JP2003196670A - Erosion landform model generation device, erosion landform model generation method and computer program - Google Patents

Erosion landform model generation device, erosion landform model generation method and computer program

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JP2003196670A
JP2003196670A JP2001391230A JP2001391230A JP2003196670A JP 2003196670 A JP2003196670 A JP 2003196670A JP 2001391230 A JP2001391230 A JP 2001391230A JP 2001391230 A JP2001391230 A JP 2001391230A JP 2003196670 A JP2003196670 A JP 2003196670A
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JP
Japan
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erosion
terrain
model
grid point
model generation
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Application number
JP2001391230A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Takayasu
秀樹 高安
So Inaoka
創 稲岡
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method capable of generating an erosion landform model more accurately in a shorter time compared with a conventional method. <P>SOLUTION: The erosion landform of a natural landform formed by erosion by flowing water is reproduced. For example, an initial digitized landform model h (x, y, 0) is generated based on data of the natural landform corresponding to a real region R or on an artificial model generated based on random numbers or the like, and an erosion function parameter is calculated based on the generated model. An erosion landform model h (x, y, t) is generated based on the calculated parameter, to thereby enable to execute, accurately in a shorter time, transition prediction of the erosion landform based on a characteristic held by the natural landform corresponding to the real landform. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、侵食地形モデル生
成装置、侵食地形モデル生成方法、並びにコンピュータ
・プログラムに関する。さらに詳細には、与えられた任
意の地形の侵食作用による変化を再現する侵食地形モデ
ル生成装置、侵食地形モデル生成方法、並びにコンピュ
ータ・プログラムに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an erosion landform model generation device, an erosion landform model generation method, and a computer program. More specifically, the present invention relates to an erosion terrain model generation apparatus, an erosion terrain model generation method, and a computer program that reproduce changes in given given terrain due to erosion.

【0002】[0002]

【従来の技術】自然地形に類似した地形モデルを計算機
等を用いて数値的に作成する方法として従来から知られ
た方法として、Fractional Brownian Surfaceを用いた
方法がある。この方法は自然地形の形成過程とは無関係
の確率過程に基づいていて、感覚的には自然な地形に見
える地形モデルを作成することが可能である。しかし、
本方法は自然地形に含まれる峡谷や河川のような地形を
作り出すことができない。峡谷や河川などの地形は主に
地表水流による侵食作用により形成される。そこで、よ
り自然地形に近い特徴をもつ地形モデルを作成するため
には、侵食作用や河川網形成過程の効果を取り入れるこ
とが必要となる。
2. Description of the Related Art As a conventionally known method for numerically creating a terrain model similar to natural terrain using a computer or the like, there is a method using a Fractional Brownian Surface. This method is based on a stochastic process that is irrelevant to the formation process of natural terrain, and it is possible to create a terrain model that looks like natural terrain. But,
This method cannot create topography such as canyons and rivers that are included in the natural topography. Topography such as canyons and rivers is mainly formed by the erosion of surface water currents. Therefore, it is necessary to incorporate the effects of erosion and river network formation processes in order to create a terrain model with characteristics closer to natural terrain.

【0003】このような地表水流等による侵食作用およ
び河川網形成過程の効果を取り入れた地形モデル作成方
法の従来技術には主に次のようなものがある。 (1)侵食作用に関する微分方程式を差分化し数値的に
解くもの。 (2)ごく単純な決定的あるいは確率的な地形形成規則
によって地形侵食過程や河川網形成過程を模擬するも
の。
[0003] The following are the main prior arts of a method for creating a topographic model that incorporates the effects of the erosion effect due to surface water flow and the river network formation process. (1) Differentiation of differential equations related to erosion and numerical solution. (2) A terrain erosion process or a river network formation process is simulated by a very simple decisive or probabilistic terrain formation rule.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする問題】しかしながら、上述の
従来の侵食地形モデル作成方法においては以下のような
問題点がある。すなわち、上記(1)の侵食作用に関す
る微分方程式を差分化し数値的に解く方法の場合、侵食
作用を記述する微分方程式が複雑であり、計算時間等の
関係から大規模な侵食地形モデルの作成を精度良く行う
ことが困難である。
However, the above-described conventional erosion landform model creating method has the following problems. That is, in the case of the method of differentially calculating the differential equation regarding the erosion action described above in (1) and solving it numerically, the differential equation describing the erosion action is complicated, and it is necessary to create a large-scale erosion landform model from the relation of calculation time and the like. It is difficult to carry out with accuracy.

【0005】一方、上記(2)のごく単純な決定的ある
いは確率的な地形形成規則によって地形侵食過程や河川
網形成過程を模擬する方法の場合、地形形成の規則は通
常ごく単純なものが採用され大規模な地形のモデル化に
は適しているが、その物理的妥当性については不明なも
のが多く、また、現実の地形侵食作用を精度よく近似す
る地形形成規則を決定する一般的な手法は開発されてい
ないため、作成された侵食地形モデルの精度には疑問が
残るという問題がある。
On the other hand, in the case of the method of simulating the terrain erosion process and the river network formation process by the very simple decisive or probabilistic terrain formation rule of the above (2), the terrain formation rule is usually very simple. It is suitable for modeling large-scale terrain, but its physical validity is unknown, and a general method for determining terrain formation rules that accurately approximates actual terrain erosion. Since it has not been developed, there is a problem that the accuracy of the created erosion topography model remains questionable.

【0006】更に、侵食地形の形成過程には様々なパラ
メータが関係しており、精度の良い侵食地形モデルを得
るためには、これらのパラメータを地質調査等の方法に
より予め見積もらなければならない。これには、多大の
労力と時間が必要である。
Further, various parameters are involved in the formation process of erosion topography, and in order to obtain an accurate erosion topography model, these parameters must be estimated in advance by a method such as geological survey. This requires a lot of labor and time.

【0007】本発明はこれらの問題点を解決すべく成さ
れたものであり、与えられた任意の初期地形から比較的
短時間に実用上十分な規模と精度をもつ侵食地形モデル
を作成することを目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, and to create an erosion landform model having a practically sufficient scale and accuracy from a given arbitrary initial landform in a relatively short time. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の側面は、
地形形状を持つ領域における侵食地形モデルを生成する
侵食地形モデル生成装置であり、侵食地形モデル生成対
象となる領域Rを複数のブロックに分割し、各ブロック
に対応する座標値を格子点位置(x,y)として、該格
子点に対応する初期数値化地形モデルをh(x,y;
0)として生成する初期数値化地形モデル生成処理と、
前記初期数値化地形モデルに対して、1以上のプロセス
からなる侵食作用としての地形侵食規則に基づくプロセ
スを実行し、該地形侵食規則に基づくプロセスを繰り返
し実行することにより前記領域Rの時刻tにおける数値
化地形モデルh(x,y;t)を生成する地形侵食作用
シミュレート処理と、を実行する演算処理部を有するこ
とを特徴とする侵食地形モデル生成装置にある。
The first aspect of the present invention is as follows.
A erosion topography model generation device that generates an erosion topography model in a region having a topography shape, divides a region R to be an erosion topography model generation target into a plurality of blocks, and sets coordinate values corresponding to each block to grid point positions (x , Y), the initial digitized terrain model corresponding to the grid point is h (x, y;
0) initial digitized terrain model generation processing,
At the time t of the region R, a process based on the terrain erosion rule as an erosion action consisting of one or more processes is executed on the initial numerical terrain model, and the process based on the terrain erosion rule is repeatedly executed. An erosion terrain model generation apparatus having a calculation processing unit that executes a terrain erosion action simulation process for generating a digitized terrain model h (x, y; t).

【0009】さらに、本発明の侵食地形モデル生成装置
の一実施態様において、前記地形侵食規則に基づくプロ
セスは、プロセス1として、領域Rに対する一様な降水
を想定し、時刻tにおける各格子点の水量s(x,y;
t)に定数s1を加える処理と、プロセス2として、格
子点(x,y)を始点とし、隣接する格子点中の最も低
い点(x’,y’)を終点とする時刻tにおける流水方
向ベクトルd(x,y;t)の決定処理と、プロセス3
としての、格子点(x,y)の水量s(x,y;t)を
ベクトルd(x,y;t)が指す格子点に移動する処理
と、プロセス4としての、前記プロセス3における水量
の移動に基づく池の形成処理と、プロセス5としての、
池である格子点について、一定条件に基づく池の除去処
理と、プロセス6としての、池ではない格子点(x,
y)の侵食量Eを定める処理とを含み、前記演算処理部
は、前記プロセス1乃至6をシーケンシャルに実行する
ことを特徴とする。
Furthermore, in one embodiment of the erosion terrain model generation apparatus of the present invention, the process based on the terrain erosion rule assumes uniform precipitation in the region R as process 1, and assumes that each grid point at time t. Water volume s (x, y;
The process of adding a constant s 1 to t), and as process 2, the running water at time t with the grid point (x, y) as the start point and the lowest point (x ′, y ′) in the adjacent grid points as the end point. Process for determining direction vector d (x, y; t) and process 3
Of moving the water quantity s (x, y; t) of the grid point (x, y) to the grid point indicated by the vector d (x, y; t), and the water quantity in the process 3 as the process 4. Formation process based on the movement of the
For a grid point that is a pond, remove the pond based on a certain condition, and as process 6, a grid point that is not a pond (x,
y) The process of determining the erosion amount E is included, and the arithmetic processing unit executes the processes 1 to 6 sequentially.

【0010】さらに、本発明の侵食地形モデル生成装置
の一実施態様において、前記演算装置は、前記領域Rに
対する境界条件としての排水条件および止水条件を設定
する処理を実行し、該境界条件の設定された領域Rに対
して前記地形侵食規則に基づくプロセスを実行する構成
であることを特徴とする。
Further, in one embodiment of the erosion landform model generating apparatus of the present invention, the arithmetic unit executes processing for setting drainage conditions and water stopping conditions as boundary conditions for the region R, and It is characterized in that the process based on the terrain erosion rule is executed on the set region R.

【0011】さらに、本発明の侵食地形モデル生成装置
の一実施態様において、前記侵食地形モデル生成装置
は、初期地形の数値化地形モデルを作成する初期数値化
地形モデル作成プログラム、侵食作用を数値化地形モデ
ルに施す際の境界条件を設定する境界条件設定プログラ
ム、数値化地形モデルに侵食作用をシミュレートした地
形侵食規則を施し侵食地形モデルを作成する地形侵食作
用シミュレートプログラムを格納した記憶装置を有し、
前記演算装置は、前記記憶装置に格納された各プログラ
ムを実行して、前記領域Rの数値化地形モデルを生成す
る構成であることを特徴とする。
Furthermore, in one embodiment of the erosion landform model generation device of the present invention, the erosion landform model generation device quantifies an erosion action by an initial numerical terrain model creation program for creating a numerical terrain model of the initial terrain. A boundary condition setting program that sets the boundary conditions when applying it to the terrain model, a storage device that stores the terrain erosion simulation program that creates the erosion terrain model by applying the terrain erosion rule that simulates the erosion effect on the digitized terrain model Have,
The arithmetic unit is configured to execute each program stored in the storage unit to generate a digitized terrain model of the region R.

【0012】さらに、本発明の侵食地形モデル生成装置
の一実施態様において、前記演算装置は、Cを定数、格
子点(x,y)の時刻tにおける標高値をh(x,y;
t)、格子点(x,y)に隣接し最も低い格子点
(x’,y’)の時刻tにおける水面の標高値をh
w(x’,y’;t)、δhを時刻tにおける隣接格子
点の落差δh=h(x,y;t)−hw(x’,y’;
t)、a,bを定数、時刻tにおける各格子点の水量を
s(x,y;t)とし、J=δha-1×[s(x,y;
t)]bとしたとき、格子点(x,y)の時刻tにおけ
る侵食量EをE=C×δh×(J/(1+J))として
算出し、格子点(x,y)の標高値を、h(x,y;t
+1)=h(x,y;t)−Eとして算出する処理を実
行する構成であることを特徴とする。
Furthermore, in one embodiment of the erosion landform model generating apparatus of the present invention, the arithmetic unit is a constant, and the elevation value of the grid point (x, y) at time t is h (x, y;
t), the elevation value of the water surface at time t of the lowest grid point (x ', y') adjacent to the grid point (x, y) is h
w (x ′, y ′; t), δh is the head difference δh = h (x, y; t) −h w (x ′, y ′;
t), a, b are constants, and the amount of water at each grid point at time t is s (x, y; t), J = δh a-1 × [s (x, y;
t)] b , the erosion amount E of the grid point (x, y) at time t is calculated as E = C × δh × (J / (1 + J)), and the elevation value of the grid point (x, y) is calculated. To h (x, y; t
+1) = h (x, y; t) -E.

【0013】さらに、本発明の侵食地形モデル生成装置
の一実施態様において、前記地形侵食規則に基づくプロ
セスは、領域Rに対する一様な降水による各格子点の水
量s(x,y;t)の増加量を示すパラメータs1と、
格子点(x,y)の侵食量Eの算出式の係数値としての
パラメータCとを含み、前記パラメータs1と、パラメ
ータCとを実在の領域Rの実体データに基づいて設定す
る構成であることを特徴とする。
Further, in one embodiment of the erosion terrain model generation apparatus of the present invention, the process based on the terrain erosion rule is performed by calculating the water amount s (x, y; t) of each grid point due to uniform precipitation on the region R. A parameter s 1 indicating the increase amount,
The configuration includes a parameter C as a coefficient value of a calculation formula of the erosion amount E of the grid point (x, y), and the parameter s 1 and the parameter C are set based on the actual data of the real region R. It is characterized by

【0014】さらに、本発明の侵食地形モデル生成装置
の一実施態様において、前記式:J=δha-1×[s
(x,y;t)]bにおけるパラメータaは、領域R中
から、ある一定の流域面積をもつ格子点を取り出し、そ
の標高h(x,y)と落差δh(x,y)=hw(x,
y)−hw(x’,y’)の両対数プロットをとり、プ
ロットされた点を最もよく近似する冪関数の評価により
算出する構成であることを特徴とする。
Further, in one embodiment of the erosion landform model generating apparatus of the present invention, the above formula: J = δh a-1 × [s
The parameter a in (x, y; t)] b is a grid point having a certain basin area taken out from the region R, and its altitude h (x, y) and head δh (x, y) = h w. (X,
y) −h w (x ′, y ′) is taken as a logarithmic log plot, and the plotted points are calculated by evaluating the power function that most closely approximates them.

【0015】さらに、本発明の侵食地形モデル生成装置
の一実施態様において、前記式:J=δha-1×[s
(x,y;t)]bにおけるパラメータbは、h/δha
とs0の両対数プロットをとり、プロットされた点を最
もよく近似する冪関数の評価により算出する構成である
ことを特徴とする。
Further, in one embodiment of the erosion landform model generating apparatus of the present invention, the above formula: J = δh a-1 × [s
(X, y; t)] parameter b in b, h / δh a
And s 0 are taken in a logarithmic plot, and the plotted points are calculated by evaluating the power function that most closely approximates them.

【0016】さらに、本発明の第2の側面は、地形形状
を持つ領域における侵食地形モデルを生成する侵食地形
モデル生成方法であり、侵食地形モデル生成対象となる
領域Rを複数のブロックに分割し、各ブロックに対応す
る座標値を格子点位置(x,y)として、該格子点に対
応する初期数値化地形モデルをh(x,y;0)として
生成する初期数値化地形モデル生成ステップと、前記ス
テップにおいて生成した前記初期数値化地形モデルに対
して、1以上のプロセスからなる侵食作用としての地形
侵食規則に基づくプロセスを実行し、該地形侵食規則に
基づくプロセスを繰り返し実行することにより前記領域
Rの時刻tにおける数値化地形モデルh(x,y;t)
を生成する地形侵食作用シミュレート処理ステップと、
を実行することを特徴とする侵食地形モデル生成方法に
ある。
Further, a second aspect of the present invention is an erosion landform model generation method for generating an erosion landform model in an area having a terrain shape, in which an area R to be an erosion landform model generation target is divided into a plurality of blocks. , An initial digitized terrain model generation step of generating coordinate values corresponding to respective blocks as grid point positions (x, y) and an initial digitized terrain model corresponding to the grid points as h (x, y; 0), By performing a process based on a terrain erosion rule as an erosion action consisting of one or more processes on the initial numerical terrain model generated in the step, and repeating the process based on the terrain erosion rule. Digitized terrain model h (x, y; t) at time t in region R
Terrain erosion simulation processing step for generating
The method for generating an erosion landform model is characterized by executing

【0017】さらに、本発明の侵食地形モデル生成方法
の一実施態様において、前記地形侵食規則に基づくプロ
セスは、プロセス1として、領域Rに対する一様な降水
を想定し、時刻tにおける各格子点の水量s(x,y;
t)に定数s1を加える処理と、プロセス2として、格
子点(x,y)を始点とし、隣接する格子点中の最も低
い点(x’,y’)を終点とする時刻tにおける流水方
向ベクトルd(x,y;t)の決定処理と、プロセス3
としての、格子点(x,y)の水量s(x,y;t)を
ベクトルd(x,y;t)が指す格子点に移動する処理
と、プロセス4としての、前記プロセス3における水量
の移動に基づく池の形成処理と、プロセス5としての、
池である格子点について、一定条件に基づく池の除去処
理と、プロセス6としての、池ではない格子点(x,
y)の侵食量Eを定める処理とを含み、前記地形侵食作
用シミュレート処理ステップは、前記プロセス1乃至6
をシーケンシャルに実行するステップを含むことを特徴
とする。
Furthermore, in one embodiment of the erosion terrain model generation method of the present invention, the process based on the erosion erosion rule assumes uniform precipitation in the region R as process 1, and assumes that each grid point at time t. Water volume s (x, y;
The process of adding a constant s 1 to t), and as process 2, the running water at time t with the grid point (x, y) as the start point and the lowest point (x ′, y ′) in the adjacent grid points as the end point. Process for determining direction vector d (x, y; t) and process 3
Of moving the water quantity s (x, y; t) of the grid point (x, y) to the grid point indicated by the vector d (x, y; t), and the water quantity in the process 3 as the process 4. Formation process based on the movement of the
For a grid point that is a pond, remove the pond based on a certain condition, and as process 6, a grid point that is not a pond (x,
y) deciding the erosion amount E, and the terrain erosion effect simulation processing step includes the steps 1 to 6
Is performed sequentially.

【0018】さらに、本発明の侵食地形モデル生成方法
の一実施態様において、前記侵食地形モデル生成方法
は、さらに、前記領域Rに対する境界条件としての排水
条件および止水条件を設定する処理を実行するステップ
を含み、前記地形侵食作用シミュレート処理ステップ
は、該境界条件の設定された領域Rに対して前記地形侵
食規則に基づくプロセスを実行することを特徴とする。
Further, in one embodiment of the erosion landform model generation method of the present invention, the erosion landform model generation method further executes processing for setting drainage conditions and water stoppage conditions as boundary conditions for the region R. The terrain erosion effect simulation processing step includes a step of performing a process based on the terrain erosion rule on the region R in which the boundary condition is set.

【0019】さらに、本発明の侵食地形モデル生成方法
の一実施態様において、前記地形侵食作用シミュレート
処理ステップは、Cを定数、格子点(x,y)の時刻t
における標高値をh(x,y;t)、格子点(x,y)
に隣接し最も低い格子点(x’,y’)の時刻tにおけ
る水面の標高値をhw(x’,y’;t)、δhを時刻
tにおける隣接格子点の落差δh=h(x,y;t)−
w(x’,y’;t)、a,bを定数、時刻tにおけ
る各格子点の水量をs(x,y;t)とし、J=δh
a-1×[s(x,y;t)]bとしたとき、格子点(x,
y)の時刻tにおける侵食量EをE=C×δh×(J/
(1+J))として算出し、格子点(x,y)の標高値
を、h(x,y;t+1)=h(x,y;t)−Eとし
て算出する処理を実行することを特徴とする。
Further, in one embodiment of the erosion terrain model generation method of the present invention, in the terrain erosion action simulation processing step, C is a constant, and a time t of a grid point (x, y).
Altitude value at h (x, y; t), grid point (x, y)
To the lowest grid point (x ', y') adjacent to the water surface at time t is h w (x ', y'; t), and δh is the head difference δh = h (x at time t , Y; t)-
h w (x ′, y ′; t), a and b are constants, and the amount of water at each grid point at time t is s (x, y; t), J = δh
When a-1 x [s (x, y; t)] b , the grid point (x,
y), the erosion amount E at time t is E = C × δh × (J /
(1 + J)), and the elevation value of the grid point (x, y) is calculated as h (x, y; t + 1) = h (x, y; t) -E. To do.

【0020】さらに、本発明の侵食地形モデル生成方法
の一実施態様において、前記地形侵食規則に基づくプロ
セスは、領域Rに対する一様な降水による各格子点の水
量s(x,y;t)の増加量を示すパラメータs1と、
格子点(x,y)の侵食量Eの算出式の係数値としての
パラメータCとを含み、前記地形侵食作用シミュレート
処理ステップは、前記パラメータs1と、パラメータC
とを実在の領域Rの実体データに基づいて設定するステ
ップを含むことを特徴とする。
Further, in one embodiment of the erosion terrain model generation method of the present invention, the process based on the terrain erosion rule is performed by calculating the water amount s (x, y; t) of each grid point due to uniform precipitation on the region R. A parameter s 1 indicating the increase amount,
A parameter C as a coefficient value of a calculation formula of the erosion amount E of the grid point (x, y), and the terrain erosion effect simulation processing step includes the parameter s 1 and the parameter C.
It is characterized by including a step of setting and based on the actual data of the real area R.

【0021】さらに、本発明の侵食地形モデル生成方法
の一実施態様において、前記式:J=δha-1×[s
(x,y;t)]bにおけるパラメータaは、領域R中
から、ある一定の流域面積をもつ格子点を取り出し、そ
の標高h(x,y)と落差δh(x,y)=hw(x,
y)−hw(x’,y’)の両対数プロットをとり、プ
ロットされた点を最もよく近似する冪関数の評価により
算出することを特徴とする。
Furthermore, in one embodiment of the method for generating an erosion landform model of the present invention, the above formula: J = δh a-1 × [s
The parameter a in (x, y; t)] b is a grid point having a certain basin area taken out from the region R, and its altitude h (x, y) and head δh (x, y) = h w. (X,
y) -h w (x ', y') is taken as a logarithmic log plot, and the plotted points are calculated by evaluating a power function that most closely approximates them.

【0022】さらに、本発明の侵食地形モデル生成方法
の一実施態様において、前記式:J=δha-1×[s
(x,y;t)]bにおけるパラメータbは、h/δha
とs0の両対数プロットをとり、プロットされた点を最
もよく近似する冪関数の評価により算出することを特徴
とする。
Furthermore, in one embodiment of the method for generating an erosion landform model of the present invention, the above formula: J = δh a-1 × [s
(X, y; t)] parameter b in b, h / δh a
It is characterized in that a logarithmic plot of s 0 and s 0 is taken, and the plotted points are calculated by evaluating the power function that most closely approximates the power.

【0023】さらに、本発明の第3の側面は、地形形状
を持つ領域における侵食地形モデルを生成する侵食地形
モデル生成処理を実行するコンピュータ・プログラムで
あって、侵食地形モデル生成対象となる領域Rを複数の
ブロックに分割し、各ブロックに対応する座標値を格子
点位置(x,y)として、該格子点に対応する初期数値
化地形モデルをh(x,y;0)として生成する初期数
値化地形モデル生成ステップと、前記ステップにおいて
生成した前記初期数値化地形モデルに対して、1以上の
プロセスからなる侵食作用としての地形侵食規則に基づ
くプロセスを実行し、該地形侵食規則に基づくプロセス
を繰り返し実行することにより前記領域Rの時刻tにお
ける数値化地形モデルh(x,y;t)を生成する地形
侵食作用シミュレート処理ステップと、を具備すること
を特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
Further, a third aspect of the present invention is a computer program for executing an erosion landform model generation process for generating an erosion landform model in an area having a terrain shape, and an area R to be an erosion landform model generation target. Is divided into a plurality of blocks, the coordinate value corresponding to each block is defined as a grid point position (x, y), and the initial digitized terrain model corresponding to the grid point is generated as h (x, y; 0). A step based on a terrain erosion rule as an erosion action consisting of one or more processes is executed for the digitized terrain model generation step and the initial digitized terrain model generated in the step, and the terrain erosion rule based process is executed. The terrain erosion simulator for generating the digitized terrain model h (x, y; t) at the time t in the region R by repeatedly executing In computer program characterized by comprising a preparative process step.

【0024】本発明においては、与えられた初期地形に
簡単な規則で定められた侵食作用を施し、地形の侵食作
用による時間変化をシミュレートすることで侵食地形モ
デルを作成する。
In the present invention, an erosion terrain model is created by subjecting a given initial terrain to an erosion action defined by a simple rule and simulating a time change due to the erosion action of the terrain.

【0025】本発明で用いる地形侵食規則は簡単なもの
ではあるが、自然地形の侵食作用を記述する微分方程式
を近似することにより導出されるものであり、物理的に
妥当なものである。地形侵食規則に含まれる侵食関数に
は2個の主要なパラメータが含まれていて、これらの値
によって様々な地形上の特徴をもつ侵食地形モデルが作
成されるが、自然地形データの解析によりこれらのパラ
メータの推定を行う。これら、侵食作用を記述する微分
方程式から得られた簡単な地形侵食規則と、自然地形デ
ータの解析による侵食関数の推定により、短時間で大規
模かつ精度の良い侵食地形モデルの作成を可能にした。
Although the terrain erosion rule used in the present invention is simple, it is derived by approximating a differential equation that describes the erosion action of natural terrain, and is physically valid. The erosion function included in the terrain erosion rule contains two main parameters, and these values create an erosion terrain model with various topographical features. Estimate the parameters of. These simple terrain erosion rules obtained from differential equations that describe erosion and the estimation of erosion functions by analyzing natural terrain data enabled the creation of large-scale and accurate erosion terrain models in a short time. .

【0026】なお、本発明のコンピュータ・プログラム
は、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な汎
用コンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読
な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、CDや
FD、MOなどの記録媒体、あるいは、ネットワークな
どの通信媒体によって提供可能なコンピュータ・プログ
ラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読
な形式で提供することにより、コンピュータ・システム
上でプログラムに応じた処理が実現される。
The computer program of the present invention is, for example, a storage medium or communication medium provided in a computer-readable format for a general-purpose computer system capable of executing various program codes, such as a CD or FD. , MO, etc., or a computer program that can be provided by a communication medium such as a network. By providing such a program in a computer-readable format, processing according to the program is realized on the computer system.

【0027】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細
書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成
であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限ら
ない。
Further objects, features and advantages of the present invention are as follows.
It will be clarified by a more detailed description based on embodiments of the present invention described below and the accompanying drawings. In this specification, the system is a logical set configuration of a plurality of devices, and is not limited to a device in which each configuration is provided in the same housing.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。まず、本発明による侵食地形モデルの作成方法
について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. First, a method of creating an erosion landform model according to the present invention will be described.

【0029】図1に示すように地形を再現する地域をR
とおく。地域Rは実在の地域でも計算機上に作られた架
空の地域でもよい。地域Rを正方形のブロックに分割
し、それぞれのブロックの位置を2個の整数の組、即
ち、座標(x,y)で表す。この量子化は説明の簡単化
のために導入されたものであり、必ずしも正方形のブロ
ックを用いることは必要ではなく、例えば均等な大きさ
の正三角形によるブロック分割等、他の量子化構成を適
用してもよい。
As shown in FIG. 1, the area where the topography is reproduced is R
far. Region R may be a real region or a fictitious region created on a computer. The region R is divided into square blocks, and the position of each block is represented by a set of two integers, that is, coordinates (x, y). This quantization is introduced for the sake of simplification of explanation, and it is not always necessary to use square blocks, and for example, other quantization configurations such as block division by equilateral triangles are applied. You may.

【0030】数値化地形モデルは、二次元空間の整数格
子点(x,y)上で標高値をとる関数のことであり、計
算機上では二次元配列等により実現される。本発明では
地形侵食規則による数値化地形モデルの時間発展を行う
ので、時刻tにおける数値化地形モデルをh(x,y;
t)と記す。
The digitized terrain model is a function that takes an elevation value on an integer grid point (x, y) in a two-dimensional space, and is realized by a two-dimensional array on a computer. In the present invention, since the digitized terrain model is developed over time according to the terrain erosion rule, the digitized terrain model at time t is represented by h (x, y;
t).

【0031】特に地形侵食規則による時間発展を行う前
の数値化地形モデル、すなわち初期の数値化地形モデル
を初期数値化地形モデルh(x,y;0)とし、必要な
だけ時間発展を行ったものを侵食地形モデルと呼ぶ。以
下の説明では時刻tは整数値をとり、与えられた初期数
値化地形モデルに地形侵食規則が適用された回数を表す
ものとする。すなわち、t回の地形侵食規則が適用され
た数値化地形モデルをh(x,y;t)と記す。ただ
し、時刻tは、必要に応じて地形侵食の行われた物理的
な経過時間を表すように設定してもよい。
Especially, the digitized terrain model before the time evolution according to the terrain erosion rule, that is, the initial digitized terrain model is used as the initial digitized terrain model h (x, y; 0), and the time evolution is performed as necessary. The thing is called an erosion topography model. In the following description, the time t takes an integer value and represents the number of times the terrain erosion rule is applied to the given initial digitized terrain model. That is, the digitized terrain model to which the terrain erosion rule has been applied t times is denoted as h (x, y; t). However, the time t may be set so as to represent the physical elapsed time when the terrain erosion has been performed, if necessary.

【0032】地域Rの各格子点(x,y)に標高値h
(x,y;t)に加え、水量s(x,y;t)、水深w
(x,y;t)を与える。水深w(x,y;t)が0で
ない格子点は池と呼ばれる。各格子点の水面の標高hw
(x,y;t)が、hw(x,y;t)=h(x,y;
t)+w(x,y;t)で与えられる。
At each grid point (x, y) in the region R, the elevation value h
In addition to (x, y; t), water volume s (x, y; t), water depth w
Give (x, y; t). A grid point where the water depth w (x, y; t) is not 0 is called a pond. Water surface elevation h w at each grid point
(X, y; t) is h w (x, y; t) = h (x, y;
t) + w (x, y; t).

【0033】各格子点とその周囲の格子点の水面の標高
の関係により、各格子点上での流水方向ベクトルd
(x,y;t)が決められる。これら諸量もh(x,
y;t)と同様に二次元配列等により実現される。
The water flow direction vector d on each grid point is determined by the relationship between the elevation of the water surface of each grid point and the surrounding grid points.
(X, y; t) is determined. These quantities are also h (x,
Similar to y; t), it is realized by a two-dimensional array or the like.

【0034】標高値h(x,y;t)により表現された
数値化地形モデルの侵食作用による時間発展は以下に説
明するプロセス1〜6の一連の手続の繰り返しによって
行われる。
The time evolution due to the erosion of the digitized terrain model represented by the altitude value h (x, y; t) is performed by repeating a series of procedures 1 to 6 described below.

【0035】(プロセス1)一様な降水 各格子点の水量s(x,y;t)に定数s1を加える。(Process 1) Uniform precipitation A constant s 1 is added to the water amount s (x, y; t) at each grid point.

【0036】(プロセス2)流水方向ベクトルの決定 各格子点(x,y)について、最近接の格子点の水面の
標高を調べ、最も低いものを選ぶ。これを(x’,
y’)と記す。格子点(x,y)における流水方向ベク
トルd(x,y;t)を点(x,y)を始点とし点
(x’,y’)を終点とするベクトルとする。図2
(a)に示す例が、正方形ブロックを適用した格子点に
基づく流水方向ベクトルの設定例、図2(b)に示す例
が、三角形ブロックを適用した格子点に基づく流水方向
ベクトルの設定例である。
(Process 2) Determination of Flowing Direction Vector For each grid point (x, y), the elevation of the water surface of the nearest grid point is examined and the lowest one is selected. This is (x ',
y '). The flowing water direction vector d (x, y; t) at the grid point (x, y) is a vector having the point (x, y) as the starting point and the point (x ', y') as the ending point. Figure 2
The example shown in (a) is an example of setting a flowing water direction vector based on a grid point to which a square block is applied, and the example shown in FIG. 2 (b) is an example of setting a flowing water direction vector based on a grid point to which a triangular block is applied. is there.

【0037】(プロセス3)流水 格子点(x,y)の水量s(x,y;t)をベクトルd
(x,y;t)が指す格子点に移動する。新しい(x,
y)の水量s(x,y;t+1)は周囲の格子点から
(x,y)に移動された水量の合計で与えられる。
(Process 3) The water quantity s (x, y; t) at the flowing water grid point (x, y) is converted into a vector d.
Move to the lattice point pointed to by (x, y; t). New (x,
The amount of water s (x, y; t + 1) in y) is given by the total amount of water moved from the surrounding grid points to (x, y).

【0038】(プロセス4)池の形成 上の規則によって水量の移動を行う際、hw(x,y;
t)≦hw(x’,y’;t)である場合、格子点
(x,y)の水が(x’,y’)に流れるのは不自然で
ある。そこで、このような場合は、 w(x,y;t) =hw(x’,y’;t)−h(x,y;t)+ε ……(式1) として、池を形成する。
(Process 4) h w (x, y;
When t) ≦ h w (x ′, y ′; t), it is unnatural that the water at the grid point (x, y) flows to (x ′, y ′). Therefore, in such a case, a pond is formed as follows: w (x, y; t) = hw (x ', y'; t) -h (x, y; t) + ε (Equation 1) .

【0039】ここでεは小さい定数であり、初期数値化
地形モデルの標高の最大値と最小値の差の1%程度にと
るのが望ましい。池が新たに形成された格子点の水量s
(x,y;t)は移動を行わない。
Here, ε is a small constant, and it is desirable to set it to about 1% of the difference between the maximum value and the minimum value of the altitude of the initial digitized terrain model. Water volume s at the grid point where the pond is newly formed
(X, y; t) does not move.

【0040】(プロセス5)池の除去 池である格子点について、h(x,y;t)>h
w(x’,y’;t)ならばw(x,y;t)=0とし
て池を除去する。
(Process 5) Removal of pond For a grid point that is a pond, h (x, y; t)> h
If w (x ', y'; t), then the pond is removed with w (x, y; t) = 0.

【0041】(プロセス6)流水による侵食 池ではない格子点(x,y)の侵食量Eを次の式で定め
る。 E=C×δh×(J/(1+J))……(式2)
(Process 6) The erosion amount E of the grid point (x, y) which is not the erosion pond due to running water is determined by the following equation. E = C × δh × (J / (1 + J)) (Equation 2)

【0042】ここで、Cは定数、δhは落差δh=h
(x,y;t)−hw(x’,y’;t)であり、J
は、 J=δha-1×[s(x,y;t)]b……(式3) である。
Here, C is a constant and δh is a head δh = h.
(X, y; t) -h w (x ', y'; t), and J
Is J = δha -1 × [s (x, y; t)] b (Equation 3).

【0043】格子点(x,y)の標高値から侵食量Eを
差し引き新しい標高値とする。 h(x,y;t+1)=h(x,y;t)−E……(式4)
The erosion amount E is subtracted from the altitude value of the grid point (x, y) to obtain a new altitude value. h (x, y; t + 1) = h (x, y; t) -E (Equation 4)

【0044】ただし、格子点が池の場合は侵食の効果は
ないとしh(x,y;t+1)=h(x,y;t)とす
る。
However, when the lattice point is a pond, it is assumed that there is no erosion effect and h (x, y; t + 1) = h (x, y; t).

【0045】上述した一連のプロセス(1)〜(6)を
シーケンシャルにまとめて実行する処理を地形侵食規則
と呼ぶ。与えられた初期数値化地形モデル、すなわち、
t=0における初期数値化地形モデルh(x,y;0)
に地形侵食規則を任意回数(t回)だけ繰り返し施すこ
とで任意フェーズの侵食地形モデルが得られる。
A process for sequentially and collectively executing the series of processes (1) to (6) described above is called a terrain erosion rule. Given initial digitized terrain model, ie
Initial digitized terrain model h (x, y; 0) at t = 0
By repeatedly applying the terrain erosion rule to the arbitrary number of times (t times), an erosion terrain model of an arbitrary phase can be obtained.

【0046】地形侵食規則の手続(プロセス6)におい
て侵食量EはJが小さいとき、 E=C×δha×sb……(式5) となり、(式4)を量子化されていない微分方程式で書
くと (∂h/∂t) =−C×δha×sb……(式6) となる。
[0046] When the procedure terrain erosion rules (Process 6) erosion amount E is J is small, E = C × δh a × s b ...... ( Equation 5), and the differential unquantized (Formula 4) writing in the equation becomes (∂h / ∂t) = -C × δh a × s b ...... ( equation 6).

【0047】一方、地表水流による侵食作用は、最も簡
単な場合、量子化されていない連続的な座標(x,
y)、時間t、二次元標高値関数h(x,y;t)を用
いて、 (∂h/∂t) =−定数×∇・(ベクトルF)……(式7) と表されると考えられる。
On the other hand, in the simplest case, the erosion effect by the surface water flow is the unquantized continuous coordinates (x,
y), time t, and the two-dimensional elevation value function h (x, y; t), (∂h / ∂t) = -constant × ∇ · (vector F) ... (Equation 7) it is conceivable that.

【0048】ここで、(ベクトルF)は侵食作用により
生じた堆積物の流れの場である。また、各地点において
侵食作用により生成される堆積物の量Eは各点の勾配の
大きさ|∇h|と流水量sから、冪関係 E =|∇h|a×sb……(式8) により決まると考えられる。
Here, (vector F) is the field of the flow of the deposit caused by the erosion action. In addition, the amount E of deposits generated by erosion at each point is based on the gradient magnitude | ∇h | at each point and the water flow rate s, and a power relation E = | ∇h | a × s b …… (equation 8) It is considered to be determined by

【0049】侵食の速度が十分に遅く、生成される堆積
物の量が地表流の堆積物運搬能力を超えない場合、(式
7)右辺の∇・(ベクトルF)は点(x,y)において
生成される堆積物の量Eで決まり、 (∂h/∂t) =−定数×|∇h|a×sb……(式9) となる。
When the rate of erosion is sufficiently slow and the amount of sediment produced does not exceed the sediment transport capacity of surface flow, ∇ · (vector F) on the right side of (Equation 7) is a point (x, y). It is determined by the amount E of the deposit generated at (∂h / ∂t) = − constant × | ∇h | a × s b (Equation 9).

【0050】これは(式6)と同形である。また、地形
が量子化された数値化地形モデルで表現されている場
合、地表流の流れは最近接格子点のうち最も低いものに
向いていると考えてよい。このように、本発明で用いら
れる地形侵食規則は自然地形の侵食作用についての知見
をその基礎に置いている。
This has the same shape as (Equation 6). Further, when the terrain is represented by a quantized quantized terrain model, it can be considered that the flow of the surface flow is directed to the lowest one of the closest grid points. Thus, the terrain erosion rules used in the present invention are based on the knowledge about the erosion action of natural terrain.

【0051】地形侵食規則の手続(プロセス6)におい
て侵食量Eとして(式2)の代わりに(式5)を用いる
ことも可能であるが、この場合、(式5)による侵食量
Eは地域R内のごく少数の格子点で非常に大きな値をと
ることがあることに注意すべきである。侵食量Eが大き
な値をとるとき、手続(プロセス6)を行った後、流水
方向ベクトルd(x,y;t)の始点(x,y)の標高
h(x,y;t+1)が終点(x’,y’)の水面の標
高hw(x’,y’;t)よりも低くなることがある。
Although it is possible to use (Equation 5) instead of (Equation 2) as the erosion amount E in the procedure of the terrain erosion rule (Process 6), in this case, the erosion amount E according to (Equation 5) is It should be noted that very few grid points in R can take very large values. When the erosion amount E takes a large value, after performing the procedure (process 6), the altitude h (x, y; t + 1) of the starting point (x, y) of the flowing water direction vector d (x, y; t) is the end point. It may be lower than the altitude h w (x ', y'; t) of the water surface of (x ', y').

【0052】これは自然地形の侵食作用では起こり得な
い不自然な結果である。このようなことが起こるのを避
ける方法としては、時間tの増分Δtを実数とし、
This is an unnatural result that cannot occur due to the erosion of natural terrain. As a method of avoiding such a situation, the increment Δt of the time t is set to a real number,

【0053】 h(x,y;t+Δt) =h(x,y;t)−Δt×E……(式10) とする方法がある。[0053] h (x, y; t + Δt) = H (x, y; t)-[Delta] t * E (Equation 10) There is a way to.

【0054】時間の増分Δtは地域Rで最も大きな侵食
量Eをとる格子点においてh(x,y;t+1)<hw
(x’,y’;t+1)とならないように設定する。し
かし、この方法の場合、(式5)の侵食量Eはごく少数
の格子点上でとはいえ、非常に大きな値をとる場合があ
るので、Δtの値を非常に小さくせねばならず、侵食地
形モデルの作成に非常に長い時間を要する。
The time increment Δt is h (x, y; t + 1) <h w at the grid point where the maximum erosion amount E is in the area R.
It is set so as not to be (x ', y'; t + 1). However, in the case of this method, the erosion amount E in (Equation 5) may take a very large value even on a very small number of grid points, so the value of Δt must be made extremely small, It takes a very long time to create an erosion topography model.

【0055】一方、手続(プロセス6)で用いられてい
る(式2)の侵食量Eの場合、Jの値が大きい場合の侵
食量Eは正確な(式8)から外れるが、侵食量が極端に
大きな値をとる格子点の数はごく少数なので、(式2)
の侵食量Eを用いても、侵食地形モデル全体の形態には
ほとんど影響がない。
On the other hand, in the case of the erosion amount E of (Equation 2) used in the procedure (Process 6), the erosion amount E when the value of J is large deviates from the accurate (Equation 8), but the erosion amount is Since the number of grid points that take extremely large values is very small, (Equation 2)
Even if the erosion amount E of is used, there is almost no effect on the morphology of the entire erosion topography model.

【0056】そのうえ、(式2)の侵食量Eは定数Cよ
り大きな値をとることがないので、時間tの増分を一定
にとることができ、比較的短時間で侵食地形モデルを作
成することが可能となる。
Moreover, since the erosion amount E of (Equation 2) does not take a value larger than the constant C, the increment of the time t can be made constant, and the erosion landform model can be created in a relatively short time. Is possible.

【0057】数値化地形モデルに地形侵食規則を施すに
あたり、その都度予め適当な境界条件を設定しておく必
要がある。この境界条件は地域Rの境界または必要に応
じて地域R内の格子点上で設定される。代表的な境界条
件には次のものがある。
When applying the terrain erosion rule to the digitized terrain model, it is necessary to set appropriate boundary conditions in advance each time. This boundary condition is set on the boundary of the region R or on a grid point in the region R as necessary. Typical boundary conditions are as follows.

【0058】(境界条件1)排水条件 境界の格子点(x,y)において、標高h(x,y;
t)は十分に低い値に固定されており水量s(x,y;
t)および水深w(x,y;t)は常に0である。この
境界に流入した水量s(x,y;t)は取り除かれるこ
とになる。領域R内に海洋に相当する領域が含まれる場
合は、その領域にこの条件を用いるのがよい。例えば、
排水条件を持つ境界は、図3に示す境界条件ライン30
1のように設定される。
(Boundary condition 1) Drainage condition At the grid point (x, y) of the boundary, the altitude h (x, y;
t) is fixed at a sufficiently low value, and the amount of water s (x, y;
t) and the water depth w (x, y; t) are always 0. The amount of water s (x, y; t) flowing into this boundary will be removed. When the region R includes a region corresponding to the ocean, it is preferable to use this condition for the region. For example,
The boundary having the drainage condition is the boundary condition line 30 shown in FIG.
It is set as 1.

【0059】(境界条件2)止水条件 境界の格子点(x,y)において、標高h(x,y;
t)は十分に高い値に固定されており水量s(x,y;
t)および水深w(x,y;t)は常に0である。領域
R内の水量s(x,y;t)はこの境界を越えて領域R
外に流れ出ることができない。例えば、止水条件を持つ
境界は、図3に示す境界条件ライン302のように設定
される。
(Boundary condition 2) At the grid point (x, y) of the water stopping condition boundary, the altitude h (x, y;
t) is fixed at a sufficiently high value, and the water volume s (x, y;
t) and the water depth w (x, y; t) are always 0. The amount of water s (x, y; t) in the region R exceeds this boundary and the region R
Can't flow out. For example, the boundary having the water stop condition is set like the boundary condition line 302 shown in FIG.

【0060】このほかにも、周期境界条件など、侵食地
形モデルを作成する目的に応じて適当な境界条件を設定
することが可能である。
In addition to this, it is possible to set appropriate boundary conditions such as periodic boundary conditions according to the purpose of creating the erosion topography model.

【0061】侵食地形モデルを作成する過程で各格子点
(x,y)の流水方向ベクトルd(x,y;t)を図示
することにより、複雑な分岐を伴う自然界の河川網に類
似したパターンを得ることができる。これを、侵食地形
モデルに付随する河川網モデルと呼ぶ。図4に河川網モ
デルの例を示す。図4に示す分岐状の各ラインは、各格
子点(x,y)の流水方向ベクトルd(x,y;t)に
相当するものであり、分岐に沿って流水方向が形成され
ることになる。
By drawing the flow direction vector d (x, y; t) of each grid point (x, y) in the process of creating the erosion landform model, a pattern similar to a natural river network with complicated bifurcation Can be obtained. This is called a river network model attached to the erosion topography model. Figure 4 shows an example of a river network model. Each of the branched lines shown in FIG. 4 corresponds to the flowing direction vector d (x, y; t) of each grid point (x, y), and the flowing direction is formed along the branch. Become.

【0062】この河川網モデルは、地形侵食規則により
決定された流水方向ベクトルd(x,y;t)の集合体
である。そのため、侵食地形モデル作成の初期の段階で
は、地形侵食規則を施すたびごとにその形状が変化す
る。しかし、地形侵食規則を十分な回数繰り返し、数値
化地形モデル上に侵食地形が発達してくると、河川網モ
デルの形状はほとんど変化しなくなる。この状態を河川
網モデルの定常状態と呼ぶ。
This river network model is an aggregate of the flow direction vectors d (x, y; t) determined by the terrain erosion rule. Therefore, in the initial stage of creating the erosion topography model, the shape changes every time the topography erosion rule is applied. However, if the terrain erosion rule is repeated a sufficient number of times and erosion terrain is developed on the digitized terrain model, the shape of the river network model hardly changes. This state is called the steady state of the river network model.

【0063】格子点(x,y)における流域面積を、格
子点(x,y)の上流に流水方向ベクトルd(x,y;
t)を介してつながっている格子点の数と定義する。な
お、河川網モデルが定常状態にあるとき、格子点(x,
y)の流域面積は、その格子点の水量s(x,y;t)
に比例することに注意することが必要である。
The watershed area at the grid point (x, y) is defined as the flow direction vector d (x, y; upstream of the grid point (x, y).
It is defined as the number of grid points connected through t). When the river network model is in a steady state, grid points (x,
The watershed area of y) is the water volume s (x, y; t) at the grid point.
It is necessary to note that it is proportional to.

【0064】地形侵食規則には、パラメータs1、C、
a、bが含まれている。このうちs1およびCは降水量
と地形侵食の速さに関する量であり、地域Rの降水量に
ついての調査などに基づいて決定されねばならない。す
なわち、パラメータs1は、前述の(プロセス1)にお
ける一様な降水の発生に基づく各格子点の水量s(x,
y;t)に対する増加量として設定される定数s1であ
る。また、パラメータCは、前述の(プロセス6)にお
ける流水による侵食としての、池ではない格子点(x,
y)の侵食量Eの算出式(式2参照)において設定され
る係数である。これらのパラメータは、現実の地域につ
いて想定する場合は、現実の地域Rの降水量についての
調査などに基づいて決定することにより、現実の侵食進
行状況をより適格にシミュレーションすることが可能と
なる。
The terrain erosion rules include parameters s 1 , C,
a and b are included. Of these, s 1 and C are amounts relating to the amount of precipitation and the speed of terrain erosion, and must be determined based on surveys of the amount of precipitation in region R. That is, the parameter s 1 is the amount of water s (x, x at each grid point based on the occurrence of uniform precipitation in the above (Process 1).
It is a constant s 1 that is set as an increment with respect to y; t). In addition, the parameter C is the grid point (x,
It is a coefficient set in the calculation formula (see Formula 2) of the erosion amount E of y). When these parameters are assumed for an actual area, they can be determined based on a survey of precipitation in the actual area R, etc., so that the actual progress of erosion can be simulated more appropriately.

【0065】パラメータaおよびbは侵食作用の性質に
関する量であり、aの値が大きいほど土地の勾配は一定
になる地形侵食傾向のある設定となり、bの値が大きい
ほど細い谷が形成される地形侵食傾向の設定となる。パ
ラメータa、bの設定と、設定したパラメータに基づく
地形侵食規則を実行した場合の具体的な地形形状との対
応は、以下の様になる。 aを小さく設定:山頂に近いほど勾配が急な地形形状と
なる。 aを大きく設定:山頂から麓まで勾配が一定した地形形
状となる。 bを小さく設定:谷が全体を覆う地形形状となる。 bを大きく設定:細かい谷ができ、谷が全体を覆わない
地形形状となる。
The parameters a and b are quantities relating to the nature of the erosion action. The larger the value of a, the more stable the slope of the land becomes. The larger the value of b, the narrower the valley is formed. It becomes the setting of the terrain erosion tendency. The correspondence between the setting of the parameters a and b and the specific terrain shape when the terrain erosion rule based on the set parameters is executed is as follows. Setting a small: The topography becomes steeper as it approaches the summit. Larger setting of a: The terrain shape has a constant slope from the summit to the foot. Setting b to a small value: The terrain shape covers the entire valley. Large setting of b: A fine valley is formed, and the valley has a terrain shape that does not cover the entire area.

【0066】上述した様に、排水条件、止水条件等、所
定の境界条件を設定した地域Rについて、上述した一連
のプロセス(1)〜(6)をまとめて実行する処理、す
なわち地形侵食規則を任意回数、繰り返し実行すること
で、時間的に連続する地形侵食による地形形状の変遷を
シミュレーションすることが可能となる。
As described above, the processing for collectively executing the above-mentioned series of processes (1) to (6), that is, the terrain erosion rule, for the region R in which predetermined boundary conditions such as drainage condition and water stop condition are set. It is possible to simulate the change of the topographical shape due to the continuous erosion of the terrain by repeating the above process any number of times.

【0067】[ハードウェア構成例]次に、上述した地
形侵食規則を実行し、侵食地形モデルを作成するために
用いられる侵食地形モデル生成装置のハードウェア構成
例を図5のブロック図を参照して説明する。図5に示す
侵食地形モデル生成装置は、演算装置101、入力装置
102、出力装置103、制御装置104、記憶装置1
50を有しており、これらはデータバスライン171お
よびアドレスバスライン172によって相互に接続され
ている。
[Hardware Configuration Example] Next, with reference to the block diagram of FIG. 5, a hardware configuration example of the erosion terrain model generation apparatus used for executing the above-mentioned terrain erosion rule and creating the erosion terrain model. Explain. The erosion landform model generation device shown in FIG. 5 includes a calculation device 101, an input device 102, an output device 103, a control device 104, and a storage device 1.
50, which are connected to each other by a data bus line 171 and an address bus line 172.

【0068】記憶装置150は、図5に示すように、初
期地形の数値化地形モデルを作成するプログラムが格納
される初期数値化地形モデル作成プログラム部151、
侵食作用を数値化地形モデルに施す際の境界条件を設定
するプログラムが格納される境界条件設定プログラム部
152、数値化地形モデルに侵食作用をシミュレートし
た地形侵食規則を施し侵食地形モデルを作成するための
プログラムが格納される地形侵食作用シミュレートプロ
グラム部153、初期数値化地形モデルや本装置によっ
て作成された侵食地形の数値化地形モデルが格納される
数値化地形モデル格納部154、地形侵食作用のシミュ
レートの際同時に作成される河川網モデルが格納される
河川網モデル格納部155、地形侵食作用のシミュレー
トに際して必要となる流水量などの諸量が一時的に格納
される流水量等格納部156、OS等の制御プログラム
が格納される制御プログラム部157を備えている。
As shown in FIG. 5, the storage device 150 stores an initial digitized terrain model creation program section 151 in which a program for creating a digitized terrain model of initial terrain is stored.
A boundary condition setting program unit 152 that stores a program for setting boundary conditions when applying erosion to a numerical terrain model, and creates a erosion terrain model by applying terrain erosion rules that simulate erosion to the numerical terrain model. Program for storing terrain erosion simulation program 153, which stores the numerical terrain erosion simulation program, the numerical terrain erosion model storage unit 154, which stores the numerical terrain model for initial numerical terrain and the erosion terrain created by this device The river network model storage unit 155 that stores the river network model that is created at the same time as the simulation, and the water flow amount that temporarily stores various quantities such as the water flow volume necessary for terrain erosion simulation The control unit 156 includes a control program unit 157 in which a control program such as an OS is stored.

【0069】演算装置101はプロセッサ手段としての
CPU、メモリ手段としてのRAM,ROM等から構成
され、記憶装置150に格納された各プログラムの実行
を行なう、プログラムの実行に際しては、記憶装置15
0に格納された各モデルを適用し、また、入力装置10
2から入力された初期条件設定値、各パラメータs1
C、a、b、あるいは地形侵食規則の繰り返し回数また
は時間(t)の値に基づいて、前述のプロセス1〜6に
示す地形侵食規則を実行する。
The arithmetic unit 101 comprises a CPU as a processor means, a RAM, a ROM etc. as a memory means, and executes each program stored in the storage device 150. When executing the program, the storage device 15 is executed.
Each model stored in 0 is applied, and the input device 10
Initial condition setting value input from 2, each parameter s 1 ,
The terrain erosion rule shown in the above processes 1 to 6 is executed based on the value of C, a, b, or the number of times the terrain erosion rule is repeated or the time (t).

【0070】入力装置102は例えば入力ファイル、デ
ジタイザ、マウス、キーボード、ライトペン等により構
成され、初期条件としての初期数値化地形モデルh
(x,y;0)の入力、あるいは、境界条件の設定値、
各パラメータs1、C、a、b、地形侵食規則の繰り返
し回数または時間(t)等を入力する。
The input device 102 is composed of, for example, an input file, a digitizer, a mouse, a keyboard, a light pen, etc., and an initial digitized terrain model h as an initial condition.
Input (x, y; 0) or set value of boundary condition,
The parameters s 1 , C, a, b, the number of times the terrain erosion rule is repeated, the time (t), etc. are input.

【0071】出力装置103は例えば出力ファイル、C
RTディスプレー、プリンタ、ネットワーク中継装置等
によって構成され、入力装置102から入力された初期
数値化地形モデルh(x,y;0)の2次元または3次
元形状表示、演算装置101による記憶装置150に格
納された各プログラムの実行に基づいて地形侵食規則の
繰り返しによって生成される数値化地形モデルh(x,
y;t)の表示等が行われる。
The output device 103 is, for example, an output file, C
A two-dimensional or three-dimensional shape display of the initial digitized terrain model h (x, y; 0) input from the input device 102, which includes an RT display, a printer, a network relay device, etc., and is stored in the storage device 150 by the arithmetic device 101. A numerical terrain model h (x, x, which is generated by repeating the terrain erosion rule based on the execution of each stored program
y; t) is displayed.

【0072】制御装置104はプロセッサ手段としての
CPU、メモリ手段としてのRAM,ROM等から構成
され、侵食地形モデル生成装置の演算装置101、入力
装置102、出力装置103、記憶装置150の相互の
データ入出力制御、処理シーケンス制御等を実行する。
The control unit 104 is composed of a CPU as a processor unit, a RAM and a ROM as a memory unit, and the mutual data of the arithmetic unit 101, the input unit 102, the output unit 103, and the storage unit 150 of the erosion landform model generator. Input / output control, processing sequence control, etc. are executed.

【0073】図5に示す侵食地形モデル生成装置を用い
て実行される侵食地形モデル生成処理の基本動作につい
て図6のフローチャートを参照して説明する。
The basic operation of the erosion terrain model generation processing executed using the erosion terrain model generation apparatus shown in FIG. 5 will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0074】まず、ステップS101において、初期数
値化地形モデルを作成する。これは、例えば実在の領域
Rについての侵食に基づく地形の変遷をシミュレーショ
ンする場合は、自然地形の数値地図などから作成したデ
ータを入力すればよい。地図を図1に示す矩形ブロック
領域に区分し、それぞれの標高データを初期数値化地形
モデルh(x,y;0)として入力する。あるいは、人
工的な任意の地形に基づくシミュレーションする場合
は、乱数などを用いて人工的に地形データを作成したも
のを使用してもよい。
First, in step S101, an initial digitized terrain model is created. For example, when simulating the change of the terrain based on the erosion of the real region R, the data created from the numerical map of the natural terrain may be input. The map is divided into rectangular block areas shown in FIG. 1, and the respective altitude data are input as the initial digitized terrain model h (x, y; 0). Alternatively, in the case of performing a simulation based on an artificial arbitrary terrain, the artificially created terrain data using random numbers may be used.

【0075】次に、ステップS102において、数値化
地形モデルに地形侵食規則を施す際の境界条件を設定す
る。境界条件は、上述した排水条件、止水条件等を領域
Rの境界、または、海洋相当領域等に設定する。
Next, in step S102, boundary conditions for applying the terrain erosion rule to the digitized terrain model are set. As the boundary condition, the drainage condition, the water stoppage condition, and the like described above are set on the boundary of the region R or the region corresponding to the ocean.

【0076】次に、ステップS103において、境界条
件の定まった数値化地形モデルに地形侵食規則を施す。
この地形侵食規則は、上述したプロセス1〜6の一連の
手続き、すなわち、 (プロセス1)一様な降水 各格子点の水量s(x,y;t)に定数s1を加える。 (プロセス2)流水方向ベクトルの決定 流水方向ベクトルd(x,y;t)を点(x,y)を始
点とし点(x’,y’)を終点とするベクトルとする。 (プロセス3)流水 格子点(x,y)の水量s(x,y;t)をベクトルd
(x,y;t)が指す格子点に移動する。 (プロセス4)池の形成 プロセス3における水量の移動に基づく池の形成。 (プロセス5)池の除去 池である格子点について、一定条件に基づく池の除去。 (プロセス6)流水による侵食 池ではない格子点(x,y)の侵食量Eを定める。の各
プロセスを実行する。
Next, in step S103, the terrain erosion rule is applied to the digitized terrain model for which the boundary conditions are fixed.
This topographical erosion rule adds a constant s 1 to the series of procedures of the above-described processes 1 to 6, that is, (process 1) uniform precipitation water amount s (x, y; t) at each grid point. (Process 2) Determination of water flow direction vector Let the water flow direction vector d (x, y; t) be a vector having a point (x, y) as a start point and a point (x ', y') as an end point. (Process 3) The water volume s (x, y; t) at the flowing water grid point (x, y) is represented by the vector d.
Move to the lattice point pointed to by (x, y; t). (Process 4) Formation of pond Formation of a pond based on the movement of the amount of water in Process 3. (Process 5) Pond removal For a grid point that is a pond, removal of the pond based on certain conditions. (Process 6) The erosion amount E of the grid point (x, y) which is not an erosion pond due to running water is determined. Execute each process.

【0077】次にステップS104に進み、侵食地形モ
デルが完成したか否かを判定する。これは、予め設定し
た地形侵食規則実行回数または時間(t)に相当する地
形侵食規則が実行されたか否かを判定するステップであ
り、地形侵食規則が必要な回数だけ施されていないよう
であればステップS103に戻り、上述のプロセス1〜
6からなる地形侵食規則を再度実行する。地形侵食規則
が必要な回数だけ繰り返されていれば、ステップS11
05に進み、侵食地形モデルh(x,y;t)を出力す
る。
Next, in step S104, it is determined whether or not the erosion landform model is completed. This is a step of determining whether or not the terrain erosion rule corresponding to a preset number of times of terrain erosion rule execution or time (t) has been executed, and it seems that the terrain erosion rule has not been applied the required number of times. For example, the process returns to step S103, and the above-described processes 1
Repeat the Terrain Erosion Rule of 6. If the terrain erosion rule is repeated as many times as necessary, step S11
Proceed to 05 to output the erosion topography model h (x, y; t).

【0078】なお、侵食地形モデルが完成したか否かを
判定するステップS104においては、例えば以下のよ
うな判定基準が考えられる。
In the step S104 for judging whether or not the erosion landform model is completed, for example, the following judgment criteria can be considered.

【0079】(1)例えば侵食作用による1万年後の地
形の変化を推定するなど、地形侵食規則の施される時間
を指定する場合。 この場合、降水量および侵食速度に関するパラメータs
1およびCを何らかの方法で予め評価し、数値化地形モ
デルに1回地形侵食規則を施した場合の数値化地形モデ
ルの変化が何年後の自然地形の変化に相当するのかを、
予め推定しておく必要がある。
(1) To specify the time when the terrain erosion rule is applied, for example, estimating the change of the terrain after 10,000 years due to the erosion action. In this case, the parameters s relating to precipitation and erosion rate
1 and C are evaluated in advance by some method, and the number of years after which the change in the numerical terrain model corresponds to the change in the natural terrain when the terrain erosion rule is applied to the numerical terrain model,
It is necessary to estimate in advance.

【0080】(2)侵食地形が十分に発達した段階で完
成、とする場合。 この場合、侵食地形モデルに付随する河川網モデルの定
常状態を判定に用いることができる。
(2) When completed when the eroded landform is fully developed. In this case, the steady state of the river network model associated with the erosion topography model can be used for the determination.

【0081】侵食地形モデル生成の初期の段階では、河
川網モデルを構成する流水方向ベクトルd(x,y)の
多くは地形侵食規則を施すたびごとに変化する。しか
し、前述の通り、地形侵食規則を施す回数が多くなるに
従い、変化を起こす流水方向ベクトルの数は減り、十分
に地形侵食規則が施された地形では、変化を起こす流水
方向ベクトルの割合は非常に小さくなる。
At the initial stage of generation of the erosion terrain model, most of the flow direction vectors d (x, y) forming the river network model change every time the terrain erosion rule is applied. However, as mentioned above, as the number of times the erosion erosion rules are applied increases, the number of water flow direction vectors that cause changes decreases, and in terrain with sufficient terrain erosion rules, the ratio of the water flow direction vectors that cause changes is extremely high. Becomes smaller.

【0082】そこで、図5に示された侵食地形モデル生
成装置の河川網モデル格納部155に地形侵食規則を施
す前と後の複数の河川網モデルをそれぞれ格納し、それ
らの比較により変化した流水方向ベクトルの割合を評価
し、これが一定値以下になったところで侵食地形モデル
の完成と判定することとしてもよい。
Therefore, a plurality of river network models before and after applying the terrain erosion rule are stored in the river network model storage unit 155 of the erosion terrain model generation apparatus shown in FIG. 5, and the running water changed by comparing them. It is also possible to evaluate the ratio of the direction vector and determine that the erosion landform model is completed when it becomes less than a certain value.

【0083】[パラメータの設定]次に、上記の侵食地
形モデル生成法で用いられる侵食関数中のパラメータ
を、自然地形の解析から推定する方法について説明す
る。
[Setting of Parameters] Next, a method of estimating the parameters in the erosion function used in the above-described erosion landform model generation method from the analysis of natural landforms will be described.

【0084】侵食関数の推定を行いたい地域Rの地形
を、侵食地形モデル生成の手順で説明した方法と同様
に、正方形や正三角形などのブロックを用いて量子化す
る。各格子点(x,y)の標高値を二次元配列などに格
納することにより、自然地形の数値化地形モデルを作成
する。これをh(x,y)と記す。
The topography of the region R for which the erosion function is to be estimated is quantized using blocks such as squares and equilateral triangles as in the method described in the procedure for generating the erosion topography model. The digitized terrain model of natural terrain is created by storing the elevation value of each grid point (x, y) in a two-dimensional array or the like. This is referred to as h (x, y).

【0085】河川網モデルが定常状態にあるとき、侵食
によって侵食地形モデルの各格子点の標高が h(x,y;t) =定数×tγ×h0(x,y)……(式11) に従って変化すると仮定すると(式9)から
When the river network model is in a steady state, the elevation of each grid point of the erosion topography model due to erosion is h (x, y; t) = constant × t γ × h 0 (x, y) (Equation 11) and changes according to

【0086】 |∇h0a×sb=定数×h0……(式12) が得られる。ここでh0(x,y)は座標(x,y)の
みの関数で時間変化しない。
| ∇h 0 | a × s b = constant × h 0 (Equation 12) is obtained. Here, h 0 (x, y) is a function of only the coordinates (x, y) and does not change with time.

【0087】解析を行う自然地形の数値化地形モデルh
(x,y)について、侵食地形モデル生成のプロセス
(2)およびプロセス(4)のみを繰り返し行う。この
操作により得られたベクトルd(x,y)から自然地形
の数値化地形モデルに付随する河川網モデルを作成す
る。この河川網モデルが定常状態にあると仮定して、格
子点(x,y)における水量s(x,y;t)をその流
域面積s0(x,y)で代用する。
Numerical terrain model h of natural terrain to be analyzed
For (x, y), only the process (2) and the process (4) for generating the erosion landform model are repeated. From the vector d (x, y) obtained by this operation, a river network model associated with the digitized terrain model of natural terrain is created. Assuming that this river network model is in a steady state, the water volume s (x, y; t) at the grid point (x, y) is substituted by the watershed area s 0 (x, y).

【0088】(式12)において流域面積s0を一定と
すれば、 |∇h0|=定数×h0 (1/a)……(式13) が成立するので、与えられた数値地図の中から、ある一
定の流域面積をもつ格子点だけを取り出し、その標高h
(x,y)と落差δh(x,y)=hw(x,y)−hw
(x’,y’)の両対数プロットをとる。
If the watershed area s 0 is constant in (Equation 12), | ∇h 0 | = constant × h 0 (1 / a) (Equation 13) holds, so that Only the grid points with a certain catchment area are extracted from the inside, and the altitude h
(X, y) and head δh (x, y) = h w (x, y) −h w
Take a log-log plot of (x ', y').

【0089】プロットされた点を最もよく近似する冪関
数を最小自乗法などの方法により評価することで、パラ
メータaを得る。
The parameter a is obtained by evaluating the power function that best approximates the plotted points by a method such as the least square method.

【0090】(式12)において得られたパラメータa
を代入すると、与えられた数値化地形モデルの全ての格
子点について、 (h0/|∇h0a)=定数×s0 b……(式14) が成立する。
Parameter a obtained in (Equation 12)
Is substituted, (h 0 / | ∇h 0 | a ) = constant × s 0 b (Equation 14) holds for all grid points of the given digitized terrain model.

【0091】そこで、h/δhaとs0の両対数プロット
をとり、パラメータaの場合と同様に、最小自乗法など
の方法によりプロットされた点を最もよく近似する冪関
数を評価することで、パラメータbを得る。
Therefore, a logarithmic plot of h / δh a and s 0 is taken, and similarly to the case of the parameter a, the power function that best approximates the plotted points by the method such as the least square method can be evaluated. , The parameter b is obtained.

【0092】解析を行う自然地形の数値化地形モデルの
作成には、国土地理院発行の数値地図(50mメッシ
ュ)などのデータを直接配列に格納する方法がある。こ
のような数値地図では地形の量子化に地球の経線および
緯線に沿った格子が用いられ、経線方向と緯線方向で長
さの異なる矩形が量子化に用いられることがある。
A method of directly storing data such as a numerical map (50 m mesh) issued by the Geospatial Information Authority of Japan in an array can be used to create a digitized terrain model of natural terrain to be analyzed. In such a digital map, a grid along the longitude and latitude lines of the earth is used for quantization of the terrain, and rectangles having different lengths in the longitude and latitude directions are sometimes used for quantization.

【0093】また、解析を行う地域Rの範囲が極端に広
い場合、Rの北端と南端では、矩形の面積が異なってく
る。しかし、余程Rの範囲が広くない限り、この矩形に
よる量子化は上で説明する方法に影響を与えることはな
く、実用上十分な範囲で解析を行うことが可能である。
ただし矩形による量子化の場合、落差δhの代わりに勾
配|∇h|=[hw(x,y)−hw(x’,y’)]/
|ベクトルd(x,y)|を用いる必要がある。
When the range of the region R to be analyzed is extremely wide, the rectangular area is different between the north end and the south end of R. However, unless the range of R is too wide, the quantization by this rectangle does not affect the method described above, and the analysis can be performed in a practically sufficient range.
However, in the case of quantization by a rectangle, instead of the drop δh, the gradient | ∇h | = [h w (x, y) −h w (x ′, y ′)] /
It is necessary to use | vector d (x, y) |.

【0094】上述した侵食関数パラメータ設定に用いら
れる侵食関数パラメータ算出装置のハードウェア構成例
を図7のブロック図を参照して説明する。侵食関数パラ
メータ算出装置は、演算装置301、入力装置302、
出力装置303、制御装置304、記憶装置350を有
しており、これらはデータバスライン371およびアド
レスバスライン372によって相互に接続されている。
An example of the hardware configuration of the erosion function parameter calculation device used for the above-described erosion function parameter setting will be described with reference to the block diagram of FIG. The erosion function parameter calculation device includes an arithmetic device 301, an input device 302,
It has an output device 303, a control device 304, and a storage device 350, which are mutually connected by a data bus line 371 and an address bus line 372.

【0095】記憶装置350は、図7に示すように、自
然地形の数値化地形モデルを作成するプログラムが格納
される数値化地形モデル作成プログラム部351、解析
に用いられる河川網モデルを作成するプログラムが格納
される河川網モデル作成プログラム部352、数値化地
形モデルの解析を行うためのプログラムが格納される数
値化地形モデル解析プログラム部353、解析を行う自
然地形の数値化地形モデルが格納される数値化地形モデ
ル格納部354、解析に用いられる河川網モデルが格納
される河川網モデル格納部355、数値化地形モデル解
析プログラムが流域面積や地形の勾配などの量を一時的
に格納するための流域面積等格納部356、OS等の制
御プログラムが格納される制御プログラム部357を備
えている。
As shown in FIG. 7, the storage device 350 stores a numerical terrain model creation program unit 351 in which a program for creating a numerical terrain model of natural terrain is stored, and a program for creating a river network model used for analysis. Is stored, a river network model creation program unit 352 is stored, a numerical terrain model analysis program unit 353 is stored that stores a program for analyzing a numerical terrain model, and a numerical terrain model of natural terrain is analyzed. A digitized terrain model storage unit 354, a river network model storage unit 355 in which a river network model used for analysis is stored, and a quantified terrain model analysis program for temporarily storing an amount such as a basin area or a terrain slope. A basin area storage unit 356 and a control program unit 357 that stores a control program such as an OS are provided.

【0096】演算装置301はプロセッサ手段としての
CPU、メモリ手段としてのRAM,ROM等から構成
され、記憶装置350に格納された各プログラムの実行
を行なう、プログラムの実行に際しては、記憶装置35
0に格納された各モデルを適用し、あるいは、入力装置
302から入力された初期条件設定値、地形侵食規則の
繰り返し回数または時間(t)の値に基づいて、前述の
プロセス1〜6に示す地形侵食規則を実行する。
The arithmetic unit 301 is composed of a CPU as a processor means, a RAM, a ROM etc. as a memory means, and executes each program stored in the storage device 350. When the program is executed, the storage device 35 is executed.
Applying each model stored in 0, or based on the initial condition setting value, the number of repetitions of the terrain erosion rule or the value of the time (t) input from the input device 302, the processes 1 to 6 described above are performed. Implement terrain erosion rules.

【0097】入力装置302は例えば入力ファイル、デ
ジタイザ、マウス、キーボード、ライトペン等により構
成され、初期条件、あるいは、境界条件の設定値、地形
侵食規則の繰り返し回数または時間(t)等を入力す
る。
The input device 302 is composed of, for example, an input file, a digitizer, a mouse, a keyboard, a light pen, etc., and inputs an initial condition, a boundary condition set value, the number of times the terrain erosion rule is repeated or a time (t), etc. .

【0098】出力装置303は例えば出力ファイル、C
RTディスプレー、プリンタ、ネットワーク中継装置等
によって構成され、入力装置302から入力された初期
数値化地形モデルh(x,y;0)の2次元または3次
元形状表示、演算装置301による記憶装置350に格
納された各プログラムの実行に基づいて地形侵食規則の
繰り返しによって生成される数値化地形モデルh(x,
y;t)の表示等が行われる。
The output device 303 is, for example, an output file, C
A two-dimensional or three-dimensional shape display of the initial digitized terrain model h (x, y; 0) input from the input device 302, which is composed of an RT display, a printer, a network relay device, etc., and is stored in the storage device 350 by the arithmetic device 301. A numerical terrain model h (x, x, which is generated by repeating the terrain erosion rule based on the execution of each stored program
y; t) is displayed.

【0099】制御装置304はプロセッサ手段としての
CPU、メモリ手段としてのRAM,ROM等から構成
され、侵食地形モデル生成装置の演算装置301、入力
装置302、出力装置303、記憶装置350の相互の
データ入出力制御、処理シーケンス制御等を実行する。
The control device 304 is composed of a CPU as a processor means, a RAM and a ROM as a memory means, and the mutual data of the arithmetic device 301, the input device 302, the output device 303, and the storage device 350 of the erosion landform model generator. Input / output control, processing sequence control, etc. are executed.

【0100】なお、自然地形の解析を行い、引き続きこ
の自然地形の数値化地形モデルを初期数値化地形モデル
として侵食地形モデルを作成する場合、図5を参照して
説明した侵食地形モデル生成装置と図7に示す侵食関数
パラメータ算出装置の両方の機能を併せ持つ装置を構成
することも可能である。
When the natural terrain is analyzed and subsequently the eroded terrain model is created by using the quantified terrain model of the natural terrain as the initial quantified terrain model, the erosion terrain model generation device described with reference to FIG. 5 is used. It is also possible to configure a device having both functions of the erosion function parameter calculation device shown in FIG. 7.

【0101】図7に示す侵食関数パラメータ算出装置を
用いて実行される侵食関数パラメータ推定、すなわち、
パラメータa,bの算出処理の基本動作について図8の
フローチャートを参照して説明する。
Erosion function parameter estimation performed by using the erosion function parameter calculation device shown in FIG.
The basic operation of the calculation processing of the parameters a and b will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0102】まず、ステップS201において、自然地
形のデータを入力する。これは、自然地形の数値地図な
どから作成したデータを入力すればよく、前述したよう
に、国土地理院発行の数値地図(50mメッシュ)など
のデータを適用可能である。
First, in step S201, natural terrain data is input. This can be done by inputting data created from a numerical map of natural terrain, and as described above, data such as a numerical map (50 m mesh) issued by the Geographical Survey Institute can be applied.

【0103】次に、ステップS202において、ステッ
プS201で入力したデータに基づいて初期数値化地形
モデルh(x,y;0)を作成する。
Next, in step S202, an initial digitized terrain model h (x, y; 0) is created based on the data input in step S201.

【0104】次に、ステップS203において、作成さ
れた数値化地形モデルからこれに付随する河川網モデル
を作成する。河川網モデルは、先に図4を参照して説明
したように格子点を接続するベクトルによって構成され
るモデルである。
Next, in step S203, a river network model associated with the digitized terrain model is created. The river network model is a model composed of vectors connecting grid points as described above with reference to FIG.

【0105】次に、ステップS404において、ステッ
プS402で作成された数値化地形モデルとステップS
403で作成した河川網モデルから地形の解析を行い、
パラメータa、bの評価を行う。パラメータaは、前述
の(式13)に基づいて、与えられた数値地図の中か
ら、ある一定の流域面積をもつ格子点だけを取り出し、
その標高h(x,y)と落差δh(x,y)=h
w(x,y)−hw(x’,y’)の両対数プロットをと
り、プロットされた点を最もよく近似する冪関数を最小
自乗法などの方法により評価することで算出する。パラ
メータbは、前述の(式14)に基づいて、h/δha
とs0の両対数プロットをとり、パラメータaの場合と
同様に、最小自乗法などの方法によりプロットされた点
を最もよく近似する冪関数を評価することで算出する。
Next, in step S404, the digitized terrain model created in step S402 and step S402 are used.
Analyze the topography from the river network model created in 403,
The parameters a and b are evaluated. As the parameter a, based on (Equation 13) described above, only the grid points having a certain basin area are extracted from the given numerical map,
The altitude h (x, y) and the drop δh (x, y) = h
It is calculated by taking a log-log plot of w (x, y) -h w (x ', y') and evaluating a power function that best approximates the plotted points by a method such as the least square method. Parameters b, based on the aforementioned equation (14), h / δh a
And the logarithmic plot of s 0 are taken, and similarly to the case of the parameter a, it is calculated by evaluating the power function that best approximates the plotted points by a method such as the least square method.

【0106】ステップS205では、ステップS204
において取得したパラメータa,bを出力する。
In step S205, step S204
It outputs the parameters a and b acquired in.

【0107】上述の手法により設定したパラメータa,
bを適用して前述の侵食地形モデルの作成処理(図6フ
ロー)を実行することにより、実際の領域Rの実体を反
映した、より正確な地形侵食シミュレーションが可能と
なる。
The parameter a set by the above method,
By executing the above-described erosion terrain model creation process (FIG. 6 flow) by applying b, a more accurate terrain erosion simulation that reflects the actual substance of the region R becomes possible.

【0108】[具体的な利用例]次に、上述した本発明
の侵食地形モデルシミュレーションの具体的な利用例に
ついて述べる。
[Specific Usage Example] Next, a specific usage example of the above-described erosion landform model simulation of the present invention will be described.

【0109】(1)コンピュータグラフィックス 上述した侵食地形モデル生成手法で作成した侵食地形モ
デルを時系列にディスプレイに表示することにより、例
えばシミュレーションゲームや映画などの背景映像とし
て用いることができる。これまでに用いられている地形
モデル作成方法は、Fractional Brown
ian Surfaceなどを用いており、現実の地形
侵食過程とは全く異なっている。本発明の侵食地形モデ
ル生成手法で作成した侵食地形モデルを用いれば、より
現実感のある映像を作り出すことができる。また、侵食
関数のパラメータを現実の地形とは異なる値に設定する
ことで、非現実な印象を与える地形の映像を作り出すこ
ともできる。
(1) Computer Graphics By displaying the erosion landform model created by the above-described erosion landform model generation method on the display in time series, it can be used as a background image of, for example, a simulation game or a movie. The terrain model creation method used so far is the Fractional Brown
Ian Surface is used, and it is completely different from the actual terrain erosion process. By using the erosion landform model created by the erosion landform model generation method of the present invention, a more realistic image can be created. Also, by setting the parameter of the erosion function to a value different from the actual topography, it is possible to create an image of the topography that gives an unrealistic impression.

【0110】図9に侵食地形モデル生成手法で作成した
侵食地形モデルを時系列にディスプレイに表示するコン
ピュータグラフィックス処理を実行するシステム構成例
を示す。CPU(Central processing Unit)501は、
各種アプリケーションプログラムや、OS(Operating
System)を実際に実行する。具体的には、例えば侵食画
像を背景画像として使用したゲームプログラムの実行、
さらに、上述の侵食地形モデル生成処理に係る初期数値
化地形モデル作成プログラム、境界条件設定プログラム
部、数値化地形モデルに侵食作用をシミュレートした地
形侵食規則を施し侵食地形モデルを作成する地形侵食作
用シミュレートプログラムの実行、さらに、侵食関数パ
ラメータ算出の際に実行する数値化地形モデル作成プロ
グラム、解析に用いられる河川網モデルを作成する河川
網モデル作成プログラム、数値化地形モデルの解析を行
うための数値化地形モデル解析プログラム、さらに、O
S等の制御プログラムの実行を行なう。
FIG. 9 shows an example of a system configuration for executing computer graphics processing for displaying the erosion landform model created by the erosion landform model generation method on the display in time series. CPU (Central processing Unit) 501 is
Various application programs and OS (Operating)
System) is actually executed. Specifically, for example, execution of a game program using an erosion image as a background image,
Further, an initial numerical terrain model creation program, boundary condition setting program section, and terrain erosion model for creating an erosion terrain model that simulates erosion effects on the numerical terrain model are created for the above-described erosion terrain model generation processing. Execution of the simulation program, in addition, the numerical terrain model creation program that is executed when calculating the erosion function parameters, the river network model creation program that creates the river network model used for analysis, and the analysis of the numerical terrain model Digitalized terrain model analysis program, and O
The control program such as S is executed.

【0111】ROM(Read-Only-Memory)502は、C
PU501が実行するプログラム、あるいは演算パラメ
ータとしての固定データを格納する。RAM(Random A
ccess Memory)503は、CPU501の処理において
実行されるプログラム、およびプログラム処理において
適宜変化するパラメータの格納エリア、ワーク領域とし
て使用される。
A ROM (Read-Only-Memory) 502 is a C
A program executed by the PU 501 or fixed data as a calculation parameter is stored. RAM (Random A
The ccess memory) 503 is used as a storage area and a work area for programs executed in the processing of the CPU 501 and parameters that change appropriately in the program processing.

【0112】ホストバス504はブリッジ505を介し
てPCI(Peripheral Component Internet/Interfac
e)バスなどの外部バス506に接続されている。
The host bus 504 is connected to the PCI (Peripheral Component Internet / Interfac) via the bridge 505.
e) It is connected to an external bus 506 such as a bus.

【0113】キーボード508はCPU501に各種の
指令を入力するためにユーザにより操作され、ポインテ
ィングデバイス509はディスプレイ510の画面上の
位置指定、コマンド指定などの際にユーザによって操作
される。ディスプレイ510は例えばCRT、液晶ディ
スプレイ等であり、各種情報をテキストまたはイメージ
等により表示する。HDD(Hard Disk Drive)511
は、情報記憶媒体としてのハードディスクを駆動し、ハ
ードディスクからのプログラム、データの読み取りまた
はハードディスクに対するプログラム、データの書き込
みを実行する。
The keyboard 508 is operated by the user to input various commands to the CPU 501, and the pointing device 509 is operated by the user when the position on the screen of the display 510 is specified, the command is specified, and the like. The display 510 is, for example, a CRT, a liquid crystal display, or the like, and displays various kinds of information by text or images. HDD (Hard Disk Drive) 511
Drives a hard disk as an information storage medium and executes a program or data read from the hard disk or a program or data write to the hard disk.

【0114】ドライブ512は、フレキシブルディス
ク、CD−ROM(Compact Disc ReadOnly Memory),M
O(Magneto optical)ディスク,DVD(Digital Versat
ile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムー
バブル記録媒体513の記録再生を実行するドライブで
あり、各リムーバブル記録媒体513からのプログラム
またはデータ再生、リムーバブル記録媒体513に対す
るプログラムまたはデータ格納を実行する。
The drive 512 is a flexible disk, CD-ROM (Compact Disc ReadOnly Memory), M
O (Magneto optical) disc, DVD (Digital Versat
ile Disc), a magnetic disk, a semiconductor memory or the like, which is a drive for performing recording / reproduction of the removable recording medium 513, and executes reproduction of a program or data from each removable recording medium 513 and storage of a program or data in the removable recording medium 513.

【0115】各記憶媒体に記録されたプログラムまたは
データを読み出してCPU501において実行または処
理を行なう場合は、読み出したプログラム、データはイ
ンタフェース507、外部バス506、ブリッジ50
5、ホストバス504を介して例えば接続されているR
AM503に供給する。
When the program or data recorded in each storage medium is read and executed or processed by the CPU 501, the read program or data is the interface 507, the external bus 506, or the bridge 50.
5, R connected, for example, via the host bus 504
Supply to AM503.

【0116】キーボード508乃至ドライブ512はイ
ンタフェース507に接続されており、インタフェース
507は外部バス506、ブリッジ505、およびホス
トバス504を介してCPU501に接続されている。
The keyboard 508 to the drive 512 are connected to the interface 507, and the interface 507 is connected to the CPU 501 via the external bus 506, the bridge 505, and the host bus 504.

【0117】通信部514はインターネット等を介した
通信実行のための通信部であり、接続されたルータを介
して外部装置と通信し、CPU501、HDD511等
から供給されたデータをパケット化して送信したり、ル
ータを介してパケットを受信する処理を実行する。通信
部514は外部バス506、ブリッジ505、およびホ
ストバス504を介してCPU501に接続されてい
る。
The communication unit 514 is a communication unit for executing communication via the Internet or the like, communicates with an external device via a connected router, and packetizes the data supplied from the CPU 501, HDD 511, etc., and transmits it. Alternatively, it executes a process of receiving a packet via a router. The communication unit 514 is connected to the CPU 501 via the external bus 506, the bridge 505, and the host bus 504.

【0118】例えば図9の装置において、侵食画像を背
景画像として使用したゲームプログラムの実行に際し
て、上述した侵食地形モデル生成処理によって生成した
画像データを背景画像として適用し、ディスプレイに表
示することにより、現実感のある映像を作り出すことが
できる。また、侵食関数のパラメータを現実の地形とは
異なる値に設定することで、非現実な印象を与える地形
の映像を作り出すこともできる。
For example, in the apparatus of FIG. 9, when the game program using the erosion image as the background image is executed, the image data generated by the above-described erosion landform model generation processing is applied as the background image and displayed on the display. You can create realistic images. Also, by setting the parameter of the erosion function to a value different from the actual topography, it is possible to create an image of the topography that gives an unrealistic impression.

【0119】(2)土木関係のシミュレーション。 さらに、図7を参照して説明した侵食関数パラメータ算
出装置を用いて侵食関数パラメータを設定し、図5を参
照して説明した侵食地形モデル生成装置を適用して、時
間経過に伴う侵食作用をシミュレートすることにより、
例えばダムの建設や土地の造成など、大規模な地形の変
更を伴う事業を行う場合、それらが周辺の地形に与える
影響についての予測を、より正確に実行することができ
る。地形の長年月にわたる変化が問題にならないような
場合でも、侵食関数について正確に知ることで、侵食作
用によって発生する土砂の量などを推定できる。これ
は、例えば、ダムの寿命などの評価に応用できる。
(2) Civil engineering simulation. Furthermore, the erosion function parameters are set using the erosion function parameter calculation device described with reference to FIG. 7, and the erosion topography model generation device described with reference to FIG. By simulating
When conducting a business involving large-scale topographical changes such as dam construction and land reclamation, it is possible to more accurately predict the influence of those changes on the surrounding topography. Even if the change in topography over many years does not pose a problem, by accurately knowing the erosion function, it is possible to estimate the amount of sediment produced by erosion. This can be applied to, for example, evaluation of dam life.

【0120】(3)地質の解析。 侵食関数のパラメータは侵食を受ける土地の地質によっ
て決まると考えられる。図7を参照して説明した侵食関
数パラメータ算出装置を用いて算出した侵食関数パラメ
ータと、設定したパラメータに基づく侵食地形モデル生
成処理により作成したモデルと、現実の侵食作用との差
異を解析することにより、土地の地質によって決まる侵
食関数のパラメータの精度を高めることが可能となり、
地質と侵食関数の関係を明らかにすることで、将来的
に、数値地図などを解析するだけで、地質調査などを行
うことなく、大まかな地質構造を知ることが可能にな
る。
(3) Geological analysis. The parameters of the erosion function are considered to depend on the geology of the eroded land. Analyzing the difference between the erosion function parameter calculated using the erosion function parameter calculation device described with reference to FIG. 7 and the model created by the erosion topography model generation processing based on the set parameter, and the actual erosion action This makes it possible to improve the accuracy of the parameters of the erosion function, which is determined by the geology of the land.
By clarifying the relationship between the geology and the erosion function, it will be possible to know the rough geological structure in the future simply by analyzing the digital map and the like, without conducting a geological survey.

【0121】以上、特定の実施例を参照しながら、本発
明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成
し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で
本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべ
きではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に
記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
The present invention has been described in detail above with reference to the specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can modify or substitute the embodiments without departing from the scope of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and should not be limitedly interpreted. In order to determine the gist of the present invention, the section of the claims described at the beginning should be taken into consideration.

【0122】なお、明細書中において説明した一連の処
理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者
の複合構成によって実行することが可能である。ソフト
ウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを
記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込ま
れたコンピュータ内のメモリにインストールして実行さ
せるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュ
ータにプログラムをインストールして実行させることが
可能である。
The series of processes described in the specification can be executed by hardware, software, or a combined configuration of both. When executing the processing by software, the program recording the processing sequence is installed in the memory in the computer incorporated in the dedicated hardware and executed, or the program is stored in a general-purpose computer capable of executing various processing. It can be installed and run.

【0123】例えば、プログラムは記録媒体としてのハ
ードディスクやROM(Read OnlyMemory)に予め記録し
ておくことができる。あるいは、プログラムはフロッピ
ー(登録商標)ディスク、CD−ROM(Compact Disc
Read Only Memory),MO(Magneto optical)ディスク,
DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導
体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるい
は永続的に格納(記録)しておくことができる。このよ
うなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフ
トウエアとして提供することができる。
For example, the program can be recorded in advance in a hard disk or a ROM (Read Only Memory) as a recording medium. Alternatively, the program may be a floppy (registered trademark) disc or a CD-ROM (Compact Disc).
Read Only Memory), MO (Magneto optical) disk,
It can be temporarily or permanently stored (recorded) in a removable recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc), a magnetic disk, or a semiconductor memory. Such a removable recording medium can be provided as so-called package software.

【0124】なお、プログラムは、上述したようなリム
ーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする
他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送
したり、LAN(Local Area Network)、インターネット
といったネットワークを介して、コンピュータに有線で
転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されて
くるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の
記録媒体にインストールすることができる。
The program is installed in the computer from the removable recording medium as described above, is wirelessly transferred from the download site to the computer, or is wired to the computer via a network such as LAN (Local Area Network) or the Internet. Then, the computer can receive the program thus transferred and install it in a recording medium such as a built-in hard disk.

【0125】なお、明細書に記載された各種の処理は、
記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実
行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあ
るいは個別に実行されてもよい。
The various processes described in the specification are
The processing may be executed not only in time series according to the description, but also in parallel or individually according to the processing capability of the device that executes the processing or the need.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の構成に
よれば、流水の侵食作用により形成される自然地形の変
遷をシミュレートすることが可能であり、現実の領域R
の自然地形に基づく初期数値化地形モデル、あるいは乱
数等の任意データに基づく初期数値化地形モデルh
(x,y;0)に対して、複数のプロセスからなる地形
侵食規則を施すことにより、侵食処理により生成される
侵食地形モデルh(x,y;t)を従来の方法にくらべ
精度良く、より短時間に作成することが可能となる。
As described above, according to the configuration of the present invention, it is possible to simulate the transition of natural topography formed by the erosion action of flowing water, and the actual region R
Initial digitized terrain model based on natural terrain of the above, or initial digitized terrain model based on arbitrary data such as random number h
By applying the terrain erosion rule consisting of a plurality of processes to (x, y; 0), the erosion terrain model h (x, y; t) generated by the erosion processing is more accurate than the conventional method. It can be created in a shorter time.

【0127】また、本発明の構成によれば、現実の領域
Rに対応する自然地形のデータに基づいて、初期数値化
地形モデルh(x,y;0)を作成し、作成したモデル
に基づいて、侵食関数パラメータを算出して、算出した
パラメータに基づいて侵食地形モデルの作成を行なうこ
とにより、現実の地形に対応した自然地形の持つ特徴を
的確に反映した侵食地形の変遷予測が可能となり、精度
の高い侵食地形モデルを、より短時間に作成することが
可能となる。
According to the configuration of the present invention, the initial digitized terrain model h (x, y; 0) is created based on the natural terrain data corresponding to the real area R, and based on the created model. By calculating the erosion function parameters and creating the erosion topography model based on the calculated parameters, it is possible to predict the transition of the erosion topography that accurately reflects the characteristics of the natural topography corresponding to the actual topography. Therefore, it becomes possible to create a highly accurate erosion topography model in a shorter time.

【0128】また、本発明の侵食地形モデルの作成処理
をゲームプログラムの画像として適用することで、より
現実感のある迫力のある画像が提供可能となる。また、
土木工事、地質解析等の分野での有効利用も可能とな
る。
Further, by applying the erosion landform model creating process of the present invention as an image of a game program, a more realistic and powerful image can be provided. Also,
It can also be effectively used in fields such as civil engineering and geological analysis.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の侵食地形モデル生成装置における領域
Rの設定処理について説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a setting process of a region R in an erosion landform model generation device of the present invention.

【図2】本発明の侵食地形モデル生成装置における流水
方向ベクトルの設定処理について説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of setting a flowing water direction vector in the erosion landform model generation device of the present invention.

【図3】本発明の侵食地形モデル生成装置における境界
条件の設定処理について説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a boundary condition setting process in the erosion landform model generation device of the present invention.

【図4】本発明の侵食地形モデル生成装置において生成
する河川網モデルについて説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a river network model generated by the erosion landform model generation device of the present invention.

【図5】本発明の侵食地形モデル生成装置の構成例を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of an erosion landform model generation device of the present invention.

【図6】本発明の侵食地形モデル生成装置における処理
を説明するフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating processing in the erosion landform model generation device of the present invention.

【図7】本発明の侵食関数パラメータ算出装置の構成例
を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of an erosion function parameter calculation device of the present invention.

【図8】本発明の侵食関数パラメータ算出装置における
処理を説明するフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating processing in the erosion function parameter calculation device of the present invention.

【図9】本発明の装置を適用したコンピュータグラフィ
ックス処理装置の構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a computer graphics processing device to which the device of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 演算装置 102 入力装置 103 出力装置 104 制御装置 150 記憶装置 171 データバスライン 172 アドレスバスライン 151 初期数値化地形モデル作成プログラム部 152 境界条件設定プログラム部 153 地形侵食作用シミュレートプログラム部 154 数値化地形モデル格納部 155 河川網モデル格納部 156 流水量等格納部 157 制御プログラム部 301 演算装置 302 入力装置 303 出力装置 304 制御装置 350 記憶装置 371 データバスライン 372 アドレスバスライン 351 数値化地形モデル作成プログラム部 352 河川網モデル作成プログラム部 353 数値化地形モデル解析プログラム部 354 数値化地形モデル格納部 355 河川網モデル格納部 356 流域面積等格納部 357 制御プログラム部 101 arithmetic unit 102 input device 103 Output device 104 control device 150 storage devices 171 data bus line 172 address bus line 151 Initial digitized terrain model creation program section 152 Boundary condition setting program section 153 Terrain erosion simulation program section 154 Digitized terrain model storage 155 River network model storage 156 Flow rate storage 157 Control program section 301 arithmetic unit 302 Input device 303 Output device 304 control device 350 storage device 371 data bus line 372 address bus line 351 Digitized Terrain Model Creation Program Section 352 River Network Model Creation Program Department 353 Digitalized Terrain Model Analysis Program Section 354 Digitized terrain model storage 355 River network model storage 356 Basin area storage 357 Control program section

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】地形形状を持つ領域における侵食地形モデ
ルを生成する侵食地形モデル生成装置であり、 侵食地形モデル生成対象となる領域Rを複数のブロック
に分割し、各ブロックに対応する座標値を格子点位置
(x,y)として、該格子点に対応する初期数値化地形
モデルをh(x,y;0)として生成する初期数値化地
形モデル生成処理と、 前記初期数値化地形モデルに対して、1以上のプロセス
からなる侵食作用としての地形侵食規則に基づくプロセ
スを実行し、該地形侵食規則に基づくプロセスを繰り返
し実行することにより前記領域Rの時刻tにおける数値
化地形モデルh(x,y;t)を生成する地形侵食作用
シミュレート処理と、 を実行する演算処理部を有することを特徴とする侵食地
形モデル生成装置。
1. An erosion topography model generation device for generating an erosion topography model in an area having a topography shape, wherein an area R to be an erosion topography model generation target is divided into a plurality of blocks, and coordinate values corresponding to each block are calculated. The initial digitized terrain model generation process for generating the initial digitized terrain model corresponding to the lattice point as h (x, y; 0) as the grid point position (x, y), and the initial digitized terrain model Then, a process based on the terrain erosion rule as an erosion action consisting of one or more processes is executed, and the process based on the terrain erosion rule is repeatedly executed to obtain a numerical terrain model h (x, An erosion terrain model generation device having a terrain erosion effect simulation process for generating y; t) and an arithmetic processing unit for executing
【請求項2】前記地形侵食規則に基づくプロセスは、 プロセス1として、領域Rに対する一様な降水を想定
し、時刻tにおける各格子点の水量s(x,y;t)に
定数s1を加える処理と、 プロセス2として、格子点(x,y)を始点とし、隣接
する格子点中の最も低い点(x’,y’)を終点とする
時刻tにおける流水方向ベクトルd(x,y;t)の決
定処理と、 プロセス3としての、格子点(x,y)の水量s(x,
y;t)をベクトルd(x,y;t)が指す格子点に移
動する処理と、 プロセス4としての、前記プロセス3における水量の移
動に基づく池の形成処理と、 プロセス5としての、池である格子点について、一定条
件に基づく池の除去処理と、 プロセス6としての、池ではない格子点(x,y)の侵
食量Eを定める処理とを含み、 前記演算処理部は、 前記プロセス1乃至6をシーケンシャルに実行すること
を特徴とする請求項1に記載の侵食地形モデル生成装
置。
2. The process based on the terrain erosion rule assumes uniform precipitation in a region R as process 1, and a constant s 1 is added to the water amount s (x, y; t) at each grid point at time t. In addition to the process, as the process 2, the flow direction vector d (x, y) at time t starting from the grid point (x, y) and ending at the lowest point (x ′, y ′) in the adjacent grid points. ; T) determination process, and as process 3, the water amount s (x, y at the grid point (x, y)
y; t) is moved to a grid point indicated by the vector d (x, y; t), process 4 is a pond formation process based on the movement of the amount of water in the process 3, and process 5 is a pond. For a grid point that is a constant condition, and a process 6 for determining a erosion amount E of a grid point (x, y) that is not a pond, which is the process 6. The erosion landform model generation device according to claim 1, wherein steps 1 to 6 are executed sequentially.
【請求項3】前記演算装置は、 前記領域Rに対する境界条件としての排水条件および止
水条件を設定する処理を実行し、 該境界条件の設定された領域Rに対して前記地形侵食規
則に基づくプロセスを実行する構成であることを特徴と
する請求項1に記載の侵食地形モデル生成装置。
3. The arithmetic unit executes processing for setting drainage conditions and water stoppage conditions as boundary conditions for the region R, and based on the terrain erosion rule for the region R for which the boundary condition is set. The erosion landform model generation device according to claim 1, wherein the device is configured to execute a process.
【請求項4】前記侵食地形モデル生成装置は、 初期地形の数値化地形モデルを作成する初期数値化地形
モデル作成プログラム、侵食作用を数値化地形モデルに
施す際の境界条件を設定する境界条件設定プログラム、
数値化地形モデルに侵食作用をシミュレートした地形侵
食規則を施し侵食地形モデルを作成する地形侵食作用シ
ミュレートプログラムを格納した記憶装置を有し、 前記演算装置は、前記記憶装置に格納された各プログラ
ムを実行して、前記領域Rの数値化地形モデルを生成す
る構成であることを特徴とする請求項1に記載の侵食地
形モデル生成装置。
4. The erosion terrain model generation device is an initial numerical terrain model creation program for creating a numerical terrain model of initial terrain, and boundary condition setting for setting boundary conditions when applying erosion action to the numerical terrain model. program,
It has a storage device that stores a terrain erosion simulation program that creates a erosion terrain model by applying terrain erosion rules simulating erosion to a digitized terrain model, and the arithmetic unit stores each stored in the storage device. The erosion terrain model generation device according to claim 1, wherein the erosion terrain model generation device is configured to execute a program to generate a digitized terrain model of the region R.
【請求項5】前記演算装置は、 Cを定数、格子点(x,y)の時刻tにおける標高値を
h(x,y;t)、格子点(x,y)に隣接し最も低い
格子点(x’,y’)の時刻tにおける水面の標高値を
w(x’,y’;t)、δhを時刻tにおける隣接格
子点の落差δh=h(x,y;t)−hw(x’,
y’;t)、a,bを定数、時刻tにおける各格子点の
水量をs(x,y;t)とし、 J=δha-1×[s(x,y;t)]b としたとき、 格子点(x,y)の時刻tにおける侵食量EをE=C×
δh×(J/(1+J))として算出し、 格子点(x,y)の標高値を、 h(x,y;t+1)=h(x,y;t)−E として算出する処理を実行する構成であることを特徴と
する請求項1に記載の侵食地形モデル生成装置。
5. The computing device is configured such that C is a constant, an elevation value of a grid point (x, y) at a time t is h (x, y; t), and the grid is adjacent to the grid point (x, y) and has the lowest grid. The elevation value of the water surface at time t at the point (x ′, y ′) is h w (x ′, y ′; t), and δh is the head difference δh = h (x, y; t) − at the time t. h w (x ',
y ′; t), a and b are constants, and the amount of water at each grid point at time t is s (x, y; t), and J = δh a-1 × [s (x, y; t)] b Then, the erosion amount E of the grid point (x, y) at time t is E = C ×
δh × (J / (1 + J)) is calculated, and the altitude value of the grid point (x, y) is calculated as h (x, y; t + 1) = h (x, y; t) -E. The erosion landform model generation device according to claim 1, wherein
【請求項6】前記地形侵食規則に基づくプロセスは、 領域Rに対する一様な降水による各格子点の水量s
(x,y;t)の増加量を示すパラメータs1と、 格子点(x,y)の侵食量Eの算出式の係数値としての
パラメータCとを含み、 前記パラメータs1と、パラメータCとを実在の領域R
の実体データに基づいて設定する構成であることを特徴
とする請求項1に記載の侵食地形モデル生成装置。
6. The process based on the terrain erosion rule comprises:
The parameter s 1 indicating the increase amount of (x, y; t) and the parameter C as the coefficient value of the calculation formula of the erosion amount E of the grid point (x, y) are included, and the parameter s 1 and the parameter C are included. And the real area R
The erosion landform model generation device according to claim 1, wherein the erosion landform model generation device is configured to be set based on the actual data of.
【請求項7】前記式:J=δha-1×[s(x,y;
t)]b におけるパラメータaは、 領域R中から、ある一定の流域面積をもつ格子点を取り
出し、その標高h(x,y)と落差δh(x,y)=h
w(x,y)−hw(x’,y’)の両対数プロットをと
り、プロットされた点を最もよく近似する冪関数の評価
により算出する構成であることを特徴とする請求項5に
記載の侵食地形モデル生成装置。
7. The above formula: J = δh a-1 × [s (x, y;
t)] b is the parameter a: A grid point having a certain basin area is extracted from the region R, and its altitude h (x, y) and head δh (x, y) = h.
w (x, y) -h w (x ', y') takes the log-log plot of claim, characterized in that is configured to calculate the evaluation of power function that best approximates the points plotted 5 The erosion terrain model generation device described in.
【請求項8】前記式:J=δha-1×[s(x,y;
t)]b におけるパラメータbは、 h/δhaとs0の両対数プロットをとり、プロットされ
た点を最もよく近似する冪関数の評価により算出する構
成であることを特徴とする請求項7に記載の侵食地形モ
デル生成装置。
8. The above formula: J = δh a-1 × [s (x, y;
parameter b in t)] b, h / δh take log-log plot of a and s 0, claim 7, characterized in that is configured to calculate the evaluation of power function that best approximates the points plotted The erosion terrain model generation device described in.
【請求項9】地形形状を持つ領域における侵食地形モデ
ルを生成する侵食地形モデル生成方法であり、 侵食地形モデル生成対象となる領域Rを複数のブロック
に分割し、各ブロックに対応する座標値を格子点位置
(x,y)として、該格子点に対応する初期数値化地形
モデルをh(x,y;0)として生成する初期数値化地
形モデル生成ステップと、 前記ステップにおいて生成した前記初期数値化地形モデ
ルに対して、1以上のプロセスからなる侵食作用として
の地形侵食規則に基づくプロセスを実行し、該地形侵食
規則に基づくプロセスを繰り返し実行することにより前
記領域Rの時刻tにおける数値化地形モデルh(x,
y;t)を生成する地形侵食作用シミュレート処理ステ
ップと、 を実行することを特徴とする侵食地形モデル生成方法。
9. A method of generating an erosion landform model for generating an erosion landform model in an area having a terrain shape, in which an area R targeted for erosion landform model generation is divided into a plurality of blocks, and coordinate values corresponding to each block are calculated. An initial digitized terrain model generation step for generating an initial digitized terrain model corresponding to the grid point as h (x, y; 0) as a grid point position (x, y); and the initial numeric value generated in the step. The digitized terrain at time t of the region R is executed by executing a process based on the terrain erosion rule as an erosion action consisting of one or more processes on the digitized terrain model and repeatedly executing the process based on the terrain erosion rule. Model h (x,
y; t), a terrain erosion effect simulation processing step, and:
【請求項10】前記地形侵食規則に基づくプロセスは、 プロセス1として、領域Rに対する一様な降水を想定
し、時刻tにおける各格子点の水量s(x,y;t)に
定数s1を加える処理と、 プロセス2として、格子点(x,y)を始点とし、隣接
する格子点中の最も低い点(x’,y’)を終点とする
時刻tにおける流水方向ベクトルd(x,y;t)の決
定処理と、 プロセス3としての、格子点(x,y)の水量s(x,
y;t)をベクトルd(x,y;t)が指す格子点に移
動する処理と、 プロセス4としての、前記プロセス3における水量の移
動に基づく池の形成処理と、 プロセス5としての、池である格子点について、一定条
件に基づく池の除去処理と、 プロセス6としての、池ではない格子点(x,y)の侵
食量Eを定める処理とを含み、 前記地形侵食作用シミュレート処理ステップは、 前記プロセス1乃至6をシーケンシャルに実行するステ
ップを含むことを特徴とする請求項9に記載の侵食地形
モデル生成方法。
10. The process based on the terrain erosion rule assumes uniform precipitation in a region R as process 1, and sets a constant s 1 to the water amount s (x, y; t) at each grid point at time t. In addition to the process, as the process 2, the flow direction vector d (x, y) at time t starting from the grid point (x, y) and ending at the lowest point (x ′, y ′) in the adjacent grid points. ; T) determination process, and as process 3, the water amount s (x, y at the grid point (x, y)
y; t) is moved to a grid point indicated by the vector d (x, y; t), process 4 is a pond formation process based on the movement of the amount of water in the process 3, and process 5 is a pond. For a grid point that is, a pond removal process based on a constant condition and a process 6 for determining an erosion amount E of a grid point (x, y) that is not a pond are included. The method according to claim 9, further comprising: performing the processes 1 to 6 sequentially.
【請求項11】前記侵食地形モデル生成方法は、さら
に、 前記領域Rに対する境界条件としての排水条件および止
水条件を設定する処理を実行するステップを含み、 前記地形侵食作用シミュレート処理ステップは、 該境界条件の設定された領域Rに対して前記地形侵食規
則に基づくプロセスを実行することを特徴とする請求項
9に記載の侵食地形モデル生成方法。
11. The erosion terrain model generation method further includes a step of setting a drainage condition and a water stoppage condition as boundary conditions for the region R, and the terrain erosion effect simulation processing step, The erosion terrain model generation method according to claim 9, wherein a process based on the terrain erosion rule is executed on the region R in which the boundary condition is set.
【請求項12】前記地形侵食作用シミュレート処理ステ
ップは、 Cを定数、格子点(x,y)の時刻tにおける標高値を
h(x,y;t)、格子点(x,y)に隣接し最も低い
格子点(x’,y’)の時刻tにおける水面の標高値を
w(x’,y’;t)、δhを時刻tにおける隣接格
子点の落差δh=h(x,y;t)−hw(x’,
y’;t)、a,bを定数、時刻tにおける各格子点の
水量をs(x,y;t)とし、 J=δha-1×[s(x,y;t)]b としたとき、 格子点(x,y)の時刻tにおける侵食量EをE=C×
δh×(J/(1+J))として算出し、 格子点(x,y)の標高値を、 h(x,y;t+1)=h(x,y;t)−E として算出する処理を実行することを特徴とする請求項
9に記載の侵食地形モデル生成方法。
12. The terrain erosion simulation processing step uses C as a constant, and an altitude value at time t of a grid point (x, y) as h (x, y; t) and a grid point (x, y). The elevation value of the water surface of the adjacent lowest grid point (x ′, y ′) at time t is h w (x ′, y ′; t), and δh is the drop δh = h (x, x of adjacent grid points at time t. y; t) -w w (x ',
y ′; t), a and b are constants, and the amount of water at each grid point at time t is s (x, y; t), and J = δh a-1 × [s (x, y; t)] b Then, the erosion amount E of the grid point (x, y) at time t is E = C ×
δh × (J / (1 + J)) is calculated, and the altitude value of the grid point (x, y) is calculated as h (x, y; t + 1) = h (x, y; t) -E. The erosion landform model generation method according to claim 9, wherein
【請求項13】前記地形侵食規則に基づくプロセスは、 領域Rに対する一様な降水による各格子点の水量s
(x,y;t)の増加量を示すパラメータs1と、 格子点(x,y)の侵食量Eの算出式の係数値としての
パラメータCとを含み、 前記地形侵食作用シミュレート処理ステップは、 前記パラメータs1と、パラメータCとを実在の領域R
の実体データに基づいて設定するステップを含むことを
特徴とする請求項9に記載の侵食地形モデル生成方法。
13. The process based on the terrain erosion rule comprises:
The terrain erosion effect simulation processing step includes a parameter s 1 indicating an increase amount of (x, y; t) and a parameter C as a coefficient value of a calculation formula of the erosion amount E of the grid point (x, y). Represents the parameter s 1 and the parameter C in the real region R
10. The method for generating an erosion landform model according to claim 9, further comprising the step of setting based on the actual data of.
【請求項14】前記式:J=δha-1×[s(x,y;
t)]b におけるパラメータaは、 領域R中から、ある一定の流域面積をもつ格子点を取り
出し、その標高h(x,y)と落差δh(x,y)=h
w(x,y)−hw(x’,y’)の両対数プロットをと
り、プロットされた点を最もよく近似する冪関数の評価
により算出することを特徴とする請求項13に記載の侵
食地形モデル生成方法。
14. The above formula: J = δh a-1 × [s (x, y;
t)] b is the parameter a: A grid point having a certain basin area is extracted from the region R, and its altitude h (x, y) and head δh (x, y) = h.
The logarithmic plot of w (x, y) -h w (x ', y') is taken, and the plotted points are calculated by evaluation of a power function that most closely approximates them. Erosion topography model generation method.
【請求項15】前記式:J=δha-1×[s(x,y;
t)]b におけるパラメータbは、 h/δhaとs0の両対数プロットをとり、プロットされ
た点を最もよく近似する冪関数の評価により算出するこ
とを特徴とする請求項14に記載の侵食地形モデル生成
方法。
15. The above formula: J = δh a-1 × [s (x, y;
The parameter b in t)] b is calculated by taking a log-log plot of h / δh a and s 0 and evaluating a power function that most closely approximates the plotted points. Erosion topography model generation method.
【請求項16】地形形状を持つ領域における侵食地形モ
デルを生成する侵食地形モデル生成処理を実行するコン
ピュータ・プログラムであって、 侵食地形モデル生成対象となる領域Rを複数のブロック
に分割し、各ブロックに対応する座標値を格子点位置
(x,y)として、該格子点に対応する初期数値化地形
モデルをh(x,y;0)として生成する初期数値化地
形モデル生成ステップと、 前記ステップにおいて生成した前記初期数値化地形モデ
ルに対して、1以上のプロセスからなる侵食作用として
の地形侵食規則に基づくプロセスを実行し、該地形侵食
規則に基づくプロセスを繰り返し実行することにより前
記領域Rの時刻tにおける数値化地形モデルh(x,
y;t)を生成する地形侵食作用シミュレート処理ステ
ップと、 を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラ
ム。
16. A computer program for executing erosion topography model generation processing for generating an erosion topography model in a region having a topography, wherein an area R to be an erosion topography model generation target is divided into a plurality of blocks, and An initial digitized terrain model generating step of generating coordinate values corresponding to the blocks as grid point positions (x, y) and initial digitized terrain models corresponding to the grid points as h (x, y; 0); A region based on the terrain erosion rule as an erosion action including one or more processes is executed on the initial digitized terrain model generated in step, and the process based on the terrain erosion rule is repeatedly executed to thereby obtain the region R. Digitized terrain model h (x,
y; t), a terrain erosion simulation processing step, and a computer program.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011086170A (en) * 2009-10-16 2011-04-28 Japan Atomic Energy Agency Method for simulating river accumulation process based on particle diameter change in terrain change simulation
KR200456361Y1 (en) 2010-05-03 2011-10-27 (주)미래세움 Apparatus for displaying change of seaside topograph
KR101873566B1 (en) * 2011-11-11 2018-07-03 한국전자통신연구원 System and method for terrain authoring based on user-sketch
CN109520691A (en) * 2018-12-14 2019-03-26 天津大学 A kind of landform Fast simulation system
CN112950779A (en) * 2021-02-26 2021-06-11 西南林业大学 Construction method and system of rasterized curved surface for measuring landform breakage degree

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