飽和メカニズムの解明
研究課題/研究課題番号：26281056 2014年4月 - 2018年3月
谷川 寛樹
担当区分：研究代表者
配分額：16640000円 （ 直接経費：12800000円 、 間接経費：3840000円 ）
「ストック型社会の実現へ至要たる4d-GISを用いた“都市重量”の飽和メカニズムの解明」は，世界で学術的議論が活発になりつつあるマテリアルストック・フロー分析を基盤として，資源を都市に長期間滞留させつつ最大限活用するストック型社会の実現へ向けて，都市重量（特に社会基盤施設や建築物などへの物質の蓄積重量）の変化を計測し，その増減および平均滞留年数を定量化するため，都市構造物の4d-GISデータベースを構築し，名古屋市中心部(12km2)の事例では1949 年から 2009 年の期間を約10年おきに4d-GISを構築した．
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ストック型社会の実現に至要たる4d-GISを用いた都市重量の飽和メカニズムの解明
2014年4月 - 2017年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
谷川寛樹, 橋本征二, 加河茂美, 醍醐市朗, 山末英嗣
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ストック型社会の実現に至要たる4d-GISを用いた都市重量の飽和メカニズムの解明
2014年4月 - 2017年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
谷川寛樹
担当区分：研究代表者
ストック型社会の実現に至要たる4d-GISを用いた都市重量の飽和メカニズムの解明
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都市圏域における品質別木質系廃棄物の動態と再利用効率性に関する将来分析
研究課題/研究課題番号：26340104 2014年4月 - 2017年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
大西 暁生, 谷川 寛樹, 奥岡 桂次郎, 谷川 寛樹, 奥岡 桂次郎
担当区分：研究分担者
本研究では、名古屋都市圏を対象に将来の社会経済シナリオを考慮した建築物の需要とその建替え・解体等のライフサイクルを表すシミュレーションモデルを構築した。また、建築物の資材別等の原単位を把握した。さらに、木質系家具の所有状況とそのライフサイクル、都市の樹木や草地の状況等も把握した。この結果、品質等を考慮した木質系廃棄物が把握できると同時に、これらの有効な利用方法が提示可能となった。特に、コンパクトシティといった都市空間構造の違いや住宅の木質化や長寿命化の程度に応じた木質系財の需要と供給、そして木質系廃棄物との関係を明らかにすることで、都市圏域内における循環利用促進のための方策が検討可能になった。
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世界の長期発展に係る鋼材のダイナミックマテリアルフロー分析
研究課題/研究課題番号：25241027 2013年4月 - 2016年3月
松野 泰也
担当区分：研究分担者
本研究では、世界全体での鋼材のダイナミックMFAを実施した。具体的には、鋼材の最終用途（自動車、土木、建築、機械など）に関して2050年までのストック量を推計するとともに、需要量、使用済み製品からのスクラップ発生量を推計した。統計データ等ダイナミックMFAを実施するためのデータが得られない地域に関しては、夜間光衛星画像やGISを用いて、ストック量を推計した。さらには、国際貿易に伴う取引量(グローバルマテリアルフロー)を推計するとともに、途上国でのスクラップの回収状況を調査、推計することで、将来需要を鑑みたスクラップの利用に関して提言を得た。
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世界の長期発展にかかる鋼材のダイナミックマテリアルフロー分析
2013年4月 - 2016年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
松野泰也, 谷川寛樹
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消費者責任論に基づく環境・資源管理分析モデルの開発と長期予測への応用 科学研究費補助金
2013年4月 - 2016年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
南斉規介
担当区分：研究分担者
消費者責任論に基づく環境・資源管理分析モデルの開発と長期予測への応用
科学研究費補助金 -
世界の長期発展にかかる鋼材のダイナミックマテリアルフロー分析
2013年4月 - 2016年3月
科学研究費補助金 基盤研究(A)
松野泰也
担当区分：研究分担者
世界の長期発展にかかる鋼材のダイナミックマテリアルフロー分析
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消費者責任論に基づく環境・資源管理分析モデルの開発と長期予測への応用 科学研究費補助金
2013年4月 - 2016年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
南斉規介, 谷川寛樹
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消費者責任論に基づく環境・資源管理分析モデルの開発と長期予測への応用
研究課題/研究課題番号：25281065 2013年4月 - 2016年3月
南齋 規介
担当区分：研究分担者
多地域産業連関モデルのGLIO modelに金属資源に関する国際マテリアルフローデータを搭載し，日本の最終需要が国際サプライチェーンを通じて誘引する温室効果ガスと資源採掘量（マテリアルフットプリント：MF） を計測した。また，金属資源種別に採掘リスクを採掘量の市場集中度と採掘国の政治的リスクを用いて数値化し，MFの大きさに基づき日本の最終需要が負う採掘リスクを算定した。加えて，少子高齢化に伴う世帯構成および人口の変化に着目して，2005年から2035年までの世帯別の家計消費支出を推計し，それを用いて家計消費由来の消費者基準GHGと希少金属のMFの将来変化を分析した。
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衛星画像および地理情報を用いた世界鋼材ストック量・需要量の解析
2010年4月 - 2013年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
担当区分：研究分担者
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衛星画像および地理情報を用いた世界鋼材ストック量・需要量の解析
2010年4月 - 2013年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
資金種別：競争的資金