JP2002139320A - 河川観測システム - Google Patents
河川観測システムInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 河川に堆積する土砂を観測できるようにす
る。 【解決手段】 河川１の水位を計測する超音波水位計
４，５と、河川１に堆積した土砂を河川上方位置から撮
像する土砂撮像カメラ６とを設け、観測装置１０の画像
処理部１３で、異なる水位ごとに得られた画像データか
ら土砂と水を区画して土砂面積を算出し、制御部１９の
推定手段１９Ａで、これら水位ごとの土砂面積に基づき
土砂の堆積変化量ΔＶ、あるいは土砂堆積量Ｖを推定す
る。
る。 【解決手段】 河川１の水位を計測する超音波水位計
４，５と、河川１に堆積した土砂を河川上方位置から撮
像する土砂撮像カメラ６とを設け、観測装置１０の画像
処理部１３で、異なる水位ごとに得られた画像データか
ら土砂と水を区画して土砂面積を算出し、制御部１９の
推定手段１９Ａで、これら水位ごとの土砂面積に基づき
土砂の堆積変化量ΔＶ、あるいは土砂堆積量Ｖを推定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川観測システム
に関し、特に大雨による土石流や河川の氾濫などの災害
に備えて、河川に堆積する土砂を観測する河川観測シス
テムに関するものである。
に関し、特に大雨による土石流や河川の氾濫などの災害
に備えて、河川に堆積する土砂を観測する河川観測シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】河川に堆積する土砂は、その堆積量や堆
積位置によって災害発生に大きな影響を与えるため、土
砂の堆積変化量、堆積量さらにはその堆積位置を観測す
る必要性が指摘されている。また、大水や土石流が発生
した場合の土砂の移動を観測することは、その下流で河
川構造物を設計し建設する上で重要となる。従来、この
ような河川の土砂を観測する場合、係員が現地へ出向い
て河原の大きさを測定し、堆積した土砂の量を観測する
ものとなっていた。
積位置によって災害発生に大きな影響を与えるため、土
砂の堆積変化量、堆積量さらにはその堆積位置を観測す
る必要性が指摘されている。また、大水や土石流が発生
した場合の土砂の移動を観測することは、その下流で河
川構造物を設計し建設する上で重要となる。従来、この
ような河川の土砂を観測する場合、係員が現地へ出向い
て河原の大きさを測定し、堆積した土砂の量を観測する
ものとなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように係員が現地で観測する方法では、その作業負担が
大きいため容易に観測することができず、また水位が増
加している場合は事故の危険性もあるため、天候が安定
しているときに限定され、土砂堆積量が大きく変化する
ような水位増加の際など、必要に応じて観測できず、ま
たリアルタイムで観測データか得られないという問題点
があった。なお、堰の下流に升を設置し、その升に堆積
した砂利の量から土砂流量を推定する方法も考えられる
が、この方法では土砂がどこにどれだけ堆積したかどの
ように堆積量が変化したかを観測することができない。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、
河川に堆積する土砂を観測でき、また必要なときに観測
でき、リアルタイムで観測データが得られる河川観測シ
ステムを提供することを目的としている。
ように係員が現地で観測する方法では、その作業負担が
大きいため容易に観測することができず、また水位が増
加している場合は事故の危険性もあるため、天候が安定
しているときに限定され、土砂堆積量が大きく変化する
ような水位増加の際など、必要に応じて観測できず、ま
たリアルタイムで観測データか得られないという問題点
があった。なお、堰の下流に升を設置し、その升に堆積
した砂利の量から土砂流量を推定する方法も考えられる
が、この方法では土砂がどこにどれだけ堆積したかどの
ように堆積量が変化したかを観測することができない。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、
河川に堆積する土砂を観測でき、また必要なときに観測
でき、リアルタイムで観測データが得られる河川観測シ
ステムを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかる河川観測システムは、河川の
水位を計測する水位計測手段と、河川に堆積した土砂を
河川上方位置から撮像する土砂撮像手段と、この土砂撮
像手段により撮像された画像データから土砂と水を区画
し、土砂面積を算出する画像処理手段と、土砂の堆積変
化量を推定する推定手段とを設け、この推定手段によ
り、水位計測手段および画像処理手段で得られた複数の
異なる水位ごとの土砂面積に基づき土砂の堆積変化量を
推定するようにしたものである。
るために、本発明にかかる河川観測システムは、河川の
水位を計測する水位計測手段と、河川に堆積した土砂を
河川上方位置から撮像する土砂撮像手段と、この土砂撮
像手段により撮像された画像データから土砂と水を区画
し、土砂面積を算出する画像処理手段と、土砂の堆積変
化量を推定する推定手段とを設け、この推定手段によ
り、水位計測手段および画像処理手段で得られた複数の
異なる水位ごとの土砂面積に基づき土砂の堆積変化量を
推定するようにしたものである。
【０００５】推定手段では、２つの異なる水位の差とそ
れぞれの水位における土砂面積の差との積を求めること
により、これら水位間での土砂堆積変化量を推定するよ
うにしてもよく、さらにこれら２つの異なる水位の差と
これら両方の水位で存在しうる土砂の面積との積に、土
砂堆積変化量を加算することにより、これら水位間での
土砂堆積量を推定するようにしてもよい。実際の処理を
開始するタイミングとしては、水位計測手段で、常時、
河川の水位を観測し、その水位の急増に応じて土砂撮像
手段での撮像、画像処理手段での土砂面積の算出、およ
び推定手段での土砂堆積変化量を推定を開始するように
してもよい。水位計測手段としては、水位撮像手段で河
川に立設したマーカと水面とを撮像し、この水位撮像手
段で得られた画像データから水位算出手段で水位を算出
するようにしてもよい。
れぞれの水位における土砂面積の差との積を求めること
により、これら水位間での土砂堆積変化量を推定するよ
うにしてもよく、さらにこれら２つの異なる水位の差と
これら両方の水位で存在しうる土砂の面積との積に、土
砂堆積変化量を加算することにより、これら水位間での
土砂堆積量を推定するようにしてもよい。実際の処理を
開始するタイミングとしては、水位計測手段で、常時、
河川の水位を観測し、その水位の急増に応じて土砂撮像
手段での撮像、画像処理手段での土砂面積の算出、およ
び推定手段での土砂堆積変化量を推定を開始するように
してもよい。水位計測手段としては、水位撮像手段で河
川に立設したマーカと水面とを撮像し、この水位撮像手
段で得られた画像データから水位算出手段で水位を算出
するようにしてもよい。
【０００６】また、通信回線を介して接続された遠隔地
の管理センタと通信を行う通信手段を設け、この通信手
段で受信された管理センタからの観測開始指示に応じ
て、土砂撮像手段での撮像、画像処理手段での土砂面積
の算出、および推定手段での土砂堆積変化量の推定を開
始するようにしてもよい。観測装置で得られた観測デー
タについては、少なくとも推定手段で推定された推定結
果を含む観測データを、通信回線を介して接続された遠
隔地の管理センタへ通信手段により送信するようにして
もよい。
の管理センタと通信を行う通信手段を設け、この通信手
段で受信された管理センタからの観測開始指示に応じ
て、土砂撮像手段での撮像、画像処理手段での土砂面積
の算出、および推定手段での土砂堆積変化量の推定を開
始するようにしてもよい。観測装置で得られた観測デー
タについては、少なくとも推定手段で推定された推定結
果を含む観測データを、通信回線を介して接続された遠
隔地の管理センタへ通信手段により送信するようにして
もよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態にかかる河川観測システムを示すブロック図、図
２は図１の河川観測システムの配置例である。この河川
観測システムには、河川１の水位を計測する超音波水位
計４，５と、河川１に堆積する土砂を河川１の上方位置
から撮像する土砂撮像カメラ６と、この土砂撮像カメラ
６により撮像された画像データから土砂と水を区画して
土砂面積を算出し、複数の異なる水位ごとに得られた土
砂面積に基づき土砂の堆積変化量ゆ堆積量を推定する観
測装置１０とが設けられている。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態にかかる河川観測システムを示すブロック図、図
２は図１の河川観測システムの配置例である。この河川
観測システムには、河川１の水位を計測する超音波水位
計４，５と、河川１に堆積する土砂を河川１の上方位置
から撮像する土砂撮像カメラ６と、この土砂撮像カメラ
６により撮像された画像データから土砂と水を区画して
土砂面積を算出し、複数の異なる水位ごとに得られた土
砂面積に基づき土砂の堆積変化量ゆ堆積量を推定する観
測装置１０とが設けられている。
【０００８】図２に示すように、超音波水位計（水位計
測手段）４，５は、河川１の岸２に立設されたポール４
Ａ，５Ａにより、河川１の上方位置に突出して支持され
ている。この超音波水位計４，５では、超音波を河川１
の水面に送出し、その反射波の遅れ時間により水面との
距離を算出して水位を計測する。超音波水位計は１つで
もよいが、複数設けることにより、それぞれの位置での
水位を正確に計測できる。土砂撮像カメラ６は、河川１
の岸２とその対岸３にそれぞれ立設されたポール２Ａ，
３Ａと、これらポール２Ａ，３Ａに架設されたワイヤ
（またはアーム）６Ａにより河川１の上方位置に支持さ
れている。この土砂撮像カメラ６はワイヤ６Ａに吊り下
げられており、河川１の平面画像を撮像する。
測手段）４，５は、河川１の岸２に立設されたポール４
Ａ，５Ａにより、河川１の上方位置に突出して支持され
ている。この超音波水位計４，５では、超音波を河川１
の水面に送出し、その反射波の遅れ時間により水面との
距離を算出して水位を計測する。超音波水位計は１つで
もよいが、複数設けることにより、それぞれの位置での
水位を正確に計測できる。土砂撮像カメラ６は、河川１
の岸２とその対岸３にそれぞれ立設されたポール２Ａ，
３Ａと、これらポール２Ａ，３Ａに架設されたワイヤ
（またはアーム）６Ａにより河川１の上方位置に支持さ
れている。この土砂撮像カメラ６はワイヤ６Ａに吊り下
げられており、河川１の平面画像を撮像する。
【０００９】観測装置１０は、岸２側に設置されてお
り、超音波水位計４，５からの水位データや土砂撮像カ
メラ６で撮像された画像データを取り込んで、河川１内
に堆積する土砂の堆積量やその変化を観測する。観測装
置１０には、超音波水位計４，５からの水位データを取
り込む水位取込部１１、土砂撮像カメラ６で撮像された
画像データを取り込む画像取込部１２、土砂撮像カメラ
６により撮像された画像データから土砂と水を区画して
土砂面積を算出する画像処理部１３、取り込んだ水位デ
ータや画像データを蓄積する蓄積部１４、各種処理に必
要なデータを記憶する記憶部１５、時間を計測する計時
部１６、取り込んだ水位データや画像データさらには推
定した土砂の堆積量を表示する表示部１７、通信回線１
８Ａを介して接続された遠隔地にある河川観測センタな
どの管理センタと通信を行う通信部１８が設けられてい
る。
り、超音波水位計４，５からの水位データや土砂撮像カ
メラ６で撮像された画像データを取り込んで、河川１内
に堆積する土砂の堆積量やその変化を観測する。観測装
置１０には、超音波水位計４，５からの水位データを取
り込む水位取込部１１、土砂撮像カメラ６で撮像された
画像データを取り込む画像取込部１２、土砂撮像カメラ
６により撮像された画像データから土砂と水を区画して
土砂面積を算出する画像処理部１３、取り込んだ水位デ
ータや画像データを蓄積する蓄積部１４、各種処理に必
要なデータを記憶する記憶部１５、時間を計測する計時
部１６、取り込んだ水位データや画像データさらには推
定した土砂の堆積量を表示する表示部１７、通信回線１
８Ａを介して接続された遠隔地にある河川観測センタな
どの管理センタと通信を行う通信部１８が設けられてい
る。
【００１０】また観測装置１０には、観測装置１０の各
部を制御する制御部１９が設けられている。制御部１９
には、機能処理手段として、複数の異なる水位ごとに得
られた土砂面積に基づき土砂の堆積量を推定する推定手
段１９Ａが設けられている。制御部１９は、演算処理装
置（ＣＰＵ）などから構成されており、必要に応じて蓄
積部１４に予め蓄積されているプログラムを読み出して
実行することにより、推定手段１９Ａとしのて機能を提
供する。画像処理部１３については、デジタル信号処理
装置（ＤＳＰ：Digital SignalProcessor）を用いても
よく、制御部１９の機能処理手段としてプログラム実行
により実現してもよい。
部を制御する制御部１９が設けられている。制御部１９
には、機能処理手段として、複数の異なる水位ごとに得
られた土砂面積に基づき土砂の堆積量を推定する推定手
段１９Ａが設けられている。制御部１９は、演算処理装
置（ＣＰＵ）などから構成されており、必要に応じて蓄
積部１４に予め蓄積されているプログラムを読み出して
実行することにより、推定手段１９Ａとしのて機能を提
供する。画像処理部１３については、デジタル信号処理
装置（ＤＳＰ：Digital SignalProcessor）を用いても
よく、制御部１９の機能処理手段としてプログラム実行
により実現してもよい。
【００１１】次に、図３を参照して、河川観測システム
の動作を説明する。図３は土砂観測処理を示すフローチ
ャートであり、（ａ）はデータ取込処理、（ｂ）は土砂
堆積量推定処理である。観測装置１０の制御部１９で
は、常時、図３（ａ）に示すようなデータ取込処理を実
行している。まず、水位取込部１１を介して超音波水位
計４，５からの水位データを取り込み、河川１の水位に
異常がないかチェックする。
の動作を説明する。図３は土砂観測処理を示すフローチ
ャートであり、（ａ）はデータ取込処理、（ｂ）は土砂
堆積量推定処理である。観測装置１０の制御部１９で
は、常時、図３（ａ）に示すようなデータ取込処理を実
行している。まず、水位取込部１１を介して超音波水位
計４，５からの水位データを取り込み、河川１の水位に
異常がないかチェックする。
【００１２】ここで、水位が急増している場合は（ステ
ップ１００：ＹＥＳ）、計時部１６で計時される所定時
間間隔で土砂撮像カメラ６からの画像データを画像取込
部１２を介して取り込むとともに、水位取込部１１を介
して超音波水位計４，５からそのときの水位データを取
り込み（ステップ１０１）、蓄積部１４へ蓄積する（ス
テップ１０２）。水位が急増しているかどうかの判断と
しては、水位が記憶部１５に予め設定されている所定の
しきい値を上回った場合に水位急増と判断してもよく、
単位時間当たりの水位変化量が所定のしきい値を上回っ
た場合に水位急増と判断してもよい。なお、水面の波立
ちなども考慮して、複数回測定した水位を統計処理、例
えば平均化したものを水位データとして蓄積してもよ
い。この後、通常水位まで低下したことを確認して（ス
テップ１０３：ＹＥＳ）、一連のデータ取込処理を終了
する。
ップ１００：ＹＥＳ）、計時部１６で計時される所定時
間間隔で土砂撮像カメラ６からの画像データを画像取込
部１２を介して取り込むとともに、水位取込部１１を介
して超音波水位計４，５からそのときの水位データを取
り込み（ステップ１０１）、蓄積部１４へ蓄積する（ス
テップ１０２）。水位が急増しているかどうかの判断と
しては、水位が記憶部１５に予め設定されている所定の
しきい値を上回った場合に水位急増と判断してもよく、
単位時間当たりの水位変化量が所定のしきい値を上回っ
た場合に水位急増と判断してもよい。なお、水面の波立
ちなども考慮して、複数回測定した水位を統計処理、例
えば平均化したものを水位データとして蓄積してもよ
い。この後、通常水位まで低下したことを確認して（ス
テップ１０３：ＹＥＳ）、一連のデータ取込処理を終了
する。
【００１３】制御部１０では、このようなデータ取込処
理と並行して、図３（ｂ）に示すような土砂堆積量推定
処理を実行する。以下では、異なる２つの水位Ｈａ，Ｈ
ｂにおける画像データを用いて土砂の堆積量を推定する
場合を例として説明する。まず、蓄積部１４から異なる
２つの水位Ｈａ，Ｈｂにおける画像データをそれぞれ読
み出す（ステップ１１０）。そして、これら画像データ
ごとに画像処理部１３で、水と土砂とを区画する処理を
行い（ステップ１１１）、堆積している土砂の面積Ｓａ
を算出する（ステップ１１２）。例えば、水と土砂と
は、画像データの画素濃淡の違いから、微分処理などの
公知の画像処理技術を用いて区画できる。また土砂の面
積は、画像データ上の面積と実際の面積との比を予め設
定しておけばよい。
理と並行して、図３（ｂ）に示すような土砂堆積量推定
処理を実行する。以下では、異なる２つの水位Ｈａ，Ｈ
ｂにおける画像データを用いて土砂の堆積量を推定する
場合を例として説明する。まず、蓄積部１４から異なる
２つの水位Ｈａ，Ｈｂにおける画像データをそれぞれ読
み出す（ステップ１１０）。そして、これら画像データ
ごとに画像処理部１３で、水と土砂とを区画する処理を
行い（ステップ１１１）、堆積している土砂の面積Ｓａ
を算出する（ステップ１１２）。例えば、水と土砂と
は、画像データの画素濃淡の違いから、微分処理などの
公知の画像処理技術を用いて区画できる。また土砂の面
積は、画像データ上の面積と実際の面積との比を予め設
定しておけばよい。
【００１４】このようにして、画像処理部１３におい
て、図４に示すように、水位Ｈａにおける土砂の面積Ｓ
ａが得られる。この処理を水位Ｈａより高い水位Ｈｂに
おける画像データについても実行し、図５に示すよう
に、水位Ｈｂにおける土砂の面積Ｓｂを得る。制御部１
９の推定手段１９Ａでは、得られた異なる２つの水位Ｈ
ａ，Ｈｂにおける土砂面積Ｓａ，Ｓｂを用いて、土砂の
堆積量を推定する（ステップ１１３）。
て、図４に示すように、水位Ｈａにおける土砂の面積Ｓ
ａが得られる。この処理を水位Ｈａより高い水位Ｈｂに
おける画像データについても実行し、図５に示すよう
に、水位Ｈｂにおける土砂の面積Ｓｂを得る。制御部１
９の推定手段１９Ａでは、得られた異なる２つの水位Ｈ
ａ，Ｈｂにおける土砂面積Ｓａ，Ｓｂを用いて、土砂の
堆積量を推定する（ステップ１１３）。
【００１５】図６に土砂堆積量の推定方法を示す。河川
１の水位が水位Ｈａから水位Ｈｂ（Ｈａ＜Ｈｂ）まで上
昇する間に、土砂の堆積量が増加した場合、土砂の面積
がＳａからＳｂ（Ｓａ＜Ｓｂ）へ大きくなる。この土砂
の堆積変化量をΔＶとすると、水位Ｈｂのときの面積Ｓ
ａ’はわからないが、少なくともＳｂ分の土砂が高さＨ
ｂ−Ｈａだけ堆積していることから、堆積変化量ΔＶ
は、ＳａとＳｂの面積の差と水位の差との積で推定でき
る。 ΔＶ＝（Ｈｂ−Ｈａ）×（Ｓｂ−Ｓａ）
１の水位が水位Ｈａから水位Ｈｂ（Ｈａ＜Ｈｂ）まで上
昇する間に、土砂の堆積量が増加した場合、土砂の面積
がＳａからＳｂ（Ｓａ＜Ｓｂ）へ大きくなる。この土砂
の堆積変化量をΔＶとすると、水位Ｈｂのときの面積Ｓ
ａ’はわからないが、少なくともＳｂ分の土砂が高さＨ
ｂ−Ｈａだけ堆積していることから、堆積変化量ΔＶ
は、ＳａとＳｂの面積の差と水位の差との積で推定でき
る。 ΔＶ＝（Ｈｂ−Ｈａ）×（Ｓｂ−Ｓａ）
【００１６】さらに、Ｓａ分の土砂についても、少なく
とも高さＨｂ−Ｈａだけ堆積していることからＳｂと高
さＨｂ−Ｈａの積で推定でき、これにΔＶを加算すれ
ば、水位Ｈｂにおける土砂堆積量Ｖを推定できる。 Ｖ＝（Ｈｂ−Ｈａ）×Ｓａ＋ΔＶ 推定した堆積変化量ΔＶや土砂堆積量Ｖ、さらには水位
データ、観測日時、および土砂の堆積位置を含む画像デ
ータについては、表示部１７で表示出力してもよく、通
信部１８を介して遠隔地の河川観測センタへ送信するよ
うにしもよい。
とも高さＨｂ−Ｈａだけ堆積していることからＳｂと高
さＨｂ−Ｈａの積で推定でき、これにΔＶを加算すれ
ば、水位Ｈｂにおける土砂堆積量Ｖを推定できる。 Ｖ＝（Ｈｂ−Ｈａ）×Ｓａ＋ΔＶ 推定した堆積変化量ΔＶや土砂堆積量Ｖ、さらには水位
データ、観測日時、および土砂の堆積位置を含む画像デ
ータについては、表示部１７で表示出力してもよく、通
信部１８を介して遠隔地の河川観測センタへ送信するよ
うにしもよい。
【００１７】このように、河川１の水位を計測する超音
波水位計４，５と、河川１に堆積した土砂を河川上方位
置から撮像する土砂撮像カメラ６とを設け、観測装置１
０の画像処理部１３で、異なる水位ごとに得られた画像
データから土砂と水を区画して土砂面積を算出し、制御
部１９の推定手段１９Ａで、これら水位ごとの土砂面積
に基づき土砂の堆積変化量ΔＶ、あるいは土砂堆積量Ｖ
を推定するようにしたので、従来のように、係員が実測
することなく、土砂が河川のどこにどれだけ堆積したか
を観測することができ、河川増水時でも事故の危険性を
犯すことなく容易に観測できる。
波水位計４，５と、河川１に堆積した土砂を河川上方位
置から撮像する土砂撮像カメラ６とを設け、観測装置１
０の画像処理部１３で、異なる水位ごとに得られた画像
データから土砂と水を区画して土砂面積を算出し、制御
部１９の推定手段１９Ａで、これら水位ごとの土砂面積
に基づき土砂の堆積変化量ΔＶ、あるいは土砂堆積量Ｖ
を推定するようにしたので、従来のように、係員が実測
することなく、土砂が河川のどこにどれだけ堆積したか
を観測することができ、河川増水時でも事故の危険性を
犯すことなく容易に観測できる。
【００１８】また、河川１の水位を常時観測しておき、
その水位急増に応じて画像データを取り込むようにした
ので、警戒を要するときに自動的に土砂を観測すること
ができる。したがって、係員が常に河川の状況をモニタ
する必要がなくなる。このことは、河川１の水位が通常
水位まで低下した場合に土砂の観測を停止するようにし
た場合にもあてはまる。制御部１９の動作としては、図
３のデータ取込処理と土砂堆積量推定処理とを並列的に
実行する場合を例として説明したが、例えば２つの異な
る画像データが取り込まれるごとに土砂堆積量を推定す
るように、データ取込処理と土砂堆積量推定処理とを直
列的に実行するようにしてもよい。
その水位急増に応じて画像データを取り込むようにした
ので、警戒を要するときに自動的に土砂を観測すること
ができる。したがって、係員が常に河川の状況をモニタ
する必要がなくなる。このことは、河川１の水位が通常
水位まで低下した場合に土砂の観測を停止するようにし
た場合にもあてはまる。制御部１９の動作としては、図
３のデータ取込処理と土砂堆積量推定処理とを並列的に
実行する場合を例として説明したが、例えば２つの異な
る画像データが取り込まれるごとに土砂堆積量を推定す
るように、データ取込処理と土砂堆積量推定処理とを直
列的に実行するようにしてもよい。
【００１９】前述した図６の推定方法では、土砂が柱状
に堆積している状態を想定して、堆積変化量ΔＶや土砂
堆積量Ｖを推定していることになり誤差が含まれるが、
水位Ｈａ，Ｈｂの差を小さくすることにより、その誤差
を低減できる。以上の説明では、河川１の水位が上昇す
る場合であって、さらに土砂堆積量が変化する場合を例
として説明したが、水位が低下する場合にも適用でき
る。この場合には土砂堆積量はあまり変化しないことか
ら、比較的精度よく土砂堆積量Ｖを推定できる。
に堆積している状態を想定して、堆積変化量ΔＶや土砂
堆積量Ｖを推定していることになり誤差が含まれるが、
水位Ｈａ，Ｈｂの差を小さくすることにより、その誤差
を低減できる。以上の説明では、河川１の水位が上昇す
る場合であって、さらに土砂堆積量が変化する場合を例
として説明したが、水位が低下する場合にも適用でき
る。この場合には土砂堆積量はあまり変化しないことか
ら、比較的精度よく土砂堆積量Ｖを推定できる。
【００２０】水位低下時など、水位変化に応じて土砂堆
積量があまり変化しない場合には、土砂面積形状が水位
の増加に応じて相似的に変化すると仮定して、堆積した
土砂の傾斜部分を含む堆積量を推定できる。例えば、図
６において、水位がＨｂからＨａへ低下し、土砂面積が
ＳｂからＳａ’へ増加した場合を想定する。このときＳ
ａ’をＳｂまで画像データ上で徐々に縮小して複数の縮
小画像を生成し、それら画像ごとに算出した土砂面積と
これら縮小画像数で分割した水位の単位変化量との積を
合計する。これにより、結果として縮小画像を単位とし
て土砂堆積量を積分することができ、堆積した土砂の傾
斜部分を含む堆積量を精度よく推定できる。Ｓａ’を縮
小する代わりにＳｂを拡大してもよい。
積量があまり変化しない場合には、土砂面積形状が水位
の増加に応じて相似的に変化すると仮定して、堆積した
土砂の傾斜部分を含む堆積量を推定できる。例えば、図
６において、水位がＨｂからＨａへ低下し、土砂面積が
ＳｂからＳａ’へ増加した場合を想定する。このときＳ
ａ’をＳｂまで画像データ上で徐々に縮小して複数の縮
小画像を生成し、それら画像ごとに算出した土砂面積と
これら縮小画像数で分割した水位の単位変化量との積を
合計する。これにより、結果として縮小画像を単位とし
て土砂堆積量を積分することができ、堆積した土砂の傾
斜部分を含む堆積量を精度よく推定できる。Ｓａ’を縮
小する代わりにＳｂを拡大してもよい。
【００２１】次に、図７，８を参照して、本発明の第２
の実施の形態について説明する。図７は第２の実施の形
態にかかる河川観測システムを示すブロック図、図８は
図７の河川観測システムを示す配置例である。同図にお
いて、前述の説明（図１，２）と同じまたは同等部分に
は同一符号を付してある。本実施の形態では、河川１の
水位を計測する手段として、超音波水位計４，５の代わ
りに、河川１内に立設された複数のマーカ８と、これら
マーカ８と水位との関係を撮像する水位撮像カメラ（水
位撮像手段）７と、この水位撮像カメラ７で撮像された
画像データから水位を算出する水位算出手段１９Ｂとが
設けられている。なお、水位算出部１９Ｂは推定手段１
９Ａと同様にプログラムの実行により機能する制御部１
９の機能処理手段である。
の実施の形態について説明する。図７は第２の実施の形
態にかかる河川観測システムを示すブロック図、図８は
図７の河川観測システムを示す配置例である。同図にお
いて、前述の説明（図１，２）と同じまたは同等部分に
は同一符号を付してある。本実施の形態では、河川１の
水位を計測する手段として、超音波水位計４，５の代わ
りに、河川１内に立設された複数のマーカ８と、これら
マーカ８と水位との関係を撮像する水位撮像カメラ（水
位撮像手段）７と、この水位撮像カメラ７で撮像された
画像データから水位を算出する水位算出手段１９Ｂとが
設けられている。なお、水位算出部１９Ｂは推定手段１
９Ａと同様にプログラムの実行により機能する制御部１
９の機能処理手段である。
【００２２】水位撮像カメラ７は、河川１の岸２側に設
置されており、水平からわずかな角度をなして、河川１
内のマーカと水位とを含む画角を撮像している。マーカ
８は、画像データ上で画素濃淡が明確に表現される２つ
の色を縞模様状に塗布した柱部材から構成されている。
実際に水位を計測する場合には、観測装置１０の画像取
込部１２を介して、水位撮像カメラ７から画像データを
取り込み、画像処理部１３でマーカ８をパターン認識
し、制御部１９の水位算出部１９Ｂで、マーカ８の下端
位置と基準水位とから水位を算出する。以下、堆積変化
量ΔＶや土砂堆積量Ｖの推定処理については、前述と同
様であり、ここでの説明は省略する。
置されており、水平からわずかな角度をなして、河川１
内のマーカと水位とを含む画角を撮像している。マーカ
８は、画像データ上で画素濃淡が明確に表現される２つ
の色を縞模様状に塗布した柱部材から構成されている。
実際に水位を計測する場合には、観測装置１０の画像取
込部１２を介して、水位撮像カメラ７から画像データを
取り込み、画像処理部１３でマーカ８をパターン認識
し、制御部１９の水位算出部１９Ｂで、マーカ８の下端
位置と基準水位とから水位を算出する。以下、堆積変化
量ΔＶや土砂堆積量Ｖの推定処理については、前述と同
様であり、ここでの説明は省略する。
【００２３】図９に水位撮像カメラで撮像した画像デー
タ例を示す。河川１内に堆積した土砂９の水位９Ａは、
その付近に位置するマーカ８での水位８Ａとほぼ同じで
あり、予めマーカ８ごとに基準水位を設定しておくこと
により、水位９Ａを算出できる。マーカ８については、
柱部材に限定されるものではなく、対岸３の護岸ブロッ
クや橋桁に縞模様を塗布したものでもよく、護岸ブロッ
クの代わりに河川１内に存在する大きな岩石に縞模様を
塗布したものでもよい。
タ例を示す。河川１内に堆積した土砂９の水位９Ａは、
その付近に位置するマーカ８での水位８Ａとほぼ同じで
あり、予めマーカ８ごとに基準水位を設定しておくこと
により、水位９Ａを算出できる。マーカ８については、
柱部材に限定されるものではなく、対岸３の護岸ブロッ
クや橋桁に縞模様を塗布したものでもよく、護岸ブロッ
クの代わりに河川１内に存在する大きな岩石に縞模様を
塗布したものでもよい。
【００２４】このように、マーカ８と水位撮像カメラ７
とで河川１の水位を算出するようにしたので、超音波水
位計など高価な設備を要することなく水位を算出でき、
システムを安価で実現でき、土石流などによりたびたび
被害が生じるような観測地点に適する。なお、本実施の
形態では、１つの水位撮像カメラを用いた場合を例とし
て説明したが、水位撮像カメラの台数を制限するもので
はなく、川幅の広い河川での観測や、画角の狭いカメラ
を採用した際には、水位撮像カメラを複数台設けてもよ
く、前述と同様にして水位を算出できる。
とで河川１の水位を算出するようにしたので、超音波水
位計など高価な設備を要することなく水位を算出でき、
システムを安価で実現でき、土石流などによりたびたび
被害が生じるような観測地点に適する。なお、本実施の
形態では、１つの水位撮像カメラを用いた場合を例とし
て説明したが、水位撮像カメラの台数を制限するもので
はなく、川幅の広い河川での観測や、画角の狭いカメラ
を採用した際には、水位撮像カメラを複数台設けてもよ
く、前述と同様にして水位を算出できる。
【００２５】以上では、河川観測処理を開始するタイミ
ングとして、水位の急増を契機とする場合について説明
したが（図３参照）、通信回線１８Ａを介して接続され
た遠隔地の管理センタからの観測開始指示を通信部１８
で受信し、その観測開始指示に応じて、制御部１９での
河川観測処理、すなわち土砂撮像カメラ６での撮像、画
像処理部１３での土砂面積の算出、および推定手段１９
Ａでの土砂堆積変化量の推定を開始するようにしてもよ
い。これにより、遠隔地の管理センタから、必要に応じ
た任意のタイミングで河川観測を行うことができ、より
綿密で有効な河川管理業務を実現できる。
ングとして、水位の急増を契機とする場合について説明
したが（図３参照）、通信回線１８Ａを介して接続され
た遠隔地の管理センタからの観測開始指示を通信部１８
で受信し、その観測開始指示に応じて、制御部１９での
河川観測処理、すなわち土砂撮像カメラ６での撮像、画
像処理部１３での土砂面積の算出、および推定手段１９
Ａでの土砂堆積変化量の推定を開始するようにしてもよ
い。これにより、遠隔地の管理センタから、必要に応じ
た任意のタイミングで河川観測を行うことができ、より
綿密で有効な河川管理業務を実現できる。
【００２６】また、以上のような河川観測に基づいて推
定手段１９Ａで推定された推定結果、すなわち土砂堆積
変化量や土砂堆積量は、観測データとして、通信部１８
により、通信回線１８Ａを介して接続された遠隔地の管
理センタ（図示せず）へ送信される。送信する観測デー
タとしては、推定結果に加えて、土砂撮像カメラ６や水
位撮像カメラ７により河川を撮像して得られた画像デー
タや、超音波水位計４，５や水位撮像カメラ７の画像デ
ータから得られた水位を送信してもよい。これにより遠
隔地の管理センタで、現地の河川状況をリアルタイムで
適切に把握できる。
定手段１９Ａで推定された推定結果、すなわち土砂堆積
変化量や土砂堆積量は、観測データとして、通信部１８
により、通信回線１８Ａを介して接続された遠隔地の管
理センタ（図示せず）へ送信される。送信する観測デー
タとしては、推定結果に加えて、土砂撮像カメラ６や水
位撮像カメラ７により河川を撮像して得られた画像デー
タや、超音波水位計４，５や水位撮像カメラ７の画像デ
ータから得られた水位を送信してもよい。これにより遠
隔地の管理センタで、現地の河川状況をリアルタイムで
適切に把握できる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、河川の
水位を計測する水位計測手段と、河川に堆積した土砂を
河川上方位置から撮像する土砂撮像手段とを設け、この
土砂撮像手段により撮像された画像データから土砂と水
を区画して土砂面積を算出し、水位計測手段および画像
処理手段で得られた複数の異なる水位ごとの土砂面積に
基づき土砂の堆積変化量を推定するようにしたので、従
来のように、係員が実測することなく、土砂が河川のど
こにどれだけ堆積したかを観測することができ、河川増
水時でも事故の危険性を犯すことなく容易にかつリアル
タイムで観測できる。
水位を計測する水位計測手段と、河川に堆積した土砂を
河川上方位置から撮像する土砂撮像手段とを設け、この
土砂撮像手段により撮像された画像データから土砂と水
を区画して土砂面積を算出し、水位計測手段および画像
処理手段で得られた複数の異なる水位ごとの土砂面積に
基づき土砂の堆積変化量を推定するようにしたので、従
来のように、係員が実測することなく、土砂が河川のど
こにどれだけ堆積したかを観測することができ、河川増
水時でも事故の危険性を犯すことなく容易にかつリアル
タイムで観測できる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかる河川観測
システムを示すブロック図である。
システムを示すブロック図である。
【図２】 図１の河川観測システムの配置例である。
【図３】 土砂観測処理を示すフローチャートである。
【図４】 土砂面積算出時の画像データ例（水位Ｈａ）
である。
である。
【図５】 土砂面積算出時の画像データ例（水位Ｈｂ）
である。
である。
【図６】 土砂観測処理例を示す説明図である。
【図７】 本発明の第２の実施の形態にかかる河川観測
システムを示すブロック図である。
システムを示すブロック図である。
【図８】 図２の河川観測システムの配置例である。
【図９】 水位算出時の画像データ例である。
１…河川、２…岸、３…対岸、４，５…超音波水位計、
６…土砂撮像カメラ、７…水位撮像カメラ、８…マー
カ、９…土砂、１０…観測装置、１１…水位取込部、１
２…画像取込部、１３…画像処理部、１４…蓄積部、１
５…記憶部、１６…計時部、１７…表示部、１８…通信
部、１９…制御部、１９Ａ…推定手段、１９Ｂ…水位算
出手段。
６…土砂撮像カメラ、７…水位撮像カメラ、８…マー
カ、９…土砂、１０…観測装置、１１…水位取込部、１
２…画像取込部、１３…画像処理部、１４…蓄積部、１
５…記憶部、１６…計時部、１７…表示部、１８…通信
部、１９…制御部、１９Ａ…推定手段、１９Ｂ…水位算
出手段。
Claims (7)
- 【請求項１】 河川の水位を計測する水位計測手段と、 河川に堆積した土砂を河川上方位置から撮像する土砂撮
像手段と、 この土砂撮像手段により撮像された画像データから土砂
と水を区画し、土砂面積を算出する画像処理手段と、 前記水位計測手段および画像処理手段で得られた複数の
異なる水位ごとの土砂面積に基づき土砂の堆積変化量を
推定する推定手段とを備えることを特徴とする河川観測
システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の河川観測システムにおい
て、 前記推定手段は、２つの異なる水位の差とそれぞれの水
位における土砂面積の差との積を求めることにより、こ
れら水位間での土砂堆積変化量を推定することを特徴と
する河川観測システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の河川観測システムにおい
て、 前記推定手段は、前記２つの異なる水位の差とこれら両
方の水位で存在しうる土砂の面積との積に、前記土砂堆
積変化量を加算することにより、これら水位間での土砂
堆積量を推定することを特徴とする河川観測システム。 - 【請求項４】 請求項１記載の河川観測システムにおい
て、 前記水位計測手段で、常時、河川の水位を観測し、その
水位の急増に応じて前記土砂撮像手段での撮像、前記画
像処理手段での土砂面積の算出、および前記推定手段で
の土砂堆積変化量の推定を開始する制御手段をさらに備
えることを特徴とする河川観測システム。 - 【請求項５】 請求項１記載の河川観測システムにおい
て、 前記水位計測手段は、河川に立設したマーカと水面とを
撮像する水位撮像手段と、この水位撮像手段で得られた
画像データから水位を算出する水位算出手段からなるこ
とを特徴とする河川観測システム。 - 【請求項６】 請求項１記載の河川観測システムにおい
て、 通信回線を介して接続された遠隔地の管理センタと通信
を行う通信手段と、 前記通信手段で受信された前記管理センタからの観測開
始指示に応じて、前記土砂撮像手段での撮像、前記画像
処理手段での土砂面積の算出、および前記推定手段での
土砂堆積変化量の推定を開始する制御手段とをさらに備
えることを特徴とする河川観測システム。 - 【請求項７】 請求項１記載の河川観測システムにおい
て、 少なくとも前記推定手段で推定された推定結果を含む観
測データを、通信回線を介して接続された遠隔地の管理
センタへ送信する通信手段をさらに備えることを特徴と
する河川観測システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334508A JP3701859B2 (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 河川観測システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334508A JP3701859B2 (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 河川観測システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002139320A true JP2002139320A (ja) | 2002-05-17 |
| JP3701859B2 JP3701859B2 (ja) | 2005-10-05 |
Family
ID=18810411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000334508A Expired - Fee Related JP3701859B2 (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 河川観測システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3701859B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102508315A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-06-20 | 中国地质大学（北京） | 冲浪回流带砂体堆积计算方法 |
| KR101230662B1 (ko) * | 2011-11-23 | 2013-02-08 | 대민산업개발(주) | 사방댐 재난관리 감시시스템 |
| JP2018040732A (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社東芝 | 河川監視装置、河川監視方法及びプログラム |
| KR102076914B1 (ko) * | 2018-09-28 | 2020-02-12 | 한국서부발전 주식회사 | 카메라 측량 기술을 이용한 겹저 파일량 분리 산출 방법 |
| JP2020134461A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | 太陽誘電株式会社 | 判定システム、情報処理装置および判定方法 |
| CN113819973A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-12-21 | 湖北亿立能科技股份有限公司 | 基于雨量计、水位计和图像传感器的灵活水位监测系统 |
| JP7221445B1 (ja) * | 2022-11-04 | 2023-02-13 | 西日本技術開発株式会社 | 水位計測装置および水位計測方法、並びにプログラム |
-
2000
- 2000-11-01 JP JP2000334508A patent/JP3701859B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN102508315A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-06-20 | 中国地质大学（北京） | 冲浪回流带砂体堆积计算方法 |
| KR101230662B1 (ko) * | 2011-11-23 | 2013-02-08 | 대민산업개발(주) | 사방댐 재난관리 감시시스템 |
| JP2018040732A (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社東芝 | 河川監視装置、河川監視方法及びプログラム |
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| JP2020134461A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | 太陽誘電株式会社 | 判定システム、情報処理装置および判定方法 |
| JP7191722B2 (ja) | 2019-02-25 | 2022-12-19 | 太陽誘電株式会社 | 判定システム、情報処理装置および判定方法 |
| CN113819973A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-12-21 | 湖北亿立能科技股份有限公司 | 基于雨量计、水位计和图像传感器的灵活水位监测系统 |
| JP7221445B1 (ja) * | 2022-11-04 | 2023-02-13 | 西日本技術開発株式会社 | 水位計測装置および水位計測方法、並びにプログラム |
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