JP2013210600A - Debris flow flooding area high speed simulation method and debris flow flooding area high speed simulation device - Google Patents

Debris flow flooding area high speed simulation method and debris flow flooding area high speed simulation device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To integrally manage the respective simulation tools to visually and intelligibly display simulation of debris flow in a short time on an image of a GIS.SOLUTION: In a debris flow high speed simulation tool part 100 of a debris flow flooding area high speed simulation device 10, a meshing part 101 meshes LP data of a database 200 for LP data, and a binarization part 103 converts the meshed LP data into binary data. Then, a lowest river line automatic drawing part 150 performs overlap display of a primary mountain stream by a layering part 500, and a flooding simulation range setting part 110 generates a flooding simulation frame Wi on the basis of the downstream end P2. A specific range two-dimensional tomographic model calculation part 120 determines altitude data within a specific range by using the binary data corresponding to the flooding simulation frame Wi to be simulated by a debris flow flooding simulation result display tool 160.

Description

本発明は、LPデータを用いて渓流を流れる土石流の平野部における氾濫を高速にシミュレーションする土石氾濫高速シミュレーション方法に関する。   The present invention relates to a debris inundation high-speed simulation method for simulating inundation in a plain portion of a debris flow flowing through a mountain stream using LP data.

電子情報の処理技術は、ソフト、ハード共に飛躍的に進歩してきている。近年、砂防分野においても国土地理院や直轄砂防事務所等によって、レーザプロファイラにより計測された高精度地形情報が多量に取得されてきている。この高精度地形情報は、一般に航空機に搭載されたレーザプロファイラを用いて対象物にレーザ光を高速にスキャンし、得られた2m範囲のデータの中から1点以上のデータをLPデータとし、このLPデータに基づいて生成している。   Electronic information processing technology has made great strides in both software and hardware. In recent years, a large amount of high-precision landform information measured by a laser profiler has been acquired by the Geospatial Information Authority of Japan, a directly controlled sabo office, and the like in the field of sabo. This high-accuracy terrain information is generally obtained by scanning a target with a laser beam at high speed using a laser profiler mounted on an aircraft, and using one or more points of data obtained from the obtained 2 m range data as LP data. It is generated based on LP data.

しかし、レーザプロファイラからのLPデータに基づいた高精度地形情報を容易に利用するためのアプリケーションがない。   However, there is no application for easily using high-precision terrain information based on LP data from the laser profiler.

このため、この高精度地形情報は特別なシステムあるいは特別なコンサルタント会社でしか扱えないのが現状である。   For this reason, this high-precision terrain information can only be handled by a special system or a special consultant company.

これまで砂防分野においても、多数のシミュレーションモデルが提案されてきたが、適用範囲が限定されていること、データの入出力等に効果的なインターフェースが実装されていない等ということから高精度地形情報は十分に活用されることが少なかった。   Many simulation models have been proposed in the field of sabo, but high-precision terrain information is available because the application range is limited and an effective interface for data input / output is not implemented. Was rarely fully utilized.

そこで、このような問題を解決する砂防分野の一つのツールとして土石流シミュレーションツールがある。   Therefore, there is a debris flow simulation tool as one tool in the field of sabo to solve such problems.

この土石流シミュレーションツールは、災害規模の予測や効果的な砂防構造物の検討において有効であり、効果的なGUI(グラフィックユーザインターフェース)を実装してマウスによる入出力を可能とすると共に、既存のモデルを集約・統合・改良することでユーザに扱いやすいツールである。   This debris flow simulation tool is effective in predicting the scale of disasters and studying effective sabo structures. It implements an effective GUI (graphic user interface) and enables input / output with a mouse, as well as existing models. It is a user-friendly tool by integrating, integrating and improving

一方、平成20年6月の岩手宮城内陸地震の際、多数形成された天然ダムの調査等において、レーザプロファイラによる計測データの有効性が確認された。これが契機となり、平成20年度・21年度に全国の直轄砂防区域とその周辺地域を中心として全国統一の規格による精密かつ広範囲の砂防用のLPデータが整備された。   On the other hand, during the Iwate Miyagi inland earthquake in June 2008, the effectiveness of the data measured by the laser profiler was confirmed in the investigation of many natural dams. This led to the development of precise and wide-ranging sabo data for sabo in the 2008/21 fiscal year, based on nationally standardized sabo areas and their surrounding areas.

LPデータによって得られる三次元地形データ(DEM:Digital Elevation Model)は、全国統一の規格と精度(JPJIS、1m×1m以内)を持ち、また中山間地域を中心に国土面積の約15%(5万5千Km)をカバーしており、今後の機器管理や砂防調査において幅広い利用が期待されている。   The three-dimensional terrain data (DEM: Digital Elevation Model) obtained from LP data has national standard and accuracy (JPJIS, within 1m x 1m), and about 15% (5% of the land area mainly in hilly and mountainous areas) It is expected to be widely used in future equipment management and sabo surveys.

「中谷加奈、和田孝志、里深好文、水山高久:GUIを実装した汎用土石流シミュレータ開発、第4回土砂災害に関するシンポジュウム論文集、p149−154,2008」"Kana Nakatani, Takashi Wada, Yoshifumi Satobuka, Takahisa Mizuyama: Development of general-purpose debris flow simulator with GUI, 4th Symposium on Sediment Disasters, p149-154, 2008"

特開2009−251250号公報JP 2009-251250 A 特開2008−84243号公報JP 2008-84243 A

しかしながら、従来の土石流シミュレーションツールは、実地形を対象として他の土石流シミュレーションシステムを適用する際は、高精度地形情報を手作業で入力して設定する必要がある。   However, when a conventional debris flow simulation tool is applied to another debris flow simulation system for real terrain, it is necessary to manually input and set high-precision terrain information.

また、従来の土石流シミュレーションツールは、高精度地形情報の作成を担当者が地形図を見ながら必要なデータを手作業で入力する手法或いは地形図を作るためのデータを半自動で読み込むことができるソフトウェアを利用して入力する手法等があるが、これらの手法は煩雑な手間を要する。   In addition, the conventional debris flow simulation tool is a software that allows a person in charge to create high-accuracy topographic information by manually inputting necessary data while looking at the topographic map, or software that can automatically read data for creating a topographic map However, these methods require complicated work.

また、手間を軽減するために一般的に入手可能な地形図を用いて必要なデータを入力した場合には、その地形図は精度が粗いので課題が残る。   In addition, when necessary data is input using a generally available topographic map to reduce labor, the topographic map has a low accuracy, and thus a problem remains.

より正確なシミュレーションを行うためには、DEM等の詳細な三次元地形データを利用することが必須となる。   In order to perform a more accurate simulation, it is essential to use detailed three-dimensional terrain data such as DEM.

しかしながら、DEMから必要とされる領域のデータを抽出し、土石流シミュレーションツールに対応した形式へのデータ変換を行う場合には特別な技術が必要となる。   However, a special technique is required when extracting data of a required area from the DEM and converting the data into a format corresponding to the debris flow simulation tool.

一方、LPデータを用いた高精度地形情報で必要なデータを入力する場合は、LPデータは、容量が膨大(例えば一渓流で10GB程度)であるので、このLPデータを用いてシミュレーションを行った場合には、シミュレーションの処理に長時間を要する。   On the other hand, when inputting necessary data with high-accuracy terrain information using LP data, LP data has a huge capacity (for example, about 10 GB in one mountain stream), and simulation was performed using this LP data. In some cases, the simulation process takes a long time.

すなわち、LPデータを手軽に利用できるシミュレーションソフトウェアの開発が進んでいないのでLPデータを用いた高精度地形情報は十分に活用されていないのが現状である。   That is, since development of simulation software that can easily use LP data has not progressed, high-precision terrain information using LP data is not sufficiently utilized.

従って、LPデータで計測された高精度地形情報を用いてシミュレーションを実行したとしても、そのシミュレーション結果を得るにはLPデータは容量が膨大であるから非常に時間がかかっていた。   Therefore, even if the simulation is executed using the high-precision landform information measured with the LP data, it takes a very long time to obtain the simulation result because the LP data has a huge capacity.

また、そのシミュレーション結果を、管理・適用するには多くの作業工程が必要で、これらを統合的に行えるシステム環境は整っていない。   In addition, many work processes are required to manage and apply the simulation results, and there is no system environment in which these results can be integrated.

すなわち、LPデータとGIS(地理情報システム:Geographic Information Systems)の地図とを繋げて、GUI(グラフィックユーザインターフェース)で操作するような氾濫シミュレーション装置は開発されていなかった。   That is, an inundation simulation apparatus that connects LP data and a map of GIS (Geographic Information Systems) and operates with a GUI (graphic user interface) has not been developed.

本発明は以上の課題を鑑みてなされたもので、地図上に指定された氾濫シミュレーション枠の氾濫を、LPデータを用いて高速にGUI上で展開できる土石流氾濫域高速シミュレーション方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a debris flow inundation area high-speed simulation method capable of developing the inundation of the inundation simulation frame specified on the map on the GUI at high speed using LP data. And

本発明の土石流氾濫域高速シミュレーション方法は、地域の地理情報を記憶し、該地理情報に含まれている渓流域を含む地形図を読み込んで画面に表示するGIS部と、
前記渓流域を流れる土石流情報を求める土石流情報算出ツール部と、
前記地域にレーザを照射して得た、テキスト形式の三次元座標を含むLPデータを記憶したデータベースと、
前記LPデータの内で一定間隔を有するLPデータ同士が繋げられてメッシュ化されたメッシュのデータが記憶された第1の記憶手段と、
指定範囲二次元地形モデルが記憶される第2の記憶手段と
を用意して、
コンピュータが、
前記データベースから前記地域のLPデータを読み込んで、これらを一定間隔で繋げてメッシュ化し、これらのメッシュの各々の頂点を形成する前記テキスト形式のLPデータを前記メッシュのデータとしてメッシュに関連付けて前記第1の記憶手段に記憶する工程と、
前記第1の記憶手段のメッシュを順に指定し、該指定毎に、このメッシュの各頂点のデータのテキスト形式のZ座標をバイナリ変換する工程と、
前記地形図の渓流域の上端と下端とを指定させて、この上端と下端との間に渓流線を求めて前記地形図に重ね表示させる工程と、
前記渓流線の下端を基準にして、該下端から予め設定されているエリアの枠を氾濫シミュレーション枠として前記地形図に重ね表示させる工程と、
前記地形図上の前記下端の二次元座標を有する前記メッシュを前記第1の記憶手段から検索し、該検索したメッシュに前記下端の二次元座標の位置を定義する工程と、
前記メッシュに投影された下端の位置を基準位置とし、この基準位置から前記氾濫シミュレーション枠を前記第1の記憶手段のメッシュ群上に定義し、この氾濫シミュレーション枠内のメッシュの塊をLPデータ用シミュレーション領域として定義する工程と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの各頂点に割り付けられている各々のZ座標のバイナリデータの平均値を求め、これを前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの標高データとする工程と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュあたりの標高データが求められる毎に、このメッシュの二次元座標とメッシュのサイズとその標高データとを関連付け、これを前記指定範囲二次元地形モデルとして前記第2の記憶手段に記憶する工程と、
前記一定時間あたりに前記渓流域を流れる土石流情報を前記土石流情報算出用ツール部によって求めさせ、この算出結果を前記第2の記憶手段の指定範囲二次元地形モデルの前記下端に対応するメッシュから順に反映させてその結果を色別表示させる工程と
を行うことを要旨とする。
The debris flow inundation area high-speed simulation method of the present invention stores geographical information of a region, reads a topographic map including a mountain stream area included in the geographical information, and displays it on a screen;
A debris flow information calculation tool for obtaining debris flow information flowing in the mountain stream area;
A database storing LP data including three-dimensional coordinates in a text format obtained by irradiating the area with a laser;
First storage means for storing mesh data in which LP data having a constant interval among the LP data is connected to each other and meshed;
Preparing a second storage means for storing the specified range two-dimensional terrain model;
Computer
The local LP data is read from the database, meshed by connecting them at regular intervals, and the text-format LP data forming the vertices of each mesh is associated with the mesh as the mesh data, and Storing in one storage means;
Designating the meshes of the first storage means in order, and for each designation, binary-converting the textual Z coordinate of the data of each vertex of the mesh;
Specifying the top and bottom ends of the mountain stream area of the topographic map, obtaining a streamline between the top and bottom edges and displaying the top of the topographic map in an overlapping manner;
With the lower end of the mountain stream line as a reference, a step of displaying a frame of an area preset from the lower end as an inundation simulation frame overlaid on the topographic map,
Retrieving the mesh having the two-dimensional coordinates of the lower end on the topographic map from the first storage means, and defining the position of the two-dimensional coordinates of the lower end in the retrieved mesh;
The position of the lower end projected on the mesh is set as a reference position, and the inundation simulation frame is defined on the mesh group of the first storage means from this reference position, and the mesh mass in the inundation simulation frame is used for LP data. A process defined as a simulation area;
Obtaining an average value of binary data of each Z coordinate assigned to each vertex of the mesh of the LP data simulation region, and setting this as elevation data of the mesh of the LP data simulation region;
Each time elevation data per mesh in the LP data simulation area is obtained, the mesh two-dimensional coordinates, the mesh size, and the elevation data are associated with each other, and this is used as the specified range two-dimensional terrain model. Storing in the storage means;
The debris flow information calculation tool unit obtains debris flow information flowing through the mountain basin per fixed time, and the calculation result is sequentially from the mesh corresponding to the lower end of the specified range two-dimensional terrain model of the second storage means. The gist is to perform the step of reflecting the results and displaying the results by color.

本発明の土石流氾濫域高速シミュレーション装置は、地域の地理情報を記憶し、該地理情報に含まれている渓流域を含む地形図を読み込んで画面に表示するGIS部と、
前記渓流域を流れる土石流情報を求める土石流情報算出ツール部と、
前記地域にレーザを照射して得た、テキスト形式の三次元座標を含むLPデータを記憶したデータベースと、
前記LPデータの内で一定間隔を有するLPデータ同士が繋げられてメッシュ化されたメッシュのデータが記憶された第1の記憶手段と、
指定範囲二次元地形モデルが記憶される第2の記憶手段と
前記データベースから前記地域のLPデータを読み込んで、これらを一定間隔で繋げてメッシュ化し、これらのメッシュの各々の頂点を形成する前記テキスト形式のLPデータを前記メッシュのデータとしてメッシュに関連付けて前記第1の記憶手段に記憶する手段と、
前記第1の記憶手段のメッシュを順に指定し、該指定毎に、このメッシュの各頂点のデータのテキスト形式のZ座標をバイナリ変換する手段と、
前記地形図の渓流域の上端と下端とを指定させて、この上端と下端との間に渓流線を求めて前記地形図に重ね表示させる手段と、
前記渓流線の下端を基準にして、該下端から予め設定されているエリアの枠を氾濫シミュレーション枠として前記地形図に重ね表示させる手段と、
前記地形図上の前記下端の二次元座標を有する前記メッシュを前記第1の記憶手段から検索し、該検索したメッシュに前記下端の二次元座標の位置を定義する手段と、
前記メッシュに投影された下端の位置を基準位置とし、この基準位置から前記氾濫シミュレーション枠を前記第1の記憶手段のメッシュ群上に定義し、この氾濫シミュレーション枠内のメッシュの塊をLPデータ用シミュレーション領域として定義する手段と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの各頂点に割り付けられている各々のZ座標のバイナリデータの平均値を求め、これを前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの標高データとする手段と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュあたりの標高データが求められる毎に、このメッシュの二次元座標とメッシュのサイズとその標高データとを関連付け、これを前記指定範囲二次元地形モデルとして前記第2の記憶手段に記憶する手段と、
前記一定時間あたりに前記渓流域を流れる土石流情報を前記土石流情報算出用ツール部によって求めさせ、この算出結果を前記第2の記憶手段の指定範囲二次元地形モデルの前記下端に対応するメッシュから順に反映させてその結果を色別表示させる手段と
を備えたことを要旨とする。
The debris flow inundation area high-speed simulation device of the present invention stores geographical information of a region, reads a topographic map including a mountain stream area included in the geographical information, and displays it on a screen;
A debris flow information calculation tool for obtaining debris flow information flowing in the mountain stream area;
A database storing LP data including three-dimensional coordinates in a text format obtained by irradiating the area with a laser;
First storage means for storing mesh data in which LP data having a constant interval among the LP data is connected to each other and meshed;
The text that reads the LP data of the region from the database and connects them at regular intervals to form a vertex of each of the meshes by reading the LP data of the region from the database and second storage means for storing the specified range two-dimensional terrain model Means for associating LP data in the form as mesh data with the mesh and storing it in the first storage means;
Means for sequentially specifying the meshes of the first storage means, and for each designation, means for binary-converting the Z coordinate in the text format of the data of each vertex of the mesh;
Means for designating the upper and lower ends of the mountain stream area of the topographic map, obtaining a streamline between the upper and lower ends and displaying the streamline on the topographic map;
Means for displaying the frame of the area set in advance from the lower end as a flood simulation frame on the topographic map based on the lower end of the mountain stream line;
Means for searching the mesh having the two-dimensional coordinates of the lower end on the topographic map from the first storage means, and defining the position of the two-dimensional coordinates of the lower end in the searched mesh;
The position of the lower end projected on the mesh is set as a reference position, and the inundation simulation frame is defined on the mesh group of the first storage means from this reference position, and the mesh mass in the inundation simulation frame is used for LP data. Means to define as a simulation area;
Means for obtaining an average value of binary data of each Z coordinate assigned to each vertex of the mesh of the LP data simulation region, and making this an altitude data of the mesh of the LP data simulation region;
Each time elevation data per mesh in the LP data simulation area is obtained, the mesh two-dimensional coordinates, the mesh size, and the elevation data are associated with each other, and this is used as the specified range two-dimensional terrain model. Means for storing in the storage means;
The debris flow information calculation tool unit obtains debris flow information flowing through the mountain basin per fixed time, and the calculation result is sequentially from the mesh corresponding to the lower end of the specified range two-dimensional terrain model of the second storage means. The gist of the invention is that it includes means for reflecting the results and displaying the results by color.

以上のように本発明によれば、テキスト形式のLPデータを一定間隔で繋げてメッシュ化し、このメッシュの各頂点のZ座標をバイナリデータに変換しておく。   As described above, according to the present invention, text-format LP data is connected at regular intervals to form a mesh, and the Z coordinate of each vertex of the mesh is converted into binary data.

そして、画面に表示した等高線図上において、指定された上流端と下流端との間に自動的に渓流線を生成し、この下流端を基準にして氾濫シミュレーション枠を生成する。   Then, on the contour map displayed on the screen, a stream line is automatically generated between the designated upstream end and downstream end, and an inundation simulation frame is generated based on the downstream end.

次に、氾濫シミュレーション枠に対応するメッシュの塊を検索し、この検索したメッシュの塊内のメッシュ毎に各頂点をバイナリデータに変換し、これらのバイナリデータの平均値をメッシュあたりの標高データとして求め、この標高データをそのメッシュに割り付けた指定範囲二次元地形モデルを生成する。   Next, the cluster of meshes corresponding to the flood simulation frame is searched, and each vertex in the searched mesh blocks is converted into binary data, and the average value of these binary data is used as the elevation data per mesh. The specified range two-dimensional terrain model is generated by assigning the elevation data to the mesh.

この指定範囲二次元地形モデルのメッシュ毎に、渓流線を流れる土石流情報が流入したときのシミュレーションを行い、この結果をメッシュ単位で表示させる。   For each mesh of the specified range two-dimensional terrain model, a simulation is performed when debris flow information flowing through a streamline flows, and the result is displayed in units of meshes.

このため、LPデータを用いても、短時間で所望のシミュレーションの結果をLPデータの解像度で得ることが可能となる。   For this reason, even if LP data is used, a desired simulation result can be obtained in a resolution of LP data in a short time.

本実施の形態の土石流氾濫域高速シミュレーション装置10の概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram of the debris flow inundation area | region high speed simulation apparatus 10 of this Embodiment. メッシュ化したLPデータの説明図である。It is explanatory drawing of meshed LP data. 1次渓流の設定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the setting of a primary mountain stream. 氾濫範囲の設定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the setting of the flooding range. 本実施の形態の指定範囲二次元地形モデルWMiの生成過程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the production | generation process of the designated range two-dimensional terrain model WMi of this Embodiment. 図5の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the detail of FIG. 指定範囲二次元地形モデルを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a designated range two-dimensional terrain model. 本実施の形態の「HyperKANAKO」を用いた土石流氾濫域高速シミュレーション装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the debris flow inundation area high-speed simulation apparatus using "HyperKANAKO" of this Embodiment. 渓流線に対しての堰堤の設定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the setting of the dam with respect to a mountain stream line. 渓流の横断図を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the cross section of a mountain stream. 堆砂勾配を設定するための縦断面図を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the longitudinal cross-sectional view for setting a sedimentation gradient. 本実施の形態による堆砂域の表示図である。It is a display figure of the sedimentation area by this Embodiment. GIS画像(地図画像)上でのシミュレーション結果の表示を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the display of the simulation result on a GIS image (map image). 鳥瞰図上にシミュレーション結果の表示を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the display of a simulation result on a bird's-eye view. 二次元地形モデルのメッシュサイズを10mとした場合の説明図である。It is explanatory drawing when the mesh size of a two-dimensional terrain model is 10 m. 二次元地形モデルのメッシュサイズを20mとした場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of setting the mesh size of a two-dimensional terrain model to 20m. 指定範囲二次元地形モデルWMiの標高データに応じた氾濫シミュレーション結果を色別表示例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a display according to the flood simulation result according to the altitude data of the designated range two-dimensional terrain model WMi.

本実施の形態の土石流氾濫域高速シミュレーション装置は、LPデータを使用して土石流シミュレーションツールを簡便かつ精度良く実行するための統合的なシステムである。   The debris flow inundation area high-speed simulation device of this embodiment is an integrated system for simply and accurately executing a debris flow simulation tool using LP data.

また、土石流氾濫域高速シミュレーション装置は、一次元及び二次元河床変動計算を連続して計算できるGUI対応の土石流シミュレーションツールのプログラムをベースとして、メモリ管理方法や計算処理アルゴリズムを見直し、シミュレーション時間を大幅に短縮すると共にLPデータを基にした高精度地形情報のメッシュサイズに柔軟に対応できるよう改良している。   The debris flow inundation area high-speed simulation device is based on a GUI-compatible debris flow simulation tool program that can continuously calculate one-dimensional and two-dimensional riverbed fluctuation calculations, revising memory management methods and calculation processing algorithms, and greatly increasing simulation time. It has been improved so that it can be flexibly adapted to the mesh size of high-precision terrain information based on LP data.

さらにGISを利用することで、初期の地形条件設定及び結果の可視化等にも配慮している。   Furthermore, by using GIS, consideration is given to initial terrain condition setting and visualization of results.

今回の土石流氾濫域高速シミュレーション装置は、容易に高精度地形情報を設定でき、かつ迅速に合理的な解析結果を得られる。   This debris flow flooding area high-speed simulation device can easily set high-precision topographic information, and can quickly obtain reasonable analysis results.

このため、土石流の氾濫・堆積予測或いは砂防計画の策定にあたっては非常に有効なツールとなる。このツールを本実施の形態では土石流高速シミュレーションツール部と称する。   For this reason, it is a very effective tool for debris flow inundation / deposition prediction or sabo planning. This tool is referred to as a debris flow high-speed simulation tool unit in the present embodiment.

また、LPデータは、詳しくはGPS、IMU等を搭載した航空機からレーザプロファイラを使って対象地域に数センチ間隔でレーザを照射して得た対象物の三次元座標(Xi,Yi,Zi)及び反射強度等を有するテキスト形式のデータである。   Further, the LP data is more specifically the three-dimensional coordinates (Xi, Yi, Zi) of the object obtained by irradiating the target area with a laser at intervals of several centimeters using a laser profiler from an aircraft equipped with GPS, IMU, etc. This is text data having reflection intensity and the like.

また、土石流高速シミュレーションツール部の一つの特徴は、GISとの連携による操作性・視認性の向上である。   In addition, one feature of the debris flow high-speed simulation tool part is an improvement in operability and visibility through cooperation with GIS.

GISは、地理的な指標を持つ対象物を、地図を背景として簡単に指示することや、対象物を分かりやすく表示するのに最適な道具である。   GIS is an optimal tool for easily indicating an object having a geographical index with a map as a background and displaying the object in an easy-to-understand manner.

土石流高速シミュレーションツール部は、一次元渓流線を用いて二次元地形データを作成する際には、GIS上で容易にLPデータを設定できる。   The debris flow high-speed simulation tool part can easily set LP data on GIS when creating two-dimensional terrain data using one-dimensional mountain stream lines.

また、高精度地形情報のソースとなるLPデータが平面直角座標系の三次元座標を持っているので、高精度地形情報にも標高データと共に二次元座標(平面座標ともいう)も付加されている。   In addition, since LP data that is a source of high-precision terrain information has three-dimensional coordinates in a plane rectangular coordinate system, two-dimensional coordinates (also referred to as plane coordinates) are added to the high-precision terrain information together with elevation data. .

さらに、高精度地形情報にはワールドファイル形式で地理情報が付加されている。   Furthermore, geographical information is added to the high-precision terrain information in the world file format.

このワールドファイルを用いて土石流高速シミュレーションツール部では、LPデータの三次元座標を地形図に付加することができる。   By using this world file, the debris flow high-speed simulation tool unit can add the three-dimensional coordinates of LP data to the topographic map.

また、氾濫シミュレーション枠におけるシミュレーションの結果は、高精度地形情報(以下地形データともいう)のメッシュ毎に、数値の羅列として出力されるが、土石流高速シミュレーションツール部は、堆積深等の計算結果を深さによって色分けした地理情報を持つ時系列画像も同時に出力させることが可能である。このため、シミュレーション計算終了後すぐにGIS上で結果を確認することができる。   In addition, the simulation results in the inundation simulation frame are output as a series of numerical values for each mesh of high-precision topographic information (hereinafter also referred to as topographic data). It is possible to simultaneously output time-series images having geographical information color-coded according to depth. For this reason, the result can be confirmed on the GIS immediately after the end of the simulation calculation.

また、砂防基盤図等他の地形図にオーバレイが可能で、どの建物に氾濫が及ぶかを容易に確認できる。   In addition, it is possible to overlay other topographical maps, such as sabo base maps, and easily check which buildings are flooded.

さらに、土石流高速シミュレーションツール部は、GISが持っている鳥瞰図表示機能にシミュレーション結果画像を重ね合わせることで、時系列の三次元表示も可能となっている。   Furthermore, the debris flow high-speed simulation tool unit can perform time-series three-dimensional display by superimposing the simulation result image on the bird's eye view display function possessed by GIS.

前述のGISは、図示しないSabo・D−MACというシステムに備わっている機能である。このシステムは、電子化された多様な砂防関連情報を「地理的な位置情報」を指標として一元管理することができるので、事務所職員が各自の机上パソコンで情報を呼び出して利用することが可能なイントラネット型システムである。   The aforementioned GIS is a function provided in a system called Sabo · D-MAC (not shown). This system can centrally manage a variety of digitized sabo related information using "geographical location information" as an index, so office staff can call and use information on their desktop computers. Intranet type system.

また、Sabo・D−MACの基本的な機能は、地図とデータベース、フォルダ等の連携検索機能であり、
(1) 監視・観測データ管理システム
(2) 事業進捗管理システム
(3) 三次元データ解析システム等をオプションとして追加することが可能な拡張型システムとなっている。
The basic function of Sabo / D-MAC is a cooperative search function for maps, databases, folders, etc.
(1) Monitoring / Observation Data Management System (2) Business Progress Management System (3) This is an extended system to which a 3D data analysis system can be added as an option.

ここでは土石流高速シミュレーションツール部と密接に関連する三次元データ解析機能について以下に述べる。   This section describes the three-dimensional data analysis function closely related to the debris flow high-speed simulation tool.

三次元データ解析機能は、
1)任意測線の縦横断面図表示機能
2)任意範囲の鳥瞰図表示機能
3)最低河床線(縦断)探索機能
4)任意の堆砂勾配による堆砂域表示及び堆砂量計算機能
等である。
3D data analysis function
1) Vertical cross section display function of arbitrary survey line 2) Bird's eye view display function of arbitrary range 3) Lowest riverbed (vertical section) search function 4) Sediment area display and sediment volume calculation function by arbitrary sediment gradient.

ここで使用する三次元データはシミュレーションで用いるLPデータと、砂防基盤図で作成されているTIN(Triangulated Irregular Network:地表面を三角形の集合で表現するデジタルデータ)とを使用している。   The three-dimensional data used here uses LP data used in the simulation and TIN (Triangulated Irregular Network: digital data expressing the ground surface as a set of triangles) created with a sabo base map.

また、シミュレーションを適用する渓流の設定や結果の可視化、あるいは後述する天然ダムの越流決壊を想定したLADOF(Landslide Dam Overflow Flood)モデルは、天然ダムの越流侵食に関する数値シミュレーションモデルである。   The LADOF (Landslide Dam Overflow Flood) model that assumes the setting of mountain streams to which simulation is applied and the results are visualized, or the overflow of a natural dam described later, is a numerical simulation model for overflow erosion of a natural dam.

このLADOFモデルを使用してのハイドログラフ計算等は、これらの三次元解析機能を活用して実行される。   The hydrograph calculation using the LADOF model is executed by utilizing these three-dimensional analysis functions.

以下に本実施の形態の土石流氾濫域高速シミュレーション装置の構成について図1を用いて説明する。   The configuration of the debris flow flooding area high-speed simulation device of the present embodiment will be described below with reference to FIG.

以下に示す本実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法の一例を示すものであって、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載されたものであり、この技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。   The following embodiments show examples of apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is described in the claims. Various modifications can be made within the technical scope. It should be noted that the drawings are schematic and the configuration of the apparatus and system is different from the actual one.

図1は本実施の形態の土石流氾濫域高速シミュレーション装置10の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a debris flow flood zone high speed simulation apparatus 10 according to the present embodiment.

図1に示すように、土石流氾濫域高速シミュレーション装置10は、表示部30と、マウス20と、土石流高速シミュレーションツール部100と、LPデータを記憶したLPデータ用データベース200と、地理情報用データベース300と、県又は地域単位の砂防基盤図を記憶したデータベース400と、GISのレイヤー化部500と、土石流情報算出ツール部600と、GUI部140(グラフィックユーザインターフェース部)と、最低河床線自動描画部150等を備え、GISの等高線図上において指定された氾濫シミュレーション枠(二次元地形データともいう)におけるLPデータのZ座標をバイナリ変換して後述する指定範囲二次元地形モデルを作成し、このモデルの各メッシュに標高データに応じた氾濫のシミュレーション結果を色別表示する。   As shown in FIG. 1, the debris flow flood zone high-speed simulation apparatus 10 includes a display unit 30, a mouse 20, a debris flow high-speed simulation tool unit 100, an LP data database 200 storing LP data, and a geographic information database 300. A database 400 storing a sabo base map for each prefecture or region, a GIS layering unit 500, a debris flow information calculation tool unit 600, a GUI unit 140 (graphic user interface unit), and a minimum riverbed line automatic drawing unit 150, etc., and create a specified range 2D terrain model to be described later by binary conversion of LP data Z coordinate in the flood simulation frame (also called 2D terrain data) specified on the GIS contour map. Simulation of inundation according to elevation data for each mesh Down the results to display different colors.

前述の土石流情報算出ツール部600は、任意側線の縦横断面図表示機能、任意範囲の鳥瞰図表示機能、最低河床線(縦断)探索機能、任意の堆砂購買による堆砂域表示及び堆砂量計算機能等を含んでいる。   The debris flow information calculation tool unit 600 has a function of displaying a vertical and horizontal cross-sectional view of an arbitrary side line, a bird's eye view display function of an arbitrary range, a search function for a lowest riverbed line (longitudinal), a sedimentation area display and a sedimentation amount calculation by arbitrary sediment purchase. Includes functions etc.

LPデータ用データベース200には、対象物の三次元座標(Xi、Yi、Zi)及び反射強度等を有するLPデータ(DEM:数センチ間隔)がテキスト形式で保存されている。   The LP data database 200 stores LP data (DEM: intervals of several centimeters) having three-dimensional coordinates (Xi, Yi, Zi) and reflection intensity of an object in a text format.

地理情報用データベース300には、対象地域の等高線図、道路地図、河川地図、住居地図、オルソ画像等が記憶されている。   The geographic information database 300 stores contour maps, road maps, river maps, dwelling maps, orthoimages, etc. of the target area.

これらはベクター形式又はラスタ形式である。ラスタ形式の場合はテキスト形式のワールドファイルが対応させられている。   These are vector format or raster format. In the case of a raster format, a text format world file is associated.

GISのレイヤー化部500(以下単にレイヤー化部500という)は、地理情報用データベース300又は各メモリに記憶されているデータを重ねて表示部30に表示する。   The GIS layering unit 500 (hereinafter simply referred to as the layering unit 500) displays the data stored in the geographic information database 300 or each memory on the display unit 30 in an overlapping manner.

また、GISのレイヤー化部500は、土石流情報算出ツール部600で作成された画像を重ねて表示部30に表示させる。   Also, the GIS layering unit 500 causes the display unit 30 to display the images created by the debris flow information calculation tool unit 600 in a superimposed manner.

土石流高速シミュレーションツール部100は、図1に示すように、メッシュ化部101とバイナリ化部103と氾濫シミュレーション範囲設定部110と指定範囲二次元地形モデル算出部120と土石氾濫シミュレーション結果表示ツール160等を有する。また、各種メモリを有する。   As shown in FIG. 1, the debris flow high-speed simulation tool unit 100 includes a meshing unit 101, a binarization unit 103, an inundation simulation range setting unit 110, a specified range two-dimensional terrain model calculation unit 120, a debris inundation simulation result display tool 160, and the like. Have It also has various memories.

これらは、ROM、RAM、CPU等で実行されるプログラムであり、プログラミング言語をVB.NETからC++にコンバートすることで、より高速化を実現している。   These are programs executed by a ROM, RAM, CPU, etc., and the programming language is VB. By converting from NET to C ++, higher speed is realized.

これによって、氾濫シミュレーション枠においてLPデータを生かした詳細な解析が可能なプログラムとなっている。   This makes it possible to perform a detailed analysis using the LP data in the inundation simulation frame.

そして、C++を用いることで、
(1) 動的なメモリ確保とメモリ操作
(2) ポインタによる配列アクセスの高速化
(3) 新たなクラス作成機能
(4) 既存の画像処理ライブラリの利用
が可能となる。
And by using C ++,
(1) Dynamic memory allocation and memory operation (2) Speeding up of array access by pointer (3) New class creation function (4) It is possible to use an existing image processing library.

(動的なメモリ確保とメモリ操作)
C++はプログラム実行中必要に応じて動的にメモリ(配列)を確保可能な機能を持っており、その機能を用いることにより二次元地形データのメッシュ数に対してフレキシブルに対応できる。また、一般的なシミュレーションプログラムは配列間のデータコピーが頻繁に発生するが、C++はメモリ間のコピーに対して高速な関数を持っており処理の高速化を実現できる。
(Dynamic memory allocation and memory manipulation)
C ++ has a function that can dynamically secure a memory (array) as necessary during program execution, and can flexibly cope with the number of meshes of two-dimensional terrain data by using this function. Further, in general simulation programs, data copying between arrays frequently occurs, but C ++ has a high-speed function for copying between memories and can realize high-speed processing.

(ポインタによる配列アクセスの高速化)
C++が持つポイント機能を用いることにより配列の任意位置へのアクセスを高速に行うことができる。
(Acceleration of array access by pointer)
By using the point function of C ++, it is possible to access an arbitrary position of the array at high speed.

(新たなクラス作成機能)
C++は必要に応じて新たなクラス(言語に新たな機能を付加する仕組み)を作成する機能を持っており、本実施の形態のシミュレーションの処理(プログラム)では指定範囲二次元地形モデルWMiを作成するため、巨大ファイルアクセスクラスや行列処理クラスを用いる。
(New class creation function)
C ++ has a function to create a new class (a mechanism for adding a new function to a language) as necessary. The simulation process (program) of this embodiment creates a specified range two-dimensional terrain model WMi. Therefore, a huge file access class and a matrix processing class are used.

(既存の画像処理ライブラリの利用)
また、本実施の形態のシミュレーションの処理は、処理結果を時系列的に確認できるようPNGフォーマットの読み込みや作成に関しては高速なライブラリが既に公開されており、このような資産を活用することによりバグが少ない高速なプログラムを作成することができる。
(Use of existing image processing library)
The simulation processing of this embodiment has already published a high-speed library for reading and creating PNG format so that the processing results can be confirmed in time series. It is possible to create a high-speed program with little.

<各部の説明>
メッシュ化部101は、LPデータ用データベース200から指定された地域のLPデータをメモリ102aに全て記憶する。このメモリ102aは平面直角座標系で定義されている。
<Description of each part>
The meshing unit 101 stores all the LP data in the area designated from the LP data database 200 in the memory 102a. The memory 102a is defined by a plane rectangular coordinate system.

そして、メモリ102aの原点を基準にし、入力された解像度(1m又は2.5m・・・:任意)に基づいて一定間隔でLPデータを繋げたメッシュ群をメモリ102aに生成する(図2参照)。本実施の形態では1mとして説明する。   Then, based on the origin of the memory 102a as a reference, a mesh group in which LP data is connected at a constant interval is generated in the memory 102a based on the input resolution (1 m or 2.5 m..., Arbitrary) (see FIG. 2). . In the present embodiment, it is assumed that the distance is 1 m.

なお、解像度が2.5mの場合は2.5mのメッシュLiを作成する。また、メッシュLiの作成に伴って、このメッシュ番号とメッシュLiの縦横座標とメッシュLiのサイズ(1m)等を含むワールドファイルをメモリ102bに生成する。   If the resolution is 2.5 m, a 2.5 m mesh Li is created. Along with the creation of the mesh Li, a world file including the mesh number, the ordinate and abscissa of the mesh Li, the size (1 m) of the mesh Li, and the like is generated in the memory 102b.

バイナリ化部103は、メッシュ化部101によってメモリ102aにLPデータのメッシュ群が生成されると、メッシュLi(グリッドともいう)の各頂点を形成するテキスト形式のZ座標をバイナリ変換し(4バイト)、このバイナリデータLpbiをメッシュ番号に関連付けてメモリ106に記憶する。つまり、メッシュLiの各頂点にはバイナリ化されたZ座標が割り付けられていることになる。   When a mesh group of LP data is generated in the memory 102a by the meshing unit 101, the binarizing unit 103 performs binary conversion on the Z coordinate in the text format that forms each vertex of the mesh Li (also referred to as a grid) (4 bytes). ), This binary data Lpbi is stored in the memory 106 in association with the mesh number. That is, a binary Z coordinate is assigned to each vertex of the mesh Li.

なお、本実施の形態のバイナリ変換を行うのは画像ファイル形式に変換するためであり、ファイル形式は、TIFF、BMP、JPEG又はPNG等のファイル形式である。本実施の形態ではPNGファイルにしている。   Note that the binary conversion of the present embodiment is for conversion into an image file format, and the file format is a file format such as TIFF, BMP, JPEG, or PNG. In this embodiment, it is a PNG file.

PNGファイルの場合は、カラー値が埋め込まれるフィールドにバイナリ変換されたZ座標を埋め込んでいる。   In the case of a PNG file, the Z coordinate binary-converted is embedded in the field in which the color value is embedded.

最低河床線自動描画部150は、表示部30の画面に表示されている地形図上において一次渓流線の設定が指示され、かつ上流端P1及び下流端P2が指示されると、一次渓流用のメモリ162(平面直角座標系を定義)を生成する。   When the setting of the primary stream line is instructed on the topographic map displayed on the screen of the display unit 30 and the upstream end P1 and the downstream end P2 are instructed, the lowest riverbed automatic drawing unit 150 is for the primary stream. A memory 162 (defining a plane rectangular coordinate system) is generated.

そして、この両方の端点までの一次渓流線を求めて一次渓流用のメモリ162に記憶し、これをレイヤー化部500で重ね表示させる(図3参照)。   Then, the primary mountain stream line up to both of these end points is obtained and stored in the primary mountain stream memory 162, and this is superimposed on the layering unit 500 (see FIG. 3).

氾濫シミュレーション範囲設定部110は、表示部30の下流端P2の設定に伴ってメモリ165(平面直角座標系)を生成する。   The flood simulation range setting unit 110 generates the memory 165 (planar rectangular coordinate system) in accordance with the setting of the downstream end P2 of the display unit 30.

次に、この下流端P2を基準にして1km×1kmの四角枠(氾濫シミュレーション枠Wiという)をメモリ165(平面直角座標系)に生成して、これをレイヤー化部500により重ね表示させる(図4参照)。   Next, a 1 km × 1 km square frame (referred to as an inundation simulation frame Wi) is generated in the memory 165 (planar rectangular coordinate system) with the downstream end P2 as a reference, and this is superimposed and displayed by the layering unit 500 (FIG. 4).

また、氾濫シミュレーション範囲設定部110は、下流端P2が指定されると、メモリ113を生成し、下流端P2に対応する地図上の位置(Xi,Yi)をメモリ113に読み込む。本実施の形態ではメモリ113に記憶された下流端P2の位置(X,Y)を基準位置P2aと称する。   In addition, when the downstream end P2 is designated, the flood simulation range setting unit 110 generates the memory 113 and reads the position (Xi, Yi) on the map corresponding to the downstream end P2 into the memory 113. In the present embodiment, the position (X, Y) of the downstream end P2 stored in the memory 113 is referred to as a reference position P2a.

指定範囲二次元地形モデル算出部120は、メモリ113に記憶された基準位置P2a(下流端P2)と、氾濫シミュレーション枠Wi(例えば1km×1km又は1km×2km・・)とを読み込む。   The designated range two-dimensional terrain model calculation unit 120 reads the reference position P2a (downstream end P2) and the flood simulation frame Wi (for example, 1 km × 1 km or 1 km × 2 km ··) stored in the memory 113.

そして、メモリ102bのワールドファイルに基づいて、基準位置Pa2(下流端P2)をメモリ102aのメッシュLiに投影し、この投影位置を投影基準位置PQ2とし、この投影基準位置PQ2から氾濫シミュレーション枠Wiをメモリ102aに定義する。 次に、この氾濫シミュレーション枠Wi内のメッシュLiの塊をLPデータ用シミュレーション領域LWiとしてメモリ106に読み出す。   Then, based on the world file in the memory 102b, the reference position Pa2 (downstream end P2) is projected onto the mesh Li in the memory 102a, this projection position is set as the projection reference position PQ2, and the flood simulation frame Wi is defined from the projection reference position PQ2. It is defined in the memory 102a. Next, the cluster of meshes Li in the inundation simulation frame Wi is read into the memory 106 as the LP data simulation area LWi.

さらに、指定範囲二次元地形モデル算出部120は、メモリ106のLPデータ用シミュレーション領域LWiの投影基準位置PQ2から1m間隔で各メッシュLiに位置LBi(X,Y)を順次定義する。   Furthermore, the designated range two-dimensional terrain model calculation unit 120 sequentially defines positions LBi (X, Y) in each mesh Li at intervals of 1 m from the projection reference position PQ2 of the LP data simulation area LWi in the memory 106.

そして、各メッシュLiの最小二次元座標(Ximin,Yimax)と最大二次元座標(Ximax,Yimax)とを直線TLiで結んで各メッシュLiに三角形を形成し、この三角形の各頂点に割り付けられているZ座標(バイナリデータ)の平均値を求める。   Then, a minimum two-dimensional coordinate (Ximin, Yimax) and a maximum two-dimensional coordinate (Ximax, Yimax) of each mesh Li are connected by a straight line TLi to form a triangle in each mesh Li, and assigned to each vertex of this triangle. The average value of the Z coordinates (binary data) is obtained.

これを、LPデータ用シミュレーション領域LWiのメッシュLiにおける標高データHiと称する。   This is referred to as altitude data Hi in the mesh Li of the LP data simulation area LWi.

次に、メッシュ番号とこのメッシュLiの二次元座標(X,Y)とメッシュLiのサイズと標高データHiとを関連付けたデータを指定範囲二次元地形モデルWMiとしてメモリ130に記憶する。   Next, data in which the mesh number, the two-dimensional coordinates (X, Y) of the mesh Li, the size of the mesh Li, and the elevation data Hi are associated with each other is stored in the memory 130 as the designated range two-dimensional landform model WMi.

つまり、指定範囲二次元地形モデルWMiは二次元座標が割り付けられているからワールドファイルで定義されていることになる。このワールドファイルはメッシュ番号に関連付けてメモリ131に記憶するのが好ましい。   That is, the designated range two-dimensional terrain model WMi is defined in the world file because the two-dimensional coordinates are assigned. This world file is preferably stored in the memory 131 in association with the mesh number.

土石氾濫シミュレーション結果表示ツール160は、GUI部140を介して入力された指示に基づいて、土石流情報算出ツール部600(任意側線の縦横断面図表示機能、任意範囲の鳥瞰図表示機能、最低河床線(縦断)探索機能、任意の堆砂購買による堆砂域表示及び堆砂量計算機能等)を起動させ、これらの解析結果をメモリ163(163a、163b・・)に記憶して、レイヤー化部500によって重ね表示させる。   The debris inundation simulation result display tool 160 is based on an instruction input via the GUI unit 140, and includes a debris flow information calculation tool unit 600 (an arbitrary side line vertical / horizontal cross-sectional view display function, an arbitrary range bird's-eye view display function, a minimum riverbed line ( Vertical search) Activating a search function, a sediment area display by arbitrary sediment purchase and a sediment amount calculation function, etc., and storing these analysis results in the memory 163 (163a, 163b,...) Is displayed in an overlapping manner.

また、必要に応じてメモリ130の指定範囲二次元地形モデルWMiに、解析結果を反映させたデータをメモリ164に記憶する。   Further, the data reflecting the analysis result is stored in the memory 164 in the designated range two-dimensional terrain model WMi in the memory 130 as necessary.

<動作説明>
図5は本実施の形態の指定範囲二次元地形モデル算出部120の指定範囲二次元地形モデルWMiの生成過程を説明するフローチャートである。図6は図5の補足説明図である。
<Description of operation>
FIG. 5 is a flowchart for explaining a generation process of the designated range two-dimensional terrain model WMi of the designated range two-dimensional terrain model calculation unit 120 according to the present embodiment. FIG. 6 is a supplementary explanatory diagram of FIG.

本実施の形態1では、既にLPデータのZ座標がバイナリ化部103によって、バイナリ変換されてメモリ106に記憶されているとする。   In the first embodiment, it is assumed that the Z coordinate of LP data has already been binary converted by the binarization unit 103 and stored in the memory 106.

また、画面に表示した地形図において、上流端P1、下流端P2が指定されて、最低河床線自動描画部150によって一次渓流線が描かれたとして説明する。   Further, in the topographic map displayed on the screen, the upstream end P1 and the downstream end P2 are designated and the primary streamline is drawn by the lowest riverbed automatic drawing unit 150.

氾濫シミュレーション範囲設定部110は、表示部30の画面の地図上に下流端P2が設定されると、この下流端P2を基準にして氾濫シミュレーション枠Wiを画面の地図上に表示する(S1:図4参照)。   When the downstream end P2 is set on the map of the screen of the display unit 30, the inundation simulation range setting unit 110 displays the inundation simulation frame Wi on the screen map on the basis of the downstream end P2 (S1: FIG. 4).

次に、氾濫シミュレーション範囲設定部110は、下流端P2の指定に伴ってメモリ113を生成し、この下流端P2の地図上の位置(Xi,Yi)をメモリ113に記憶する(S2)。   Next, the flood simulation range setting unit 110 generates the memory 113 in accordance with the designation of the downstream end P2, and stores the position (Xi, Yi) on the map of the downstream end P2 in the memory 113 (S2).

次に、指定範囲二次元地形モデル算出部120は、下流端P2がメモリ113に記憶されると、この下流端P2の位置(Xi,Yi)を読み出してメモリ102aのメッシュ群に投影する(S3)。   Next, when the downstream end P2 is stored in the memory 113, the designated range two-dimensional terrain model calculation unit 120 reads the position (Xi, Yi) of the downstream end P2 and projects it on the mesh group of the memory 102a (S3). ).

そして、この投影基準位置PQ2を基準にして、メモリ102aのメッシュ群に氾濫シミュレーション枠Wiを定義する(S4)。   Then, the flood simulation frame Wi is defined in the mesh group of the memory 102a with reference to the projection reference position PQ2 (S4).

次に、メモリ102aの氾濫シミュレーション枠Wi内のメッシュLiの塊をメモリ106に読み出す(S5)。このメモリ106に読み出されたメッシュの塊を本実施の形態ではLPデータ用シミュレーション領域LWiと称する。   Next, the cluster of meshes Li in the flood simulation frame Wi of the memory 102a is read out to the memory 106 (S5). In the present embodiment, the cluster of meshes read to the memory 106 is referred to as an LP data simulation area LWi.

次に、指定範囲二次元地形モデル算出部120は、メモリ106のLPデータ用シミュレーション領域LWiの投影基準位置PQ2から1m間隔で各々のメッシュに位置LBi(Xi,Yi)を順次定義する(S6)。   Next, the designated range two-dimensional terrain model calculation unit 120 sequentially defines positions LBi (Xi, Yi) in each mesh at intervals of 1 m from the projection reference position PQ2 of the LP data simulation area LWi in the memory 106 (S6). .

そして、この位置LBi(投影基準位置PQ2を含む)を有するLPデータ用シミュレーション領域LWiのメッシュLiを順次指定する(S7)。   Then, the mesh Li of the LP data simulation region LWi having this position LBi (including the projection reference position PQ2) is sequentially designated (S7).

次に、この指定したメッシュLi毎に、三頂点のバイナリデータLpb1、Lpb2、Lpb3を平均化して、このメッシュLiにおける標高データHiを求める(S8)。   Next, the binary data Lpb1, Lpb2, and Lpb3 at the three vertices are averaged for each designated mesh Li to obtain the elevation data Hi in the mesh Li (S8).

この標高データHiの求め方について図6を参照して説明する。図6(a)には、メモリ106のLPデータ用シミュレーション領域LWiにおけるメッシュ群等を示している。なお、メッシュの頂点に割り付けられているm,nはメモリ102bのワールドファイルが示す座標(X,Y)を意味する。   A method for obtaining the elevation data Hi will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows a mesh group and the like in the LP data simulation area LWi of the memory 106. Note that m and n assigned to the vertices of the mesh mean coordinates (X, Y) indicated by the world file in the memory 102b.

また、図6(a)には、メモリ106のLPデータ用シミュレーション領域LWiにおける投影基準位置PQ2を示している。   FIG. 6A shows the projection reference position PQ2 in the LP data simulation area LWi of the memory 106. FIG.

そして、図6(a)に示すように、LPデータ用シミュレーション領域LWiの枠線を含む各々のメッシュLiにおいて、最小座標(Ximin,Yimi)と最大座標(Ximax,Yimax)とを結ぶ直線TLiを定義する(Aステップという)。   Then, as shown in FIG. 6A, in each mesh Li including the frame line of the LP data simulation region LWi, a straight line TLi connecting the minimum coordinate (Ximin, Yimi) and the maximum coordinate (Ximax, Yimax) is formed. Define (referred to as A step).

次に、LPデータ用シミュレーション領域LWi内の投影基準位置PQ2が定義されているメッシュLiを指定する(Bステップという)。   Next, the mesh Li in which the projection reference position PQ2 in the LP data simulation area LWi is defined is designated (referred to as B step).

次に、投影基準位置PQ2を位置LBiとして、この位置LBiから1m間隔で各々のメッシュに位置LBiを順次定義する(Cステップという)。   Next, the projection reference position PQ2 is set as a position LBi, and the position LBi is sequentially defined for each mesh at an interval of 1 m from the position LBi (referred to as C step).

次に、位置LBiがメッシュに定義される毎に、このメッシュの三頂点に割り付けられているZ座標であるバイナリデータLpb1、Lpb2、Lpb3を読み込み、平均化処理(重み付け係数を用いる)によって図6(b)に示すように標高データHiを決定する(Dステップという)。   Next, every time the position LBi is defined in the mesh, binary data Lpb1, Lpb2, and Lpb3, which are Z coordinates assigned to the three vertices of this mesh, are read and averaged (using a weighting coefficient). As shown in (b), the elevation data Hi is determined (referred to as D step).

なお、図6(b)に示す標高データHiは、三頂点に割り付けられているバイナリデータLpb1、Lpb2、Lpb3の平均値が三角形内に割り付けられたことを示すものである。   Note that the elevation data Hi shown in FIG. 6B indicates that the average values of the binary data Lpb1, Lpb2, and Lpb3 assigned to the three vertices are assigned within the triangle.

次に、指定範囲二次元地形モデル算出部120は、図5に示すように、これらのメッシュの番号と、ワールドファイルの二次元座標(X,Y)と、標高データHi等を指定範囲二次元地形モデルWMiのデータとしてメモリ130に記憶する(S9)。   Next, as shown in FIG. 5, the designated range two-dimensional terrain model calculation unit 120 uses these mesh numbers, world file two-dimensional coordinates (X, Y), elevation data Hi, and the like as the designated range two-dimensional. It is stored in the memory 130 as data of the terrain model WMi (S9).

従って、図7に示すような、指定範囲二次元地形モデルWMiがメモリ130に生成されることになる。   Therefore, the designated range two-dimensional terrain model WMi as shown in FIG. 7 is generated in the memory 130.

すなわち、図7に示すように、指定範囲二次元地形モデルWMiの各メッシュには標高データ(Hi)のみが割り付けられていることになるから、土石流の氾濫シミュレーションを行った場合には、処理速度が非常に早い。1km×1kmの氾濫範囲では数分で処理が終了する。   That is, as shown in FIG. 7, since only the elevation data (Hi) is assigned to each mesh of the designated range two-dimensional terrain model WMi, the processing speed is increased when a debris flow flood simulation is performed. Is very early. The processing is completed within a few minutes in the 1 km × 1 km flooding range.

上記のようにして生成した指定範囲二次元地形モデルWMiを用いて前述の土石流氾濫シミュレーション結果表示ツール、土石流情報算出ツール部600を起動した例を本実施の形態の土石流氾濫域高速シミュレーション装置の動作として説明する。   Operation of the debris flow inundation area high-speed simulation apparatus of the present embodiment in which the debris flow inundation simulation result display tool and the debris flow information calculation tool unit 600 are activated using the specified range two-dimensional terrain model WMi generated as described above. Will be described.

図8は本実施の形態の土石流氾濫域高速シミュレーション装置の動作を説明するフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the debris flow flooded area high-speed simulation apparatus of this embodiment.

図8に示すように、マウス20を操作してGISの画像上(地図)で解析対象渓流を設定する(S31)。   As shown in FIG. 8, the mouse 20 is operated to set the analysis target mountain stream on the GIS image (map) (S31).

この解析対象渓流の設定は一次元渓流線の設定とも称する。   This analysis target stream setting is also called one-dimensional stream line setting.

一次元渓流線の設定は、渓流の上下端を地図上に指定し、最低河床線自動描画機能を用いて設定する(図3参照)。   The one-dimensional mountain stream line is set by specifying the upper and lower ends of the mountain stream on the map and using the minimum river line automatic drawing function (see FIG. 3).

つまり、表示部30の画面に表示された地図(等高線が含まれている地図)において、マウス20で上流端P1と下流端P2とを設定して、最低河床線自動描画部150によって一次元渓流線を描かせる。   That is, in the map displayed on the screen of the display unit 30 (a map including contour lines), the upstream end P1 and the downstream end P2 are set with the mouse 20, and the one-dimensional mountain stream is drawn by the lowest riverbed line automatic drawing unit 150. Draw a line.

具体的には、上端及び下端を指定すると最低河床線自動描画部150は基準となる座標を中心とした半径5mの円周上で最も低い座標を自動的に検索する。この処理を再帰的に行うことにより渓流の最低河床線(縦断)を探索・描画する。   Specifically, when an upper end and a lower end are designated, the lowest riverbed line automatic drawing unit 150 automatically searches for the lowest coordinate on a circle having a radius of 5 m centering on the reference coordinate. By performing this process recursively, the lowest riverbed line (longitudinal) of the mountain stream is searched and drawn.

なお、一次元渓流線上の構造物及び観測点の設定についても、同様にGISの画像上に設定できる。   The structure and observation points on the one-dimensional mountain stream line can be similarly set on the GIS image.

また、天然ダム等を対象にした氾濫シミュレーションを行う場合は、天然ダム等の位置と高さを設定し、さらに貯水量の算出、LADOFモデル等によるハイドログラフを画面に表示する(S32、S33、S34)。   In addition, when inundation simulation for natural dams, etc. is performed, the position and height of natural dams, etc. are set, and the hydrograph based on the calculation of the amount of stored water and the LADOF model is displayed on the screen (S32, S33, S34).

前述のLADOFモデルによるハイドログラフの設定は、本実施の形態の土石流高速シミュレーションツール部100は、計算に必要なパラメータファイルをエクセルやテキストエディタを使って作成する仕組みを持っている。   The hydrograph setting by the LADOF model described above has a mechanism in which the debris flow high-speed simulation tool unit 100 of the present embodiment creates a parameter file necessary for calculation using an Excel or text editor.

このため外部で計算されたデータ、例えばLADOFモデルで計算されたハイドログラフデータを指定範囲二次元地形モデルWMiに反映させて土石氾濫シミュレーション結果表示ツール160が利用することができる。このような組み合わせで、天然ダムの越流決壊による土石流シミュレーションを簡便かつ高精度に実施することが可能となった。   For this reason, the debris flood simulation result display tool 160 can be used by reflecting externally calculated data, for example, hydrograph data calculated by the LADOF model, to the specified range two-dimensional terrain model WMi. With such a combination, debris flow simulation due to overflow of a natural dam can be carried out easily and with high accuracy.

LADOFモデルは、土石流から掃流状集合流動への遷移過程を解析する手法として、流動層を二層に分けて解析する2層流モデルをベースとした一次元計算モデルである。側岸侵食速度式は流速の1乗に比例するという考え方に基づき、2層流モデルに側岸侵食速度式を導入して天然ダムの越流・決壊過程を計算するモデルである。   The LADOF model is a one-dimensional calculation model based on a two-layer flow model in which a fluidized bed is divided into two layers as a method for analyzing a transition process from a debris flow to a sweeping collective flow. Based on the idea that the side erosion rate equation is proportional to the first power of the flow velocity, it is a model that introduces the side erosion rate equation into the two-layer flow model and calculates the overflow and breakup process of a natural dam.

LADOFモデルの計算には、地形モデルや湛水域、湛水量等のデータが必要となるが、Sabo・D―MACは、天然ダムの規模を与えて湛水量・湛水面積を自動計算する機能を有している。これらの機能と連携させることで、天然ダム決壊に伴う任意地点のハイドログラフ、土砂濃度を算出させる。   The LADOF model calculation requires data such as the topographic model, inundation area, and inundation volume, but Sabo D-MAC has a function to automatically calculate the inundation quantity and inundation area by giving the scale of the natural dam. Have. By cooperating with these functions, hydrographs and sediment concentrations at arbitrary points associated with natural dam failures are calculated.

そして、氾濫シミュレーション範囲設定部110が入力された範囲(100m×100m、20m×200m、500m×500m、1km×1km・・)に対応する氾濫シミュレーション枠Wi(二次元地形範囲ともいう)の下流端P2を基準にして設定する(S35:図4参照)。   The downstream end of the flood simulation frame Wi (also referred to as a two-dimensional terrain range) corresponding to the range (100 m × 100 m, 20 m × 200 m, 500 m × 500 m, 1 km × 1 km...) To which the flood simulation range setting unit 110 is input. Setting is based on P2 (S35: see FIG. 4).

なお、氾濫シミュレーション枠Wiの設定は、縦横のメッシュ数とメッシュサイズを指定するとそれに応じた枠の大きさになり、さらに変更する場合はマウス20を用いて、その枠を上下、又は左右に動かすことで範囲を設定することが可能である。   The inundation simulation frame Wi is set according to the number of vertical and horizontal meshes and mesh size, and the size of the frame is changed accordingly. To change further, the mouse 20 is used to move the frame up and down or left and right. It is possible to set the range.

また、図9に示すように、堰堤ダム等の構造物の位置である観測点の位置を入力する(S36、S37)。そして、土石氾濫シミュレーション結果表示ツール160は、渓流線(最低河床線ともいう)とシミュレーション用一次元地形モデル(図示せず)を作成する(S38)。   Moreover, as shown in FIG. 9, the position of the observation point, which is the position of a structure such as a dam dam, is input (S36, S37). Then, the debris flood simulation result display tool 160 creates a streamline (also referred to as the lowest riverbed line) and a simulation one-dimensional terrain model (not shown) (S38).

前述の観測点は、図9に示すように最低河床線を横切るように堰堤を指示すると、土石氾濫シミュレーション結果表示ツール160が図10に示すようにこの堰堤における横断面図を表示する。   When the observation point indicates the dam so as to cross the lowest river bed line as shown in FIG. 9, the debris flood simulation result display tool 160 displays a cross-sectional view of this dam as shown in FIG.

担当者が堰堤の高さを入力すると図10の赤線で示す堰堤を設定し、堰堤と地形断面との交点座標を計算したモデルをメモリ163a、・・のいずれかに作成する。   When the person in charge inputs the height of the dam, the dam shown by the red line in FIG. 10 is set, and a model in which the coordinates of the intersection between the dam and the topographic section is calculated is created in one of the memories 163a,.

次に、土石氾濫シミュレーション結果表示ツール160は、設定した堰堤高と最低河床線から図11に示す堆砂勾配を設定するための縦断面図を表示する。任意の堆砂勾配を設定することにより堆砂勾配線と最低河床線との交点座標を算出する。さらに堰堤軸両端の座標と堆砂末端座標から堆砂面の式を算出する。   Next, the debris flood simulation result display tool 160 displays a vertical cross-sectional view for setting the sediment gradient shown in FIG. 11 from the set dam height and the lowest riverbed line. By setting an arbitrary sedimentation slope, the intersection coordinates of the sedimentation slope line and the lowest riverbed line are calculated. Furthermore, the formula of the sedimentation surface is calculated from the coordinates of the both ends of the dam shaft and the sediment end coordinates.

これによって、堆砂域と堆砂量の算出が可能である。例えば、堆砂勾配の設定で算出した堆砂面の式とLPデータを用いて堆砂域と堆砂量を算出する。   As a result, the sedimentation area and the amount of sedimentation can be calculated. For example, the sedimentation area and the amount of sedimentation are calculated by using the sedimentation surface formula calculated by setting the sedimentation gradient and LP data.

堆砂域は、LPデータの格子点座標と堆砂面の式から、その平面座標における堆砂面での標高データを算出し、LPデータに基づく標高データと比較することにより堆砂域の判定を行ってその結果を表示する(図12参照)。   The sedimentation area is determined by calculating the altitude data on the sedimentary surface in the plane coordinates from the lattice point coordinates of the LP data and the formula of the sedimentation surface, and comparing it with the elevation data based on the LP data. To display the result (see FIG. 12).

この機能を活用して、以下の解析が可能となる。なお、図12はラスタ画像で示している。なお、地理情報用データベース300にはこのラスタ画像のワールドファイルを関連付けて記憶している。   Using this function, the following analysis is possible. FIG. 12 shows a raster image. The geographic information database 300 stores the raster image world file in association with each other.

次に、LPデータから前述の指定範囲二次元地形モデルWMiを作成する(S40)。   Next, the specified range two-dimensional terrain model WMi is created from the LP data (S40).

つまり、指定範囲二次元地形モデル算出部120がテキスト形式のLPデータをメッシュ化して、このメッシュの各頂点のZ座標をバイナリ変換して各々のメッシュの標高データを求め、この標高データHiを割り付けた指定範囲二次元地形モデルWMiを生成している。   That is, the specified range two-dimensional terrain model calculation unit 120 meshes the LP data in the text format, binary converts the Z coordinate of each vertex of the mesh to obtain the elevation data of each mesh, and assigns the elevation data Hi. The specified range two-dimensional terrain model WMi is generated.

次に、シミュレーション用緒言データを作成してメモリ166に記憶する(S41)。   Next, introductory data for simulation is created and stored in the memory 166 (S41).

このような工程を終えた後で、実行ボタンを押すと、メモリ166のシミュレーション緒言データを用いて土石氾濫シミュレーション結果表示ツール160が土石流氾濫シミュレーションを実施する(S42)。   When the execution button is pressed after the above steps are completed, the debris flood simulation result display tool 160 uses the simulation introduction data in the memory 166 to execute a debris flow flood simulation (S42).

次に、シミュレーション計算結果の画像をメモリ163に生成して(S43)、レイヤー化部500でこの画像を重ね表示させる(S44)。このシミュレーション結果を時刻毎に三次元的に表示させて(S45)、このときの計算結果をメモリ(図示せず)に記憶して管理し、必要に応じて表示する(S46)。   Next, an image of the simulation calculation result is generated in the memory 163 (S43), and the layering unit 500 displays this image in an overlapping manner (S44). The simulation results are displayed three-dimensionally for each time (S45), and the calculation results at this time are stored and managed in a memory (not shown), and displayed as necessary (S46).

なお、図13は、指定範囲におけるシミュレーション結果の表示を示している。色値に応じて土石堆積量が分かるようになっている。   FIG. 13 shows the display of the simulation result in the specified range. The amount of debris accumulated can be understood according to the color value.

また、ハイドログラフや土質定数等のパラメータを変更したい場合は専用のエクセルシートから行う。シミュレーション結果は指定した時間間隔で数値データと共に画像データとしても出力される。画像データは地理座標を有しているのでGIS上に表示することができる。   If you want to change parameters such as hydrographs and soil constants, use a special Excel sheet. The simulation result is output as image data together with numerical data at a specified time interval. Since the image data has geographical coordinates, it can be displayed on the GIS.

また、Sabo・D−MACの機能を利用した三次元(鳥瞰図)表示も可能である。結果の出力状況を図14に示す。   In addition, three-dimensional (bird's-eye view) display using the Sabo · D-MAC function is also possible. The output status of the result is shown in FIG.

以下に天然ダム越流決壊を想定したシミュレーションの結果を示す(図15、図16)。   The simulation results assuming the overflow of a natural dam are shown below (FIGS. 15 and 16).

図15は二次元地形モデルのメッシュサイズを10mとした場合、図16はメッシュサイズを20mとした場合の氾濫想定区域図である。両図とも同じ計算パラメータで1.500秒間の計算を行なっているが、メッシュサイズが大きいほど流速が早くなって氾濫想定区域が広くなる。このケースでは図16のほうが実態を反映している。   FIG. 15 is an inundation assumed area diagram when the mesh size of the two-dimensional terrain model is 10 m, and FIG. 16 is an inundation area diagram when the mesh size is 20 m. Both figures perform calculations for 1.500 seconds with the same calculation parameters, but the larger the mesh size, the faster the flow velocity and the wider the expected flood area. In this case, FIG. 16 reflects the actual situation.

なお、図17には地図を表示しないで、指定範囲二次元地形モデルWMiの標高データに応じた氾濫シミュレーション結果を色別表示した例を示している。   FIG. 17 shows an example in which the flood simulation result corresponding to the altitude data of the designated range two-dimensional terrain model WMi is displayed by color without displaying a map.

すなわち、図8の各工程を踏んだ場合には、マウスによる氾濫シミュレーション枠WiのLPデータを用いて作成したメッシュの各頂点のZ座標値がバイナリ変換されて、これらの平均値をメッシュの標高データHiとしているので処理は短時間ですむことになる。   That is, when each step of FIG. 8 is performed, the Z coordinate value of each vertex of the mesh created using the LP data of the inundation simulation frame Wi by the mouse is binary-transformed, and the average value of these is converted into the altitude of the mesh. Since the data is Hi, the processing can be completed in a short time.

従って、砂防堰堤の計画規模や配置計画の検討、大規模災害発生時(天然ダム形成時)の諸量の算定、既設砂防堰堤の維持管理(アセットマネジメント)等を高速に行うことができる。   Therefore, it is possible to examine the planned scale and layout plan of the sabo dam, calculate various quantities when a large-scale disaster occurs (during the formation of a natural dam), and maintain and manage the existing sabo dam (asset management).

10 土石流氾濫域高速シミュレーション装置
30 表示部
100 土石流高速シミュレーションシステム
101 メッシュ化部
103 バイナリ化部
110 氾濫シミュレーション範囲設定部
120 指定範囲二次元地形モデル算出部
150 最低河床線自動描画部
160 土石氾濫シミュレーション結果表示ツール
200 LPデータ用データベース
500 レイヤー化部
600 各種解析ツール部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Debris flow inundation area high speed simulation apparatus 30 Display part 100 Debris flow high speed simulation system 101 Meshing part 103 Binaryization part 110 Inundation simulation range setting part 120 Designated range 2D terrain model calculation part 150 Minimum riverbed line automatic drawing part 160 Debris inundation simulation result Display tool 200 LP data database 500 Layering unit 600 Various analysis tool units

Claims (8)

地域の地理情報を記憶し、該地理情報に含まれている渓流域を含む地形図を読み込んで画面に表示するGIS部と、
前記渓流域を流れる土石流情報を求める土石流情報算出ツール部と、
前記地域にレーザを照射して得た、テキスト形式の三次元座標を含むLPデータを記憶したデータベースと、
前記LPデータの内で一定間隔を有するLPデータ同士が繋げられてメッシュ化されたメッシュのデータが記憶された第1の記憶手段と、
指定範囲二次元地形モデルが記憶される第2の記憶手段と
を用意して、
コンピュータが、
前記データベースから前記地域のLPデータを読み込んで、これらを一定間隔で繋げてメッシュ化し、これらのメッシュの各々の頂点を形成する前記テキスト形式のLPデータを前記メッシュのデータとしてメッシュに関連付けて前記第1の記憶手段に記憶する工程と、
前記第1の記憶手段のメッシュを順に指定し、該指定毎に、このメッシュの各頂点のデータのテキスト形式のZ座標をバイナリ変換する工程と、
前記地形図の渓流域の上端と下端とを指定させて、この上端と下端との間に渓流線を求めて前記地形図に重ね表示させる工程と、
前記渓流線の下端を基準にして、該下端から予め設定されているエリアの枠を氾濫シミュレーション枠として前記地形図に重ね表示させる工程と、
前記地形図上の前記下端の二次元座標を有する前記メッシュを前記第1の記憶手段から検索し、該検索したメッシュに前記下端の二次元座標の位置を定義する工程と、
前記メッシュに投影された下端の位置を基準位置とし、この基準位置から前記氾濫シミュレーション枠を前記第1の記憶手段のメッシュ群上に定義し、この氾濫シミュレーション枠内のメッシュの塊をLPデータ用シミュレーション領域として定義する工程と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの各頂点に割り付けられている各々のZ座標のバイナリデータの平均値を求め、これを前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの標高データとする工程と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュあたりの標高データが求められる毎に、このメッシュの二次元座標とメッシュのサイズとその標高データとを関連付け、これを前記指定範囲二次元地形モデルとして前記第2の記憶手段に記憶する工程と、
前記一定時間あたりに前記渓流域を流れる土石流情報を前記土石流情報算出用ツール部によって求めさせ、この算出結果を前記第2の記憶手段の指定範囲二次元地形モデルの前記下端に対応するメッシュから順に反映させてその結果を色別表示させる工程と
を行うことを特徴とする土石流氾濫域高速シミュレーション方法。
A GIS unit that stores geographical information of a region, reads a topographic map including a mountain region included in the geographical information, and displays it on a screen;
A debris flow information calculation tool for obtaining debris flow information flowing in the mountain stream area;
A database storing LP data including three-dimensional coordinates in a text format obtained by irradiating the area with a laser;
First storage means for storing mesh data in which LP data having a constant interval among the LP data is connected to each other and meshed;
Preparing a second storage means for storing the specified range two-dimensional terrain model;
Computer
The local LP data is read from the database, meshed by connecting them at regular intervals, and the text-format LP data forming the vertices of each mesh is associated with the mesh as the mesh data, and Storing in one storage means;
Designating the meshes of the first storage means in order, and for each designation, binary-converting the textual Z coordinate of the data of each vertex of the mesh;
Specifying the top and bottom ends of the mountain stream area of the topographic map, obtaining a streamline between the top and bottom edges and displaying the top of the topographic map in an overlapping manner;
With the lower end of the mountain stream line as a reference, a step of displaying a frame of an area preset from the lower end as an inundation simulation frame overlaid on the topographic map,
Retrieving the mesh having the two-dimensional coordinates of the lower end on the topographic map from the first storage means, and defining the position of the two-dimensional coordinates of the lower end in the retrieved mesh;
The position of the lower end projected on the mesh is set as a reference position, and the inundation simulation frame is defined on the mesh group of the first storage means from this reference position, and the mesh mass in the inundation simulation frame is used for LP data. A process defined as a simulation area;
Obtaining an average value of binary data of each Z coordinate assigned to each vertex of the mesh of the LP data simulation region, and setting this as elevation data of the mesh of the LP data simulation region;
Each time elevation data per mesh in the LP data simulation area is obtained, the mesh two-dimensional coordinates, the mesh size, and the elevation data are associated with each other, and this is used as the specified range two-dimensional terrain model. Storing in the storage means;
The debris flow information calculation tool unit obtains debris flow information flowing through the mountain basin per fixed time, and the calculation result is sequentially from the mesh corresponding to the lower end of the specified range two-dimensional terrain model of the second storage means. A debris flow inundation area high-speed simulation method characterized by performing a step of reflecting and displaying the result by color.
前記色別表示は、
前記指定範囲二次元地形モデルのメッシュの標高データに基づいて氾濫の度合いを色別表示することを特徴とする請求項1記載の土石流氾濫域高速シミュレーション方法。
The display by color is
The debris flow flood area high-speed simulation method according to claim 1, wherein the degree of flooding is displayed by color based on the altitude data of the mesh of the specified range two-dimensional terrain model.
前記検索されたメッシュの各頂点は、該メッシュのいずれかの互いに対抗する頂点同士であることを特徴とする請求項1又は2記載の土石流氾濫域高速シミュレーション方法。   3. The debris flow inundation area high-speed simulation method according to claim 1, wherein the vertices of the searched mesh are vertices facing each other of the mesh. 前記コンピュータが、
前記GIS部から前記地理情報に含まれている砂防基盤図を読み出して前記地形図に重ね表示する工程と
を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の土石流氾濫域高速シミュレーション方法。
The computer is
The debris flow flood zone high-speed simulation according to any one of claims 1 to 3, wherein a step of reading out a sabo base map included in the geographical information from the GIS unit and displaying it on the topographic map is performed. Method.
地域の地理情報を記憶し、該地理情報に含まれている渓流域を含む地形図を読み込んで画面に表示するGIS部と、
前記渓流域を流れる土石流情報を求める土石流情報算出ツール部と、
前記地域にレーザを照射して得た、テキスト形式の三次元座標を含むLPデータを記憶したデータベースと、
前記LPデータの内で一定間隔を有するLPデータ同士が繋げられてメッシュ化されたメッシュのデータが記憶された第1の記憶手段と、
指定範囲二次元地形モデルが記憶される第2の記憶手段と
前記データベースから前記地域のLPデータを読み込んで、これらを一定間隔で繋げてメッシュ化し、これらのメッシュの各々の頂点を形成する前記テキスト形式のLPデータを前記メッシュのデータとしてメッシュに関連付けて前記第1の記憶手段に記憶する手段と、
前記第1の記憶手段のメッシュを順に指定し、該指定毎に、このメッシュの各頂点のデータのテキスト形式のZ座標をバイナリ変換する手段と、
前記地形図の渓流域の上端と下端とを指定させて、この上端と下端との間に渓流線を求めて前記地形図に重ね表示させる手段と、
前記渓流線の下端を基準にして、該下端から予め設定されているエリアの枠を氾濫シミュレーション枠として前記地形図に重ね表示させる手段と、
前記地形図上の前記下端の二次元座標を有する前記メッシュを前記第1の記憶手段から検索し、該検索したメッシュに前記下端の二次元座標の位置を定義する手段と、
前記メッシュに投影された下端の位置を基準位置とし、この基準位置から前記氾濫シミュレーション枠を前記第1の記憶手段のメッシュ群上に定義し、この氾濫シミュレーション枠内のメッシュの塊をLPデータ用シミュレーション領域として定義する手段と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの各頂点に割り付けられている各々のZ座標のバイナリデータの平均値を求め、これを前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュの標高データとする手段と、
前記LPデータ用シミュレーション領域のメッシュあたりの標高データが求められる毎に、このメッシュの二次元座標とメッシュのサイズとその標高データとを関連付け、これを前記指定範囲二次元地形モデルとして前記第2の記憶手段に記憶する手段と、
前記一定時間あたりに前記渓流域を流れる土石流情報を前記土石流情報算出用ツール部によって求めさせ、この算出結果を前記第2の記憶手段の指定範囲二次元地形モデルの前記下端に対応するメッシュから順に反映させてその結果を色別表示させる手段と
を有することを特徴とする土石流氾濫域高速シミュレーション装置。
A GIS unit that stores geographical information of a region, reads a topographic map including a mountain region included in the geographical information, and displays it on a screen;
A debris flow information calculation tool for obtaining debris flow information flowing in the mountain stream area;
A database storing LP data including three-dimensional coordinates in a text format obtained by irradiating the area with a laser;
First storage means for storing mesh data in which LP data having a constant interval among the LP data is connected to each other and meshed;
The text that reads the LP data of the region from the database and connects them at regular intervals to form a vertex of each of the meshes by reading the LP data of the region from the database and second storage means for storing the specified range two-dimensional terrain model Means for associating LP data in the form as mesh data with the mesh and storing it in the first storage means;
Means for sequentially specifying the meshes of the first storage means, and for each designation, means for binary-converting the Z coordinate in the text format of the data of each vertex of the mesh;
Means for designating the upper and lower ends of the mountain stream area of the topographic map, obtaining a streamline between the upper and lower ends and displaying the streamline on the topographic map;
Means for displaying the frame of the area set in advance from the lower end as a flood simulation frame on the topographic map based on the lower end of the mountain stream line;
Means for searching the mesh having the two-dimensional coordinates of the lower end on the topographic map from the first storage means, and defining the position of the two-dimensional coordinates of the lower end in the searched mesh;
The position of the lower end projected on the mesh is set as a reference position, and the inundation simulation frame is defined on the mesh group of the first storage means from this reference position, and the mesh mass in the inundation simulation frame is used for LP data. Means to define as a simulation area;
Means for obtaining an average value of binary data of each Z coordinate assigned to each vertex of the mesh of the LP data simulation region, and making this an altitude data of the mesh of the LP data simulation region;
Each time elevation data per mesh in the LP data simulation area is obtained, the mesh two-dimensional coordinates, the mesh size, and the elevation data are associated with each other, and this is used as the specified range two-dimensional terrain model. Means for storing in the storage means;
The debris flow information calculation tool unit obtains debris flow information flowing through the mountain basin per fixed time, and the calculation result is sequentially from the mesh corresponding to the lower end of the specified range two-dimensional terrain model of the second storage means. A debris flow inundation area high-speed simulation device comprising means for reflecting and displaying the result by color.
前記色別表示は、
前記指定範囲二次元地形モデルのメッシュの標高データに基づいて氾濫の度合いを色別表示することを特徴とする請求項5記載の土石流氾濫域高速シミュレーション装置。
The display by color is
6. The debris flow flood zone high-speed simulation apparatus according to claim 5, wherein the degree of flooding is displayed by color based on the altitude data of the mesh of the specified range two-dimensional terrain model.
前記検索されたメッシュの各頂点は、該メッシュのいずれかの互いに対抗する頂点同士であることを特徴とする請求項5又は6記載の土石流氾濫域高速シミュレーション装置。   7. The debris flow flood zone high-speed simulation apparatus according to claim 5, wherein each vertex of the searched mesh is a vertex of any one of the meshes opposed to each other. 前記GIS部から前記地理情報に含まれている砂防基盤図を読み出して前記地形図に重ね表示する手段と
を有することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の土石流氾濫域高速シミュレーション装置。
The debris flow flood zone high-speed simulation according to any one of claims 5 to 7, further comprising means for reading out a sabo base map included in the geographical information from the GIS unit and displaying it on the topographic map. apparatus.
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