JP2010129003A - Disaster prevention comprehensive plan support system and program of the same - Google Patents

Disaster prevention comprehensive plan support system and program of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2010129003A
JP2010129003A JP2008305768A JP2008305768A JP2010129003A JP 2010129003 A JP2010129003 A JP 2010129003A JP 2008305768 A JP2008305768 A JP 2008305768A JP 2008305768 A JP2008305768 A JP 2008305768A JP 2010129003 A JP2010129003 A JP 2010129003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
occurrence
disaster
accident
repair
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008305768A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4595094B2 (en
Inventor
Kohei Furukawa
浩平 古川
Tsuguhiro Shinozaki
嗣浩 篠崎
Hiroyuki Oishi
博之 大石
Yoshinori Araki
義則 荒木
Takeharu Sato
丈晴 佐藤
Hideaki Kikuchi
英明 菊池
Takayoshi Kamihara
孝義 神原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIGHT-JAPAN ENGINEERING CONSULTANTS Inc
HOKKAIDO GIJUTSU CONSULTANT KK
Chuden Engineering Consultants Co Ltd
West Japan Engineering Consultants Inc
Yamaguchi University NUC
Yachiyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
EIGHT-JAPAN ENGINEERING CONSULTANTS Inc
HOKKAIDO GIJUTSU CONSULTANT KK
Chuden Engineering Consultants Co Ltd
West Japan Engineering Consultants Inc
Yamaguchi University NUC
Yachiyo Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EIGHT-JAPAN ENGINEERING CONSULTANTS Inc, HOKKAIDO GIJUTSU CONSULTANT KK, Chuden Engineering Consultants Co Ltd, West Japan Engineering Consultants Inc, Yamaguchi University NUC, Yachiyo Engineering Co Ltd filed Critical EIGHT-JAPAN ENGINEERING CONSULTANTS Inc
Priority to JP2008305768A priority Critical patent/JP4595094B2/en
Publication of JP2010129003A publication Critical patent/JP2010129003A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4595094B2 publication Critical patent/JP4595094B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a disaster prevention comprehensive plan support system and program for creating a rule for efficiently and accurately evaluating the occurrence/non-occurrence of disaster-accident-repair for accident and repair of the sediment disasters caused on a slope or mountain stream by rainfall, natural disasters such as a disaster or river disaster caused by an earthquake or volcanic activity, facilities or equipment such as a road or a water and sewage, a dam, a harbor, and a sand guard, and building structures such as a bridge and steel tower, a plant, and a building. <P>SOLUTION: This disaster prevention comprehensive plan support system includes a risk arithmetic section 12 for calculating the disaster occurrence risk of an observation-inspection object part using separation surface data 17 and observation-inspection data 8 for forming the boundary between the occurrence and non-occurrence of the disaster analyzed by an SVM, a representative data extracting section 13 for extracting representative data 19 using this risk, a rough assembly creating section 22 for forming a rough assembly using the representative data 19, and a rule creating section 23 for extracting a rule of disaster-accident-repair from the rough assembly. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、降雨を誘因として斜面あるいは渓流で発生する土砂災害、あるいは地震や火山活動によって発生する災害や河川災害など自然災害、さらには道路や上下水道、ダム、港湾、砂防などの施設や設備、橋梁や鉄塔、発電所、ビルなどの建造物における老朽化や上記の自然災害に伴う事故や補修を対象として実施される災害・事故・補修の発生・非発生に対する効率的かつ高精度な評価を支援するための防災総合計画支援システムとそのプログラムに関する。   The present invention relates to earth and sand disasters that occur on slopes and mountain streams due to rainfall, natural disasters such as disasters caused by earthquakes and volcanic activities, river disasters, and facilities and equipment such as roads, water and sewage systems, dams, ports, and sabos. Efficient and highly accurate assessment of the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs for aging of buildings, bridges, steel towers, power plants, buildings, etc. and accidents and repairs associated with the above natural disasters Disaster prevention comprehensive plan support system and program for supporting

豪雨や地震、火山活動等による自然災害は、毎年、我が国に甚大な被害を与えている。例えば、土砂災害は、我が国の国土の約7割が山地で地質的にも脆弱な地域が多く、急峻な地形が多い等の地理的条件や、都市化の進展による山麓部の土砂災害危険地域への人口増加等の社会的条件、更には台風や梅雨等の集中豪雨に見舞われ易いといった気象的条件により、我が国における宿命的な自然災害の一つとなっており、毎年、全国各地で多数発生し、尊い人命が失われ、貴重な財産が破壊されているが、かかる土砂災害の危険箇所(土石流危険渓流、急傾斜地崩壊危険箇所、地すべり危険箇所)は、全国で約52万箇所と多く、ハード面の対策による整備率は25%台と低いのが現状である。
また、道路や上下水道、ダム、港湾などの施設や設備、あるいは橋梁や鉄塔、発電所、ビルなどの建造物における老朽化や上記の自然災害に伴う事故や補修についても同様である。
かかる状況に対し、これだけ多くの危険箇所や施設・設備・建造物の全てにハード面の対策や補修・更新工事を実施するには、予算的、時間的な制約もあることから、ソフト面における対策によりハ−ド面の対策の遅れをカバーする必要性が認識されてきており、地域に広く散在する危険渓流等自然災害が発生する可能性のある地点・箇所や、老朽化や自然災害に伴う事故により被害を受ける可能性のある構造物の中から特に危険な箇所や比較的安全な箇所の分布を把握し、災害・事故・補修の発生に対する予防強化を行うことの重要性は高まっている。
そこで、従来から、例えば、防災・補修事業計画の立案支援などのために実際の災害・事故・補修の発生あるいは非発生に関するデータをコンピュータ処理することで精度の高い情報を得る研究を実施して、本発明者らは既に、がけ崩れの発生予測に用いられる発生降雨、非発生降雨の判別境界線であるがけ崩れの発生限界線や、避難基準線、警戒基準線を設定する方法について非特許文献1に示されるように発表している。
非特許文献1では、複雑な自然現象を直線近似せず、高精度の発生限界線等を設定することを目的として、非線形判別に優れた放射状基底関数ネットワーク(以後、RBFNと略す場合がある。)を用い、地域毎の非線形がけ崩れ発生限界雨量線を設定する方法を提案している。本非特許文献1に開示される技術では、RBFNを用いて、その学習機能を利用して最適な中間層と出力層の重みを決定することによって非線形がけ崩れ発生限界雨量線を設定している。
また、特許文献1においては、「災害対策支援システム」として、災害発生時に実行すべき災害対策を自動的に選択して表示し、その進捗状況を併せて示す手段を備えたシステムが開示されている。
本特許文献1に開示される災害対策支援システムは、基本的にはif−then形式で、予め発生する事象とそれに対応する対策を関連付けて格納された対策リストを読みだして、対応するものである。災害時に精神的、時間的、人的に余裕のない状況で、的確な判断を可能とすべくなされたものである。また、標準的な作業時間と実働時に要した作業時間及び対策可能な残り時間を表示することで、対策進捗状況をリアルタイムに把握することが可能であると同時に、重要度の高い対策と低い対策を取捨選択するためにも用いることができる。
さらに、特許文献2においては、非特許文献1に開示される技術を警戒避難システムに応用した発明が開示されている。本特許文献2に開示された発明では、災害に影響を及ぼす地形要因、地質・土質要因、環境要因及び地震要因を踏まえた上で、短期降雨指標として、例えば発生時刻から3時間以内の最大時間雨量を、また、長期降雨指標として、例えばその時刻における半減期を72時間とした実効雨量を用いて、CLを演算するものである。
このようにして得られたCLを用いることで、信頼性の高い警戒避難支援システムを提供することが可能である。
さらに、非特許文献2には、地形・地質要因(以下、地形要因という。)と降雨要因を用いて、ラフ集合により土石流の発生・非発生ルールの作成を行い,災害発生の起因となった要因の追求を行う研究が開示されている。この研究は、数理的な手法を導入することにより客観的な災害発生条件を探求するものである。
倉本和正 他5名:RBFネットワークを用いた非線形がけ崩れ発生限界雨量線の設定に関する研究、土木学会論文集のNo.672/VI−50,pp.117−132,2001.3 岡本正男 他4名:ラフ集合を用いたデータマイニングによる土砂移動現象の重要要因及びルール抽出に関する研究、砂防学会誌 Vol.54,No.6,p.4−15,2002 特開2002−230235号公報 特開2003−184098号公報
Natural disasters such as heavy rains, earthquakes, and volcanic activities have caused enormous damage to Japan every year. For example, about 70% of Japan's national land is mountainous, and there are many geologically vulnerable areas, and there are many steep landforms. It is one of the fatal natural disasters in Japan due to social conditions such as population growth in Japan and weather conditions such as typhoons and rainy seasons that are easily affected by heavy rains. However, precious lives have been lost and valuable assets have been destroyed, but there are many places where there are about 520,000 dangerous places for debris disasters (debris flow dangerous mountain streams, steep slope collapse dangerous places, landslide dangerous places) nationwide, Currently, the maintenance rate due to hardware measures is as low as 25%.
The same applies to facilities and equipment such as roads, water and sewage systems, dams, and harbors, or aging of buildings such as bridges, steel towers, power plants, and buildings, and accidents and repairs associated with the natural disasters described above.
In response to such a situation, there are budgetary and time constraints to implement hardware countermeasures and repair / renewal work for all of these dangerous locations and facilities / equipment / buildings. The need for measures to cover delays in hard measures has been recognized, and there are points and places where natural disasters such as dangerous mountain streams that are widely scattered in the region are likely to occur, aging and natural disasters. The importance of strengthening prevention against occurrence of disasters, accidents and repairs by grasping the distribution of particularly dangerous parts and relatively safe parts among structures that may be damaged by accidents involved Yes.
So, for example, to support the planning of disaster prevention / repair business plans, we have been conducting research to obtain highly accurate information by computer processing data related to the occurrence or non-occurrence of actual disasters / accidents / repairs. The present inventors have already disclosed a method for setting a landslide occurrence limit line, an evacuation reference line, and a warning reference line, which are discrimination boundaries between generated rainfall and non-occurrence rainfall used for predicting occurrence of landslide. Announced as shown in
In Non-Patent Document 1, there is a case where a radial basis function network excellent in non-linear discrimination (hereinafter abbreviated as RBFN) is used for the purpose of setting a high-precision generation limit line or the like without performing a linear approximation of complex natural phenomena. ), And proposes a method for setting a non-linear collapse critical rainfall line for each region. In the technology disclosed in Non-Patent Document 1, a non-linear collapse occurrence limit rainfall line is set by using RBFN and determining the optimum weight of the intermediate layer and the output layer using the learning function.
Patent Document 1 discloses a system provided with a means for automatically selecting and displaying a disaster countermeasure to be executed when a disaster occurs, and indicating the progress status as a “disaster countermeasure support system”. Yes.
The disaster countermeasure support system disclosed in this Patent Document 1 basically reads and copes with a list of countermeasures stored in association with events that occur in advance and corresponding countermeasures in an if-then format. is there. It was designed to enable accurate judgments in situations where there is no mental, temporal, or human capacity at the time of a disaster. In addition, by displaying the standard work time, the work time required during actual work, and the remaining time that can be taken, it is possible to grasp the progress of the measure in real time, and at the same time, measures with high importance and low measures It can also be used to select.
Further, Patent Document 2 discloses an invention in which the technology disclosed in Non-Patent Document 1 is applied to a warning and evacuation system. In the invention disclosed in this patent document 2, a short-term rainfall index, for example, the maximum time within 3 hours from the time of occurrence is taken into account, taking into account the topographic factors, geological / soil factors, environmental factors and earthquake factors that affect disasters. CL is calculated by using the rainfall and the effective rainfall for a long-term rainfall index, for example, the half-life at that time is 72 hours.
By using CL thus obtained, it is possible to provide a highly reliable warning and evacuation support system.
Furthermore, Non-Patent Document 2 created a rule for the occurrence / non-occurrence of debris flow by rough set using terrain / geological factors (hereinafter referred to as terrain factors) and rainfall factors. Research that pursues the factors is disclosed. This study explores objective disaster conditions by introducing mathematical methods.
Kazumasa Kuramoto et al. 5: Research on the setting of the non-linear collapse occurrence limit rainfall line using the RBF network, No. 672 / VI-50, pp. 117-132, 2001.3 Masao Okamoto and 4 others: Research on important factors and rule extraction of sediment movement phenomenon by data mining using rough set, Journal of Sabo Society Vol. 54, no. 6, p. 4-15, 2002 JP 2002-230235 A JP 2003-184098 A

しかしながら、非特許文献1及び特許文献2に開示された発明では、災害の発生限界線や、避難基準線、警戒基準線を設定することに主眼を置いており、ある特定の地域あるいは一定の条件毎にまとめられた地域グループにおいて、短期降雨指標や長期降雨指標がどの程度に至れば災害の発生の危険性があるのかを客観的に評価することに留まっていた。極端に言えば、同一地点において、蓄積された短期及び長期の降雨指標のデータを入力して、その地点で蓄積された降雨データに基づいて、どの程度の降雨で災害が生じることになるかという判断を行っていたのである。
これでは、客観的、定量的な評価であっても、地域毎あるいはグループ毎に個別具体的な評価を行なうことはできるものの、特定の地域ではなく、地域全般に共通の一般的、普遍的な評価を行なうことが困難であるという課題があった。
However, in the inventions disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 2, the focus is on setting a disaster occurrence limit line, an evacuation reference line, and a warning reference line, and a specific area or a certain condition In the regional groups compiled for each, the objective was to objectively evaluate the extent to which the short-term rainfall index and the long-term rainfall index reached the risk of disaster occurrence. Extremely speaking, the data of short-term and long-term rainfall index accumulated at the same point is input, and how much rain will cause a disaster based on the rain data accumulated at that point. Judgment was made.
Even though this is an objective and quantitative evaluation, it is possible to carry out individual specific evaluations for each region or group, but it is not a specific region but a general and universal common to all regions. There was a problem that it was difficult to evaluate.

また、特許文献1に開示された発明では、基本的に複雑ではあるけれども予め定められたあるいは既知の条件とその対策をリスト状のデータ構造を備えたものを用いて、対策の具体的な実施手順を示すものである。確かに対策リストは補正、更新が可能であるものの基本的には入力されたデータを基に判断がなされ、コンピュータは、事象と対策を結合させるという処理を行うに過ぎないものであり、データ自体の評価を実施したり、その精度を向上させるという点では困難であるという課題があった。   In addition, in the invention disclosed in Patent Document 1, a specific implementation of countermeasures using a list-structured data structure with predetermined or known conditions and countermeasures although they are basically complicated. The procedure is shown. Although the countermeasure list can certainly be corrected and updated, the judgment is basically made based on the input data, and the computer only performs the process of combining the event and the countermeasure, and the data itself There is a problem that it is difficult to carry out the evaluation and improve the accuracy.

さらに、非特許文献2においては、ラフ集合による分析結果のみでできるだけ多くの災害の発生・非発生を説明しようとしているため、非常に多様なルールが作成されてしまうという課題があった。これは、母集団データに含まれるノイズ的なデータ(局所的かつ特例的な条件により災害が発生・非発生となっているデータ)の影響が大きいことが推測される。
ルールが多様過ぎては、精度は高くなっても、効率的に評価を実施することが難しくなってしまう。すなわち、そのルールでカバーできる地点や箇所が少なくなってしまい、結局災害の発生・非発生に関する評価を行うことが難しくなるのである。すなわち、災害の発生・非発生に対する高精度かつ効率的な評価を実施することができないという課題があった。このことは、非特許文献1、特許文献1及び特許文献2においても同様であった。
なお、本願において、「ルール」とは、ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せを意味し、「ラフ集合」とは、災害・事故・補修発生要因に対し、この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け、この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、このモデルに観測・点検データを代入して得られる集合であって、カテゴリー区間の組合せによって形成される部分集合によって完全に分離されない集合を意味する。また、本願において、「カテゴリー区間」とは、災害・事故・補修発生の要因における属性値、例えば、降雨量、流域平均勾配、流域長、老朽度、損傷程度などの観測値あるいは点検値に対して、区間として区切ったその区間を言う。例えば、要因が流域平均勾配の場合には、10°〜20°、20°〜30°、30°〜40°とする3つの範囲が、カテゴリー区間の例として考えられる。また、渓流方位などのようにもともと物理的な順位を持たない東、西、南、北等もこれに該当する。
Further, in Non-Patent Document 2, there is a problem that a very diverse rule is created because it is intended to explain the occurrence / non-occurrence of as many disasters as possible only by the analysis result of the rough set. This is presumed that the influence of noisy data included in the population data (data in which a disaster has occurred / not occurred due to local and special conditions) is large.
If the rules are too diverse, it will be difficult to perform the evaluation efficiently even if the accuracy is high. In other words, the number of points and places that can be covered by the rules are reduced, and it becomes difficult to evaluate the occurrence / non-occurrence of disasters. That is, there has been a problem that it is impossible to carry out highly accurate and efficient evaluation on occurrence / non-occurrence of disasters. This also applies to Non-Patent Document 1, Patent Document 1, and Patent Document 2.
In this application, “rule” means a combination of category sections for each factor in the rough set, and “rough set” means a category section for attribute values related to this factor for disaster / accident / repair occurrence factors. This is a set obtained by combining the category intervals for each factor to form a model and substituting observation and inspection data into this model, and is not completely separated by the subset formed by the combination of category intervals Means a set. In addition, in this application, “category section” refers to attribute values of factors causing disasters, accidents, repairs, such as observed values or inspection values such as rainfall, basin average slope, basin length, age, degree of damage, etc. And that section divided as a section. For example, when the factor is a basin average gradient, three ranges of 10 ° to 20 °, 20 ° to 30 °, and 30 ° to 40 ° are considered as examples of category sections. This also applies to east, west, south, north, etc. that do not have a physical order such as mountain stream direction.

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたものであり、降雨を誘因として斜面あるいは渓流で発生する土砂災害、あるいは地震や火山活動によって発生する災害や河川災害など自然災害、また、道路や上下水道、ダム、港湾、砂防などの施設や設備、橋梁や鉄塔、発電所、ビルなどの建造物における老朽化や上記の自然災害に伴う事故や補修を対象として効率的かつ高精度な災害・事故・補修の発生・非発生評価を行うためのルール(Rule)を生成することができる防災総合計画支援システムとそのプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in response to such a conventional situation, such as a landslide disaster that occurs on a slope or a mountain stream caused by rainfall, a natural disaster such as a disaster or a river disaster caused by an earthquake or a volcanic activity, and a road. Efficient and accurate disasters for facilities and equipment such as water and sewage systems, dams, ports, sabos, bridges, steel towers, power plants, buildings, etc., and accidents and repairs associated with the above natural disasters -It aims at providing the disaster prevention comprehensive plan support system which can produce | generate the rule (Rule) for performing occurrence / non-occurrence evaluation of an accident and repair, and its program.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明である防災総合計画支援システムは、観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて解析して災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算部と、前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出部と、前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成部と、前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成部と、を有することを特徴とするものである。
なお、本願において、分離面を解析するための学習データとしての,災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データと、分離面までの距離を演算するための要因毎のn次元の観測・点検データは同一であっても、異なるデータであってもよい。異なる場合には、同一地点・箇所で異なる時期に観測・点検された場合と、異なる地点・箇所で観測・点検された場合とがある。また、本願においては、「しきい値」と「条件」と分けて記載しているが、これは「しきい値」は特に数値による限定のみの条件を概念し、「条件」は、例えばしきい値を含めて論理式を含むような場合をも概念しているためである。
In order to achieve the above object, the comprehensive disaster prevention plan support system according to the first aspect of the present invention provides an occurrence factor of disaster / accident / repair (where the number of factors is n. N ≧ 2) Corresponding to the coordinate axes that make up the n-dimensional coordinate space, the n-dimensional observation / inspection data observed and inspected for each cause of disaster / accident / repair is used as learning data, and the disaster / accident at the location subject to observation / inspection・ The occurrence / non-occurrence of repairs is used as a teacher value, and the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs is analyzed using a support vector machine (hereinafter referred to as SVM) to generate disasters / accidents / repairs. The n-dimensional observation / inspection data indicates the separation plane that forms a non-occurrence boundary and the n-dimensional observation / inspection data for each factor observed / inspected at the observation / inspection target location. Said The distance from the coordinate point in the dimensional coordinate space to the separation surface (however, this distance may be positive when the coordinate point is on the origin side of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation surface, Alternatively, the risk may be negative if it is on the origin side.) A risk calculation unit that calculates the risk of occurrence of disaster, accident, or repair at the location subject to observation / inspection, and a desired risk for occurrence of disaster, accident, or repair The corresponding disaster / accident / repair occurrence risk is extracted on the basis of the threshold value or condition, and n-dimensional observation is performed for each factor corresponding to the extracted disaster / accident / repair occurrence risk・ A representative data extraction unit that extracts inspection data as representative data, and a category section for attribute values related to the factor of occurrence of n-dimensional disaster / accident / repair, and a category for each factor. -A section is combined to form a model, the representative data is substituted into this model, a rough set generation unit that forms a rough set, and a combination of category sections for each factor in the rough set is generated as a rule, Calculate the certainty of disaster, accident and repair for each rule and support, and set the rule based on the desired threshold or condition for the certainty and / or the desired threshold or condition for the support. And a rule generation unit for extracting disasters / accidents / repairs.
In this application, in order to calculate the n-dimensional observation / inspection data observed and inspected for each cause of disaster, accident, and repair as learning data for analyzing the separation surface, and the distance to the separation surface The n-dimensional observation / inspection data for each factor may be the same or different. If they are different, they may be observed / inspected at the same point / location at different times, or may be observed / checked at different locations / locations. Further, in this application, “threshold” and “condition” are separately described, but this means that “threshold” is a concept that is limited only by numerical values, and “condition” is, for example, This is because the concept of including a logical expression including a threshold is also considered.

請求項2記載の発明である防災総合計画支援システムは、観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面を解析する分離面演算部と、この分離面演算部で解析された分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算部と、前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出部と、前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成部と、前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成部と、を有することを特徴とするものである。   The disaster prevention comprehensive plan support system according to claim 2 constitutes an n-dimensional coordinate space for disaster / accident / repair occurrence factors (the number of factors is n. N ≧ 2) in the observation / inspection target locations. The n-dimensional observation / inspection data observed and inspected for each cause of disaster, accident, and repair corresponding to the coordinate axis is used as learning data, and the occurrence, non-occurrence of disaster, accident, and repair at the location subject to observation and inspection As a teacher value, and the possibility of occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs using a support vector machine (hereinafter referred to as SVM) to form the boundary of occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs Using the separation surface calculation unit that analyzes the separation surface, the separation surface analyzed by the separation surface calculation unit, and the n-dimensional observation / inspection data for each of the factors observed and inspected at the observation / inspection target location, N dimension The distance from the coordinate point in the n-dimensional coordinate space indicated by the observation / inspection data to the separation plane (however, this distance is the origin point of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation plane) A risk calculation unit that calculates the risk of occurrence of a disaster, an accident, or a repair at the observation / inspection location; Based on the desired threshold or condition for the accident / repair occurrence risk, the corresponding disaster / accident / repair occurrence risk is extracted, and the extracted disaster / accident / repair occurrence risk is dealt with. A representative data extraction unit that extracts n-dimensional observation / inspection data for each factor as representative data, and category categories for attribute values related to the n-dimensional disaster / accident / repair occurrence factor A model is formed by combining the category intervals for each factor, the representative data is substituted into the model, and a rough set generation unit for forming a rough set, and a category interval for each factor in the rough set A combination is generated as a rule, and the certainty of disaster, accident and repair and the support for each rule are calculated, and a desired threshold or condition for the certainty and / or a desired threshold or condition for the support And a rule generation unit for disaster / accident / repair that extracts the rule with reference to the above.

また、請求項3に記載の発明である防災総合計画支援プログラムは、コンピュータによって、災害・事故・補修のルールを生成するために実行されるプログラムであって、コンピュータに、観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて解析して災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算工程と、前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出工程と、前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成工程と、前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成工程と、を実行させることを特徴とするものである。   The comprehensive disaster prevention plan support program according to claim 3 is a program executed by a computer to generate rules for disasters, accidents, and repairs, and the computer is provided with an observation / inspection location. Causes of occurrence of disasters / accidents / repairs (the number of factors is n. N ≧ 2) corresponded to the coordinate axes constituting the n-dimensional coordinate space, and were observed and inspected for each cause of occurrence of disasters / accidents / repairs. Use n-dimensional observation / inspection data as learning data and use the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs at the locations subject to observation / inspection as teacher values to support the possibility of occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs The separation plane that is analyzed by using a vector machine (hereinafter referred to as SVM) to form the boundary of occurrence / non-occurrence of disaster / accident / repair, and observation / point The distance from the coordinate point in the n-dimensional coordinate space indicated by the n-dimensional observation / inspection data to the separation plane (however, this distance) May be positive when the coordinate point is on the origin side of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation plane, or may be negative when the coordinate point is on the origin side). Based on the risk calculation process for calculating the risk of occurrence of disaster, accident, or repair at a location, and the desired threshold or condition for the risk of occurrence of disaster, accident, or repair, the applicable disaster, accident, or repair risk A representative data extraction step of extracting n-dimensional observation / inspection data for each factor corresponding to the extracted disaster / accident / repair occurrence risk as representative data, and the n-dimensional disaster For accident / repair factors, a category section for the attribute value related to this factor is provided, a model is formed by combining the category sections for each factor, and the representative data is substituted into this model to form a rough set. A rough set generation step and a combination of category sections for each factor in the rough set are generated as rules, and the certainty of disaster / accident / repair and support for each rule are calculated, and a desired threshold for the certainty is calculated. A disaster / accident / repair rule generation step for extracting the rule based on a value or condition and / or a desired threshold value or condition for the support is performed.

請求項4に記載の防災総合計画支援プログラムでは、コンピュータによって、災害・事故・補修発生・非発生のルールを生成するために実行されるプログラムであって、 コンピュータに、観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面を解析する分離面演算工程と、この分離面演算部で解析された分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算工程と、前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出工程と、前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成工程と、前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成工程と、を実行させることを特徴とするものである。   The disaster prevention comprehensive plan support program according to claim 4 is a program that is executed by a computer to generate rules for disaster, accident, repair occurrence, and non-occurrence.・ The occurrence factor of accident / repair (the number of factors is n. N ≧ 2) corresponds to the coordinate axes that constitute the n-dimensional coordinate space, and n is observed and inspected for each occurrence factor of the disaster / accident / repair. Dimensional observation / inspection data is used as learning data, and the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs at the observation / inspection locations is used as a teacher value to support the possibility of occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs. Using the machine (hereinafter referred to as SVM), the separation plane calculation process for analyzing the separation plane that forms the boundary of occurrence / non-occurrence of disaster / accident / repair, and analysis by this separation plane calculation section In the n-dimensional coordinate space indicated by the n-dimensional observation / inspection data, using the separated plane and the n-dimensional observation / inspection data for each of the factors observed / inspected at the observation / inspection target location. The distance from the coordinate point to the separation plane (however, this distance may be positive when the coordinate point is on the origin side of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation plane, or the origin side The risk level calculation step for calculating the disaster / accident / repair occurrence risk at the location subject to observation / inspection, and a desired threshold for the disaster / accident / repair occurrence risk Or, based on the conditions, the corresponding disaster / accident / repair occurrence risk is extracted, and n-dimensional observation / inspection data for each factor corresponding to the extracted disaster / accident / repair occurrence risk is obtained. Representative data For the n-dimensional disaster / accident / repair occurrence factor, a category section is provided for the attribute value related to this factor, and a model is formed by combining the category sections for each factor. By substituting data into this model, a rough set generation process that forms a rough set and a combination of category sections for each factor in the rough set are generated as rules, and the certainty of disaster, accident, and repair for each rule And a rule generation step for disaster, accident, and repair that calculates a support and extracts the rule based on a desired threshold value or condition for the certainty factor and / or a desired threshold value or condition for the support. , Are executed.

本発明は、災害危険箇所や施設・設備・建造物において得られた観測・点検データをそのままラフ集合として用いて災害・事故・補修の発生・非発生を評価するのではなく、前段階として観測・点検データとSVM解析の分離面を用いて観測・点検データのうち、客観的にデータの一部を代表データとして抽出し、その代表データを用いてラフ集合を生成した後に、災害・事故・補修の発生・非発生の評価のためのルールを生成するため、観測・点検データに含まれるノイズデータを削除することができ、客観的かつ高精度なルールを生成することが可能である。
しかも、生成されるルールは少ない要因数で構成されるものでありながら、多くの観測・点検データを説明することが可能な汎用性の高いものであるという利点を持つ。
The present invention does not use the observation / inspection data obtained at disaster risk points or facilities / equipment / buildings as a rough set as it is to evaluate the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs as a preliminary stage.・ A part of the observation / inspection data is objectively extracted as representative data using the separation surface of inspection data and SVM analysis, and a rough set is generated using the representative data. Since a rule for evaluating occurrence / non-occurrence of repair is generated, noise data included in observation / inspection data can be deleted, and an objective and highly accurate rule can be generated.
In addition, although the generated rule is composed of a small number of factors, it has an advantage that it is highly versatile and can explain a lot of observation / inspection data.

以下、本発明の実施の形態に係る防災総合計画支援システムにおいては、災害・事故・補修のルールの生成のための代表データの抽出にSVMを利用し、また、災害・事故・補修のルールの生成にはラフ集合を用いた。そこで、本実施の形態に係る防災総合計画支援システムについて説明する前に、まず、SVMとラフ集合について説明を行う。
SVMとは1995年にVapnikらによって提案された手法で、現在、最も強力なパターン分類手法として注目されているものである。SVMでは、線形分離不可能なデータ群を、非線形関数を用いることにより高次元特徴空間にマッピングし、線形分離可能な状態とすることで明確に分離する機能を持つ。この時、高次元特徴空間でデータを分離する面を分離超平面と呼ぶ。この分離超平面の概念を図1に示す。なお、本願では、この分離超平面を単に分離面という。
この機能を利用し、災害・事故・補修の発生・非発生を判別する分離超平面と各データとの距離を算出することで危険度を評価することができる。この分離超平面と各データとの距離を算出して危険度を評価する概念を図2に示す。本願ではこの危険度評価手法を応用し、災害・事故・補修のルールを求める上で元の観測・点検データの代表となり得る代表データ(災害・事故・補修発生データとしてはより危険度の高いもの、非発生データとしてはより安全度の高いもの)を抽出する作業を行った。
なお、データ点と分離超平面との距離についてはあらためて説明する必要もないと思われるが、データ点の座標から分離超平面に対して垂線を下ろし、その長さを距離するものである。但し、図2では、座標として危険側を正方向とし、分離超平面からデータ点に向かって距離(f(x))を計算しているため、すなわちベクトルとして考えているため、データ点が分離超平面から正方向へ離れるほど距離は負値として大きくなり、逆にデータ点が分離超平面から負方向へ離れるほど(座標原点に近くなるほど)正値として大きくなっている。本実施の形態においては、このような座標の採り方をしているものの、逆に座標として安全側を正方向としている場合には、距離が負値の方が安全となり、正値の方が危険となることは言うまでもない。
Hereinafter, in the disaster prevention comprehensive plan support system according to the embodiment of the present invention, SVM is used to extract representative data for generating disaster / accident / repair rules, and disaster / accident / repair rules A rough set was used for generation. Therefore, before explaining the disaster prevention comprehensive plan support system according to the present embodiment, first, SVM and rough set will be explained.
SVM is a technique proposed by Vapnik et al. In 1995 and is currently attracting attention as the most powerful pattern classification technique. In SVM, a data group that cannot be linearly separated is mapped to a high-dimensional feature space using a non-linear function, and a function of clearly separating the data group by making it linearly separable. At this time, a surface that separates data in the high-dimensional feature space is called a separation hyperplane. The concept of this separation hyperplane is shown in FIG. In the present application, this separation hyperplane is simply referred to as a separation surface.
Using this function, the degree of risk can be evaluated by calculating the distance between each data and the separated hyperplane that discriminates the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs. FIG. 2 shows the concept of calculating the distance between the separated hyperplane and each data to evaluate the risk level. In this application, this risk assessment method is applied to represent the original observation / inspection data in determining the disaster / accident / repair rules (representing data with higher risk as disaster / accident / repair occurrence data) As a non-occurrence data, the work of extracting the safer).
The distance between the data point and the separation hyperplane does not need to be described again, but a perpendicular is drawn from the coordinates of the data point to the separation hyperplane to distance the length. However, in FIG. 2, since the dangerous side is the positive direction as the coordinate and the distance (f (x)) is calculated from the separation hyperplane toward the data point, that is, it is considered as a vector, the data point is separated. The distance increases from the hyperplane in the positive direction, and the distance increases as a negative value. Conversely, as the data point moves away from the separation hyperplane in the negative direction (closer to the coordinate origin), the distance increases. In this embodiment, although such a coordinate is adopted, on the contrary, when the safe side is a positive direction as a coordinate, the negative value is safer and the positive value is more positive. Needless to say, it can be dangerous.

次に、ラフ集合について説明する。図3に、ラフ集合の概念図を示す。全体集合を2つの要因(要因1及び要因2)を用いてそれぞれ3つのカテゴリー区間を設け、それぞれの組合せを考えると9個の領域に区分したモデルが形成される。このモデルに対して、図3に示されるとおり、災害・事故・補修の発生・非発生に関するデータがプロットされている。
図3に示されるラフ集合では、前述のとおり9個の領域に区分しても部分集合は完全に分離されていない。このように完全に分離されない集合をラフ集合と呼んでいる。これらの要因によって集合が区分された時、同じ領域内のデータがすべて同種であるデータを整合データ(図3においてハッチングされている部分内のデータ)といい、混在するデータを矛盾データという。なお要因の組合せを評価する指標としては、次式(1)に定義される整合度を用いている。
Next, the rough set will be described. FIG. 3 shows a conceptual diagram of the rough set. Three categories are provided for the entire set using two factors (factor 1 and factor 2), and a model is formed in which each combination is considered to be divided into nine regions. As shown in FIG. 3, data relating to the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs is plotted for this model.
In the rough set shown in FIG. 3, the subsets are not completely separated even if divided into nine regions as described above. Such a set that is not completely separated is called a rough set. When a set is divided by these factors, data in which all data in the same area is the same type is called consistent data (data in the hatched portion in FIG. 3), and mixed data is called contradictory data. As an index for evaluating the combination of factors, the degree of consistency defined by the following equation (1) is used.

この整合度は、先に説明したカテゴリー区間名(例えば、カテゴリー区間のそれぞれに充てた通し番号を示す)を属性値として置き換え、災害・事故・補修の発生・非発生の実績を決定属性値(例えば、災害・事故・補修発生の場合を1、非発生の場合を0とした値を示す)として個別のデータを分類し、決定属性値の異なる矛盾データを有する領域を矛盾領域、他を整合領域として、整合度をその領域内における要因の組合せを評価する指標として用いているのである。
また、作成したルール(Rule)の精度と汎用性を表す尺度として、式(2)、(3)にそれぞれ示す確信度とサポートを用いている。
The degree of consistency is determined by replacing the category section name described above (for example, indicating the serial number assigned to each category section) as an attribute value, and determining the occurrence / non-occurrence of disaster / accident / repair attribute value (for example, (Indicates that the value is 1 when disaster / accident / repair occurs, and 0 when non-occurrence occurs)), individual data is classified, areas with inconsistent data with different decision attribute values are inconsistent areas, others are consistent areas As a result, the degree of matching is used as an index for evaluating a combination of factors in the region.
In addition, as the scale representing the accuracy and versatility of the created rule (Rule), the certainty factor and support shown in equations (2) and (3) are used.

例えば図3において、要因1と要因2のカテゴリー区分が共に2である場合、すなわち、中央の区分の領域は発生ルールとなり、この領域内の確信度は100%(3/3)、サポートは14%(3/22)となる。従って、このルールに適合する箇所は、すべて発生したデータのみで構成されており、正確性は100%、全データに占める割合は14%に相当することを意味している。   For example, in FIG. 3, when both the category divisions of factor 1 and factor 2 are 2, that is, the region of the central division is an occurrence rule, the certainty in this region is 100% (3/3), and support is 14 % (3/22). Therefore, all the locations that conform to this rule are composed only of generated data, which means that the accuracy is 100%, and the ratio of the total data is 14%.

次に、このルールの領域の拡張について説明を加える。
土砂災害の解析にラフ集合を用いる場合、作成されたルールの1つ1つが説明できる範囲は少なく、データベースの一部しか説明できないことから、有用なルールとは言い難い場合がしばしば生じる。そのような場合、ルール領域の拡張を行うことが効果的である。
ルール領域の拡張の概念としては、例えば図4(a)に示すハッチング領域が発生ルールである場合、図4(b)に示すように、より危険と考えられる部分集合を含む領域を発生ルールとすることで(カテゴリー区分に「以上」の概念を与える)、ルールに含まれる発生箇所数が増加し、汎用性のあるルールとなる。非発生ルールにおいても同様であるが、この場合には、カテゴリー区分に「以下」の概念を与えるように実施する。本願においてもSVMによって抽出された代表データに対しルール領域の拡張を用いることで、より汎用性の高いルールの作成を行うことも可能である。
以上、本願発明の実施の形態に係る防災総合計画支援システムを説明する上で重要な概念であるSVMとラフ集合について説明した。
Next, explanation will be given on the expansion of the rule area.
When a rough set is used for an analysis of sediment disasters, each of the created rules has a small range that can be explained, and since only a part of the database can be explained, it is often difficult to say that it is a useful rule. In such a case, it is effective to expand the rule area.
For example, when the hatching area shown in FIG. 4A is an occurrence rule, the concept of extending the rule area is that an area including a subset that is considered to be more dangerous as shown in FIG. By doing so (the concept of “above” is given to the category division), the number of occurrence points included in the rule increases, and the rule becomes versatile. The same applies to the non-occurrence rule, but in this case, the concept of “below” is given to the category division. Also in this application, it is possible to create a more versatile rule by using the extension of the rule area for the representative data extracted by the SVM.
In the above, SVM and rough set which are important concepts in explaining the disaster prevention comprehensive plan support system according to the embodiment of the present invention have been described.

次に、図5及び図6を参照しながら本発明の実施の形態に係る防災総合計画支援システムについて説明する。
図5は防災総合計画支援システムの構成図であり、図6は防災総合計画支援システムにおいて実行される演算の工程を示すフローチャートである。
図5において、防災総合計画支援システム1は、大きくいうと、入力部2、SVM解析部3、ラフ集合解析部6、解析データベース4、データベース5及び出力部7から構成されている。
入力部2は、解析データベース4やデータベース5に格納される観測・点検データ8や解析条件データ9をはじめとして、解析データベース4及びデータベース5内に示される各データを予め入力して読み出し可能に格納しておくために用いられる。また、SVM解析部3に対して、観測・点検データ8や解析条件データ9を直接入力するためにも用いられる。入力部1としての具体例には、キーボード、マウス、ペンタブレット、光学式の読み取り装置あるいは、コンピュータ等の解析装置や計測機器等から通信回線を介してデータを受信する受信装置など複数種類の装置からなり目的に応じた使い分け可能な装置が考えられる。
また、出力部7としては、具体的にはCRT、液晶、プラズマあるいは有機ELなどによるディスプレイ装置、あるいはプリンタ装置などの表示装置、さらには外部装置への伝送を行うためのトランスミッタなどの発信装置などが考えられる。
SVM解析部3は、解析条件設定部10、分離面演算部11、危険度演算部12及び代表データ抽出部13から構成されるものである。
解析条件設定部10は、SVMの解析を実行するための解析条件を設定するものであり、入力部2から直接入力される解析条件データ9を読み込み、これを解析条件として設定したり、あるいは予め解析データベース4に入力部2から格納された解析条件データ9を読み出して設定することも可能である。SVM解析における解析条件としては、例えばソフトマージン法の場合では、誤判別を許容する程度を示すCとガウシアンカーネルの半径(データの影響度)であるrの2つのパラメータの設定が必要であり、これが解析条件として含まれる。あるいは、後述する危険度の演算において、代表データを抽出するためのしきい値又は条件なども解析条件として含まれるものである。すなわち、解析条件とは、SVM解析を実行する場合に、観測・点検データ8や分離面を構成する分離面関数データ14あるいは危険度の演算を実行するための危険度関数データ15以外に必要となる定数やパラメータあるいはしきい値又は条件などの条件に関する広く一般的なデータを意味しており、これらがSVM解析に際して設定されるようにするための要素を解析条件設定部10としているのである。
Next, the disaster prevention comprehensive plan support system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
FIG. 5 is a block diagram of the disaster prevention comprehensive plan support system, and FIG. 6 is a flowchart showing calculation steps executed in the disaster prevention comprehensive plan support system.
In FIG. 5, the disaster prevention comprehensive plan support system 1 generally includes an input unit 2, an SVM analysis unit 3, a rough set analysis unit 6, an analysis database 4, a database 5, and an output unit 7.
The input unit 2 stores the data shown in the analysis database 4 and the database 5 in advance, including the observation / inspection data 8 and the analysis condition data 9 stored in the analysis database 4 and the database 5, and stores them in a readable manner. Used to keep. Further, it is also used to directly input observation / inspection data 8 and analysis condition data 9 to the SVM analysis unit 3. Specific examples of the input unit 1 include a plurality of types of devices such as a keyboard, a mouse, a pen tablet, an optical reading device, or a receiving device that receives data from an analysis device such as a computer or a measurement device via a communication line. An apparatus that can be used properly according to the purpose is conceivable.
Further, as the output unit 7, specifically, a display device such as a CRT, liquid crystal, plasma or organic EL, a display device such as a printer device, and a transmitter such as a transmitter for transmitting to an external device, etc. Can be considered.
The SVM analysis unit 3 includes an analysis condition setting unit 10, a separation plane calculation unit 11, a risk level calculation unit 12, and a representative data extraction unit 13.
The analysis condition setting unit 10 sets analysis conditions for executing the analysis of the SVM. The analysis condition setting unit 10 reads the analysis condition data 9 directly input from the input unit 2 and sets the analysis condition data 9 as an analysis condition. It is also possible to read and set the analysis condition data 9 stored in the analysis database 4 from the input unit 2. As an analysis condition in the SVM analysis, for example, in the case of the soft margin method, it is necessary to set two parameters, that is, C, which indicates the degree to which misclassification is allowed, and r, which is the radius of Gaussian kernel (data influence degree). This is included as an analysis condition. Alternatively, a threshold value or a condition for extracting representative data is included as an analysis condition in the risk level calculation described later. That is, the analysis condition is necessary in addition to the observation / inspection data 8, the separation surface function data 14 constituting the separation surface, or the risk function data 15 for executing the risk calculation when executing the SVM analysis. The analysis condition setting unit 10 is an element for setting these parameters in the SVM analysis.

SVM解析部3の分離面演算部11は、図6にステップS1として示すように、災害危険箇所や施設・設備・建造物等の観測・点検対象物における災害・事故・補修の発生・非発生に関して観測・点検されたデータを学習データ16として、また、観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として、それぞれ分離面関数データ14に入力し、災害・事故・補修の発生の可能性の有無を分離する分離面を演算し、その演算によって得られた分離面データ17を読み出し可能にデータベース5に格納するものである。もちろん、予め分離面データ17を、入力部2を介してデータベース5に読み出し可能に格納しておく場合には、分離面演算部11は削除してもよい。なお、学習データ16は、観測・点検対象物において観測・点検されたデータであるが、そのデータの内容は、災害・事故・補修の発生・非発生に関する要因に対して観測・点検された数値であり、学習データ16や観測・点検データ8では、それらの要因の数(nとする。n≧2)に応じた次元と、その次元に応じた多次元の座標軸を概念して、この座標軸によって形成される座標空間に学習データ16や観測・点検データ8をプロットして、同じくn次元空間中に概念される分離面との距離をこの後説明する危険度演算部12によって演算している。
前述のとおり、学習データ16と観測・点検データ8は、同一のデータを用いてもよいし、異なるデータ、すなわち観測・点検した地点・箇所が同一で異なる時期に得られたデータあるいは異なる地点・箇所で観測・点検して得られたデータのいずれでもよい。
また、本実施の形態においては、分離面関数データ14は解析データベース4に、学習データ16はデータベース5にそれぞれ予め格納されており、分離面演算部11は、それぞれ読み出して用いるが、これらは解析データベース4やデータベース5に格納されていなくとも、分離面演算部11が解析を実行する際に入力部2を介して入力されるようにしてもよい。以下、本実施の形態において解析データベース4やデータベース5に格納されているデータを用いる場合においても同様に、これらのデータベースから読み出して用いてもよいし、別途必要に応じて外部から入力部2を介して入力するようにしてもよい。
危険度演算部12では、図6にステップS2として示すように、分離面演算部11によって演算された結果得られたあるいは予めデータベース5に格納された分離面データ17によって構成される分離面に基づいて、観測・点検データ8からの距離を演算する。具体的には、距離を演算するための関数である危険度関数データ15に、分離面データ17と観測・点検データ8を入力して、n次元の座標空間において分離面と観測・点検データ8のプロット点との距離を演算している。この距離を危険度データ18として読み出し可能にデータベース5に格納する。
この距離の概念については前述のとおりである。そして、この距離を危険度として、観測・点検データ8に対する危険度を判断するものである。本願では、便宜上危険度として危険性に対する指標としているが、逆に安全性に対する指標として安全度としてもよいことは言うまでもない。
As shown in step S1 of FIG. 6, the separation plane calculation unit 11 of the SVM analysis unit 3 generates / does not generate disasters / accidents / repairs in disaster / risk points and observation / inspection objects such as facilities / equipment / buildings. Observed and inspected data as learning data 16 and the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs at observation / inspection locations as teacher values are input to the separation plane function data 14, respectively. A separation plane that separates the possibility of occurrence of repair is calculated, and the separation plane data 17 obtained by the calculation is stored in the database 5 so as to be readable. Of course, when the separation plane data 17 is stored in the database 5 via the input unit 2 in a readable manner, the separation plane calculation unit 11 may be deleted. The learning data 16 is data observed and inspected in the observation / inspection object, but the contents of the data are numerical values observed and inspected for factors related to occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs. In the learning data 16 and the observation / inspection data 8, this coordinate axis is conceptualized as a dimension corresponding to the number of factors (n, n ≧ 2) and a multi-dimensional coordinate axis corresponding to the dimension. The learning data 16 and the observation / inspection data 8 are plotted in the coordinate space formed by, and the distance to the separation surface, which is also conceptualized in the n-dimensional space, is calculated by the risk calculating unit 12 described later. .
As described above, the learning data 16 and the observation / inspection data 8 may be the same data, or different data, that is, data obtained at different times with the same observation / inspection points / locations or different points / Any of the data obtained by observation / inspection at the location may be used.
In the present embodiment, the separation surface function data 14 is stored in advance in the analysis database 4 and the learning data 16 is stored in the database 5 in advance, and the separation surface calculation unit 11 reads out and uses them. Even if it is not stored in the database 4 or the database 5, it may be input via the input unit 2 when the separation plane calculation unit 11 executes the analysis. Hereinafter, also in the case of using data stored in the analysis database 4 or the database 5 in the present embodiment, the data may be read out from these databases and used, or the input unit 2 may be externally provided as necessary. You may make it input via.
As shown in step S <b> 2 in FIG. 6, the risk level calculation unit 12 is based on a separation plane that is obtained as a result of calculation by the separation plane calculation unit 11 or that is configured by the separation plane data 17 stored in the database 5 in advance. Then, the distance from the observation / inspection data 8 is calculated. More specifically, the separation plane data 17 and the observation / inspection data 8 are input to the risk function data 15 which is a function for calculating the distance, and the separation plane and the observation / inspection data 8 in the n-dimensional coordinate space. The distance from the plot point is calculated. This distance is stored in the database 5 so as to be readable as the risk data 18.
The concept of this distance is as described above. Then, using this distance as a risk level, the risk level for the observation / inspection data 8 is determined. In the present application, for the sake of convenience, a risk index is used as a risk index, but it is needless to say that a safety index may be used as a safety index.

次に、代表データ抽出部13は、図6にステップS3として示されるとおり、危険度演算部12において演算された危険度(危険度データ18)に対して、所望に設定される危険度に対するしきい値又は条件を基準として、危険度の選別を実行し、その選別された危険度に対応する観測・点検データ8を代表データ19として抽出するものである。危険度に対するしきい値又は条件は、予め解析条件データ9として解析データベース4に格納しておいて代表データ抽出部13が読み出して用いるか、解析時に入力部2を介して代表データ抽出部13が読み込むようにしておくとよい。
この代表データ19を抽出するための危険度に対するしきい値又は条件については、実施例の説明時にさらに詳細に説明する。
抽出された代表データ19は、読み出し可能にデータベース5に格納される。
Next, as shown in step S3 in FIG. 6, the representative data extraction unit 13 sets the risk level set as desired with respect to the risk level (risk level data 18) calculated by the risk level calculation unit 12. A risk level is selected based on a threshold value or a condition, and observation / inspection data 8 corresponding to the selected risk level is extracted as representative data 19. The threshold value or condition for the degree of risk is stored in the analysis database 4 in advance as the analysis condition data 9 and read and used by the representative data extraction unit 13, or the representative data extraction unit 13 via the input unit 2 at the time of analysis It is good to read it.
The threshold value or condition for the risk level for extracting the representative data 19 will be described in more detail when the embodiment is described.
The extracted representative data 19 is stored in the database 5 so as to be readable.

ラフ集合解析部6のラフ集合生成部22では、図6のステップS4として示されるように、SVM解析部3で得られた代表データ19をデータベース5から読み出し、ラフ集合を生成する。具体的には、まず、代表データ19に対応するn次元の災害・事故・補修発生要因に対し、この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設ける。このカテゴリー区間については、先にラフ集合の説明をした際に説明したとおりである。このカテゴリー区間は、予め災害・事故・補修発生要因毎に設定しておいて、これを解析条件データ9として解析データベース4に格納しておくか、あるいは、ラフ集合生成部22による解析時に、出力部7を介してカテゴリー区間の設定について問うように示して、入力部2を介してカテゴリー区間の入力を可能にしておくようにするとよい。そして、この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成する。これも先にラフ集合について説明したとおりである。複数のカテゴリー区間を備えた要因の組合せを本願ではモデルと呼んでいる。さらに、このモデルに代表データ19の内容を代入して、ラフ集合として形成し、ラフ集合データ20として読み出し可能にデータベース5に格納するものである。
この時点で、図3に示されるようなラフ集合が生成されている。
The rough set generation unit 22 of the rough set analysis unit 6 reads the representative data 19 obtained by the SVM analysis unit 3 from the database 5 and generates a rough set, as shown as step S4 in FIG. Specifically, first, for an n-dimensional disaster / accident / repair occurrence factor corresponding to the representative data 19, a category section for an attribute value related to this factor is provided. This category section is as described when the rough set was explained earlier. This category section is set in advance for each disaster / accident / repair occurrence factor and stored in the analysis database 4 as the analysis condition data 9 or is output at the time of analysis by the rough set generation unit 22. It is preferable to ask the user to ask about the setting of the category section via the unit 7 and to enable the input of the category section via the input unit 2. A model is formed by combining the category intervals for each factor. This is also as described for the rough set earlier. A combination of factors having a plurality of category sections is referred to as a model in the present application. Further, the contents of the representative data 19 are substituted into this model to form a rough set, and the rough set data 20 is readably stored in the database 5.
At this point, a rough set as shown in FIG. 3 has been generated.

ラフ集合解析部6の災害・事故・補修のルール生成部23では、図6に示されるステップS5にも記載されるとおり、ラフ集合生成部22で生成されたラフ集合データ20を用いて、災害・事故・補修の発生・非発生に関するルールを生成し、そのデータをルールデータ21としてデータベース5に読み出し可能に格納する。
具体的には、災害・事故・補修のルール生成部23は、ラフ集合データ20に対して、モデルに含まれるそれぞれの要因のカテゴリー区間毎の組合せである個々のルールにおける確信度とサポートを演算する。そして、確信度に対して所望に設定されたしきい値又は条件及び/又はサポートに対して所望に設定されたしきい値又は条件と比較しながら、いずれか、あるいはいずれをも満足する要因とカテゴリー区間の組合せ(ルール)を検索して抽出する。従って、個々のルールとして、1つのルールであるか、あるいは複数のルールとなるかは、確信度及び/又はサポートのしきい値又は条件にもよることになる。
その際に、さらに、前述のルールの拡張を実行してもよい。その際にも、ルールの拡張を許容するための確信度及び/又はサポートに関するしきい値又は条件を予め定めておき、これを解析条件データ9として格納しておき、解析時に読み出すようにしてもよい。
あるいは、確信度、サポート及びこの拡張のためのしきい値又は条件をその解析の際に入力部2を介して入力するようにしてもよい。
確信度及び/又はサポートに対するしきい値又は条件を満足する要因とカテゴリー区間の組合せ(ルール)が求まると、災害・事故・補修のルール生成部23は、これをルールデータ21としてデータベース5に読み出し可能に格納する。
The disaster / accident / repair rule generation unit 23 of the rough set analysis unit 6 uses the rough set data 20 generated by the rough set generation unit 22 as described in step S5 shown in FIG. A rule relating to the occurrence / non-occurrence of an accident / repair is generated, and the data is stored in the database 5 so as to be read out as the rule data 21.
More specifically, the disaster / accident / repair rule generation unit 23 calculates the certainty factor and support for each rule, which is a combination of each factor included in the model for each category section, with respect to the rough set data 20. To do. And a factor satisfying either or both of the threshold value or condition set as desired for the certainty factor and / or the threshold value or condition set as desired for the support. Search and extract category segment combinations (rules). Accordingly, whether each rule is a single rule or a plurality of rules depends on the certainty factor and / or the support threshold value or condition.
At that time, the above-mentioned rule expansion may be further executed. Also in this case, a certainty factor and / or support threshold value or condition for permitting the extension of the rule is determined in advance, stored as analysis condition data 9, and read during analysis. Good.
Alternatively, the certainty factor, the support, and the threshold value or conditions for this expansion may be input via the input unit 2 during the analysis.
When a combination (rule) of a factor that satisfies a threshold or condition for confidence and / or support and a category section is found, the rule generation unit 23 for disaster / accident / repair reads this into the database 5 as rule data 21 Store as possible.

なお、SVM解析部3及びラフ集合解析部6に含まれるそれぞれの構成要素は、出力部7に対してそれぞれが演算、抽出、生成するデータを出力することができることは言うまでもない。
また、本実施の形態においては、システム発明として説明したが、図5に示されるシステムを汎用のコンピュータと捉え、これを動作させるプログラムとして、図6に示すフローチャートを実行させることを考えると、上述の説明はコンピュータが各工程を実行しながら観測・点検データ8から代表データ19を抽出し、その代表データ19を基に災害・事故・補修のルールを生成するプログラムについての実施の形態の説明として成立するものであり、このプログラムについての実施の形態に係る作用、効果については先に説明した防災総合計画支援システムに係る実施の形態に係る作用、効果と同様である。
Needless to say, each component included in the SVM analysis unit 3 and the rough set analysis unit 6 can output data to be output to the output unit 7.
Further, in the present embodiment, the system invention has been described. However, considering the system shown in FIG. 5 as a general-purpose computer and executing the flowchart shown in FIG. As an explanation of the embodiment of the program for extracting representative data 19 from the observation / inspection data 8 while the computer executes each process and generating a disaster / accident / repair rule based on the representative data 19 The actions and effects according to the embodiment of this program are the same as the actions and effects according to the embodiment of the disaster prevention comprehensive plan support system described above.

以下、具体的なデータを用いた実施例について説明する。
本実施例では、土石流災害が面的に集中発生した1999年6月29日に広島県で発生した災害の発生形態について、防災総合計画支援システム1を用いて特に災害が多発した広島地区(安佐北区、安佐南区、佐伯区)の1,235箇所で取得したデータにより汎用性の高いルールを生成することを試みた。その検討対象地域については、図7に示す。
1,235箇所で取得したデータの内訳は、土石流発生流域は213箇所、非発生流域は1,022箇所となっている。なお、本実施例における土石流とは、山腹崩壊等を含めた渓流での土砂移動現象の総称として用いている。
また、本実施例の説明に使用した地形データは、渓流の流域特性を説明するため、土石流危険渓流を1次谷に分割し1/10,000地形図から計測される要因と土石流危険渓流調査結果により現地計測された要因(ここでは、渓床堆積厚さ、渓流幅の2要因)を用い、表1に示す合計17要因を地形要因として使用した。ここで、ラフ集合は連続値データを扱うことができないため、連続値データはカテゴリーに離散化して取り扱った。
降雨データは広島地区の29観測所(アメダス、広島県及び国土交通省管轄)の時間雨量を用いた。
Hereinafter, examples using specific data will be described.
In this example, the disaster occurrence occurred in Hiroshima Prefecture on June 29, 1999, when debris flow disasters were concentrated in a concentrated manner, using the disaster prevention comprehensive plan support system 1 in the Hiroshima area (Asa We tried to generate a highly versatile rule from data obtained at 1,235 locations in Kita Ward, Asanan Ward, Saeki Ward). The study area is shown in FIG.
The breakdown of data acquired at 1,235 locations is 213 locations for debris flow generation basins and 1,022 locations for non-generation basins. In addition, the debris flow in this example is used as a general term for sediment movement phenomena in mountain streams including hillside collapse.
In addition, the topographic data used in the description of this example is that the debris flow dangerous mountain stream is divided into primary valleys and the factors measured from the 1 / 10,000 topographic map and the debris flow dangerous mountain stream survey are used to explain the basin characteristics of the mountain stream. A total of 17 factors shown in Table 1 were used as topographic factors, using the factors measured in the field based on the results (here, the two factors of the sediment thickness and the stream width). Here, since the rough set cannot handle continuous value data, the continuous value data is discretized into categories.
Rainfall data used hourly rainfall at 29 stations (Amedas, Hiroshima Prefecture and the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) in the Hiroshima area.

雨量分布を求める方法としては、1999年6月29日に発生した災害時の降雨が局所的な集中豪雨であったことから、本実施例ではより詳細な雨量分布を求める3次メッシュ(約1km×1km)の位置で時間雨量(以下、メッシュ雨量)を算出した。また、降雨のピークと災害発生時刻が概ね一致していることが確認されており、6月29日の最大時間雨量の記録時を災害発生時刻と推定し、その時刻における降雨量をメッシュ単位で算出した。よって本研究に用いる降雨要因としては最大時間雨量、最大時間雨量時の累積雨量(以下それぞれ、時間雨量、累積雨量と呼ぶ)の2要因を降雨要因として使用し、地形データと同様にして、既往研究を参考に表2 に示すような離散化処理を行った。表2に示されるような災害の発生・非発生の要因に対するカテゴリー区分は、予め解析条件データ9として解析データベース4に格納されるか、あるいは入力部2を介して入力される。   As a method for obtaining the rainfall distribution, since the rain at the time of the disaster that occurred on June 29, 1999 was a localized torrential rain, a third mesh (about 1 km) for obtaining a more detailed rainfall distribution in this embodiment. The hourly rainfall (hereinafter referred to as mesh rainfall) was calculated at the position of 1 km). In addition, it has been confirmed that the peak of rainfall and the disaster occurrence time are almost the same. The maximum time rainfall recorded on June 29 is estimated as the disaster occurrence time, and the rainfall at that time is calculated in mesh units. Calculated. Therefore, as the rainfall factors used in this study, the maximum hourly rainfall and the cumulative rainfall during the maximum hourly rainfall (hereinafter referred to as hourly rainfall and cumulative rainfall, respectively) are used as the rainfall factors. The discretization process shown in Table 2 was performed with reference to the research. The category classification for the occurrence / non-occurrence of disasters as shown in Table 2 is stored in advance in the analysis database 4 as the analysis condition data 9 or is input via the input unit 2.

まず、SVM解析部3を利用し、元データ(観測・点検データ8)から代表データの抽出を行った。
SVMの分析を行う際には、最適な解析を行うためのパラメータスタディが必要である。ソフトマージン法のSVMでは、誤判別を許容する程度を示すCとガウシアンカーネルの半径(データの影響度)であるrの2つのパラメータを設定しなくてはならない。本実施例では、C=5,10,50,100,200,300,400,500の8ケース、r=0.1,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0の7ケースの計56ケースでパラメータスタディを行った。パラメータスタディでは、各ケースにおいて構築される分離面の精度(いかに正確にデータ分類が行われるか)を検証した。ここでは以下の式(4)に定義する的中率により分離面の精度を評価した。
First, representative data was extracted from the original data (observation / inspection data 8) using the SVM analysis unit 3.
When performing an SVM analysis, a parameter study for performing an optimal analysis is required. In the SVM of the soft margin method, two parameters of C, which indicates the degree to which misclassification is allowed, and r, which is the radius of Gaussian kernel (data influence degree), must be set. In this embodiment, C = 5, 10, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 8 cases, r = 0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.. The parameter study was conducted in 56 cases, 7 cases of 0, 5.0. In the parameter study, we verified the accuracy of the separation plane constructed in each case (how accurately data classification is performed). Here, the accuracy of the separation surface was evaluated by the hit rate defined in the following formula (4).

表3にパラメータスタディ結果として各ケースでの的中率一覧表を示す。
過去の研究では、分離面の汎用性を確保するために、的中率100%(完全分離)とならないパラメータをあえて使用していたが、本実施例では明確に災害発生・非発生に分離される代表データを抽出することを目的としているため、的中率100%のパラメータセットを採用することとした。
しかしながら、本実施例の最終的な目標が汎用的ルールの作成であることを考慮すると、完全分離を確保しながらも出来るだけ汎用的な分離面での分類結果を採用するのが望ましい。SVMにおいては|f(x)|≦1となるデータはサポートベクターと呼ばれ、分離面に近接したデータ群と考えることができる。汎用的な分離面とは、なるべくこのサポートベクターの数が少なくなる分析によって構築されたものと考えられることから、本実施例のパラメータスタディ結果の中ではこれに該当するC=300、r=3の組み合わせを解析用パラメータとして採用した。このCとrの組合せも解析条件データ9として解析データベース4に格納され、解析時に解析データベース4から読み出されるものである。あるいは、解析時に入力部2を介して入力されてもよい。
Table 3 shows a list of hit rates in each case as a parameter study result.
In the past research, parameters that did not reach 100% accuracy (complete separation) were used in order to ensure the versatility of the separation surface. However, in this example, it was clearly separated between disaster occurrence and non-occurrence. Therefore, a parameter set with a hit rate of 100% was adopted.
However, considering that the final goal of this embodiment is the creation of general-purpose rules, it is desirable to adopt classification results on the general-purpose separation surface as much as possible while ensuring complete separation. In SVM, data satisfying | f (x) | ≦ 1 is called a support vector, and can be considered as a data group close to the separation plane. Since a general-purpose separation plane is considered to be constructed by an analysis in which the number of support vectors is reduced as much as possible, C = 300, r = 3 corresponding to this in the parameter study results of this embodiment. Was used as an analysis parameter. This combination of C and r is also stored in the analysis database 4 as analysis condition data 9 and is read from the analysis database 4 at the time of analysis. Or you may input via the input part 2 at the time of an analysis.

上記パラメータを解析条件データ9としてSVM解析部3において実行されたSVM解析により算出されたf(x)値に基づき、災害発生ルールを求める上で元データ(観測・点検データ8)の代表となり得る代表データ19を抽出した。ルール作成のための代表データ19は、災害発生データとしてはより危険度の高いもの、非発生データとしてはより安全度の高いものと考えられることから、その抽出の条件として表4に示す3ケースを考えた。
ケース1は、 |f(x)|>1のデータのすべてを代表データとして用いるケースである。本ケースでは代表データとして発生データ:30箇所、非発生データ:710箇所が抽出される。ケース1では、抽出の条件がそのまま|f(x)|>1というしきい値でもある。
ケース2は、発生データと非発生データの危険度の高いもの、安全度の高いものそれぞれの上位から同数をそろえるケースである。本ケースでは発生の元データのf(x)値が−1より小さくなる30箇所のデータと、f(x)値が最も大きいものからこれと同数の非発生データ30箇所を代表データとする条件を設定し、それぞれから抽出した。
また、ケース3はケース2同様発生データと非発生データの危険度の高いもの、安全度の高いものそれぞれの上位からデータの抽出を行うものであるが、抽出するデータ数は元データにおける発生・非発生データ数の比率に合わせるという条件に従うケースである。ここではf(x)値が−1より小さくなる発生データが30個であったことから、元データにおける発生・非発生データの量比(213箇所:1022箇所)の関係が保持できるよう、非発生データからはf(x)が1より大きくなるデータのうち最も大きいものから144箇所を抽出して代表データを構成した。
以下、これら3つのケースに対してラフ集合解析部6を用いて、ラフ集合によるルール生成を実行した。
なお、本実施例においては、ケース1乃至3という3つのケースを考え、それぞれの代表データ19の抽出に際して条件あるいはしきい値を設定したが、代表データ19の抽出における条件やしきい値はこのような条件に限定するものではなく、観測・点検データ8の内容によっては適宜妥当性を検討しながら条件やしきい値を設定してもよい。
Based on the f (x) value calculated by the SVM analysis executed by the SVM analysis unit 3 using the above parameters as the analysis condition data 9, it can be representative of the original data (observation / inspection data 8) in determining the disaster occurrence rule. Representative data 19 was extracted. The representative data 19 for creating the rule is considered to have higher risk as disaster occurrence data and higher safety as non-occurrence data. Thought.
Case 1 is a case where all of the data of | f (x) |> 1 is used as representative data. In this case, generated data: 30 locations and non-generated data: 710 locations are extracted as representative data. In Case 1, the extraction condition is also a threshold value of | f (x) |> 1 as it is.
Case 2 is a case in which the same number is arranged from the higher ranks of the generated data and the non-occurrence data with high risk and high safety. In this case, the data of 30 locations where the f (x) value of the generated original data is smaller than −1 and the non-occurrence data 30 locations where the f (x) value is the largest are the representative data. And extracted from each.
In case 3, as in case 2, data is extracted from the higher ranks of data with high risk and data with high safety, but the number of data to be extracted is This is a case that follows the condition of matching the ratio of the number of non-occurrence data. Here, since the number of generated data whose f (x) value is smaller than −1 is 30, non-generated data amount ratio (213 locations: 1022 locations) in the original data is maintained so that the relationship can be maintained. From the generated data, 144 points were extracted from the largest of the data in which f (x) is greater than 1, and representative data was constructed.
Hereinafter, the rough set analysis unit 6 is used for these three cases to generate rules based on the rough set.
In this embodiment, three cases of cases 1 to 3 are considered, and conditions or threshold values are set when extracting each representative data 19. It is not limited to such conditions, and depending on the contents of the observation / inspection data 8, conditions and threshold values may be set while considering appropriateness.

代表データからルールを作成するには、前述のとおり、ラフ集合を用いる。ここで重要となるのがラフ集合解析に必要な最小要因数と整合度との関係である。整合度を高くすると要因数が増えルールが煩雑になる。また整合度を低くすると要因数が減少しルールとしては簡素化できる一方で、データの質が低下する傾向にある。本実施例では発生と非発生に関する代表データ19を用いてルールを作成するため、データの質の低下を防ぐために整合度100%を要求水準(しきい値)として設定し、その中でできるだけ少ない要因数で構成されるものという条件を満足するものをルールとして採用することとした。
整合度100%のもとに同じ要因数で構成されるルールが多数存在する場合、最適な組合せを選定することが困難である。そこで、整合度100%となる組合せの中で個々の要因の出現回数の多いものを多数含むものを最適な組み合わせとする条件を追加して演算を実行することとした。さらに、出現回数が同数の組合せが多く重要要因を絞りきれない場合には、既往研究で災害の発生・非発生の分離に大きく寄与することが示された「最急渓床勾配、渓流幅、時間雨量」をより多く含む組合せを優先する条件を設定した。
なお、本実施の形態においては、ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとしており、この確信度とサポートについて演算し、このしきい値又は条件を解析条件データ9として用いることを説明したが、先の説明における整合度についてもルールの構成要因数を絞り込むためのしきい値あるいは条件として用いることができる。この場合は、この整合度に関するしきい値又は条件は、予め解析条件データ9として解析データベース4に格納しておき、災害・事故・補修のルール生成部23が読み出して用いるか、あるいは災害・事故・補修のルール生成部23が入力部2を介して入力されるものをしきい値あるいは条件として読み込んで用いてもよい。
As described above, a rough set is used to create a rule from representative data. What is important here is the relationship between the minimum number of factors required for rough set analysis and the degree of consistency. Increasing the degree of matching increases the number of factors and complicates the rules. Also, if the degree of matching is lowered, the number of factors is reduced and the rules can be simplified, while the data quality tends to be lowered. In this embodiment, since the rule is created using the representative data 19 regarding occurrence and non-occurrence, the consistency level is set to 100% as a required level (threshold) in order to prevent the data quality from being reduced, and as few as possible among them. A rule that satisfies the condition of being composed of the number of factors was adopted as a rule.
When there are a large number of rules configured with the same number of factors under a degree of consistency of 100%, it is difficult to select an optimal combination. Therefore, the calculation is executed by adding a condition that makes a combination that includes a large number of occurrences of individual factors among the combinations having a matching degree of 100% an optimal combination. In addition, when there are many combinations with the same number of occurrences and it is not possible to narrow down the important factors, previous research has shown that it contributes greatly to the separation of occurrence / non-occurrence of disasters. A condition that prioritizes a combination that includes more “time rainfall” was set.
In the present embodiment, a combination of category intervals for each factor in the rough set is used as a rule, the certainty factor and the support are calculated, and this threshold value or condition is used as the analysis condition data 9. However, the degree of matching in the above description can also be used as a threshold value or condition for narrowing down the number of constituent elements of the rule. In this case, the threshold value or condition regarding the degree of consistency is stored in advance in the analysis database 4 as the analysis condition data 9, and is read out and used by the disaster / accident / repair rule generation unit 23, or the disaster / accident The repair rule generation unit 23 may read and use a threshold value or a condition input via the input unit 2.

ルールの生成において、本実施例においても汎用性の向上のため、ルール領域の拡張を行うこととした。拡張したルールのうち、確信度についてのしきい値は90%以上(ある程度の誤判別を許容できる割合として設定)として、この値以上のもののみを、災害ルールとして作成した。本実施例では、確信度のしきい値のみを採用してルールの拡張を実施しているが、解析の目的や用途に鑑みて、確信度に代えて、サポートに関するしきい値や条件を採用してもよいし、いずれをも満足するような拡張を行ってもよい。   In the rule generation, the rule area is also expanded in this embodiment in order to improve versatility. Among the expanded rules, the threshold value for the certainty level is set to 90% or more (set as a ratio that allows a certain degree of misjudgment), and only those that exceed this value are created as disaster rules. In this example, only the confidence threshold is used to expand the rules. However, in consideration of the purpose and application of the analysis, the support threshold and conditions are used instead of the confidence. Alternatively, an expansion that satisfies both may be performed.

表4中のケース1で抽出された代表データ19を元に、ラフ集合解析部6によってルールの生成を行った。その結果を表5左側に示す。ルールを構成する要因において、表中における上矢印と下矢印の表記については、ルール領域の拡張の概念よりそのカテゴリー値以下、以上を意味する。「*」については、どのようなカテゴリー値でも良いことを意味する。ケース1においての最小要因数は流域面積、渓流幅、渓床堆積厚、流域長、谷深比、時間雨量の6要因となり、非発生ルールが1個のみ作成された。ルールの内容としては渓床堆積厚のカテゴリー値5以下であれば非発生といえる結果であった。
このルールを元データ(観測・点検データ8、1,235箇所)に適用した場合の結果を表5右側に示す。ここに示されるのは丸1から丸3については個々のルールで算出したデータ数を足し合わせた結果であり、丸4は全渓流1,235箇所から各ルールに含まれるデータ数(丸1)をさし引いたものである。また、丸5と丸6は各ルールの累計の確信度・サポートである。
本ケースでの結果としては、1個の非発生ルールのみで広島地区1,235渓流を説明できることが判明した。しかしながら、渓床堆積厚のカテゴリー値5とは表1からわかるように「4.0≦GG(渓床堆積厚4.0m以上)」と最大カテゴリー値になっており、「5以下」とはどのような値でもよいことと同意になり、ルール全体としても6要因すべてがどのような値でもよいことになる。また、発生ルールが全く特定できていないことからも有効なルール作成が行えなかったと判断される。この原因としては発生データ数30箇所に対して、非発生データ数710箇所と非発生のデータ数が多すぎることから、非発生に依存するルール作成が行われたと推測される。
Based on the representative data 19 extracted in Case 1 in Table 4, the rough set analysis unit 6 generates rules. The results are shown on the left side of Table 5. In the factors constituting the rule, the notation of the up arrow and the down arrow in the table means below the category value or more based on the concept of extending the rule area. “*” Means that any category value is acceptable. In Case 1, the minimum number of factors was six factors: basin area, stream width, valley deposit thickness, basin length, valley depth ratio, and hourly rainfall. Only one non-occurrence rule was created. As for the content of the rule, it was a result that can be said to be non-occurrence if the basin layer thickness is 5 or less.
The results when this rule is applied to the original data (observation / inspection data 8, 1,235 locations) are shown on the right side of Table 5. Shown here is the result of adding the number of data calculated for each rule for circles 1 to 3, and circle 4 is the number of data included in each rule from all 1,235 streams (circle 1). Is subtracted. Circles 5 and 6 are the cumulative certainty and support of each rule.
As a result in this case, it was found that only one non-occurrence rule can explain the Hiroshima district 1,235 mountain stream. However, as shown in Table 1, the category value 5 of the gorge deposit thickness is the maximum category value of “4.0 ≦ GG (valve deposit thickness of 4.0 m or more)”. It is agreed that such a value is acceptable, and all the six factors can be any value for the rule as a whole. Further, it is determined that an effective rule could not be created because no generation rule could be specified. As the cause of this, the number of non-occurrence data is 710 and the number of non-occurrence data is too large for 30 occurrences of data, so it is presumed that rule creation depending on non-occurrence was made.

ケース1では非発生のデータが多すぎるという課題が生じた。ケース2ではSVMの結果のうちf(x)値が-1以下となったデータ数の30箇所を発生データとして抽出し、非発生データについても同数の30箇所をf(x)値の大きいものから順に抽出し、これらを合わせた60箇所のデータを代表データとしてルールを作成した。その結果を表6の左側に示す。
表6においての最小要因数は最急渓床勾配、時間雨量、累積雨量の3要因となり、非発生ルールが2個と発生ルールが2個の合計4個のルールが作成された。
このルールを元データに適用した場合の結果を表6の右側に記す。ここではルールが4個作成されているが、丸1から丸3は各ルールを累加したときのデータ数を示している。例えば、ルール4における丸1のデータ数185にはルール3のデータ107も含まれている。つまりルール4だけのデータを考えると185−107=78箇所となる。作成された4個のルールの全体の確信度やサポートが最終行であるルール9に示されており、この場合、4個のルールでの確信度は31.0%、サポートは97.1%となる。
ケース1とは異なり非発生ルール、発生ルールがともに作成されたが、元データ(観測・点検データ8)に適用した場合の非発生のサポートが15.0%と低い(丸6参照)。これは「非発生ルールに該当するデータ185箇所のうち、96.2%は安全だと考えられるが、該当するデータが全体の1,235箇所の中でわずか15.0%(185箇所)しかない」という結果であり、多くのデータを説明できるルールが作成されたものの、累計確信度が31.9%と低く信頼性に欠け、「確信度もサポートも高いルールの作成」という目標を達成できていない結果となった。
よって、このケース2からは代表的なルール作成が行えなかったと判断された。その原因としては30箇所の発生データに対して、非発生データを30箇所と同数にしたことにより非発生の代表データが少なくなりすぎたためであると考えられる。
Case 1 has a problem that there is too much non-occurrence data. In case 2, 30 locations of the number of data with f (x) value of -1 or less are extracted as generated data from the SVM results, and the same number of 30 locations with large f (x) values are also generated for non-occurring data The rule was created by using 60 points of data extracted as a representative data. The results are shown on the left side of Table 6.
The minimum number of factors in Table 6 is the steepest slope, hourly rainfall, and cumulative rainfall, and a total of four rules were created with two non-occurrence rules and two occurrence rules.
The result of applying this rule to the original data is shown on the right side of Table 6. Here, four rules are created. Circles 1 to 3 indicate the number of data when each rule is accumulated. For example, the data number 185 of the circle 1 in the rule 4 includes the data 107 of the rule 3. In other words, if only the data of rule 4 is considered, there are 185-107 = 78 locations. The overall confidence and support of the four rules created are shown in Rule 9, which is the last line. In this case, the confidence of the four rules is 31.0%, and support is 97.1%. It becomes.
Unlike Case 1, both non-occurrence rules and occurrence rules were created, but the non-occurrence support when applied to the original data (observation / inspection data 8) is low at 15.0% (see Circle 6). This is because “96.2% of the 185 data corresponding to the non-occurrence rule is considered safe, but only 15.0% (185) of the corresponding data out of the total 1,235. Although there was a rule that could explain a lot of data, the cumulative certainty level was low at 31.9% and it was not reliable, and the goal of “creating a rule with high confidence level and high support” was achieved. The result was not made.
Therefore, it was determined from this case 2 that a typical rule could not be created. The reason for this is considered to be that the non-occurrence representative data became too small because the non-occurrence data was made the same number as the 30 occurrence data with respect to the 30 occurrence data.

ケース1およびケース2のデータ数に関する問題点から代表データ19の抽出に関しては、全体のデータベースの質を変えない縮約方法が必要である。ケース3は、元データ(観測・点検データ8)における発生・非発生データの量比のバランスを保持した形で代表データを抽出したものである。表7の左側にルールの生成結果を示す。ここに示すようにケース3においての最小要因数は水系模様、最急渓床勾配、主渓流長、渓流幅、時間雨量の5要因となり、非発生ルールが3個、発生ルールが3個の合計6個のルールが作成された。
ただし、水系模様に関してはどのルールにおいても「*」となっており、実質の最小要因数は4要因といえる。
このルールを元データ(観測・点検データ8)に適用した場合の結果を表7の右側に記す。ここに示されるように、サポートについては非発生のサポートは71.4%%と、実際に数の多い非発生データをよく捉えている。また、非発生と発生の累計のサポートは84.8%とケース2の97.1%に比べてやや落ちるものの、ケース3の確信度は81.9となっており、ケース2の31.9%よりも格段に質の高いルールが作成されている。
以上のことより、SVMの結果においてf(x)値が-1以下となるデータ割合を算出し、これを非発生に適用して代表データを抽出し、ルールの作成を行うことで、より精度が高くバランスの良いルール作成が行えたと考えられる。
In order to extract the representative data 19 from the problem regarding the number of data in Case 1 and Case 2, a reduction method that does not change the quality of the entire database is required. In case 3, representative data is extracted in a form that maintains the balance of the quantity ratio of generated / non-generated data in the original data (observation / inspection data 8). The rule generation result is shown on the left side of Table 7. As shown here, the minimum number of factors in Case 3 is five factors: water system pattern, steepest slope, main stream length, stream width, and hourly rainfall, total of three non-occurrence rules and three occurrence rules. Six rules were created.
However, the water system pattern is “*” in all rules, and the actual minimum number of factors is four.
The results when this rule is applied to the original data (observation / inspection data 8) are shown on the right side of Table 7. As shown here, the non-occurrence support is 71.4 %%, and the non-occurrence data with a large number is actually well captured. In addition, although the total support of non-occurrence and occurrence is 84.8%, which is slightly lower than 97.1% of case 2, the confidence of case 3 is 81.9, and 31.9 of case 2 Rules with much higher quality than% are created.
From the above, it is possible to calculate the percentage of data where the f (x) value is -1 or less in the SVM result, apply this to non-occurrence, extract representative data, and create a rule for more accuracy. It is thought that rule creation with a high balance was possible.

ここで、検討ケース3で作成されたルールの内容(表8を参照)について考察する。作成したルールのうち、非発生ルールから推測される土石流の非発生渓流の姿は「最急渓床勾配が20度以下、主渓流長が0.20km以下、渓流幅が2.0mと小さく、時間雨量が60mm/hr以下の渓流」といったもので、発生渓流の姿は「最急渓床勾配が30度以上、主渓流長0.60km以上、時間雨量60mm/hr以上の渓流」である。
要因について考察すると、渓床勾配が20度以下では、土砂の生産源となる崩壊斜面が上流域に少ないことから非発生の要因として妥当であり、逆に30度以上では土砂の生産源である発生領域が多くなり、土石流の危険性は非常に高くなる。これは図8に示す実際の最急渓床勾配を見ても30度以上において発生率が増加していることと整合している。また、主渓流長については、延長が長ければ長いほど渓床の不安定土砂量が増加し、土石流の発生の危険性が高くなる。とくに主渓流長0.60km以下では図9に示すように、発生率が15%程度であるが、0.60km以上では発生率が30%近くに上昇していることからも数値として妥当であると考える。渓流幅についても図10から、2.0m以下では発生率が低くなり、非発生ルールの項目として妥当である。降雨についても同様であり、図11に示すように雨量が大きくなればなるほど発生の危険性は高まるというもので発生や非発生のルールの項目としては妥当であった。
既往研究で広島地区を対象として、ラフ集合を用いて土石流の発生・非発生に関しての重要要因の抽出、ならびにルール生成を行ったものと本実施例を比較して表8に示す。表8に示されるように水系模様、最急渓床勾配、流域幅、流域長、谷深比、0次谷の数、最大時間雨量の7要因が重要要因として挙げられているが、本実施例で抽出した重要要因5要因と共通していたのは水系模様、最急渓床勾配、流域幅、最大時間雨量の4要因であり、災害に起因する重要要因の結果が類似した結果となった。このことからもSVM解析部3とラフ集合解析部6を兼ね備えたシステムにより抽出した重要要因は妥当であると考えられる。
Here, the contents of the rules created in Study Case 3 (see Table 8) will be considered. Of the created rules, the non-occurrence of debris flow estimated from the non-occurrence rule is as follows: `` The steepest slope is 20 degrees or less, the main stream length is 0.20 km or less, the stream width is as small as 2.0 m, and the hourly rainfall The mountain stream that occurs is “the mountain stream with the steepest slope of 30 degrees or more, the main stream length of 0.60 km or more, and the hourly rainfall of 60 mm / hr or more”.
Considering the factors, if the slope of the gorge is 20 degrees or less, it is appropriate as a non-occurrence factor because there are few landslide slopes in the upstream area, and conversely, if it is 30 degrees or more, it is a sediment production source. The occurrence area increases and the risk of debris flow is very high. This is consistent with the fact that the incidence increases at 30 degrees or higher even when the actual steepest slope in the slope shown in FIG. 8 is seen. As for the length of the main stream, the longer the extension, the greater the amount of unstable sediment on the bed and the higher the risk of debris flow. Especially when the main stream length is 0.60km or less, as shown in Fig. 9, the incidence is about 15%, but at 0.60km or more, the incidence is increasing to nearly 30%. . As for the mountain stream width, the occurrence rate is low at 2.0 m or less from Fig. 10, which is appropriate as a non-occurrence rule item. The same applies to rainfall. As shown in FIG. 11, as the amount of rainfall increases, the risk of occurrence increases, which is appropriate as an item for occurrence or non-occurrence rules.
Table 8 shows a comparison of this example with the results of previous studies in which the extraction of important factors and the generation of rules for the occurrence and non-occurrence of debris flows using rough sets in the Hiroshima area. As shown in Table 8, the water system pattern, steepest slope, basin width, basin length, valley depth ratio, number of zero-order valleys and maximum hourly rainfall are listed as important factors. The four important factors extracted in the example are the four factors: water system pattern, steepest slope, basin width, and maximum hourly rainfall. The results of the important factors resulting from the disaster are similar. It was. Also from this, it is considered that the important factors extracted by the system having both the SVM analysis unit 3 and the rough set analysis unit 6 are appropriate.

また、この表8によれば、既往研究では全ての要因(19要因)のデータを用いて、発生ルール136個、非発生ルール250個と多くのルールを作成しているが、あまりにもルール数が多く、実用的なものとは言えなかった。しかし、本実施例では代表データ19に絞ってルール作成を行うことで、発生ルール3個、非発生ルール3個 とルール数を大幅に削減することに成功した。
1つのルールに対するサポートの最大値を比較すると、既往研究では非発生4.0%,発生0.5%であったものが、本実施例のケース3では非発生65.3%、発生4.8%となっており、汎用性が大きく向上しているのが認められる。また、非発生ルールで非発生データを、発生ルールで発生データを適合できた数の最大値を比べると、既往研究では、非発生49個、発生6個であったものが、検討ケース3では非発生717個、発生31個となっており、ルール適合の質が高いことが確認できた。
In addition, according to Table 8, in the past research, the data of all the factors (19 factors) were used to create a large number of rules with 136 occurrence rules and 250 non-occurrence rules. However, it was not practical. However, in the present embodiment, the rule creation was limited to the representative data 19 and the number of rules was successfully reduced to three generated rules and three non-generated rules.
Comparing the maximum value of support for one rule, it was 4.0% non-occurrence and 0.5% occurrence in the past study, but in case 3 of this example, it was 65.3% non-occurrence and 4.8% occurrence. It is recognized that the property is greatly improved. In addition, comparing the non-occurrence data with the non-occurrence rule and the maximum number of occurrence data that could be matched with the occurrence rule, the previous study showed 49 non-occurrence and 6 occurrences. There were 717 non-occurrence and 31 occurrences, confirming that the quality of rule conformance was high.

以上、具体的なデータを防災総合計画支援システムに用いて、土石流災害の発生形態についてのルールを生成した実施例について説明した。
次に、本実施例2では、道路や上下水道、ダム、港湾、砂防などの施設や設備、橋梁や鉄塔、発電所、ビルなどの建造物を代表して、大阪環状線の路下点検データを防災総合計画支援システム1に用いて、補修の要否(発生・非発生)に関する汎用性の高いルールを生成することを試みた。
使用した観測・点検データの取得年度は1985,1987,1990,1992,1995,1999,2004年である.この中で学習データとして1985〜1999年までのデータを使用した。本実施例における補修の発生に関係する要因としては9要因(ボルトの緩み,ボルトの欠損,異常音,排水管のつまり,排水管の損傷,漏水,止水工,伸縮本体の損傷,さび・腐食)を用いている。また、教師値については補修履歴(補修の発生・非発生)を用いている。
ここで、全く同じ要因の点検結果にも関わらず教師値が異なるデータが多く存在し、明らかな矛盾を含んでいることから、これらの発生・非発生データすべての削除を行った。学習データが1152箇所(発生292,非発生860)存在したが、明らかな矛盾データを処理することで、削除後の学習データは327箇所(発生132,非発生195)となった。
まず、予め解析条件データ9として用いるためのSVMに関するCとrのパラメータスタディを実施した。このパラメータスタディの結果を表9に示す。
このパラメータの組合せの中で、補修の要否についての分離性が最も高い93.0%を維持しながらも、代表データ19を多く抽出できる組合せとして、C=400、r=2を使用した。
In the above, the Example which produced | generated the rule about the occurrence form of a debris flow disaster using specific data for the disaster prevention comprehensive plan support system was demonstrated.
Next, in this second embodiment, road inspection data of the Osaka Loop Line on behalf of buildings and facilities such as roads, water and sewage systems, dams, harbors, sabos, bridges, steel towers, power plants, buildings, etc. Was used in the disaster prevention comprehensive plan support system 1 to try to generate highly versatile rules regarding the necessity of repair (occurrence / non-occurrence).
The acquisition year of observation and inspection data used is 1985, 1987, 1990, 1992, 1995, 1999, 2004. The data from 1985 to 1999 was used as learning data. There are nine factors related to the occurrence of repair in this example (bolt loosening, bolt deficiency, abnormal noise, drainage pipe, that is, drainage pipe damage, water leakage, water stop work, expansion / contraction body damage, rust, Corrosion) is used. In addition, for the teacher value, repair history (occurrence / non-occurrence of repair) is used.
Here, there are many data with different teacher values despite the inspection results of the same factors, and there are obvious contradictions. Therefore, all of these occurrence / non-occurrence data were deleted. There were 1152 learning data (occurrence 292, non-occurrence 860), but by processing obvious contradiction data, the deleted learning data became 327 (occurrence 132, non-occurrence 195).
First, a C and r parameter study on SVM for use as analysis condition data 9 was performed in advance. The results of this parameter study are shown in Table 9.
Among these parameter combinations, C = 400, r = 2 was used as a combination that can extract a large amount of representative data 19 while maintaining 93.0%, which has the highest separability regarding the necessity of repair.

SVM解析部3による分離では、危険度に対するしきい値として、特に危険であると判断されるf(x)値が−1より小さくなる値を採用し、これに該当するデータが危険度演算部12によれば24箇所となった。さらに、ここで非発生データ(195箇所)と発生データ(132箇所)の量比を保持するように非発生データを選択するという条件を採用しており、これによる非発生データに関する代表データ数を算出すると、24*195/132=35箇所となった。
よって、本実施例における代表データ抽出部13が抽出した代表データ19は発生24箇所、非発生35箇所となり、これらのデータとラフ集合解析部6を用いてルールの作成を行った。
ラフ集合解析部6によって生成されたルールを行い、2004年の観測・点検データについて予測が可能であるかの検証を行った。結果を表10に示す。
ここで、データについては観測・点検箇所によって点検項目が異なるものが存在していたため、欠測値が見られた。そのため、表中の0は欠測項目を指し、データが補完されればルールが完成するといったものとなっている。
In the separation by the SVM analysis unit 3, a value for which the f (x) value determined to be particularly dangerous is smaller than −1 is adopted as the threshold value for the risk level, and the corresponding data is the risk level calculation unit. According to 12, it was 24 places. Furthermore, the condition that the non-occurrence data is selected so as to maintain the quantitative ratio between the non-occurrence data (195 places) and the occurrence data (132 places) is adopted. When calculated, it was 24 * 195/132 = 35 locations.
Therefore, the representative data 19 extracted by the representative data extracting unit 13 in the present embodiment is 24 occurrences and 35 non-occurrence locations, and rules were created using these data and the rough set analysis unit 6.
The rules generated by the rough set analysis unit 6 were performed to verify whether the 2004 observation / inspection data could be predicted. The results are shown in Table 10.
Here, some of the data had different inspection items depending on the observation / inspection points, so missing values were observed. Therefore, 0 in the table indicates a missing item, and the rule is completed when the data is complemented.

検証の結果、5要因、2ルールで2004年の全データ157箇所を説明できることが判明した。2ルールでの累計確信度は95.5%、サポートは100%であり、質が高く、汎用性のあるルールが作成できたと考えられる。
ここで,代表データ19を抽出することなくラフ集合のみのルール作成を行う従来技術を用いた場合にどの程度の差(ルール数、要因数、確信度、サポート等)が生じるのかを比較した結果を表11に示す。
ラフ集合のみを用いてルールを作成した場合、表11左側に示すように9要因をすべて使って確信度が100%、サポートが14.6%となっており、5つのルールを用いても汎用性に問題があることが明らかとなった。それに対し、SVMによる代表ルールを用いた場合は、表11右側に示すように確信度が95.5%とラフ集合のみの解析結果と比べて同程度の質を保ちながら、サポートが100%と大きく向上させることができた。このことからも本実施例に係る防災総合計画支援システム1におけるSVM解析部3による代表データ19の抽出とラフ集合解析部6におけるルール生成の組合せが、要因やルール数を減少させながらもルールの質(精度)や汎用性を高めるために効果的であることが確認できた。
なお、今回は、実施例1で土石流の発生・非発生に関するルール、実施例2で大阪環状線の補修の要否に関するルールの生成に防災総合計画支援システムを使用したが、この他にも降雨を誘因として斜面あるいは渓流で発生する土砂災害、あるいは地震や火山活動によって発生する災害や河川災害など自然災害、さらには道路や上下水道、ダム、港湾、砂防などの施設や設備、橋梁や鉄塔、発電所、ビルなどの建造物における老朽化や上記の自然災害に伴う事故や補修を対象として、災害や事故の発生要因あるいは補修の要否判断に関する要因について観測・点検データが存在すれば、SVM解析部とラフ集合解析部を組み合わせて実行することで、精度と汎用性に優れたルールを生成することが可能である。従って、これらはそれぞれ災害の防止、事故の防止あるいは補修選定などの計画評価やその支援に単独でも用いられてもよいし、それぞれを組み合わせることで総合的なシステムとして用いることも可能である。
As a result of the verification, it was found that 157 locations of all data in 2004 can be explained with 5 factors and 2 rules. The cumulative certainty in the two rules is 95.5% and the support is 100%, and it is considered that a high-quality and versatile rule could be created.
Here, as a result of comparison of how much difference (number of rules, number of factors, certainty, support, etc.) occurs when using a conventional technique that creates a rule only for a rough set without extracting representative data 19 Is shown in Table 11.
When a rule is created using only a rough set, the confidence factor is 100% and support is 14.6% using all nine factors as shown on the left side of Table 11. It became clear that there was a problem with sex. On the other hand, when using the representative rule by SVM, as shown on the right side of Table 11, the confidence level is 95.5% and the support is 100% while maintaining the same quality as the analysis result of only the rough set. We were able to greatly improve. Also from this, the combination of the extraction of the representative data 19 by the SVM analysis unit 3 and the rule generation in the rough set analysis unit 6 in the disaster prevention comprehensive plan support system 1 according to the present embodiment reduces the factors and the number of rules, while reducing the number of rules. It was confirmed that it is effective for improving quality (accuracy) and versatility.
In addition, this time, the disaster prevention comprehensive plan support system was used to generate rules for the occurrence and non-occurrence of debris flows in Example 1 and the rules for necessity of repair of the Osaka Loop Line in Example 2. Sediment disasters that occur on slopes and mountain streams, natural disasters such as disasters caused by earthquakes and volcanic activities, river disasters, roads and waterworks, dams, ports, sabo facilities and equipment, bridges and steel towers, If there is observation / inspection data for factors related to the occurrence of disasters or accidents or the necessity of repairs for accidents or repairs associated with aging or natural disasters in power plants, buildings, etc., SVM By executing the analysis unit and the rough set analysis unit in combination, it is possible to generate a rule excellent in accuracy and versatility. Accordingly, these may be used alone for planning evaluation and support such as disaster prevention, accident prevention or repair selection, or may be used as a comprehensive system by combining them.

以上説明したとおり、本実施の形態に係る防災総合計画支援システムによれば、SVM解析部3とラフ集合解析部6を組み合わせて、観測・点検データ8のうち、一定のしきい値あるいは条件の下に抽出して代表データ19とし、これを用いてラフ集合解析部6によって災害・事故・補修のルールを生成することで、高精度でかつ汎用性の高い災害・事故・補修のルールを生成することが可能となっている。
自然災害や施設、構造物、設備などの老朽化などに伴う事故や補修の発生は、必ずしも理論的に導かれることが困難であり、定期的な観測や点検が必須であるが、その観測や点検の項目は数多く、また、その精度は点検者の経験や知識、さらにはその観測・点検箇所の状態に左右されることも否めない。従って、必ずしもすべてのデータの信憑性が常に一定の水準にあるという訳ではなく、ノイズが含まれることも多い。
そこで、特に自然災害や前述の施設、構造物、設備などの観測・点検によるデータを取得してそれらの発生・非発生を評価するためには、すべての観測・点検データを用いるのではなく、取捨選択を行うことが重要となっている。
本発明の実施の形態に係る防災総合計画支援システムやそのプログラムでは、すべての観測・点検データを平等に採用するのではなく、2段階に分けて解析を行う、すなわち、データの選別を、SVM解析部3を用いて実施し、その後にラフ集合解析部6を用いてルールの生成を行うことで、精度を向上させ、しかも、高い汎用性をも発揮させようとしているのである。
高精度かつ汎用性の高い災害・事故・補修のルールを生成することができることで、防災や事故予防あるいは補修の要否に関する評価の信頼性を向上させることができ、これらの事業の適切化や効率化を推進するための支援が可能となる。従って、広く地域住民の災害・事故に対する安全性を確保・維持することが可能である。
As described above, according to the disaster prevention comprehensive plan support system according to the present embodiment, a combination of the SVM analysis unit 3 and the rough set analysis unit 6 is used to set a certain threshold or condition in the observation / inspection data 8. Extracted below to create representative data 19, which is used to generate disaster / accident / repair rules by the rough set analysis unit 6 to generate highly accurate and versatile disaster / accident / repair rules. It is possible to do.
Occurrence of accidents and repairs due to natural disasters, aging of facilities, structures, equipment, etc. is not always theoretically possible, and regular observation and inspection are essential. There are many items to be inspected, and the accuracy cannot be denied depending on the experience and knowledge of the inspector and the state of the observation / inspection points. Therefore, the credibility of all data is not always at a constant level, and noise is often included.
Therefore, not all observation / inspection data is used to acquire data from observation / inspection of natural disasters and the aforementioned facilities, structures, equipment, etc., and evaluate their occurrence / non-occurrence, It is important to make a selection.
In the disaster prevention comprehensive plan support system and its program according to the embodiment of the present invention, all observation / inspection data are not adopted equally, but are analyzed in two stages, that is, data selection is performed by SVM. By implementing using the analysis unit 3 and then generating rules using the rough set analysis unit 6, the accuracy is improved and high versatility is also exhibited.
The ability to generate highly accurate and versatile rules for disasters, accidents, and repairs can improve the reliability of assessments regarding the necessity of disaster prevention, accident prevention, or repairs. Support for promoting efficiency is possible. Therefore, it is possible to ensure and maintain the safety of local residents against disasters and accidents.

自治体や防災センターなど公的な機関における防災計画や事故予防あるいは補修の要否に関する計画の立案業務やハザードマップ作成など幅広い用途がある。また、教育機関などにおいて災害や事故の未然防止や避難訓練用の教材としても活用が見込まれ、さらに、建設・土木事業を営む私企業においても、防災事業や維持管理事業のニーズ掘り起こしや事業提案のためのツール、あるいは公的機関との連携を図るための共有ツールとして活用が可能であり、企業の防災技術や維持管理技術に関する研究開発や設計事業などの用途にも適用可能である。   It has a wide range of uses such as disaster prevention planning in public institutions such as local governments and disaster prevention centers, planning work related to the necessity of accident prevention or repair, and hazard map creation. It is also expected to be used as a teaching material for disaster prevention and accident prevention and evacuation drills at educational institutions, etc., and for private companies operating construction and civil engineering businesses, they will discover the needs of disaster prevention and maintenance management businesses and make proposals It can be used as a tool for business or as a shared tool for cooperation with public institutions, and can also be applied to research and development and design projects related to corporate disaster prevention and maintenance technologies.

SVMの基本的概念を模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically the basic concept of SVM. SVMによる観測・点検データに対する距離と危険度についての基本的な概念を表現した2次元イメージ図である。It is a two-dimensional image figure expressing the basic concept about the distance and risk with respect to the observation / inspection data by SVM. ラフ集合の基本的概念を模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically the basic concept of a rough set. (a)及び(b)は、ラフ集合の拡張を説明するための概念図である。(A) And (b) is a conceptual diagram for demonstrating expansion of a rough set. 本実施の形態に係る防災総合計画支援システムの構造図である。It is a structure figure of the disaster prevention comprehensive plan support system concerning this embodiment. 本実施の形態に係る防災総合計画支援システムにおいて実行される演算の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the calculation performed in the disaster prevention comprehensive plan assistance system which concerns on this Embodiment. 実施例で用いた観測・点検データを取得した地域を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the area which acquired the observation and inspection data used in the Example. 実施例において用いた観測・点検データにおける最急渓床勾配と土石流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the steepest bed slope in the observation and inspection data used in the Example, and a debris flow. 実施例において用いた観測・点検データにおける渓流幅と土石流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the mountain stream width in the observation and inspection data used in the Example, and a debris flow. 実施例において用いた観測・点検データにおける主渓流長と土石流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the main stream length and the debris flow in the observation and inspection data used in the Example. 実施例において用いた観測・点検データにおける時間雨量と土石流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the hourly rainfall in the observation and inspection data used in the Example, and debris flow.

符号の説明Explanation of symbols

1…防災総合計画支援システム 2…入力部 3…SVM解析部 4…解析データベース 5…データベース 6…ラフ集合解析部 7…出力部 8…観測・点検データ 9…解析条件データ 10…解析条件設定部 11…分離面演算部 12…危険度演算部 13…代表データ抽出部 14…分離面関数データ 15…危険度関数データ 16…学習データ 17…分離面データ 18…危険度データ 19…代表データ 20…ラフ集合データ 21…ルールデータ 22…ラフ集合生成部 23…災害・事故・補修のルール生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Disaster prevention comprehensive plan support system 2 ... Input part 3 ... SVM analysis part 4 ... Analysis database 5 ... Database 6 ... Rough set analysis part 7 ... Output part 8 ... Observation / inspection data 9 ... Analysis condition data 10 ... Analysis condition setting part DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Separation surface calculation part 12 ... Risk level calculation part 13 ... Representative data extraction part 14 ... Separation surface function data 15 ... Risk level function data 16 ... Learning data 17 ... Separation surface data 18 ... Risk level data 19 ... Representative data 20 ... Rough set data 21 ... Rule data 22 ... Rough set generation unit 23 ... Disaster / accident / repair rule generation unit

Claims (4)

観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて解析して災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算部と、
前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出部と、
前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成部と、
前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成部と、
を有することを特徴とする防災総合計画支援システム。
Causes of occurrence of disasters / accidents / repairs at the locations subject to observation / inspection (the number of factors is n, where n ≧ 2) corresponds to the coordinate axes constituting the n-dimensional coordinate space, and causes each occurrence of disaster, accident, or repair. N-dimensional observation / inspection data observed and inspected as learning data, and using the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs at the observation / inspection locations as teacher values, occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs Analyzing the possibility of occurrence using a support vector machine (hereinafter referred to as SVM) and forming the boundary of occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs, and observation / inspection at the locations subject to observation / inspection The distance from the coordinate point in the n-dimensional coordinate space indicated by the n-dimensional observation / inspection data to the separation plane (however, this distance) Is said seat The case where the point is on the origin side of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation plane may be positive, or the case where the point is on the origin side may be negative). A risk calculation unit that calculates the accident / repair occurrence risk,
Based on a desired threshold value or condition for the disaster / accident / repair occurrence risk, the corresponding disaster / accident / repair occurrence risk is extracted, and the extracted disaster / accident / repair occurrence risk is extracted. A representative data extracting unit for extracting, as representative data, n-dimensional observation / inspection data for each factor corresponding to
For the n-dimensional disaster / accident / repair occurrence factor, a category interval for the attribute value related to this factor is provided, a model is formed by combining the category intervals for each factor, and the representative data is substituted into this model. A rough set generator for forming a rough set;
In the rough set, a combination of category intervals for each factor is generated as a rule, and a certainty level or condition for the certainty factor and / or a certainty factor of disaster, accident, and repair for each rule is calculated. A disaster / accident / repair rule generation unit that extracts the rule based on a desired threshold or condition for the support; and
Disaster prevention comprehensive plan support system characterized by having.
観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面を解析する分離面演算部と、
この分離面演算部で解析された分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算部と、
前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出部と、
前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成部と、
前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成部と、
を有することを特徴とする防災総合計画支援システム。
Causes of occurrence of disasters / accidents / repairs at the locations subject to observation / inspection (the number of factors is n, where n ≧ 2) corresponds to the coordinate axes constituting the n-dimensional coordinate space, and causes each occurrence of disaster, accident, or repair. N-dimensional observation / inspection data observed and inspected as learning data, and using the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs at the observation / inspection locations as teacher values, occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs A separation plane computing unit that analyzes the separation plane that forms the boundary of occurrence / non-occurrence of disaster / accident / repair using a support vector machine (hereinafter referred to as SVM),
Using the separation surface analyzed by the separation surface calculation unit and the n-dimensional observation / inspection data for each factor observed and inspected at the observation / inspection target location, the n-dimensional observation / inspection data is The distance from the coordinate point in the n-dimensional coordinate space to the separation plane (provided that the distance is positive when the coordinate point is on the origin side of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation plane) Or may be negative if it is on the origin side). A risk level calculation unit that calculates the disaster / accident / repair occurrence risk level of the observation / inspection target part,
Based on a desired threshold value or condition for the disaster / accident / repair occurrence risk, the corresponding disaster / accident / repair occurrence risk is extracted, and the extracted disaster / accident / repair occurrence risk is extracted. A representative data extracting unit for extracting, as representative data, n-dimensional observation / inspection data for each factor corresponding to
For the n-dimensional disaster / accident / repair occurrence factor, a category interval for the attribute value related to this factor is provided, a model is formed by combining the category intervals for each factor, and the representative data is substituted into this model. A rough set generator for forming a rough set;
In the rough set, a combination of category intervals for each factor is generated as a rule, and a certainty level or condition for the certainty factor and / or a certainty factor of disaster, accident, and repair for each rule is calculated. A disaster / accident / repair rule generation unit that extracts the rule based on a desired threshold or condition for the support; and
Disaster prevention comprehensive plan support system characterized by having.
コンピュータによって、災害・事故・補修の発生・非発生のルールを生成するために実行されるプログラムであって、
コンピュータに、観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて解析して災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算工程と、
前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出工程と、
前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成工程と、
前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成工程と、
を実行させることを特徴とする防災総合計画支援プログラム。
A program executed by a computer to generate rules for occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs,
The computer causes the disaster / accident / repair occurrence factor (the number of factors to be n. N ≧ 2) to correspond to the coordinate axes that make up the n-dimensional coordinate space, and the disaster / accident / repair The n-dimensional observation / inspection data observed / inspected for each occurrence factor is used as learning data, and the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs at the locations subject to observation / inspection is used as a teacher value. The separation plane that analyzes the possibility of occurrence / non-occurrence using a support vector machine (hereinafter referred to as SVM) to form the boundary of occurrence / non-occurrence of disaster / accident / repair and N-dimensional observation / inspection data for each factor observed / inspected, and the distance from the coordinate point in the n-dimensional coordinate space indicated by the n-dimensional observation / inspection data to the separation plane (however, This The distance may be positive when the coordinate point is on the origin side of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation plane, or may be negative when the coordinate point is on the origin side). A risk calculation process to calculate the risk of occurrence of disasters, accidents and repairs at the target location;
Based on a desired threshold value or condition for the disaster / accident / repair occurrence risk, the corresponding disaster / accident / repair occurrence risk is extracted, and the extracted disaster / accident / repair occurrence risk is extracted. A representative data extraction step of extracting n-dimensional observation / inspection data for each factor corresponding to the above as representative data;
For the n-dimensional disaster / accident / repair occurrence factor, a category interval for the attribute value related to this factor is provided, a model is formed by combining the category intervals for each factor, and the representative data is substituted into this model. A rough set generation process for forming a rough set;
In the rough set, a combination of category intervals for each factor is generated as a rule, and a certainty level or condition for the certainty factor and / or a certainty factor of disaster, accident, and repair for each rule is calculated. A rule generation process for disaster / accident / repair that extracts the rule based on a desired threshold or condition for the support;
Disaster prevention comprehensive plan support program characterized by having
コンピュータによって、災害・事故・補修の発生・非発生のルールを生成するために実行されるプログラムであって、
コンピュータに、観測・点検対象箇所において災害・事故・補修の発生要因(要因数をnとする。n≧2)を,n次元座標空間を構成する座標軸に対応させ、前記災害・事故・補修の発生要因毎に観測・点検されたn次元の観測・点検データを学習データとし,前記観測・点検対象箇所における災害・事故・補修の発生・非発生を教師値として用い,災害・事故・補修の発生・非発生の可能性をサポートベクターマシン(以下、SVMという。)を用いて災害・事故・補修の発生・非発生の境界を形成させる分離面を解析する分離面演算工程と、
この分離面演算部で解析された分離面と、前記観測・点検対象箇所において観測・点検された前記要因毎のn次元の観測・点検データと、を用い、前記n次元の観測・点検データが示す前記n次元座標空間中での座標点から前記分離面までの距離(但し、この距離は、前記座標点が前記分離面に対して前記n次元座標空間の原点側にある場合を正としてもよいし、あるいは前記原点側にある場合を負としてもよい。)を前記観測・点検対象箇所の災害・事故・補修発生危険度として演算する危険度演算工程と、
前記災害・事故・補修発生危険度に対する所望のしきい値又は条件を基準として、該当する前記災害・事故・補修発生危険度を抽出すると共に、この抽出された前記災害・事故・補修発生危険度に対応する前記要因毎のn次元の観測・点検データを代表データとして抽出する代表データ抽出工程と、
前記n次元の災害・事故・補修発生要因に対し,この要因に関する属性値に対するカテゴリー区間を設け,この要因毎のカテゴリー区間を組み合わせてモデルを形成し、前記代表データをこのモデル内に代入して、ラフ集合を形成するラフ集合生成工程と、
前記ラフ集合において要因毎のカテゴリー区間の組合せをルールとして生成し、このルール毎の災害・事故・補修の確信度と、サポートを演算し、前記確信度に対する所望のしきい値又は条件及び/又は前記サポートに対する所望のしきい値又は条件を基準として、前記ルールを抽出する災害・事故・補修のルール生成工程と、
を実行させることを特徴とする防災総合計画支援プログラム。

A program executed by a computer to generate rules for occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs,
The computer causes the disaster / accident / repair occurrence factor (the number of factors to be n. N ≧ 2) to correspond to the coordinate axes that make up the n-dimensional coordinate space, and the disaster / accident / repair The n-dimensional observation / inspection data observed / inspected for each occurrence factor is used as learning data, and the occurrence / non-occurrence of disasters / accidents / repairs at the locations subject to observation / inspection is used as a teacher value. Separation plane calculation process to analyze the separation plane that forms the boundary of occurrence / non-occurrence of disaster / accident / repair using support vector machine (hereinafter referred to as SVM)
Using the separation surface analyzed by the separation surface calculation unit and the n-dimensional observation / inspection data for each factor observed and inspected at the observation / inspection target location, the n-dimensional observation / inspection data is The distance from the coordinate point in the n-dimensional coordinate space to the separation plane (provided that the distance is positive when the coordinate point is on the origin side of the n-dimensional coordinate space with respect to the separation plane) Or may be negative if it is on the origin side), a risk degree calculation step for calculating the disaster / accident / repair occurrence risk of the observation / inspection target part,
Based on a desired threshold value or condition for the disaster / accident / repair occurrence risk, the corresponding disaster / accident / repair occurrence risk is extracted, and the extracted disaster / accident / repair occurrence risk is extracted. A representative data extraction step of extracting n-dimensional observation / inspection data for each factor corresponding to the above as representative data;
For the n-dimensional disaster / accident / repair occurrence factor, a category interval for the attribute value related to this factor is provided, a model is formed by combining the category intervals for each factor, and the representative data is substituted into this model. A rough set generation process for forming a rough set;
In the rough set, a combination of category intervals for each factor is generated as a rule, and a certainty level or condition for the certainty factor and / or a certainty factor of disaster, accident, and repair for each rule is calculated. A rule generation process for disaster / accident / repair that extracts the rule based on a desired threshold or condition for the support;
Disaster prevention comprehensive plan support program characterized by having

JP2008305768A 2008-11-29 2008-11-29 Disaster prevention comprehensive plan support system and its program Expired - Fee Related JP4595094B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008305768A JP4595094B2 (en) 2008-11-29 2008-11-29 Disaster prevention comprehensive plan support system and its program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008305768A JP4595094B2 (en) 2008-11-29 2008-11-29 Disaster prevention comprehensive plan support system and its program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010129003A true JP2010129003A (en) 2010-06-10
JP4595094B2 JP4595094B2 (en) 2010-12-08

Family

ID=42329318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008305768A Expired - Fee Related JP4595094B2 (en) 2008-11-29 2008-11-29 Disaster prevention comprehensive plan support system and its program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4595094B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012174125A (en) * 2011-02-23 2012-09-10 Yamaguchi Univ Disaster prevention plan support system and program of the same
JP2012234523A (en) * 2011-04-20 2012-11-29 Nabla-Zero Co Ltd Disaster risk area prediction device
KR101894495B1 (en) * 2017-08-17 2018-09-04 서울대학교산학협력단 Prediction Method and System of Disaster of Debris-flow
CN111047476A (en) * 2019-12-09 2020-04-21 山东大学 Dam structure safety monitoring accurate prediction method and system based on RBF neural network
CN111144005A (en) * 2019-12-27 2020-05-12 四川省交通勘察设计研究院有限公司 Method for constructing particle size calculation model of collapsed falling stones
CN111458116A (en) * 2020-03-10 2020-07-28 博世华域转向系统有限公司 Method for detecting assembling quality of automobile steering column
CN113240357A (en) * 2021-07-12 2021-08-10 成都理工大学 Rapid evaluation method for stability of highway side slope in red layer area
CN114103127A (en) * 2022-01-24 2022-03-01 武汉幻城经纬科技有限公司 Drainage basin terrain 3D printing method and device, electronic equipment and storage medium

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108170714A (en) * 2017-12-01 2018-06-15 武汉华信联创技术工程有限公司 A kind of three-dimensional simulation system of typhoon disaster monitoring and evaluation
CN111355733B (en) * 2020-02-29 2021-01-29 中国地震局地震研究所 Earthquake damage information intrusion detection system and detection method based on SVM algorithm

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007035017A (en) * 2005-02-16 2007-02-08 Yamaguchi Univ Disaster prevention operation plan support system
JP2007249955A (en) * 2006-02-15 2007-09-27 Yamaguchi Univ Soundness evaluation system based on grading data sheet usable for inspection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007035017A (en) * 2005-02-16 2007-02-08 Yamaguchi Univ Disaster prevention operation plan support system
JP2007249955A (en) * 2006-02-15 2007-09-27 Yamaguchi Univ Soundness evaluation system based on grading data sheet usable for inspection

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012174125A (en) * 2011-02-23 2012-09-10 Yamaguchi Univ Disaster prevention plan support system and program of the same
JP2012234523A (en) * 2011-04-20 2012-11-29 Nabla-Zero Co Ltd Disaster risk area prediction device
KR101894495B1 (en) * 2017-08-17 2018-09-04 서울대학교산학협력단 Prediction Method and System of Disaster of Debris-flow
CN111047476A (en) * 2019-12-09 2020-04-21 山东大学 Dam structure safety monitoring accurate prediction method and system based on RBF neural network
CN111144005A (en) * 2019-12-27 2020-05-12 四川省交通勘察设计研究院有限公司 Method for constructing particle size calculation model of collapsed falling stones
CN111144005B (en) * 2019-12-27 2023-04-28 四川省交通勘察设计研究院有限公司 Construction method of collapse rock particle size calculation model
CN111458116A (en) * 2020-03-10 2020-07-28 博世华域转向系统有限公司 Method for detecting assembling quality of automobile steering column
CN113240357A (en) * 2021-07-12 2021-08-10 成都理工大学 Rapid evaluation method for stability of highway side slope in red layer area
CN114103127A (en) * 2022-01-24 2022-03-01 武汉幻城经纬科技有限公司 Drainage basin terrain 3D printing method and device, electronic equipment and storage medium
CN114103127B (en) * 2022-01-24 2022-05-03 武汉幻城经纬科技有限公司 Drainage basin terrain 3D printing method and device, electronic equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP4595094B2 (en) 2010-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4595094B2 (en) Disaster prevention comprehensive plan support system and its program
Zeleňáková et al. Flood risk modelling of the Slatvinec stream in Kružlov village, Slovakia
Sakr et al. Artificial intelligence for forest fire prediction
JP3975407B2 (en) Disaster prevention business plan support system
JP2012174125A (en) Disaster prevention plan support system and program of the same
JP4701371B2 (en) Disaster probability evaluation system and its program
Sonmez et al. Flood hazard risk evaluation using fuzzy logic and weightage-based combination methods in geographic information system
Usman Kaoje et al. Physical flood vulnerability assessment of buildings in Kota Bharu, Malaysia: an indicator-based approach
Gogoaşe Nistoran et al. GIS for Dam-Break Flooding. Study Area: Bicaz-Izvorul Muntelui (Romania)
JP3646726B1 (en) Disaster prevention business support system
Greiving et al. Introduction: the components of risk governance
JP4152423B2 (en) Soundness evaluation system based on a score type data sheet that can be used for inspection work
Ju et al. Planning for the change: mapping sea level rise and storm inundation in Sherman Island using 3Di hydrodynamic model and LiDAR
JP4817363B2 (en) Risk assessment system
JP4252606B2 (en) Priority evaluation system
Balbenta et al. Generation of flood hazard maps in Marikina City using GIS-MCDA interval rough AHP (IR’AHP)
JP3656852B1 (en) Disaster prevention business plan support method and system
JP3380871B1 (en) A method and a program for setting a limit line, an evacuation reference line and a warning reference line of a landslide disaster, and a warning evacuation support system using the occurrence limit line, an evacuation reference line and a warning reference line
Pradhan et al. Landslide risk assessment using multi-hazard scenario produced by logistic regression and LiDAR-Based DEM
Granja et al. A multi-criteria approach for erosion risk assessment using a new concept of spatial unit analysis, wave model and high resolution DEMs
Popescu et al. Risk assessment of slope instability related geohazards
Kaoje et al. An Indicator-Based Approach for Micro-Scale Assessment of Physical Flood Vulnerability of Individual Buildings
Singh et al. Debris flow simulation and modeling of the 2021 flash flood hazard caused by a rock-ice avalanche in the Rishiganga River valley of Uttarakhand
Rabie et al. Optimizing digital elevation model resolution inputs and number of stream gauges in geographic information system predictions of flood inundation: a case study along the Illinois River, USA
Wang et al. c-HAND: Near Real-Time Coastal Flood Mapping

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20081222

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100325

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20100325

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20100325

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20100602

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100608

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100803

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100824

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4595094

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20191001

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees