研究人员开发了一种系统来应对由液化和沉降引起的风险，这两种土壤变形事件都是引发的，会导致建筑物倾斜和下沉。该团队包括芝浦工业大学工程与科学研究生院的 Shinya Inazumi 教授和博士生 Yuxin Cong。
在 2024 年 5 月 6 日发表在《智慧城市》杂志上的一项研究中，他们介绍了一种预测模型，该模型可以绘制土壤承重层的分布图。该模型可以识别适合建设的区域，从而减轻期间结构倒塌的风险。
“在智慧城市的大背景下，这项研究的意义十分重大。利用先进的预测模型，城市规划人员和工程师可以更准确地评估场地的开发适宜性，并优化建筑物、基础设施和公共设施的设计和布局，”Inazumi 教授解释道。
预测哪些地区容易受到这些影响是一项挑战，因为评估每个地点的土壤条件是不切实际的。为了解决这个问题，研究人员开发了一个模型，利用来自东京世田谷 433 个地点的岩土数据来预测土壤承载强度和承载层厚度。这些数据是使用标准渗透试验和微型冲击试验获得的，这两种方法在日本广泛用于评估土壤密度和地基要求。
利用这些数据，研究人员运用著名的统计方法克里金法，根据经纬度等地理坐标预测土壤含水层的厚度和深度，制作出东京世田谷区不同地点土壤含水层分布的三维地图。
为了进一步提高预测精度，他们使用了 bagging 技术，这是一种集成学习方法，该方法将多个模型的预测结合起来以产生更准确的结果。对于这种方法，他们将纬度、经度和海拔等地理数据与岩土数据结合起来，以提高模型的预测能力。
土层的承载强度和厚度是土壤支撑建筑物和其他重型结构的能力的指标。生成的土壤承载特性图可以帮助城市规划者确保建筑物建在稳定的基础上，最大限度地降低土壤变形事件中发生故障的风险。
此外，该模型还可以与监测湿度和地面运动等参数的传感器的实时数据相结合。这使城市规划人员和工程师能够持续监测土壤条件的变化并识别可能危及安全的潜在风险，例如土壤不稳定。
该系统有助于推动灾害风险降低工作，并有助于实现联合国可持续发展目标第 11 项，即让城市和人类住区更具包容性、安全性、韧性和可持续性。该系统的实施对于规划韧性城市尤为重要，尤其是在日本等多发地区。
Inazumi 教授总结道：“这项研究对于实时分析现有数据、政府制定新的城市规划、建筑公司在施工前进行风险评估以及个人将来通过手机和其他方式获取实时地理数据和危险警告都很有用。”