露頭データベースの作成には層序と露頭構造の数学的表現が必要である．露頭構造と層序の数学的表現方法としてグラフ理論と二項関係を使用した構造グラフと層序グラフを提案し，両者の理論的背景を検討した．地層の逆転ががなく，断層による切断や火成岩の貫入もない地層群だけで構成される地質構造を対象とした．単層 x が空間的に y の下側にあるという単層間の空間的位置関係を示す二項関係xRy を使用して露頭構造を表現すると，この関係はラベル付き有向グラフで表現できる．このグラフG ＝（V, R）を構造グラフとよぶ．V は露頭を構成する単層の集合である．層序は単層の堆積順序を表すものなので，単層の形成順序を意味する二項関係xU ^*y を使用して表現した．U ^* は空間的な上下関係を意味する二項関係xRy の反射的かつ推移的閉包であり，S ＝（V, U ^* ）で定義される有向グラフを層序グラフとよぶ．層序は二項関係v_iU^*v_j で表現される．この手法により，露頭構造と層序の違いが数学的に表現できる．露頭で観察される新旧関係は半順序であり，必ずしも全順序になるとは限らない．複数の露頭で観察される構造からある範囲の地域の層序を組み立てることは露頭層序グラフの演算を意味する．

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地下水流動系は水平・垂直方向に広い範囲にわたるが，この解明は地下水資源の量と質に関する保全に不可欠である．これには深部地質構造の推定を可能とする電磁探査法の適用が有効である．本研究では，この推定精度の向上を目的とし，電磁波の周波数帯が異なるMT 法と AMT 法を組み合わせ，比抵抗分布の 3 次元モデリング法を検討した．これを地下水資源が豊富な熊本平野を研究対象に適用したところ，比抵抗分布より浅部と深部の地下水流動系は類似していることが明らかになった．また，対象領域は第 1・2 帯水層を含む深度0～500m 間の浅層地下水流動系，深度500～1500m 間で先阿蘇火山岩類を主とする浅層水理地質基盤，深度2000～3500m 間で御船層群を主とする深層帯水層，およびそれ以深で肥後変成岩を主とする深層水理地質基盤から構成されることが推定できた．

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簡易にデスクトップ・インストールでき，オフラインでも直ちに利用可能なフリーのデスクトップ・アプリケーションについて，FOSS（Free and Open Source System）ベースを主としてその動向を略述する．FOSS であることによって，アプリケーション相互の連携とプラグインの形での取り込みや統合化が進み，ソースコード公開によって多数の専門家のボランティアが参加して，より使いやすくアルゴリズムの充実した体系に進歩している．このFOSSによるデスクトップ・アプリケーション環境はビッグデータの処理，クラウドコンピューティング環境で威力を発揮している．様々なFOSSデスクトップ・アプリケーションのうちから，地理情報システム，画像処理とリモートセンシング，3次元モデルと地球統計学の23種のアプリケーションを紹介する．2012年8月現在のバージョンとダウンロードサイトを表に示す．またビッグデータ化しつつあるフリーな地図・地質図・衛星画像のダウンロードサイトも紹介する．

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