JP2002004294A - 斜面崩壊予測装置、そのシステム、斜面崩壊予測方法および斜面崩壊監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地滑り、土石流、なだれ等の斜面の崩壊を監視
し、かつ斜面崩壊を予測することを可能とする斜面崩壊
予測システムを提供する。 【解決手段】斜面６２上の樹木τに取り付けられる振動
センサ１２からの地中音（たとえば、地下水推定音、樹
木τの根切れ音等）をデータ処理装置１６Ｂに取り込
む。また、斜面６２の画像（地表面画像）を不動位置に
設置したデジタルカメラ１０２によりデータ処理装置１
１６に取り込む。データ処理装置１１６は、地中音の変
化と地表面画像の変化に基づいて斜面６２の崩壊を予測
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地中音等に基づ
いて、地滑り、土石流、なだれ等の斜面の崩壊を監視
し、かつ斜面崩壊を予測することを可能とする斜面崩壊
予測装置、そのシステム、斜面崩壊予測方法および斜面
崩壊監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から地滑り等、斜面の崩壊を原因と
する人的、物的被害が地域経済に深刻な影響を与えてい
る。

【０００３】したがって、斜面の崩壊を予測できれば、
そのような人的、物的被害を最小限に抑制することが可
能となり、経済的な波及効果が大きい。

【０００４】そのため、地滑り等の斜面の崩壊を予知し
て速やかな避難等を行えるようにすることが常に求めら
れている。

【０００５】従来、地滑りの監視に関し、次の２つの技
術が知られている。

【０００６】第１の技術は、２点間にインバー線を張り
渡し、インバー線の延びから距離の変化を測定するもの
である。

【０００７】第２の技術は、地表面から地中に対してボ
ーリングを行い、掘削穴内に水圧計を設置し、土壌また
は岩塊の間隙にある流体を通して伝達される圧力、いわ
ゆる間隙水圧の変化を測定するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インバ
ー線を使用する上記第１の技術では、２点から外れた位
置で崩壊が起きた場合には、これを感知することが不可
能であるという致命的な欠陥を内在している。この欠陥
を補うためには、インバー線を多数張り渡す必要がある
が、たとえば、農作等の作業用等に使用されている土地
では、その作業性を損なうことになり、インバー線を設
置できる場所が制限されるという問題がある。また、イ
ンバー線を多数張り巡らしてその距離の変化を測定する
システムのコストも相当にかかるという問題もある。

【０００９】その一方、ボーリングを行う第２の技術で
は、その費用が莫大となり、危険と想定される箇所の全
てにボーリングを施すことはほとんど不可能である。し
かも、間隙水圧の変化と斜面崩壊の直接的な因果関係
は、データが決定的に不足しているという問題もある。
しかも、ボーリングには、通常、数日間を必要とするた
め、緊急を要する場合には対応できないという問題もあ
る。

【００１０】すなわち、従来、斜面の崩壊を局地的かつ
正確に予測することが可能な手法は確立されていない。

【００１１】この発明は、このような課題を考慮してな
されたものであって、地滑り等の斜面崩壊の正確な監視
および予測を簡単な構成で行うことを可能する斜面崩壊
予測装置、そのシステム、斜面崩壊予測方法および斜面
崩壊監視システムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る斜面崩壊
予測装置は、地中音を測定する地中音測定手段と、前記
地中音測定手段で測定された音の変化に基づいて斜面崩
壊を予測する斜面崩壊予測手段とを有することを特徴と
する（請求項１記載の発明）。

【００１３】この発明によれば、地中音の音の変化に基
づいて斜面の崩壊を予測することができる。

【００１４】ここで、地中音は、樹木を通じて測定する
ことができる（請求項２記載の発明）。このため、簡単
な構成で地中音を予測することができる。地中音の測定
は、樹木に限らず、杭等を地中に打ち込んで測定するこ
ともできる。

【００１５】特に、周波数が３０〜２００Ｈｚ内の音を
測定した場合に、斜面崩壊を予測することができる（請
求項３記載の発明）。

【００１６】また、測定された音の周波数が、１００〜
１６０Ｈｚである場合、樹木の根切れ音であると推定
し、３０〜５０Ｈｚである場合には、土が動く音である
と推定することができる（請求項４記載の発明）。

【００１７】さらに、周波数が３０〜２００Ｈｚ内の音
が略連続的に観測されたときには、地下水が流れる音で
あると推定することができる（請求項５記載の発明）。

【００１８】さらに、地中音測定手段により、少なくと
も４カ所で同時に地中音を測定した場合、地中音発生位
置計算手段により、地中音の発生位置を計算することが
できる（請求項６記載の発明）。

【００１９】この発明に係る斜面崩壊予測システムは、
地中音を測定する地中音測定手段と、地表面を画像とし
て取り込む地表面画像撮影手段と、前記地中音測定手段
で測定された音の変化と、前記画像撮像手段により取り
込まれた地表面画像の変化とに基づいて斜面の崩壊を予
測する斜面崩壊予測手段とを有することを特徴とする
（請求項７記載の発明）。

【００２０】この発明によれば、地中音の変化と地表面
画像の変化に基づいて斜面崩壊を予測するようにしてい
るので一層正確に予測することが可能となる。

【００２１】この場合、地中音は樹木を通じて測定し、
地表面画像の変化は時間軸上前後の画像の差により検出
することで、簡単な構成で予測を行うことができる（請
求項８記載の発明）。

【００２２】ここで、周波数が３０〜２００Ｈｚ内の音
が測定された場合であって、地表面画像撮影手段で画像
の差が発生していたとき、斜面崩壊のおそれがあること
を予測することができる（請求項９記載の発明）。

【００２３】この発明に係る斜面崩壊予測方法は、地中
音を測定するステップと、前記測定された地中音の変化
に基づいて斜面の崩壊を予測するステップとを有するこ
とを特徴とする（請求項１１記載の発明）。

【００２４】このため、簡易な手順で斜面崩壊を予測す
ることができる。

【００２５】さらに、この発明に係る斜面崩壊予測方法
は、地中音を測定するステップと、地表面を画像として
取り込むステップと、測定された地中音の変化と、取り
込まれた地表面画像の変化とに基づいて斜面の崩壊を予
測するステップとを有することを特徴とする（請求項１
２記載の発明）。この手順によれば、より一層正確に斜
面崩壊を予測することができる。

【００２６】この発明に係る斜面崩壊監視システムは、
地中音を測定する地中音測定手段と、地表面を画像とし
て取り込む地表面画像撮影手段と、前記地中音測定手段
で測定された音の変化と、前記画像撮像手段により取り
込まれた地表面画像の変化とに基づいて斜面の崩壊を監
視する斜面崩壊監視手段とを有することを特徴とする
（請求項１３記載の発明）。

【００２７】この発明によれば、斜面崩壊を監視するこ
とができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００２９】［第１実施例：斜面崩壊予測装置］図１
は、この発明の第１の実施の形態に係る斜面崩壊予測装
置１０の構成を示している。

【００３０】この斜面崩壊予測装置１０は、地滑り、土
石流、雪崩等の斜面崩壊を予測するための装置であり、
地中音測定手段としての振動センサ１２と、地中音観測
装置１４と、データ処理装置１６とを備えている。

【００３１】図２は、振動センサ１２の縦断面図であ
り、図３は、振動センサ１２のＡ−Ａ線に沿った断面図
である。この振動センサ１２は、可動コイル型のマイク
ロホンの構成を採用している。

【００３２】図２、図３に示すように、振動センサ１２
は、円筒状の密閉された筐体２０を有している。この筐
体２０の内部には、断面略凹状の磁性体２２が取り付け
られ、この磁性体２２の凹部に柱体状の永久磁石２３と
磁性体２４とが積層固定されている。

【００３３】磁性体２４の上面と磁性体２２の上面と
は、ほぼ同一平面上にあるように構成されている。

【００３４】この磁性体２２の上面の外周面側であっ
て、筐体２０の内部側面に端部が固定され、中央部に孔
２５Ａが明けられ、周囲に円弧状の４カ所の切り欠き２
５Ｂが設けられたダンパーとしての樹脂製の振動板２５
が配置されている。

【００３５】また、振動板２５に形成された孔２５Ａの
開口内部側周囲には、コイル（可動コイル）２６が取り
付けられている。

【００３６】コイル２６は、磁性体２２と磁性体２４に
より形成された円筒状溝２７内を、換言すれば、磁性体
２４の外周を前後方向（図１中では上下方向）に移動可
能である。

【００３７】このように構成される振動センサ１２は、
固体振動音を集音するものであり、筐体２０を集音対象
として振動する固体、図１例では樹木τの幹に接触させ
ることによってその樹木τからの振動で筐体２０が振動
する。筐体２０が振動すると、永久磁石２３が振動して
磁界が振動する。振動板２５とコイル２６は慣性により
静止しようとするため、永久磁石２３とコイル２６は相
対的に振動することになり鎖交磁束が変化する。その結
果、コイル２６に信号電圧Ｖが発生する。

【００３８】このように構成された振動センサ１２によ
れば、周波数帯２５Ｈｚ〜６００Ｈｚ程度の振動を音圧
として検出することができる。なお、切り欠き２５Ｂの
面積や、コイル２６の大きさ、あるいは振動センサ１２
自体の大きさを変えることにより検出周波数帯を変化さ
せることができる。

【００３９】コイル２６に発生した信号電圧Ｖは、コイ
ル２６に接続されたリード線２９を介して地中音観測装
置１４内の信号増幅部４０（図１参照）に供給される。

【００４０】図４は、振動センサ１２が樹木τの幹（枝
でもよい）に取り付けられた状態を示している。この場
合、振動センサ１２は、上面１２Ａ（図２参照）が樹木
τの表面に密接するように、ベルト３０を介して該樹木
τに装着されている。側面１２Ｂ（図２参照）が樹木τ
の表面に密接するように装着してもよい。

【００４１】なお、樹木τにおける振動センサ１２を取
り付けるべき高さ位置は、たとえば、樹木τの幹上を振
動センサ１２を上下方向に移動させたときに、地中音Ｐ
の音圧を相対的に高い位置に選択することが好ましい。

【００４２】主に根を介して樹木τを伝わる地中からの
音（地中音）Ｐは、振動センサ１２によって検出され、
この地中音Ｐに応じた信号電圧Ｖが出力される。そし
て、この信号電圧Ｖは、図１に示す地中音観測装置１４
に対して出力される。なお、後述するように、実際上、
地中音Ｐとして観測される音には、地中内の音の他、風
の音、石等の固体が地表面を転がる音も含まれる。

【００４３】図１に示すように、地中音観測装置１４
は、信号増幅部４０と、雑音除去部４２と、レベルメー
タ４４と、信号出力部４６を有している。信号増幅部４
０としては、差動増幅器を用いることにより、雑音の影
響を軽減することができる。

【００４４】この信号増幅部４０は、振動センサ１２か
ら信号電圧Ｖが供給されると、この信号電圧Ｖを、例え
ば、１０⁴倍に増幅して、雑音除去部４２に対して出力
する。

【００４５】雑音除去部４２は、信号増幅部４０からの
信号電圧Ｖから雑音を除去した後、これを信号出力部４
６に供給する。なお、地中音Ｐは、主に、１ｋＨｚ以下
の周波数帯に含まれているため、雑音除去部４２は、こ
の周波数帯の成分を通過させるローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等（好ましくは、
振動センサ１２の周波数帯域２５Ｈｚ〜６００Ｈｚをカ
バーする２０Ｈｚ〜６５０Ｈｚの通過帯域幅を有するＢ
ＰＦ）によって構成される。

【００４６】また、雑音除去部４２によって雑音が除去
された信号電圧Ｖは、レベルメータ４４にも供給され
る。そして、レベルメータ４４には、この信号電圧Ｖの
値が表示される。すなわち、ユーザは、レベルメータ４
４の表示によって、地中音Ｐの大きさを確認することが
できる。この場合、レベルメータ４４で得られた地中音
Ｐの大きさに基づいて、樹木τにおける振動センサ１２
を取り付けるべき高さ位置（地中音Ｐの音圧が相対的に
高い位置）を決定するようにしてもよい。

【００４７】信号出力部４６は、雑音除去部４２からの
信号電圧Ｖを、データ処理装置１６に対して出力する。

【００４８】データ処理装置１６は、信号入力部５０
と、予測判定処理部（斜面崩壊予測手段）５２と、表示
部５４と、音声出力部５６と、印刷部５８とを有してい
る。なお、このデータ処理装置１６は、実際には、キー
ボード、本体、表示装置、音声出力装置およびハードデ
ィスク等の外部記憶装置等から構成される汎用コンピュ
ータ（パーソナルコンピュータを含む。）等によって構
成されており、予測判定処理部５２は、実質的に、本体
部のＣＰＵ（Central Processing Unit）（周辺装置を
含む。）によって構成されている。

【００４９】また、データ処理装置１６には、システム
プログラムやアプリケーションプログラム等が記憶され
るＲＯＭ（Read Only Memory）、作業用等として使用さ
れるＲＡＭ（Random Access Memory）、計時用のタイ
マ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェ
ース、表示部５４に時間を横軸とし音圧を縦軸として表
示するための波形観測信号取込・送出部としての波形観
測用基板、および表示部５４に周波数を横軸とし音圧を
縦軸として表示するための周波数分析・送出部としての
周波数分析用基板（ＦＦＴ基板）等が設けられている。

【００５０】信号入力部５０は、地中音観測装置１４の
信号出力部４６からの信号電圧Ｖを所定時間毎（例え
ば、１分、１０分等の時間毎）に取り込む。そして、こ
の信号電圧Ｖをデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して、地中
音Ｐの音圧の大きさに対応する音圧レベルＶｄとして予
測判定処理部５２に供給する。なお、信号入力部５０に
おいては、予測判定処理部５２からの指示に基づいて、
信号電圧Ｖを取り込む処理を行うようにしてもよい。

【００５１】予測判定処理部５２は、信号入力部５０か
らの音圧レベルＶｄに基づいて、斜面崩壊を予測する処
理を行う。

【００５２】予測判定処理部５２による処理結果は、Ｃ
ＲＴや液晶表示装置等の表示部５４に供給されるととも
に、プリンタ等の印刷部５８に供給される。また、スピ
ーカ等の音声出力部５６にも供給される。

【００５３】図５は、データ処理装置１６内の上記波形
観測用基板を利用して得られた雑音であると思われる音
（以下、雑音推定音）Ｐ１の表示部５４上での波形表示
を示している。なお、図５において、横軸は［ｍｓ」単
位の時間Ｔ、縦軸は［Ｖ］単位の電圧値Ｖを表してい
る。なお、電圧値Ｖは、相対値である。

【００５４】雑音推定音Ｐ１等の波形は、プログラムに
基づき処理時間間隔で、あるいは図示していないキーボ
ード等を利用して任意のときにデータ処理装置１６内の
ハードディスク等の記憶部に記憶することが可能であ
る。

【００５５】図６は、データ処理装置１６内の上記周波
数分析用基板を利用して得られた、表示部５４に表示さ
れる雑音推定音Ｐ１の周波数スペクトラム（周波数分
布）表示を示している。横軸は、［Ｈｚ］単位の周波数
Ｆを表し、縦軸は、［Ｖ］単位の電圧値Ｖを表してい
る。

【００５６】音声出力部５６から「サー」という音で聞
こえる雑音推定音Ｐ１は、連続的に観測される音であっ
て、波形では０．２［Ｖ］以下の値である。周波数スペ
クトラム上での３０Ｈｚ〜７０Ｈｚの多少の偏りは、振
動センサ１２等を含む測定系の特徴であると推定され
る。

【００５７】図７は、樹木τ（現に振動センサ１２が接
続されている樹木τに限らない。）の根の切れる音であ
る思われる音（以下、根切れ推定音という。）Ｐ２の波
形を示している。

【００５８】図８は、根切れ推定音Ｐ２の周波数スペク
トラムを示している。

【００５９】音声出力部５６から「プツン」という音で
聞こえる根切れ推定音Ｐ２は、波形の振幅値は、±２
［Ｖ］以下であるが、約０．２秒間発生するパルス性の
振幅が観測される。もちろん、パルス発生期間は、根の
太さ等により変化するものと推定される。

【００６０】図８に示す周波数分布では、１００〜１６
０Ｈｚ帯に偏りがあり、根切れ推定音Ｐ２は、この周波
数帯で確認することができる。なお、３０〜６０Ｈｚ帯
では、雑音推定音Ｐ１を除去しても０．１〜０．２
［Ｖ］程度の突出が認められる。

【００６１】また、波形表示の電圧Ｖの振幅値に比較し
て周波数分布の電圧Ｖの値が低下しているのは、ＦＦＴ
解析時の処理時間による積分効果によるものである。以
下に説明する波形表示と周波数分布表示の関係も同様で
ある。

【００６２】図９は、土が動いているであろうと思われ
る音（土移動推定音）Ｐ３の波形を示している。

【００６３】図１０は、土移動推定音Ｐ３の周波数スペ
クトラムを示している。

【００６４】音声出力部５６から「ズッズー」という音
で聞こえる土移動推定音Ｐ３は、波形の振幅値は、±２
［Ｖ］以下であるが、根切れ推定音Ｐ２とは異なり、音
が長引いて（尾を引いて）発生することに特徴がある。

【００６５】周波数分布では、３０〜６０Ｈｚ帯に突出
する偏りがあり、雑音推定音Ｐ１を除いた場合でも０．
３〜０．５［Ｖ］程度の突出が認められる。

【００６６】図１１は、地下水が流れていると思われる
音（地下水推定音）Ｐ４ｎ波形を示している。

【００６７】図１２は、地下水推定音Ｐ４の周波数スペ
クトラムを示している。

【００６８】音声出力部５６から「チョロチョロ」とい
うほぼ連続的な音で聞こえる地下水推定音Ｐ４は、波形
の振幅値は、±０．３［Ｖ］以下の小さい音であるが、
雑音推定音Ｐ１とは異なり、０．１秒間隔程度で数回繰
り返されることに特徴がある。

【００６９】周波数分布では、３０〜６０Ｈｚ帯に突出
する偏りがあるが、雑音推定音Ｐ１との区別は困難であ
る。

【００７０】図１３は、風が吹いているときに現れる音
（風音）Ｐ５の波形を示している。この風音Ｐ５は、樹
木τの葉がそよぐときあるいは人が感じたときに現れる
音であり、推定音ではなく、風音Ｐ５と確信することが
できる。

【００７１】図１４は、風音Ｐ５の周波数スペクトラム
を示している。

【００７２】音声出力部５６から「ゴー」という音で聞
こえる風音Ｐ５は、波形の振幅値は、±１［Ｖ］以下
で、ほぼ同じ振幅が繰り返し観測される。

【００７３】周波数分布では、３０〜１８０Ｈｚ帯と幅
広い周波数範囲で突出が認められる。雑音推定音Ｐ１を
除去した場合、振幅は０．３Ｖ程度である。

【００７４】図１５は、風が吹いているときに現れた土
の塊または石が地表面上を転がると思われる音（石等固
体転がり推定音）Ｐ６の波形を示している。この石等固
体転がり推定音Ｐ６は、波形上では風音Ｐ５と区別する
ことが困難である。

【００７５】図１６は、石等固体転がり推定音Ｐ６の周
波数スペクトラムを示している。

【００７６】音声出力部５６から「ゴー」という風音Ｐ
５と同時に聞こえる「コッコッコ」という音の石等固体
転がり推定音Ｐ６は、波形の振幅値は、±１［Ｖ］以下
で、ほぼ同じ振幅が繰り返し観測される。

【００７７】周波数分布では、３０〜１８０Ｈｚ帯と幅
広い周波数範囲で突出が認められるが、風音Ｐ５と同時
に観測されるので、波形、周波数分布上では音の区別が
困難であるが、耳では判別することができる。

【００７８】次に、予測判定処理部５２における斜面崩
壊の予測処理について、図１７のフローチャートを参照
しながら説明する。

【００７９】予測判定処理部５２は、まず、ステップＳ
１において、信号入力部５０からの音圧レベルＶｄを取
り込む。

【００８０】次いで、ステップＳ２において、雑音に対
応する音圧レベルＶｄに基づく雑音推定音Ｐ１（波形と
周波数分布）を記憶部としてのメモリに記憶する。な
お、雑音推定音Ｐ１は、図５の波形図、図６の周波数分
布図並びに音声出力部５６からの「サー」という音によ
り確認することができる。このステップＳ２では、予め
上述した音Ｐ２〜Ｐ６の波形および周波数分布も記憶部
に取り込んでおく。

【００８１】次に、ステップＳ３において、所定時間毎
に音圧レベルＶｄを取り込む。

【００８２】次いで、ステップＳ４において、ステップ
Ｓ３で取り込んだ音圧レベルＶｄの波形と雑音推定音Ｐ
１の波形あるいは両者の周波数分布を比較し、たとえば
両者の波形差、分布差を取ることで音の変化があるかど
うかを判定する。

【００８３】一定レベル以上の音の変化がなかった場合
には、ステップＳ３にもどる。

【００８４】一定レベル以上の音の変化があった場合に
は、ステップＳ５において、その音Ｐを、それぞれ記憶
部に記憶してある音Ｐ２〜Ｐ６と比較部により比較して
分析する。

【００８５】ステップＳ５の分析結果において、波形お
よび周波数分布がそれぞれ根切れ推定音Ｐ２、土移動推
定音Ｐ３あるいは地下水推定音Ｐ４であった場合には、
さらに音声出力部５６からの音と、記憶してある音「プ
ツン」、「ズッズー」、「チョロチョロ」と耳で比較す
る。これらの音Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４であった場合には、ス
テップＳ６で斜面の崩壊を予測する。ステップＳ６の処
理後には、ステップＳ３以降の処理を継続する。

【００８６】一方、ステップＳ５の分析結果において、
風音Ｐ５であった場合には、ステップＳ３以降の処理を
継続する。

【００８７】さらに、ステップＳ５の分析結果におい
て、石等固体転がり推定音Ｐ６であった場合にも斜面の
崩壊を予測する。ステップＳ６の処理後には、ステップ
Ｓ３以降の処理を継続する。

【００８８】なお、ステップＳ６の崩壊予測処理では、
音Ｐの種類を特定して、警報を発生する、あるいは表示
部５４の画面上に、音Ｐの種類の特定と警報表示を行う
等の処理を行う。

【００８９】以上説明したように、上述の第１の実施の
形態に係る斜面崩壊予測装置１０は、地中音測定手段と
しての振動センサ１２により樹木τを通じて地中音Ｐ
（風音Ｐ５、地表面を転がる石等固体転がり推定音Ｐ
６）を測定し、該振動センサ１２で測定された地中音Ｐ
の変化に基づいて斜面崩壊を予測することができる。

【００９０】具体的には、雑音推定音Ｐ１および風音Ｐ
５以外の根切れ推定音（１００〜１６０Ｈｚ）Ｐ２、土
移動推定音（３０〜５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）Ｐ３、地下水
推定音Ｐ４、石等固体転がり推定音Ｐ６のそれぞれの発
生が観測されたときには、斜面崩壊が予測される。

【００９１】全体として考えれば、観測当初に雑音推定
音Ｐ１のみが発生している状態において、特に、周波数
が３０〜２００Ｈｚ内の音Ｐの発生を観測したとき、斜
面崩壊を予測することができるといえる。

【００９２】なお、この第１の実施の形態によれば、地
滑り等、土の移動による斜面崩壊ばかりでなく、当業者
であれば、同様の構成で、土石流あるいは雪崩の予測に
適用できることはいうまでもない。

【００９３】このように、この実施の形態に係る斜面崩
壊予測装置１０においては、従来は得ることが困難であ
った局地的な斜面崩壊の予測を高精度に行うことができ
る。

【００９４】しかも、斜面崩壊予測装置１０は、振動セ
ンサ１２と、地中音観測装置１４と、データ処理装置１
６とから構成されており、構成が簡素である。

【００９５】また、振動センサ１２を、樹木τに対して
ベルト３０によって装着した場合には、斜面崩壊予測装
置１０の設置作業を容易に行うことができる。なお、地
中音Ａは、樹木τに限らず、杭等の固体を通じても検出
することができる。

【００９６】図１８は、変形例の斜面崩壊予測装置１０
Ａの模式的構成を示している。

【００９７】この斜面崩壊予測装置１０Ａでは、峰６０
の斜面６２に、地中音測定手段とししての振動センサ１
２を少なくとも４カ所の位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に
設け、４個の地中音観測装置１４からの出力信号電圧Ｖ
をデータ処理装置１６Ａに取り込んでいる。なお、４カ
所の地中音観測装置１４からデータ処理装置１６Ａへの
データの伝送は、ワイヤレス通信でも行うことができる
ことはいうまでもない。

【００９８】データ処理装置１６Ａでは、出力信号電圧
Ｖを、連続してメモリに記憶する。なお、この記憶は、
たとえば先入れ先出し方式、いわゆるＦＩＦＯ（first-
in first-out）方式で行う。このようにすれば、現時点
のデータと過去の一定期間のデータを保存することがで
きる。

【００９９】データ処理装置１６Ａで、遅延時間は異な
るが、ほぼ同時に、たとえば図９に示した土移動推定音
Ｐ３等であって波形が相似する地中音Ｐ（Ｐａ〜Ｐｄ）
を観測したとき、既知の４カ所の位置Ｑ１〜Ｑ４から、
その地中音の発生位置を特定することができる。

【０１００】すなわち、データ処理装置１６Ａの表示部
５４の画面上で、位置Ｑ１〜Ｑ４でそれぞれ、図１９に
示すような地中音Ｐａ〜Ｐｄを観測したとき、たとえば
最も早い時刻ｔ０にデータ処理装置１６Ａに到達した地
中音Ｐａと、地中音Ｐａの発生位置（地中音発生源）Ｐ
０と位置Ｑ１間の直線距離Ｌ１を基準として、より遅延
して時点ｔ２〜ｔ４にそれぞれ位置Ｑ２〜Ｑ４に到達し
た地中音Ｐｂ〜Ｐｄまでの距離Ｌ２〜Ｌ４を、それぞれ
「遅延時間×地中音の伝わる速さ」として求める。な
お、地中音Ｐの伝わる速さは、予め測定しておく。

【０１０１】地中音発生位置Ｐ０から位置Ｑ１への音波
到達所要時間をｔとし、地中音Ｐの伝わる速さをＳとす
れば、距離Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ、下記の（１）式〜
（４）式で求めることができる。

【０１０２】 Ｌ１＝ｔ×Ｓ …（１） Ｌ２＝（ｔ＋ｔ２−ｔ１）×Ｓ …（２） Ｌ３＝（ｔ＋ｔ３−ｔ１）×Ｓ …（３） Ｌ４＝（ｔ＋ｔ４−ｔ１）×Ｓ …（４）

【０１０３】このとき、図２０に示すように、地中音Ｐ
（図１９も参照）の３次元座標上の位置をＰ０（ｘ，
ｙ，ｚ）とすれば、次の（５）式〜（８）式が成立す
る。

【０１０４】 Ｌ１＝（（ｘ−ｘ１）²＋（ｙ−ｙ１）²＋（ｚ−ｚ１）²）^1/2 …（５） Ｌ２＝（（ｘ−ｘ２）²＋（ｙ−ｙ２）²＋（ｚ−ｚ２）²）^1/2 …（６） Ｌ３＝（（ｘ−ｘ３）²＋（ｙ−ｙ３）²＋（ｚ−ｚ３）²）^1/2 …（７） Ｌ４＝（（ｘ−ｘ４）²＋（ｙ−ｙ４）²＋（ｚ−ｚ４）²）^1/2 …（８） ここで、（１）式〜（４）式の左辺にそれぞれ（５）式
〜（８）式の右辺を代入すれば、未知数は、地中音発生
位置Ｐ０から位置Ｑ１への音波到達所要時間ｔと、地中
音発生位置Ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）の４個であるので、代入
式から地中音発生位置Ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）を求めること
ができる。なお、（５）式〜（８）式は、図２０から理
解されるように、頂点をＰ０、底辺をＱ２，Ｑ３，Ｑ４
とする三角錐の稜線の長さを求める式である。

【０１０５】［第２実施例：斜面崩壊予測システム］図
２１は、この発明の第２の実施の形態に係る斜面崩壊予
測システム１００の構成を示している。

【０１０６】図２２は、斜面崩壊予測システム１００の
配置例を示している。なお、この斜面崩壊予測システム
１００は、斜面崩壊を予測すると同時に斜面崩壊を監視
する機能を有するので、斜面崩壊監視システムとしての
機能を含むものである。

【０１０７】図２１、図２２において、図１、図１８に
示したものと対応するものには、同一の符号を付けて、
その詳細な説明は省略する。

【０１０８】この斜面崩壊予測システム１００は、基本
的には、地中音測定手段としての複数の振動センサ１２
（なお、地中音発生位置Ｐ０の特定が必要ではない場
合、振動センサ１２は１個でもよい。）と、地表面であ
る斜面６２を画像として取り込む地表面画像撮影手段と
してのデジタルビデオカメラ１０２とを有している。

【０１０９】また、この斜面崩壊予測システム１００
は、データ処理装置１６Ｂに内蔵され地中音の変化から
斜面崩壊を予測する予測判定処理部５２Ａの出力と、デ
ジタルビデオカメラ１０２により取り込まれた地表面画
像の変化とに基づいて、斜面の崩壊を予測する斜面崩壊
予測手段あるいは斜面崩壊を監視する斜面崩壊監視手段
として機能する予測判定処理部１５２を有するデータ処
理装置１１６とを備えている。

【０１１０】データ処理装置１１６は、パーソナルコン
ピュータ等により構成され、該データ処理装置１１６
は、予測判定処理部１５２以外に、デジタルビデオカメ
ラ１０２を制御するカメラ制御部１０８、プリンタ等に
より構成される印刷部１５８、複数のＣＲＴ等の表示装
置から構成される表示部１５４、スピーカー等の音声出
力部１５６、外部との通信処理を行う通信処理部１１
６、印刷部１５８と表示部１５４と音声出力部１５６を
制御処理する表示処理部１１８とを有している。

【０１１１】表示処理部１１８と通信処理部１１６とは
予測判定処理部１５２により制御される。また、カメラ
制御部１０８、予測判定処理部５２Ａ、１５２、表示処
理部１１８および通信処理部１１６は、それぞれバス１
２０で相互に接続されている。

【０１１２】デジタルビデオカメラ１０２の視野角内に
は、斜面６２が含まれ、また、樹木τ（図２２例では樹
木τ４）や斜面６２の適当な位置に配置されてデジタル
ビデオカメラ１０２の位置合わせ用等の被写体として用
いられるターゲットＴＡが含まれる。

【０１１３】なお、デジタルビデオカメラ１０２は、斜
面６２から離れた位置であって、設置位置が不動と想定
される位置１２２に配置される。

【０１１４】次に、このように構成される斜面崩壊予測
システム１００の動作について、図２３に示したフロー
チャートに基づき説明する。

【０１１５】ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は、図１７
に示した地中音観測装置１４に係わる斜面崩壊予測装置
１０におけるステップＳ１〜Ｓ５の処理に対応する処理
であるので、その詳細な説明は省略する。

【０１１６】雑音推定音Ｐ１以外の地中音Ｐが確認され
たステップＳ１５の処理後に、カメラ制御部１０８を通
じて、ステップＳ１６においてデジタルビデオカメラ１
０２でターゲットＴＡを含む斜面の映像の一定時間毎の
取り込みを開始する。なお、実際上は、たとえば、ステ
ップＳ１５の判定が成立する前には、１日に数回程度撮
影を行い、ステップＳ１５の判定が成立したときには、
より頻繁に、音の種類や振幅等にもよるが、所定時間毎
（例えば、５分毎、１０分毎、３０分毎、１時間毎）に
画像データを取り込む。なお、画像データの取り込み
と、地中音観測装置１４による音声データの取り込みと
が、同期して同一の時刻に行われることが好ましい。

【０１１７】次に、ステップＳ１７では、音確認結果と
撮影結果に基づき斜面崩壊予測・監視処理を行う。

【０１１８】すなわち、予測判定処理部１５２では、デ
ジタルビデオカメラ１０２を通じて時系列的に取り込ん
である画像の中、たとえば前後に撮影した画像の画素毎
の差をとること等により地表面画像の変化を検出する。

【０１１９】画素毎の差が雑音レベルとは考えられない
一定値以上である地表面画像の変化を検出した場合に
は、すでにステップＳ１５において、音の変化が発生し
ていることを確認しているので斜面崩壊の可能性がより
高いと予測することができる。

【０１２０】また、ステップＳ１７では、地中音Ｐの発
生位置Ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）を上述した（１）式〜（４）
式に基づいて計算する。もちろん、地中音発生位置Ｐ０
の時系列上の変化も斜面崩壊の予測に使用することがで
きる。

【０１２１】次に、ステップＳ１８では、表示部１５４
に地表面画像の変化の大きい部分を特定して（マーク等
を付けて）斜面６２の映像を表示するとともに、ステッ
プＳ１５で確認された音が、根切れ推定音Ｐ２であるの
か土移動推定音Ｐ３であるのか等の音の種類を表示す
る。もちろん、地中音Ｐの波形および周波数分布を同時
に表示させることもできる。これらに加えて、音声出力
部１５６から地中音Ｐや、警告等を出力させることがで
きる。もちろん、模式的に地中音発生位置Ｐ０（の変化
も含めて）を３次元表示させることも可能である。

【０１２２】印刷部１５８からは、表示部１５４に表示
された画像や上記した地中音Ｐの波形および周波数分布
あるいは地中音発生位置Ｐ０の変化等のハードコピーを
出力させることができる。

【０１２３】なお、斜面崩壊予測システム１００により
取得した地中音Ｐ等の音声データおよび、地表面の画像
データは、通信処理部１８０を通じ、有線あるいは無線
の回線網を介して図示していない外部のデータ集約装置
に送信することができる（ステップＳ１９）。

【０１２４】以上説明したように、図２１、図２２に示
した斜面崩壊予測システム１００によれば、地中音Ｐの
変化と地表面画像の変化に基づいて斜面崩壊を予測する
ようにしているので、より一層正確に予測することが可
能となる。

【０１２５】

【発明の効果】この発明によれば、地滑り等の斜面崩壊
の正確な監視ができる。

【０１２６】また、この発明によれば、地滑り等の斜面
崩壊の予測ができる。

【０１２７】しかも、この発明によれば、地滑り等の斜
面崩壊の監視および予測を簡単な構成で行うことができ
る。したがって、監視および予測にかかるコストを低減
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る斜面崩壊予測装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の斜面崩壊予測装置を構成する振動センサ
の一部省略縦断面図である。

【図３】図２の振動センサのＡ−Ａ線に沿った横断面図
である。

【図４】図２および図３の振動センサが樹木に取り付け
られた状態を示す図である。

【図５】雑音推定音の波形図である。

【図６】雑音推定音の周波数分布図である。

【図７】根切れ推定音の波形図である。

【図８】根切れ推定音の周波数分布図である。

【図９】土移動推定音の波形図である。

【図１０】土移動推定音の周波数分布図である。

【図１１】地下水推定音の波形図である。

【図１２】地下水推定音の周波数分布図である。

【図１３】風音の波形図である。

【図１４】風音の周波数分布図である。

【図１５】石等固体転がり推定音の波形図である。

【図１６】石等固体転がり推定音の波形図である。

【図１７】図１の斜面崩壊予測装置の予測動作処理を示
すフローチャートである。

【図１８】変形例の斜面崩壊予測装置の構成を示す模式
図である。

【図１９】地中音発生位置の計算に参照される波形説明
図である。

【図２０】地中音発生位置の計算に参照される説明図で
ある。

【図２１】この発明の一実施の形態に係る斜面崩壊予測
システムの構成を示すブロック図である。

【図２２】図２１の斜面崩壊予測システムの設置例を示
す図である。

【図２３】図２１、図２２の斜面崩壊予測システムの予
測動作処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】 １０、１０Ａ…斜面崩壊予測装置 １２…振動センサ １４…地中音観測装置 １６、１６Ａ、１６Ｂ、１１６…データ処理装置 ５２、５２Ａ、１５２…予測判定処理部 ５４、１５４…表示部 ５６、１５６…音
声出力部 ５８、１５８…印刷部 ６０…峰 ６２…斜面 １００…斜面崩壊
予測システム １０２…デジタルビデオカメラ Ｐ０…地中音発生
位置 τ…樹木

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中音を測定する地中音測定手段と、 前記地中音測定手段で測定された音の変化に基づいて斜
   面崩壊を予測する斜面崩壊予測手段とを有することを特
   徴とする斜面崩壊予測装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の斜面崩壊予測装置におい
   て、 前記地中音測定手段は、 前記地中音を、樹木を通じて測定することを特徴とする
   斜面崩壊予測装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の斜面崩壊予測装置
   において、 前記斜面崩壊予測手段は、前記地中音測定手段により周
   波数が３０〜２００Ｈｚ内の音を測定したときに斜面崩
   壊を予測することを特徴とする斜面崩壊予測装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の斜面崩壊予測装置におい
   て、 前記測定された音の周波数が、１００〜１６０Ｈｚであ
   る場合、前記樹木の根切れ音であると推定し、３０〜５
   ０Ｈｚである場合には、土が動く音であると推定するこ
   とを特徴とする斜面崩壊予測装置。
5. 【請求項５】請求項３記載の斜面崩壊予測装置におい
   て、 前記音が、略連続的に測定されたとき、地下水が流れる
   音であると推定することを特徴とする斜面崩壊予測装
   置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の斜面
   崩壊予測装置において、 さらに、地中音発生位置計算手段を備え、 前記地中音測定手段により、少なくとも４カ所で同時に
   地中音を測定したとき、 前記地中音発生位置計算手段は、前記少なくとも４カ所
   での地中音の同時観測に基づき、地中音の発生位置を計
   算することを特徴とする斜面崩壊予測装置。
7. 【請求項７】地中音を測定する地中音測定手段と、 地表面を画像として取り込む地表面画像撮影手段と、 前記地中音測定手段で測定された音の変化と、前記画像
   撮像手段により取り込まれた地表面画像の変化とに基づ
   いて斜面崩壊を予測する斜面崩壊予測手段とを有するこ
   とを特徴とする斜面崩壊予測システム。
8. 【請求項８】請求項７記載の斜面崩壊予測システムにお
   いて、 前記地中音測定手段は、前記地中音を樹木を通じて測定
   し、 前記地表面画像撮影手段は、時系列的に画像を取り込
   み、前に撮影した画像と、後に撮影した画像の差に基づ
   き地表面画像の変化を検出することを特徴とする斜面崩
   壊予測システム。
9. 【請求項９】請求項７または８記載の斜面崩壊予測シス
   テムにおいて、 前記斜面崩壊予測手段は、前記地中音測定手段で周波数
   が３０〜２００Ｈｚ内の音が測定された場合であって、
   前記地表面画像撮影手段で前記画像の差が発生していた
   とき、斜面崩壊のおそれがあると予測することを特徴と
   する斜面崩壊予測システム。
10. 【請求項１０】請求項７〜９のいずれか１項に記載の斜
    面崩壊予測システムにおいて、 さらに、地中音発生位置計算手段を備え、 前記地中音測定手段により、少なくとも４カ所で同時に
    地中音を測定したとき、 前記地中音発生位置計算手段は、前記少なくとも４カ所
    での地中音の同時観測に基づき、地中音の発生位置を計
    算することを特徴とする斜面崩壊予測システム。
11. 【請求項１１】地中音を測定するステップと、 前記測定された地中音の変化に基づいて斜面崩壊を予測
    するステップとを有することを特徴とする斜面崩壊予測
    方法。
12. 【請求項１２】地中音を測定するステップと、 地表面を画像として取り込むステップと、 測定された地中音の変化と、取り込まれた地表面画像の
    変化とに基づいて斜面崩壊を予測するステップとを有す
    ることを特徴とする斜面崩壊予測方法。
13. 【請求項１３】地中音を測定する地中音測定手段と、 地表面を画像として取り込む地表面画像撮影手段と、 前記地中音測定手段で測定された音の変化と、前記画像
    撮像手段により取り込まれた地表面画像の変化とに基づ
    いて斜面崩壊を監視する斜面崩壊監視手段とを有するこ
    とを特徴とする斜面崩壊監視システム。