JP2007011617A6

JP2007011617A6 - 防災システム

Info

Publication number: JP2007011617A6
Application number: JP2005190538A
Authority: JP
Inventors: 和彦中庭
Original assignee: KANSAI KOUJI SOKURYOU Co Ltd
Current assignee: KANSAI KOUJI SOKURYOU Co Ltd
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2025-06-29

Abstract

【課題】災害時、救済活動に有効な情報（例えば、人の存在、存在場所、移動方向等）を提供し得る防災システムを提供する。
【解決手段】防災システム（１０）は、３Ｄスキャナ（１６）を用いて取得された構造物（１２）の三次元座標データを含む基礎データ（１４）を記憶する記憶部（４８）と、構造物（１２）の内部に存在する発信器（２６）の三次元座標を演算する演算部（５４）と、基礎データ（１４）に基づいて構造物の画像をディスプレイ（３６）に表示させると共に、ディスプレイ（３６）に表示された構造物（１２）の座標系上の位置であって発信器（２６）の三次元座標に対応する位置に、発信器（２６）に対応する特定画像（５８）を表示させる画像合成部（５６）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震又は火災などの災害時に被災者の位置を特定することに利用される防災システムに関する。

地震や火災などの災害時、被災構造物の内部に居る人の数や場所は容易に知り得ない。例えば、ホテル火災では、火災に気がついた宿泊客はパニック状態に陥って行動する傾向があるため、宿泊客の人数や所在場所を把握することは極めて難しい。また、ホテルなどの建物の詳細な平面図等は紙の図面でしか存在せず、しかも大型建物の場合は図面が多数存在するために、問題箇所の図面を探すだけでも相当な時間を要する。また、建物の図面には、建築後に建物内に設置された器具（例えば、ベッド）の所在が記載されていない。そのため、建物内の状況も容易に理解し難い。

そこで、本発明は、構造物に係わる災害時、救済活動に有効な情報（例えば、人の存在、存在場所、移動方向等）を提供し得る防災システムを提供することを目的とする。

そこで、本発明の防災システムは、３Ｄスキャナ（１６）を用いて取得された構造物（１２）の三次元座標データを含む基礎データ（１４）を記憶する記憶部（４８）と、構造物（１２）の内部に存在する発信器（２６）の三次元座標を演算する演算部（５４）と、基礎データ（１４）に基づいて構造物の画像をディスプレイ（３６）に表示させると共に、発信器（２６）の三次元座標に対応するディスプレイ（３６）の位置に、発信器（２６）に対応する特定画像を表示させる画像合成部（５６）を有する。

このような構成を備えた防災システムによれば、構造物の内部に存在する発信器及びその発信器を携帯する人の構造物内における位置を正確に特定することができる。したがって、災害時に発信器を携帯した人の安否を容易に確認できる、また災害時に構造物内に居る人の動きを正確に把握できる。そのため、構造物内に居る人を適切に誘導できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る防災システム１０の構造を概略示す。図示する実施形態の防災システム１０はホテルなどの建物１２を防災対象としているが、本発明の防災システム１０は種々の構造物（建築物、土木構造物、地下街、船舶などの建造物なども含む。）に適用できるものである。

図示するように、本発明の防災システム１０では、防災対象である建物１２の基礎データ（三次元画像データ）１４を取得する。図２に示すように、建物１２の基礎データ１４は、３Ｄレーザスキャナ１６で取得できる。好適な３Ｄレーザスキャナとしては、関西工事測量株式会社から提供されている「ＧＳ２００」モデルがある。この３Ｄレーザスキャナは、建物１２に対してレーザビームを走査し、建物表面の多数の測点についてそれらの座標（三次元座標）・色（ＲＧＢの強度）・照度などの情報（データ）を取得する。測点の密度、すなわち、水平方向と鉛直方向の距離は任意に調整できる。

３Ｄレーザスキャナ１６の機械座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）〔水準点に対する座標であって、地球上での絶対的な位置を特定する座標〕は、図１に示すように、例えば、３Ｄレーザスキャナ１６から視準可能な位置に設けられた水準点又は水準点から求められた２つ又は３つの既知点１８を視準して、これら既知点１８から３Ｄレーザスキャナ１６までの距離と仰角又は俯角と、既知点１８の水平角θを計測することによって求めることができる。

図示するように、３Ｄレーザスキャナ１６を建物１２の外部に設置した状態で、建物外観（外壁表面、窓外表面、屋根外面）の画像データを取得する。本実施形態では更に、３Ｄレーザスキャナ１６を建物内の複数箇所に設置し、建物１２の内観画像データ（図３参照）も取得する。測量の分野では周知のことであるが、建物内部の画像データを取得する場合、計測の進行と共に建物内部に新たな計測用基準点を設置し、順次３Ｄレーザスキャナ１６を移動させる。また、建物内部の画像データは、建物内部の構造部（例えば、壁、柱、手摺り、階段、エレベータ口）に限らず、建物内部に固定的に設置されている各種家具（例えば、ベッド、机、コンピュータ、書棚、パーティション）の画像データを含む。

このようにして取得された建物基礎データ１４はコンピュータ２０に送信されて記憶される。送信方法は限定的ではなく、無線又は有線のいずれでもよい。コンピュータ２０は、３Ｄレーザスキャナ１６で取得した画像データを再現する画像作成用のソフトウェア（プログラム）を備えている。したがって、コンピュータ２０は、三次元画像データをディスプレイ（図示せず）上に再現できる。再現される画像は、任意に選択できる。例えば、建物全体（図１参照）、任意の高さ（図３参照）又は任意の高さ範囲（例えば、地表面から５〜８ｍの高さの範囲）の建物部分を上、下、横、斜めの方向から見た画像を再現できる。また、特定の空間領域（特定の部屋、特定階の廊下）だけを指定して拡大し、その空間領域を任意の方向（角度）から表示することもできる。さらに、ディスプレイに表示される構造物又は構造物部分は、その構造物の座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）を回転又は移動することによって、任意の方向に回転又は移動できる。そして、画像データは座標情報のほかに色情報と照度情報を有するため、ディスプレイに再現された画像は、デジタルカメラで撮影した写真画像と同様に高精細で且つリアルなものである。

３Ｄレーザスキャナ１６で取得された建物基礎データ１４は、防災センタ２２の記憶装置２４に記憶される。防災センタ２２は、市町村単位又は都道府県単位に設置することが好ましい。建物基礎データ１４は、無線又は有線の通信方法で防災センタ２２のホストコンピュータ２４に送信してもよいし、建物基礎データを記録した記憶媒体（例えば、磁気ディスク）を防災センタ２２に送り、そこでホストコンピュータ２４で読み取り、その記憶装置に記憶してもよい。

防災センタ２２に建物基礎データ１４が記憶されている建物１２に火災が発生した場合の処理について説明する。また、発明の理解を容易にするために、建物１２が「ホテル」であり、ホテル宿泊客は特定の周波数の電波を発信する発信器２６を携帯しているものとする。宿泊客が携帯する発信器２６は、宿泊客に対してホテルから貸与される専用の発信器でもよいし、宿泊客の保有する携帯電話であってもよい。

建物１２の周囲に複数の中継無線機（送受信機）２８，３０，３２を設置する。建物１２の周囲に座標既知（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）の無線機設置場所（設置場所）が用意されている場合、この既知の無線機設置場所に中継無線機２８，３０，３２を設置する。中継無線機２８，３０，３２がＧＰＳ機能を有する場合、中継無線機２８，３０，３２は建物１２の周囲の任意の場所に設置できる。中継無線機２８’，３０’，３２’を、例えば建築時、建物１２の座標既知点（例えば、屋上）に固定しておくこともできる。近隣の別の建物の座標既知点に中継無線機が固定されている場合、これら中継無線機を利用することができる。中継無線機２８〜３２，２８’〜３２’の設置座標は、入力部３８から入力してもよい。建物１２又は近隣の建物に固定された中継無線機２８’〜３２’を利用する場合、それらの設置座標は建物基礎データ１４と共に防災センタ２２のホストコンピュータ２４に記憶しておくこともできる。

中継無線機２８，３０，３２は、建物１２の内部に存在する発信器２６から発信される電波を受信する。中継無線機２８，３０，３２は、受信した電波をもとに、中継無線機２８，３０，３２に対する発信器２６の三次元方位を演算し、演算した三次元方位を示す信号を後に説明する受信部に送信する。または、中継無線機２８，３０，３２は全方位について取得した電波の強度信号を受信部に送信する。

火災現場の近くに設置される災害対策本部には、コンピュータ３４が用意される。コンピュータ３４は、通常のコンピュータと同様に、ディスプレイ（表示部）３６、キーボード（入力部）３８、マウス（入力部）４０を有する。図４に示すように、コンピュータ３４はまた、複数の受信部４４，４６、複数の記憶部４８，５０，５２、発信器座標演算部５４，画像合成部５６、これらの記憶部等を所定のプログラム（図５参照）に基づいて操作するＣＰＵ（中央処理制御部）６０を備えている。

図５を参照すると、コンピュータ３４は、第１の受信部４４を通じて建物１２の建物基礎データ１４を防災センタ２２から受信し（ステップ＃１）、第１の記憶部４８に記憶する。このとき、中継無線機２８’〜３２’の設置座標データが防災センタ２２のホストコンピュータ２４に記憶されていれば、この設置座標データも防災センタ２２からコンピュータ３４に送信され、第２の記憶部５０に記憶される。防災センタ２２からコンピュータ３４へのデータ送信は、無線、有線のいずれの方法であってもよい。また、コンピュータ３４を火災現場に運搬する前に、建物画像データ１４を中継無線機２８〜３２，２８’〜３２’の設置座標と共に第１の記憶部４２にダウンロードしておくこともできる。いずれにしても、建物１２の建物基礎データ１４をコンピュータ３４に入力する方法は任意である。このようにして第１の記憶部４４に記憶された建物基礎データ１４をもとに、コンピュータ２０について説明したように、コンピュータ３４はディスプレイ３６に建物１２を表示する（ステップ＃２）。

一方、中継無線機２８，３０，３２は、建物１２の内部に存在する発信器２６から出力される電波を受信する。中継無線機２８，３０，３２は、受信した電波の強度をもとに、中継無線機２８，３０，３２に対する発信器２６の三次元方位を演算し、得られた三次元方位を第２の受信部４６に発信する。第２の受信部４６は、複数の中継無線機２８，３０，３２から発信された三次元方位情報を受信する（ステップ＃３）。第２の受信部４６で受信された三次元方位情報は、第２の記憶部（発信器方位記憶部）５０に送信されて記憶される。第２の記憶部５０には、中継無線機２８〜３２，２８’〜３２’の設置座標も記憶される。中継無線機２８〜３２がＧＰＳ搭載の無線機である場合、中継無線機２８〜３２が検出した座標もコンピュータ３４に送信されて第２の記憶部５０に記憶される。発信器座標演算部５４は、中継無線機２８〜３２、２８’〜３２’の設置座標と２つ又は３つの中継無線機２８，３０，３２から発信された三次元方位情報をもとに発信器２６の三次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を演算する（ステップ＃４）。演算された発信器２６の三次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）は、第３の記憶部（発信器座標記憶部）５２に記憶される。

中継無線機２８，３０，３２が発信器２６の三次元方位を計算する必要はなく、単に、全方位に関して受信した信号の強度のみを第２の受信部４６に送信してもよい。この場合、発信器座標演算部５４は、複数の中継無線機のそれぞれで強度の大きな信号が得られた三次元方位を特定するとともに、それら三次元方位と中継無線機２８，３０，３２の設置座標をもとに発信器２６の三次元座標を演算する。演算された発信器２６の三次元座標は第３の記憶部５２に記憶される。

発信器２６が携帯電話である場合、中継無線機２８，３０，３２は建物１２の外部に存在する携帯電話から発信される電波も受信する。そのため、発信器座標演算部５４は、計算によって求めた発信器２６の三次元座標が、第１の記憶部４８に記憶されている建物１２の建物基礎データ１４で定義される建物１２の外形内に存在するか否か判断し、建物１２の外にある発信器であれば該発信器の三次元座標データを第３の記憶部５２から削除する（ステップ＃５）。

画像合成部５６は、発信器座標データで特定される座標に特定画像（発信器の存在位置を表示する画像）５８（図６参照）の画像データを追加し（ステップ＃６）、建物基礎データ１４に特定画像５８の画像データが追加された合成画像データを作成し、ディスプレイ３６に建物画像と特定画像を表示する。このように、ディスプレイ３６に表示された建物１２の座標系上の位置であって発信器２６の三次元座標に対応する位置に、発信器２６に対応する特定画像５８が表示される。したがって、ディスプレイ３６上の建物１２の画像を回転又は移動すると、それに従って特定画像５８も移動する。特定画像の表示内容は任意であるが、ディスプレイ３６に表示されたとき、明らかに建物１２の画像と視覚的に区別できる態様で表示されるカラーマーク（例えば、星印）であることが好ましい。

したがって、ディスプレイ３６には、コンピュータ２０について説明したように、建物全体又は建物の指定された場所（領域）の画像が表示されるとともに、発信器２６の位置を示す特定画像（図６に四角形で示すマーク）５８が表示される。特定画像は色データを含み、ディスプレイ３６上で建物１２の画像と明らかに識別できる態様で表示することが好ましい。

ステップ＃２〜＃６の処理は、コンピュータ３４のタイマで設定された時間ごとに実行される（ステップ＃８）。したがって、建物１２の内部で発信器２６を携帯した宿泊客が移動している場合、その発信器２６及び宿泊客の動きをディスプレイ３６で観察できる。また、宿泊客に対して、外部から拡声器を用いて安全な避難経路を通知できる。さらに、発信器２６が携帯電話であれば、その携帯電話を通じて安全な場所に避難経路を教えることができる。

ディスプレイ３６には、該ディスプレイ３６に表示された建物を回転するボタン、建物の切断位置（横断面、縦断面）を指定するボタン、表示する建物領域（例えば、ある高さから別の高さまでの空間領域にある建物部分）を指定するボタンを含む画像選択部６０（図１参照）が用意されており、コンピュータ３４は、入力部（キーボードやマウス）によっていずれかのボタンが選択（指示）された場合、選択されたボタンの種類に応じてディスプレイ表示画面を切り替える（ステップ＃７）。例えば、建物の外観を表示するボタンが選択された場合、建物の外観を表示する。また、建物の外観を表示するボタンと発信器を表示するボタンが選択された場合、建物の外観を表した画像の中に特定画像が表示される。さらに、特定の高さ（例えば、地上３〜５メートル）の範囲の建物部分の外観と内観を表示するボタンと発信器を表示するボタンが選択された場合、選択された建物部分の外観及び内観と特定画像が表示される。

以上、発明の理解を容易にするために、ホテル内には一つの発信器２６のみが存在する場合について説明したが、実際の火災状況ではホテル内に多数の宿泊客が存在している（図３参照）。しかし、コンピュータ３４の基本的な処理は上述の場合と同様である。

また、発明の理解を容易にするために構造物として建築物（ホテル）を例に挙げたが、他の構造物にも本発明は適用できる。例えば、地震災害時に地下構造物に閉じこめられた人の所在や安否を確認したり、その人を安全な避難ルートを提供する防災システムにも本発明は適用できる。

本発明に係る防災システムの概略構成を示す模式図。建物の外形画像データ（三次元座標データ）を３Ｄレーザスキャナで取得する状況を示す斜視図。図１に示す建物の断面図。コンピュータの構成を示す図。コンピュータの処理を示す図。建物の平面と建物内に存在する発信器を例示的に示す断面図。

符号の説明

１０：防災システム、１２：建物、１４：建物基礎データ、１６：３Ｄレーザスキャナ、１８：既知点、２０：コンピュータ、２２：防災センタ、２４：ホストコンピュータ、２６：発信器、２８，３０，３２：中継無線機、３４：コンピュータ。

Claims

３Ｄスキャナ（１６）を用いて取得された構造物（１２）の三次元座標データを含む基礎データ（１４）を記憶する記憶部（４８）と、
上記構造物（１２）の内部に存在する発信器（２６）の三次元座標を演算する演算部（５４）と、
上記基礎データ（１４）に基づいて構造物の画像をディスプレイ（３６）に表示させると共に、上記ディスプレイ（３６）に表示された構造物（１２）の座標系上の位置であって上記発信器（２６）の三次元座標に対応する位置に上記発信器（２６）に対応する特定画像（５８）を表示させる画像合成部（５６）を備えたことを特徴とする防災システム。
上記構造物（１２）又は構造物（１２）の近傍に固定され、上記発信器（２６）から発信される電波をもとに上記発信器（２６）の方位角を取得する無線機（２８〜３２，２８’〜３２’）を有し、
上記演算部（５４）は上記無線機（２８〜３２，２８’〜３２’）の設置座標と発信器（２６）の方位角から発信器（２６）の三次元座標を演算することを特徴とする請求項１の防災システム。
上記演算部（５４）は発信器（２６）の三次元座標を一定時間ごとに演算し、
上記画像合成部（５６）は上記一定時間ごとに演算された三次元座標に対応する上記座標系の位置に上記特定画像（５８）を表示させることを特徴とする請求項２に記載の防災システム。
上記発信器（２６）が携帯電話であることを特徴とする請求項１の防災システム。