JP3674707B1 - Disaster prevention business plan support system and method - Google Patents

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Abstract

【課題】 CLを精度よく且つ容易に演算可能であり、しかも追加データによる更新を精度を担保しながら短時間、低コストで実行可能な防災事業計画支援システムとその方法を提供する。
【解決手段】情報入力装置と、情報格納装置と、情報演算装置と、情報出力装置を有し、情報入力装置は、各地域における解析データと、CLを演算するための解析パラメータ及び解析モデルとを、情報格納装置に入力可能な手段であって、情報演算装置は、解析モデルに解析パラメータを入力する解析パラメータ設定部と、CLを演算する判別境界面解析部とを備え、情報出力装置は、解析データと解析パラメータと解析モデルとCLのうち少なくとも1の情報を出力可能な手段であるものである。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a disaster prevention business plan support system and method capable of calculating CL accurately and easily, and capable of being executed in a short time and at low cost while ensuring accuracy of updating with additional data.
An information input device, an information storage device, an information operation device, and an information output device are provided. The information input device includes analysis data in each region, analysis parameters and an analysis model for calculating CL. The information calculation device includes an analysis parameter setting unit that inputs an analysis parameter to an analysis model, and a discriminating boundary surface analysis unit that calculates CL. , Means for outputting at least one piece of information among analysis data, analysis parameter, analysis model, and CL.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、土砂災害の発生限界線、避難基準線、警戒基準線を演算する防災事業計画支援システムとその方法に係り、特に、これらのCLの精度を要求水準を用いて検証することを可能にし、さらに、CLの演算のための解析モデルにサポートベクターマシンを採用することでCLの更新を効率的に実行することが可能な防災事業計画支援システムとその方法に関する。   The present invention relates to a disaster prevention business plan support system and method for calculating the occurrence limit line, evacuation reference line, and warning reference line of earth and sand disasters, and in particular, it is possible to verify the accuracy of these CLs using required levels. Furthermore, the present invention relates to a disaster prevention business plan support system and method capable of efficiently executing CL update by adopting a support vector machine as an analysis model for calculating CL.

土砂災害(土石流、がけ崩れ、地すべり)は、毎年、全国各地で発生しており、尊い人命が失われ、貴重な財産が破壊されている。これは、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)への人口増加等の社会的条件、更には土砂災害の誘因となる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るものであり、土砂災害は、我が国における宿命的な自然災害の一つとなっている。   Sediment disasters (debris flow, landslides, landslides) occur every year across the country, precious lives are lost and valuable assets are destroyed. About 70% of Japan's land is mountainous, with many geologically vulnerable regions, and many geographical features such as steep topography. Due to the social conditions such as population increase to mountain streams, steep slope collapse risk points, landslide risk points), and also meteorological conditions such as typhoons and rainy seasons that are prone to sediment disasters, Sediment disasters are one of the fatal natural disasters in Japan.

かかる土砂災害危険箇所は、全国で約52万箇所と多く、ハード対策による整備率は20%程度と低いのが現状であり、また、これだけ多くの危険箇所全てにハード対策を実施するには予算的、時間的な制約もあることから、ソフト対策によりハード対策の遅れをカバーする必要性が認識されてきている。ソフト対策の目的は、土砂災害から人命を守り、更には財産の破壊を最小限に留めることにあり、ソフト対策には、警報の発令や避難の指示、被害状況に応じた応急対応や二次災害の防止対応の支援などを的確かつ迅速に行う機能が必要であり、また、種々の防災情報の収集・整理・伝達を如何に迅速に行うかが求められる。特に、的確な警報の発令や避難の指示は重要であり、これらは、通常、短期降雨指標と長期降雨指標を用いて設定された警戒や避難の基準線に基づき行われるが、複数の斜面あるいは複数の渓流を含む地域全体で一つの基準線を用いている場合が多く、また、直線で近似した基準線が殆どである。即ち、従来の多くの基準線では、斜面毎あるいは渓流毎に異なる地形要因による土砂災害発生の危険度(潜在危険度)は考慮されず、また、複雑な自然現象を直線近似で表現していることから、その精度については課題が残されていた。   There are about 520,000 dangerous places for landslide disasters nationwide, and the maintenance rate by hardware measures is as low as about 20%. In addition, it is a budget to implement hard measures for all of these dangerous places. Due to the limitations of time and time, the necessity of covering the delay of hardware measures with software measures has been recognized. The purpose of soft measures is to protect human lives from earth and sand disasters and to minimize the destruction of property. Soft measures include warnings, evacuation instructions, emergency responses according to the damage situation, and secondary actions. A function to accurately and promptly support disaster prevention is necessary, and it is required how quickly various disaster prevention information can be collected, organized and transmitted. In particular, accurate warnings and evacuation instructions are important, and these are usually based on warning and evacuation baselines set using short-term and long-term rainfall indicators, In many cases, one reference line is used in the entire region including a plurality of mountain streams, and most of the reference lines are approximated by straight lines. In other words, many conventional baselines do not consider the risk of landslide disasters (latent risk) due to different terrain factors for each slope or mountain stream, and represent complex natural phenomena by linear approximation. For this reason, there remains a problem regarding its accuracy.

そこで、近年では、複雑な自然現象を表現するために、基準線を非線形で表示する研究がなされている。
例えば、非特許文献1には、「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」として、RBF(放射状基底関数)の代表的な関数であるガウス関数を用いながら、入力層、中間層、出力層から構成される階層構造からなるRBFネットワークによって客観的で精度の高い非線形のがけ崩れ発生限界雨量線の設定に関する技術が開示されている。
このようにRBFネットワークを用いたがけ崩れ発生限界雨量線の設定は、発生データの教師値を−1、非発生の教師値を1と設定して、ガウス関数を重ね合わせるようにして判別境界面を構築するため、発生データと非発生データを用いて崩壊現象に関する判別境界面を構築してしまえば、がけ崩れ発生限界雨量線はその等高線から容易に求められる。
また、中間層の出力関数にガウス関数を用いていることから、データが存在しない範囲では、出力値は0となる。従って、非発生データが大量にある領域では出力値が1付近となるが、非発生データが少ない領域では出力値が低下する。従って、発生データがなくとも非発生データが少ない領域を危険領域とみなすことが可能であるため、非発生データのみでもがけ崩れ発生限界雨量線は引くことが可能である。
Therefore, in recent years, studies have been made to display the reference line in a non-linear manner in order to express complex natural phenomena.
For example, in Non-Patent Document 1, as a “study on the setting of a non-linear collapse occurrence limit rainfall line using an RBF network”, while using a Gaussian function that is a representative function of RBF (radial basis function), an input layer, A technique relating to the setting of an objective and highly accurate non-linear collapse occurrence limit rainfall line by an RBF network having a hierarchical structure including an intermediate layer and an output layer is disclosed.
In this way, the setting of the critical rainfall occurrence line using the RBF network is performed by setting the teacher value of the generated data to −1 and the non-occurrence teacher value to 1 and superimposing the Gaussian function on the discrimination boundary surface. If a discriminant boundary surface related to the collapse phenomenon is constructed using the generated data and the non-occurrence data, the landslide occurrence limit rainfall line can be easily obtained from the contour line.
In addition, since a Gaussian function is used as the output function of the intermediate layer, the output value is 0 in a range where no data exists. Accordingly, the output value is close to 1 in an area where there is a large amount of non-occurrence data, but the output value decreases in an area where there is little non-occurrence data. Therefore, since it is possible to consider a region with little non-occurrence data even if there is no occurrence data as a dangerous region, it is possible to draw a collapse-occurrence limit rainfall line with only non-occurrence data.

ところが、このRBFネットワークを用いたがけ崩れ発生限界雨量線を求めるための判別境界面は、前述のとおり発生データと非発生データについてガウス関数などの放射状基底関数を重ね合せて形成されるため、データの数が増えれば増えるほど解析に使用されるデータも増え、解析時間やコストが増加してしまうという課題があった。
このようなRBFネットワークを用いる解析のほかには、例えば特許文献1に開示されるように、サポートベクターマシンを解析モデルとして用いて、正しく判別されないデータが存在する可能性のある境界付近における種類判別の精度を高めた「類識別装置及び類識別方法」が開示されている。
However, the discriminant boundary surface for obtaining the landslide occurrence limit rainfall line using this RBF network is formed by overlapping the radial basis functions such as the Gaussian function for the generated data and the non-generated data as described above. As the number increases, the amount of data used for analysis increases, resulting in an increase in analysis time and cost.
In addition to the analysis using such an RBF network, for example, as disclosed in Patent Document 1, using a support vector machine as an analysis model, type discrimination in the vicinity of a boundary where data that cannot be correctly discriminated may exist. A “class identification device and class identification method” with improved accuracy is disclosed.

本特許文献1は、サポートベクターマシンのみならず、ニューラルネットワークを用いた解析も同時に開示されているが、2種類の教師データを用いて、それらを類識別する際に、サポートベクターマシンを用いて解析している。
さらに、特許文献2には、「テンス・アスペクト・モダリティ翻訳処理方法、テンス・アスペクト・モダリティ翻訳システム」として、機械翻訳の際に変換先のテンス・アスペクト・モダリティを精度よく翻訳する際にサポートベクトルマシンを利用する技術が開示されている。
特許文献1及び特許文献2におけるサポートベクターマシンの利用に関しては、直接本願発明の技術分野には関連はないものの、特許文献1の図2や特許文献2の図4に示されるとおり、このサポートベクターマシンは、2種類の素性あるいは属性を備えるデータを判別する際に用いられている。
従って、本願発明における土砂災害の発生と非発生という2種類の事象に関するデータを判別する境界線を引くために用いることも可能である。このような観点から特許文献1と特許文献2について引用して開示した。
This Patent Document 1 discloses not only a support vector machine but also an analysis using a neural network at the same time. When two types of teacher data are used to classify them, a support vector machine is used. Analyzing.
Further, Patent Document 2 discloses a “Tens / Aspect / Modality Translation Processing Method, Tens / Aspect / Modality Translation System”, which is a support vector for accurately translating a tense / aspect / modality at the time of machine translation. A technique using a machine is disclosed.
Although the use of the support vector machine in Patent Document 1 and Patent Document 2 is not directly related to the technical field of the present invention, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1 and FIG. The machine is used when discriminating data having two types of features or attributes.
Therefore, it can also be used to draw a boundary line for discriminating data relating to two types of events of occurrence and non-occurrence of landslide disasters in the present invention. From such a viewpoint, Patent Document 1 and Patent Document 2 are cited and disclosed.

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、No.672/VI-50, pp.117-132, 2001.3Kazumasa Kuramoto et al. 5: Study on the setting of non-linear landslide generation limit rain line using RBF network, Proceedings of Japan Society of Civil Engineers, No.672 / VI-50, pp.117-132, 2001.3 特開2003−208594号公報JP 2003-208594 A 特開2003−16067号公報JP 2003-16067 A

しかしながら、非特許文献1に開示された技術は、前述のとおり発生データと非発生データについてガウス関数などの放射状基底関数を重ね合せて形成されるため、データの数が増えれば増えるほど解析に使用されるデータも増え、解析時間やコストが増加してしまうという課題があった。
さらに、CLを解析する際にRBFネットワークを用いた場合には、格子間隔、基底関数の半径、非発生降雨の抑制パラメータ、発生降雨の抑制パラメータのそれぞれについて2種類、合計8つのパラメータを試行錯誤して検討する必要があるため、最適なパラメータを検討するのにも時間がかかるという課題もあった。
However, since the technique disclosed in Non-Patent Document 1 is formed by superimposing a radial basis function such as a Gaussian function on generated data and non-generated data as described above, it is used for analysis as the number of data increases. There is a problem that the amount of data to be increased also increases the analysis time and cost.
Furthermore, when the RBF network is used when analyzing the CL, two types of each of the lattice spacing, the radius of the basis function, the non-occurrence rainfall suppression parameter, and the occurrence rain suppression parameter are set in trial and error. Therefore, there is also a problem that it takes time to study the optimum parameter.

また特許文献1と特許文献2に開示される技術では、何らかの特性を備えた2種類のデータを判別するためにその境界となる線を引いているが、それらの精度を検証する手段を備えるものではなく、その境界線がどの程度の精度を担保可能な境界線であるかは判断できなかった。   Further, in the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a line serving as a boundary is drawn in order to discriminate between two types of data having some characteristics, but a means for verifying their accuracy is provided. However, it was not possible to judge how much accuracy the boundary line can guarantee.

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、土砂災害の発生限界線、避難基準線及び警戒基準線を演算する防災事業計画支援システムとその方法に係る前述の状況に鑑み、土砂災害の発生限界線、避難基準線及び警戒基準線の少なくともいずれかを、精度よく且つ容易に演算可能であり、しかも追加データによる更新を精度を担保しながら短時間、低コストで実行可能な防災事業計画支援システムとその方法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, in view of the above-described situation relating to a disaster prevention business plan support system and method for calculating the occurrence limit line of landslide disaster, evacuation reference line and warning reference line, It is possible to calculate at least one of the sediment disaster occurrence limit line, the evacuation reference line, and the warning reference line with high accuracy and easily, and it is possible to execute update with additional data in a short time and at low cost while ensuring accuracy. The purpose is to provide a disaster prevention business plan support system and method.

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事業計画支援システムは、情報入力装置と、情報格納装置と、情報演算装置と、情報出力装置を有し、各地域における短期降雨指標と長期降雨指標を含む降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を用いて土砂災害の発生限界線、避難基準線あるいは警戒基準線(以下、これらを総称してCLと略す場合がある。)を演算する防災事業計画支援システムであって、情報入力装置は、各地域における降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報(以下、降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を解析データと呼ぶことがある。)と、CLを演算するための解析パラメータ及び解析モデルとを、情報格納装置に入力可能な手段であって、情報演算装置は、情報格納装置に格納された解析モデルを選択して読み出すモデル選択部と、この選択された解析モデルに、情報格納装置から解析パラメータを読み出して入力する又は情報入力装置から入力された解析パラメータを入力する解析パラメータ設定部と、情報格納装置から解析データを読み出して又は情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットして判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線としてCLを演算する判別境界面解析部と、を備え、情報出力装置は、解析データと解析パラメータと解析モデルとCLのうち少なくとも1の情報を出力可能な手段とするものである。 In order to achieve the above object, a disaster prevention business plan support system according to claim 1 has an information input device, an information storage device, an information calculation device, and an information output device, and a short-term rainfall index in each region. And the sedimentation disaster occurrence limit line, evacuation reference line, or warning reference line (hereinafter, these may be abbreviated as CL in some cases) using the rainfall data including the long-term rainfall index and the actual information on the occurrence / non-occurrence of the sediment disaster. The information input device analyzes the rainfall data and the actual information on the occurrence / non-occurrence of landslide disasters (hereinafter referred to as the rainfall data and the actual information on the occurrence / non-occurrence of landslide disasters). storage and may be referred to as data.), and an analysis parameter and an analysis model for calculating the CL, a possible input means to the information storage device, the information calculating device, in the information storage device And model selection unit is selected and read analytical model, to the selected analysis model, analyze inputs the analysis parameters inputted from the read and input or information input device analysis parameters from the information storage device parameter setting unit And reading the analysis data from the information storage device or using the analysis data input from the information input device , forming the short-term rainfall index and the long-term rainfall index of the rain data included in this analysis data as the vertical axis or the horizontal axis, respectively. On the grid points of the grid on the two-dimensional plane, plot the actual information on the occurrence or non-occurrence of sediment disasters to form a discrimination boundary surface, and calculate CL as a contour line corresponding to the desired threshold from this discrimination boundary surface to provided a discrimination boundary analysis unit, the information output device, of the analytical model and CL and analysis data and the analysis parameters of at least 1 It is an output means possible information.

また、請求項2に記載される防災事業計画支援システムは、請求項1記載の発明において、情報入力装置は、演算されCLに対して、土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率からなる要求水準に、情報入力装置からの入力値を採用して設定可能な、又は予め情報格納装置に格納された要求水準データを読みだして設定可能な要求水準設定部を備え、情報演算装置は、降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を情報格納装置から読み出して又は情報入力装置から入力された降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を用いて、判別境界面解析部で演算されたCLに対して、土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率を演算し、要求水準設定部によって設定された要求水準と比較してCLの精度を検証するCL精度検証部を備えるものである。 Also, disaster prevention business plan support system as defined in claim 2 is the invention of claim 1, wherein, the information input device, for the CL that will be computed, generated hit against rainfall data when landslides occurred The input level from the information input device can be set to the required level consisting of the non-occurrence medium rate for the rainfall data when there is no rate and / or sediment disaster , or stored in advance in the information storage device The information calculation device is provided with a request level setting unit that can be set by reading out the required level data and reading out the rainfall data and the record information of occurrence / non-occurrence of sediment disaster from the information storage device or input from the information input device. Using the rainfall data and actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disaster, for the CL calculated by the discriminant interface analysis unit, Or calculating a non-generation predictive value for rainfall data when landslides did not occur, as compared to the requirement level set by demanding setting unit as it has a CL accuracy verification unit for verifying the accuracy of the CL is there.

請求項3に記載された防災事業計画支援システムは、請求項1又は請求項2に記載の発明において、解析データには、降雨データ以外に、各地域内に含まれる地点の土砂災害を引き起こす要因のうち少なくとも1要因に関する属性値又は評価値を含み、解析パラメータ設定部は、属性値又は評価値を前記情報格納装置から読みだして土砂災害発生の危険度とし、判別境界面解析部は、危険度の大小に応じて前記地点を分類、この分類毎にCLを演算するものである。 The disaster prevention business plan support system according to claim 3 is the invention according to claim 1 or claim 2, wherein the analysis data includes factors other than rainfall data that cause sediment disasters at points included in each area. The analysis parameter setting unit reads the attribute value or evaluation value from the information storage device as the risk of occurrence of a landslide disaster , and the discriminating boundary surface analysis unit includes the risk value classifying said point in response to the magnitude, and thereby calculates the CL per this classification.

請求項4に記載される防災事業計画支援システムは、請求項1又は請求項2に記載された発明において、解析データには、降雨データ以外に、各地域内に含まれる地点の土砂災害を引き起こす要因のうち少なくとも1要因に関する属性値又は評価値を含み、解析パラメータ設定部は、属性値又は評価値を含む解析データを情報格納装置から読み出し、あるいは情報入力装置から入力された解析データを用いて、要因のカテゴリー区間の各々で土砂災害発生・非発生の実績情報から土砂災害発生率を演算し、その土砂災害発生率の全要因の累積値を地点の危険度とし、判別境界面解析部は、危険度の大小に応じて地点を分類して、この分類毎にCLを演算するものである。 The disaster prevention business plan support system according to claim 4 is the invention according to claim 1 or claim 2, wherein the analysis data includes factors other than rainfall data that cause sediment disasters at points included in each area. Including an attribute value or an evaluation value related to at least one factor, and the analysis parameter setting unit reads analysis data including the attribute value or the evaluation value from the information storage device, or uses the analysis data input from the information input device, Calculate the sediment disaster occurrence rate from the actual information on the occurrence or non-occurrence of sediment disasters in each category section of the factor, the cumulative value of all the factors of the sediment disaster occurrence rate as the risk of the point, the discriminant boundary surface analysis unit, Points are classified according to the degree of risk, and CL is calculated for each classification.

請求項5に記載された防災事業計画支援システムは、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載される発明において、解析モデルはサポートベクターマシン(以下、SVMと略すことがある。)であって、解析パラメータ設定部は、サポートベクターマシンに、情報格納装置から解析パラメータを読み出して入力し、又は情報入力装置から入力された解析パラメータを入力し、判別境界面解析部は、情報格納装置から解析データを読み出して又は情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットし、サポートベクターマシンにより分離超平面の法線ベクトル及びバイアス値を算出して判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線としてCLを演算し、このCLの演算に用いた解析データの内、サポートベクターマシンによって分類されるサポートベクターを抽出し、これを情報格納装置に格納しておき、その後に解析データが追加データを蓄積した場合には、サポートベクターと追加データを用いてCLを更新可能であるものである。 The disaster prevention business plan support system described in claim 5 is the invention described in any one of claims 1 to 4, wherein the analysis model is a support vector machine (hereinafter abbreviated as SVM). The analysis parameter setting unit reads and inputs the analysis parameter from the information storage device to the support vector machine, or inputs the analysis parameter input from the information input device, and the discriminant boundary surface analysis unit stores the information Two-dimensional formed by reading the analysis data from the device or using the analysis data input from the information input device, with the short-term rainfall index and the long-term rainfall index of the rain data included in this analysis data as the vertical axis or horizontal axis, respectively Plot information on the occurrence or non-occurrence of landslide disasters on the grid points of the grid on the plane, and use the support vector machine to And calculating the line vector and bias values to form a judgment boundary surface, it calculates the CL as contour corresponding to the desired threshold from the determination interface, among the analytical data used for calculation of the CL, the support vector machine If the support vector to be classified is extracted and stored in the information storage device, and the analysis data accumulates additional data thereafter, the CL can be updated using the support vector and the additional data. is there.

請求項6に記載された防災事業計画支援システムは、請求項5に記載される発明において、サポートベクターマシンによってサポートベクターに分類されなかった解析データの内、サポートベクターマシンの分離超平面f(x)=±1から予め定めた距離εに含まれる解析データをサポートベクターと追加データに含めてCLを演算するものである。   The disaster prevention business plan support system according to claim 6 is the invention described in claim 5, wherein the analysis vector that has not been classified into support vectors by the support vector machine is separated hyperplane f (x ) = ± 1 includes the analysis data included in the predetermined distance ε in the support vector and the additional data, and calculates CL.

請求項7に記載された防災事業計画支援システムは、請求項5又は請求項6に記載される発明において、解析モデルのサポートベクターマシンは、式(1)で表現されるソフトマージンを有するサポートベクターマシンであるものである。   The disaster prevention business plan support system according to claim 7 is the invention according to claim 5 or claim 6, wherein the support vector machine of the analysis model is a support vector having a soft margin expressed by equation (1). What is a machine.

請求項8に記載された防災事業計画支援システムにおいては、請求項5又は請求項6に記載される発明において、解析モデルのサポートベクターマシンは、式(2)で表現されるνサポートベクターマシンであるものである。   In the disaster prevention business plan support system described in claim 8, in the invention described in claim 5 or claim 6, the support vector machine of the analysis model is a ν support vector machine expressed by equation (2). There is something.

請求項9に記載された防災事業計画支援方法は、コンピュータが各工程を実行しながら、各地域における短期降雨指標と長期降雨指標を含む降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報と土砂災害を引き起こす要因毎の評価値を用いてCLを演算する防災事業計画支援方法であって、コンピュータのモデル選択部が、予め情報格納装置に格納された解析モデルを選択して読み出す工程とコンピュータの解析パラメータ設定部が、情報格納装置から解析パラメータを読み出して解析モデルに入力する又は情報入力装置から入力された解析パラメータを入力する工程と、コンピュータの判別境界面解析部、情報格納装置から解析データを読み出して又は情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットして判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線としてCLを演算する工程と、コンピュータの情報出力装置、解析データと解析パラメータと解析モデルとCLのうち少なくとも1の情報を出力する工程を有するものである。 The disaster prevention business plan support method according to claim 9 is a computer-implemented method for performing disaster prevention data , including rainfall data including short-term rainfall indicators and long-term rainfall indicators , actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters, and landslide disasters. a disaster prevention business planning support method for calculating the CL using the evaluation value for each factor causing the model selection unit of the computer, the steps of be read out by selecting an analysis model stored in advance in the information storage device, analyzing the parameter setting unit of the computer comprises the steps of inputting an analysis parameter inputted from the information storage device after reading the analysis parameters inputted in the analysis model or an information input apparatus, the discrimination boundary analysis unit of the computer, the information storage device analysis data using analysis data inputted from the reading out or information input device from rainfall data contained in the analysis data Plotting the actual information on the occurrence or non-occurrence of landslide disasters on the grid points of the grid on the two-dimensional plane formed with the short-term rainfall index and the long-term rainfall index as vertical axis or horizontal axis respectively. a step of calculating the CL as contour lines corresponding to the discrimination boundary from the desired surface threshold, the computer of the information output device, comprising the step of outputting at least information of the analytical model and CL and analysis data and the analysis parameters Is.

請求項10に記載された防災事業計画支援方法は、コンピュータが各工程を実行しながら、各地域における短期降雨指標と長期降雨指標を含む降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報と土砂災害を引き起こす要因毎の評価値を用いてCLを演算しこのCLを要求水準で検証する防災事業計画支援方法であって、コンピュータの要求水準設定部演算されるCLに対して、土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率からなる要求水準に、予め情報格納装置に格納された要求水準データを読み出し又は情報入力装置からの入力値を採用して設定する工程と、コンピュータのモデル選択部が、予め情報格納装置に格納された解析モデルを選択して読み出す工程とコンピュータの解析パラメータ設定部が、情報格納装置から読み出された解析パラメータ又は情報入力装置から入力された解析パラメータを解析モデルに入力する工程と、コンピュータの判別境界面解析部、情報格納装置から解析データを読み出して又は情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットして判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線としてCLを演算する工程と、コンピュータのCL精度検証部、降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を情報格納装置から読み出して又は情報入力装置から入力された降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を用いて、判別境界面解析部で演算されたCLに対して土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率を演算し、要求水準設定部によって設定された要求水準と比較してCLの精度を検証する工程と、情報出力装置によって、解析データと解析パラメータと解析モデルとCLのうち少なくとも1の情報を出力する工程を有するものである。 The disaster prevention business plan support method according to claim 10 is a computer-implemented method for performing disaster prevention data , including rainfall data including short-term rainfall indicators and long-term rainfall indicators , actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters, and landslide disasters. a disaster prevention business plan support method calculates the CL using the evaluation value of each factor verifying the CL in demanding that causes, required level setting unit of the computer, with respect to calculated the CL, the landslides Reads the required level data stored in the information storage device in advance to the required level consisting of the occurrence probability for the rain data when it occurs and / or the non-occurrence probability for the rain data when no sediment disaster has occurred. or a step of adopting to set an input value from the information input device, the model selection unit of the computer, select the analysis model stored in advance in the information storage device And to step out seen, the analysis parameter setting part of the computer, a step of inputting an analysis parameters inputted from the analysis parameters or information input apparatus read out from the information storage device in the analysis model, determine the boundary surface analysis unit of the computer However , by reading the analysis data from the information storage device or using the analysis data input from the information input device , the short-term rainfall index and the long-term rainfall index of the rain data included in this analysis data are formed as the vertical axis or the horizontal axis, respectively. On the grid points of the grid on the two-dimensional plane, plot the actual information on the occurrence or non-occurrence of sediment disasters to form a discrimination boundary surface, and calculate CL as a contour line corresponding to the desired threshold from this discrimination boundary surface reading a step of, CL accuracy verification unit of the computer, the record information of rainfall data and landslides generation and non-generation from the information storage device Or, using the rainfall data input from the information input device and the record information of occurrence / non-occurrence of landslide disaster, the occurrence of landslide data when landslide disaster occurs for CL calculated by the discriminant boundary surface analysis unit Calculating the non-occurrence probability for the rainfall data when there is no rate and / or sediment disaster, and verifying the accuracy of the CL by comparing with the required level set by the required level setting unit, and outputting information The apparatus includes a step of outputting at least one piece of information among analysis data, analysis parameter, analysis model, and CL.

本発明は、現実に取得された降雨データと土砂災害の実績データを用いてCLを設定するため、利用者の経験と勘を要さず、客観的にCLを設定可能であり、汎用性の高いCLを作成することができる。従って、短期間に土砂災害のデータベースの更新が可能で迅速性が要求される災害対策などにも対応可能であり、国土保全や人命救助に多大な恩恵を発揮することができる。
また、特に請求項2に記載された防災事業計画支援システムにおいては、降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を用いて、降雨データに対する発生・非発生的中率を演算し、要求水準と比較してCLの精度を検証するため、常に高い精度を担保可能な防災事業計画支援システムを提供することができる。
さらに、特に請求項5乃至8では、解析モデルにサポートベクターマシンを導入することによって、高精度に加えて容易に演算可能であり、しかも追加データによる更新を行う際にも短時間、低コストで実行可能であり、時間的、経済的に高効率の解析が可能である。
In the present invention, CL is set by using actually acquired rainfall data and actual data of sediment disaster, so that CL can be set objectively without requiring user's experience and intuition. A high CL can be created. Therefore, it is possible to update the database for sediment disasters in a short period of time, and to cope with disaster countermeasures that require quickness, and it is possible to exert great benefits for national land conservation and lifesaving.
In particular, the disaster prevention business plan support system described in claim 2 calculates the probability of occurrence / non-occurrence of rainfall data using the rainfall data and the actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters. Therefore, it is possible to provide a disaster prevention business plan support system that can guarantee high accuracy at all times.
Further, particularly in claims 5 to 8, by introducing a support vector machine into the analysis model, it is possible to easily calculate in addition to high accuracy, and also when updating with additional data, in a short time and at low cost. It is feasible and enables highly efficient analysis in terms of time and cost.

本発明の実施の最良の形態及び実施例を説明する前に、本願特許請求の範囲及び明細書に記載される発明、実施の形態及び実施例の理解を容易にするため、本願明細書及び特許請求の範囲の中で使用される語の定義を示す。中には従来の技術にて説明したものもあるが、ここでまとめて記載する。
まず、本願でいう「防災事業」とは、直接的に防災のための施設を施工する事業に限らず、斜面或いは渓流の危険性を調査するために行う調査事業など、その施工につき優先順位付けを必要とする全ての防災に係る事業を包含するものである。
また、本願でいう土砂災害発生の危険度に係る「要因」とは、表土の厚さ、地盤の状況、斜面と不連続面の関係、断層の有無、岩石区分等の地形や地質に係る要因、植生、樹木の樹齢、伐採痕の有無、湧水の有無、崩壊履歴の有無等の環境に係る要因、時間雨量、実効雨量、連続雨量等の降雨に係る要因を含み、これらをCLの設定に供される危険度の解析を実行するための属性として用いることができる。例えば、所定降雨要因条件下での土砂災害発生・非発生の実績を、降雨要因を除く他の要因を属性として加えてCLを解析した場合には、潜在的な危険度を評価した上でCLを設定することができる。
Before describing the best mode and embodiments of the present invention, in order to facilitate understanding of the invention, embodiments and examples described in the claims and specification of the present application, the present specification and patents are described. The definition of the word used in a claim is shown. Some of them have been described in the prior art, but are described collectively here.
First, “disaster prevention project” as used in this application is not limited to the construction of facilities for disaster prevention directly, but prioritization of construction, such as survey projects conducted to investigate the dangers of slopes or mountain streams. This includes all disaster prevention projects that require
In addition, the “factor” related to the risk of occurrence of sediment disaster in this application refers to factors related to topography and geology such as topsoil thickness, ground condition, relationship between slopes and discontinuities, presence of faults, rock classification, etc. Including environmental factors such as vegetation, age of trees, presence or absence of logging, presence or absence of spring water, presence or absence of collapse history, rainfall related factors such as hourly rainfall, effective rainfall, continuous rainfall, etc. It can be used as an attribute for executing the analysis of the degree of risk provided to. For example, when analyzing the occurrence / non-occurrence of landslide disasters under the prescribed rainfall factor conditions and adding other factors other than the rain factor as attributes, CL is analyzed after evaluating the potential risk. Can be set.

本願でいう「カテゴリー」とは、各要因を評価するための物理量あるいは非物理量に基づいて区分したものをいい、「カテゴリー区間」とは、その区分された範囲をいう。例えば、河川の流域平均勾配という地形要因であれば、「°」という物理量に対して、0°〜10°をカテゴリー1、10°〜20°をカテゴリー2などとし、0°〜10°の区間自体をカテゴリー区間という。また、渓流方位という地形要因では、「東西南北」という非物理量に対して東をカテゴリー1、西をカテゴリー2などとし、このような場合、カテゴリー区間としてはその一方向をいう。   “Category” as used in the present application refers to a classification based on a physical quantity or a non-physical quantity for evaluating each factor, and “category section” refers to the divided range. For example, if it is a topographic factor called river basin average slope, 0 ° to 10 ° is a category 1, 10 ° to 20 ° is a category 2, etc., and a 0 ° to 10 ° section with respect to a physical quantity of “°” This is called a category section. In addition, in the topographic factor of mountain stream direction, the east is category 1 and the west is category 2 with respect to the non-physical quantity “east, west, south, and north”. In such a case, the category section is one direction.

本願でいう「属性値」とは、各要因における複数のカテゴリー区間名あるいはカテゴリー区間を示す序数、すなわち、カテゴリー1、カテゴリー2などの1又は2のことをいう。また、「評価値」とは、前述の河川の流域平均勾配という地形要因であれば、実際の地域や地点における平均勾配の測定値をいい、具体的には15°などの数値となる。
さらに、土砂災害の「発生の的中率」とは、全発生降雨に対する災害発生時刻以前にCLを越えた発生降雨の数の割合を意味し、「非発生の的中率」は全非発生降雨に対する一連降雨中すべての降雨がCLを超過しなかった非発生降雨の数の割合を意味する。
The “attribute value” in the present application refers to an ordinal number indicating a plurality of category section names or category sections in each factor, that is, 1 or 2 such as Category 1 and Category 2. Further, the “evaluation value” means a measured value of the average gradient in an actual region or point if it is a topographic factor called the river-basin average gradient of the river described above, and specifically, a numerical value such as 15 °.
In addition, the “probability of occurrence” of sediment-related disasters means the ratio of the number of precipitations that exceeded CL before the disaster occurrence time to the total occurrence of rainfall, and the “non-occurrence target” is the total non-occurrence It means the ratio of the number of non-occurring rainfalls in which all rains did not exceed CL during a series of rains.

以下、本発明の実施の形態に係る防災事業計画支援システムと防災事業計画支援方法について図1乃至図10に基づいて説明する。
図1は、本実施の形態に係る防災事業計画支援システムの構成図である。また、図2乃至図5は防災事業計画支援方法のフローチャートを示す。本実施の形態においては、判別境界面の解析やその解析結果に基づくCLの設定に、土砂災害の発生データの集合と非発生の集合を完全に分離するハードマージンによるサポートベクターマシン、ある程度の誤差を許容したソフトマージンによるサポートベクターマシン、土砂災害の非発生データのみを用いる1クラスのサポートベクターマシン(以下、νSVMと略す)を用いて説明する。
Hereinafter, a disaster prevention business plan support system and a disaster prevention business plan support method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a configuration diagram of a disaster prevention business plan support system according to the present embodiment. 2 to 5 show flowcharts of the disaster prevention project plan support method. In this embodiment, a support vector machine with a hard margin that completely separates a set of occurrence data of sediment-related disasters and a non-occurrence set for analyzing the discriminant boundary surface and setting CL based on the analysis result, a certain amount of error An explanation will be given using a support vector machine with a soft margin that allows the above, and a one-class support vector machine (hereinafter abbreviated as νSVM) that uses only non-occurrence data of earth and sand disasters.

防災事業計画支援システムは、情報入力装置1と情報演算装置2と情報出力装置3と情報格納装置4から構成される。情報入力装置1は、情報格納装置4に格納されるデータを予め入力したり、あるいは情報演算装置2の作動時に直接データを入力するために使用されるものである。情報演算装置2は、要求水準設定部5、モデル選択部6、解析パラメータ設定部7、判別境界面解析部8及びCL精度検証部9から構成されるものであり、情報格納装置4から読み出したデータや情報入力装置1から入力されるデータと解析のモデルを用いて判別境界面の解析やその判別境界面の解析結果に基づいてCLを設定したり、さらにそのCLの更新のための解析を行うものである。   The disaster prevention business plan support system includes an information input device 1, an information calculation device 2, an information output device 3, and an information storage device 4. The information input device 1 is used to input data stored in the information storage device 4 in advance, or to directly input data when the information processing device 2 is operated. The information processing device 2 includes a request level setting unit 5, a model selection unit 6, an analysis parameter setting unit 7, a discriminant boundary surface analysis unit 8, and a CL accuracy verification unit 9, and is read from the information storage device 4. Using the data and data input from the information input device 1 and the analysis model, CL is set based on the analysis of the discriminant boundary surface and the analysis result of the discriminant boundary surface, and further analysis for updating the CL is performed. Is what you do.

情報演算装置2を構成する要素を説明する前に、先に情報格納装置4に格納されるデータ等について説明する。
情報格納装置4には、大きく分けて実データ11と要求水準データ15、解析パラメータ16、モデルデータ17、CLデータ18、サポートベクターデータ19が格納されている。これらのデータは、前述の情報入力装置1から入力されるものである。また、解析パラメータ16の一部は、情報演算装置2において演算して求められる。
実データ11は、ある地域あるいはその地域に含まれる各地点における降雨データ12や、それらの地域や地点において、土砂災害が発生したかあるいは発生しなかったかの実績を発生・非発生で示す災害実績データ13、土砂災害を引き起こす要因に関する評価値あるいは属性値に関する要因評価値データ14を含むものである。なお、降雨データ12は、実際の測定値でもよいし、それを規格化したようなデータであってもよいし、例えば半減期が21日の実効雨量データなどの降雨指標であってもよい。これらの降雨データ12、災害実績データ13、要因評価値データ14は解析の対象となる地域、地点に関するID符号を付した状態でデータテーブルとして格納されるものであり、これらのID符号をキーとして検索が可能となっている。
要求水準データ15は、モデルを用いて解析された判別境界面の結果から得られるCLの精度についての要求水準であり、発生の的中率と非発生の的中率によって表現される。
また、解析パラメータ16は使用される解析モデルによって変動するが、いずれのサポートベクターマシンにおいても共通するカーネル関数の半径rや、分離超平面の法線ベクトルを表す変数w、バイアス項と呼ばれる変数bやρ、スラック変数ξiに対する重みパラメータC、さらには1クラスのサポートベクターマシンにおいて誤分類されるデータの割合を表すパラメータであるνなどが含まれる。これらの変数、パラメータあるいは係数も含めて数値のセットを指すものである。
Before describing the elements constituting the information processing device 2, data stored in the information storage device 4 will be described first.
In the information storage device 4, the actual data 11, the request level data 15, the analysis parameter 16, the model data 17, the CL data 18, and the support vector data 19 are stored. These data are input from the information input device 1 described above. A part of the analysis parameter 16 is obtained by calculation in the information calculation device 2.
The actual data 11 includes rainfall data 12 at a certain area or each point included in the area, and disaster record data indicating whether or not a landslide disaster has occurred or not occurred in those areas or points. 13. It includes factor evaluation value data 14 relating to an evaluation value relating to a factor causing a sediment disaster or an attribute value. The rain data 12 may be actual measurement values, data obtained by standardizing the actual measurement values, or a rain index such as effective rainfall data with a half-life of 21 days. These rainfall data 12, disaster record data 13, and factor evaluation value data 14 are stored as a data table with ID codes relating to areas and points to be analyzed, and these ID codes are used as keys. Search is possible.
The required level data 15 is a required level for the accuracy of the CL obtained from the result of the discriminant boundary surface analyzed using the model, and is expressed by a hit probability of occurrence and a hit probability of non-occurrence.
Although the analysis parameter 16 varies depending on the analysis model used, the radius r of the kernel function common to all the support vector machines, the variable w representing the normal vector of the separation hyperplane, and the variable b called the bias term. , Ρ, a weight parameter C for slack variable ξ i , and ν that is a parameter representing a ratio of data misclassified in one class of support vector machine. It refers to a set of numerical values including these variables, parameters or coefficients.

モデルデータ17は、まず、線形のモデルと非線形のモデルの区別があり、これらの区別に対して、それぞれハードマージンによるサポートベクターマシンのモデル、ソフトマージンによるサポートベクターマシンのモデル、νサポートベクターマシンのモデルが含まれる。本実施の形態においては、サポートベクターマシンをモデルとして選択する場合を用いているものの、そのほかの解析モデルを用いてもよく、その際には、採用する解析モデルに関するデータが含まれる。
CLデータ18は、解析によって得られた判別境界面をベースに得られたCLに関するデータである。解析の更新によってCLデータ18は書き換えられるようにしておいてもよいし、過去において得られた古いデータを、更新されたデータとは区別しながら格納されるようにしておいてもよい。また、CLを設定するための判別境界面に関するデータも含める場合がある。
サポートベクターデータ19は、モデルデータ17と解析パラメータ16のセットを指すもので、具体的には例えばソフトマージンによるサポートベクターマシンにおいて、解析パラメータ16から特定のカーネル関数の半径r、特定のパラメータCなどが代入された個々のサポートベクターに関するデータを意味するものである。また、実施例の説明の際に後述するようにサポートベクターの重要性に関する情報や異常値といえるか否かなどの情報に関するデータを含むものである。
First, the model data 17 has a distinction between a linear model and a non-linear model. For these distinctions, a support vector machine model with a hard margin, a support vector machine model with a soft margin, and a ν support vector machine, respectively. Model is included. In this embodiment, although the case where a support vector machine is selected as a model is used, other analysis models may be used, and in this case, data on the analysis model to be employed is included.
The CL data 18 is data relating to CL obtained based on the discrimination boundary surface obtained by analysis. The CL data 18 may be rewritten by updating the analysis, or the old data obtained in the past may be stored while being distinguished from the updated data. In addition, data regarding the discrimination boundary surface for setting CL may be included.
The support vector data 19 indicates a set of model data 17 and analysis parameters 16, and specifically, for example, in a support vector machine with a soft margin, a radius r of a specific kernel function, a specific parameter C, etc. from the analysis parameter 16 Means the data related to each support vector to which is assigned. Further, as will be described later in the description of the embodiment, it includes data relating to information such as information relating to the importance of the support vector and whether it can be said to be an abnormal value.

次に、情報演算装置2について説明する。
情報演算装置2は、情報入力装置1と情報出力装置3、さらには情報格納装置4にも接続されており、情報入力装置1を介して入力される情報を用いて設定や解析、さらに検証などの演算を行なうことができるし、情報入力装置1を介して予め格納されたデータを情報格納装置4から読み出して用いることも可能である。
情報演算装置2で実行される設定や解析あるいは検証に用いられるデータやそれらの演算の結果については、情報出力装置3を介して出力あるいは表示される。
情報演算装置2の要求水準設定部5では、CLの設定や更新などの演算に先立って要求水準を設定する。この要求水準の設定のための要求水準データ15は、前述のとおり土砂災害の発生の的中率と非発生の的中率によって表現されるが、いずれの程度の的中率とするかの設定を行なうものである。要求水準設定部5は、情報入力装置1からの入力値を採用することで設定することも可能であるが、予め情報格納装置4に格納された要求水準データ15のいずれかを読み出してもよい。その読み出しの際には、予め格納されている要求水準データ15を複数として候補となる要求水準データ15を情報出力装置3に表示しながら、その中から選択可能とするとよい。
Next, the information arithmetic device 2 will be described.
The information processing device 2 is also connected to the information input device 1 and the information output device 3, and further to the information storage device 4, and setting, analysis, verification, etc. using information input via the information input device 1 It is also possible to read out the data stored in advance via the information input device 1 from the information storage device 4 and use it.
Data used for setting, analysis or verification executed in the information processing device 2 and the results of those operations are output or displayed via the information output device 3.
The required level setting unit 5 of the information processing device 2 sets the required level prior to calculations such as setting and updating of CL. The requirement level data 15 for setting the requirement level is expressed by the hit probability of occurrence of landslide disaster and the hit probability of non-occurrence as described above. Is to do. The request level setting unit 5 can be set by adopting an input value from the information input device 1, but may read any of the request level data 15 stored in the information storage device 4 in advance. . At the time of reading, it is preferable that a plurality of pre-stored requirement level data 15 can be selected from among the requirement level data 15 that are candidates and displayed on the information output device 3.

モデル選択部6では、まず、CLの更新を行なうのか、新規にCLの設定を行なうのかが選択される。この選択は解析を始める際に、情報入力装置1から入力されるようにしておくとよい。モデル選択部6では、この情報入力装置1からの情報の入力を受けて、CLの更新であるか新設であるかを判断する。
また、CLの解析に際して線形のモデルを用いるかあるいは非線形のモデルを用いるかという線形・非線形の選択、さらに本実施の形態においては、どのタイプのサポートベクターマシンを選択するかの2種類の選択を含むものである。但し、線形・非線形の選択は必須ではなく、常にいずれか一方のタイプの解析モデルが選択されるようにしておいてもよい。
これらの解析モデルは予め情報格納装置4に格納されているモデルデータ17を読み出して選択されるようにしてもよいし、可能であれば、情報入力装置1から解析に際して入力してもよい。
解析パラメータ設定部7は、モデル選択部6で選択された解析モデルに用いられる解析パラメータを設定するものであるが、この解析パラメータは情報格納装置4に格納されている解析パラメータ16を読み出して、情報出力装置3に表示し、その中から選択されるようにするものである。もちろん、情報入力装置1から入力されるようにしてもよい。解析パラメータは、解析モデルによって用いられるものが異なるため、解析パラメータ設定部7は、モデル選択部6で選択された解析モデルを判別しながらその判別結果に沿って解析パラメータを情報出力装置3に表示させ、選択されるようにすることが望ましい。
具体的には、解析モデルには、その解析モデルを認識可能なID符号を付しておき、さらに、解析パラメータにも解析モデルと共通のID符号を付した状態で情報格納装置4に格納しておくとよい。モデル選択部6で選択された解析モデルのID符号をモデル選択部6が判別し、そのID符号に関する情報を解析パラメータ設定部7に伝送し、解析パラメータ設定部7は、そのID符号を認識しながら、情報格納装置4に格納された解析パラメータ16の中からそのID符号を検索して合致する解析パラメータ16を読み出して情報出力装置3に表示するのである。
The model selection unit 6 first selects whether to update CL or to newly set CL. This selection may be input from the information input device 1 when analysis is started. In response to the input of information from the information input device 1, the model selection unit 6 determines whether it is a CL update or a new one.
In addition, a linear / non-linear selection of whether to use a linear model or a non-linear model for the CL analysis, and in this embodiment, two types of selection of which type of support vector machine to select are selected. Is included. However, linear or non-linear selection is not essential, and either one type of analysis model may always be selected.
These analysis models may be selected by reading the model data 17 stored in the information storage device 4 in advance, or may be input from the information input device 1 when analyzing.
The analysis parameter setting unit 7 sets an analysis parameter used for the analysis model selected by the model selection unit 6. The analysis parameter is read from the analysis parameter 16 stored in the information storage device 4. The information is displayed on the information output device 3 and selected from them. Of course, the information may be input from the information input device 1. Since the analysis parameters used differ depending on the analysis model, the analysis parameter setting unit 7 displays the analysis parameters on the information output device 3 according to the determination result while determining the analysis model selected by the model selection unit 6. It is desirable to be selected.
Specifically, an ID code that can recognize the analysis model is attached to the analysis model, and the analysis parameter is stored in the information storage device 4 with an ID code that is common to the analysis model. It is good to keep. The model selection unit 6 determines the ID code of the analysis model selected by the model selection unit 6 and transmits information on the ID code to the analysis parameter setting unit 7. The analysis parameter setting unit 7 recognizes the ID code. However, the ID code is searched from the analysis parameters 16 stored in the information storage device 4, and the matching analysis parameters 16 are read out and displayed on the information output device 3.

また、この解析パラメータ設定部7では、解析の対象となる地域、あるいは地域内の地点毎において、要因毎に前述の要因評価値データ14と災害実績データ13を読み出して、要因毎のカテゴリー区間のそれぞれで災害実績データ13から土砂災害発生率を算定して土砂災害発生率をその区間の土砂災害発生得点とすることで、地域のあるいは複数の地点毎の危険度が算出され、それをCLの解析、設定に反映することが可能となっている。すなわち、土砂災害発生得点が土砂災害に対する危険度として機能する。なお、土砂災害発生率の算定には、カテゴリー区間における属性値をもって整理してもよいし、カテゴリー区間内の要因毎の評価値をもって整理してもよい。
さらに、要因毎に演算された危険度を組合せて累積させることで複数の要因を考慮した危険度とすれば、危険度に対する精度を向上させることが可能である。
この危険度の解析は、選択的に実施されるものであり、予めこの危険度の算定を実施した上でCLを設定するか、危険度を算定せず降雨データ12のみでCLを設定するかを選択可能としておくとよい。この選択はこの解析パラメータ設定部7において、あるいは予め要求水準設定部5、モデル選択部6においてメッセージを情報出力装置3に表示するように制御しておき、情報入力装置1から選択に関する情報を入力するように促すようにしておくとよい。また、一旦危険度に関する解析を実行しておけば、CLの更新の際には再度危険度に関する解析は不要となるので、更新の解析を実行する際には、解析のアルゴリズムにおいて更新であることを認識するフラグを立てて危険度に関する算定の選択を回避するようにしておくとよい。但し、要因評価値データ14に追加や変更などが生じた場合にはこのフラグをリセットして危険度に関する算定の選択が可能となるようにしておくことが望ましい。さらに、算定された危険度は情報出力装置3によって表示されるようにしておくとよい。
なお、この解析パラメータ設定部7における危険度の解析については、図3を参照しながら後で詳細に説明する。
Further, the analysis parameter setting unit 7 reads out the above-described factor evaluation value data 14 and disaster record data 13 for each factor in the region to be analyzed or each point in the region, and the category section for each factor. By calculating the sediment disaster occurrence rate from the disaster record data 13 and using the sediment disaster occurrence rate as the sediment disaster occurrence score for that section, the risk level for each region or multiple points is calculated. It can be reflected in analysis and settings. That is, the landslide disaster occurrence score functions as a risk against the landslide disaster. In calculating the sediment disaster rate, the attribute values in the category section may be arranged, or the evaluation values for each factor in the category section may be arranged.
Furthermore, if the risk level considering a plurality of factors is obtained by combining and accumulating the risk levels calculated for each factor, the accuracy with respect to the risk level can be improved.
The analysis of the risk level is selectively performed. Whether the CL is set after the risk level is calculated in advance or whether the CL is set only by the rainfall data 12 without calculating the risk level. Should be selectable. This selection is controlled so that a message is displayed on the information output device 3 in the analysis parameter setting unit 7 or in advance in the request level setting unit 5 and the model selection unit 6, and information related to the selection is input from the information input device 1. You should encourage them to do so. Also, once the risk level analysis is performed, the risk level analysis is not required again when the CL is updated. Therefore, when the update analysis is performed, the analysis algorithm must be updated. It is recommended that a flag for recognizing be set to avoid selection of calculation regarding the degree of risk. However, when the factor evaluation value data 14 is added or changed, it is desirable to reset this flag so that calculation regarding the degree of risk can be selected. Further, the calculated degree of risk may be displayed by the information output device 3.
The analysis of the risk level in the analysis parameter setting unit 7 will be described later in detail with reference to FIG.

次に、判別境界面解析部8では、まず、情報格納装置4に格納された実データ11から解析に供するデータが選択される。この選択された実データ11が先に選択された解析モデルに入力されて判別境界面が解析され、その判別境界面からCLが設定される。また、設定されたCLはCLデータ18として情報格納装置4に格納される。この判別境界面解析部8においては、解析パラメータ設定部7において解析された危険度をCLに反映させるか否かによってその演算が異なるが、その詳細については、図4を参照しながら後述する。   Next, in the discriminant boundary surface analysis unit 8, first, data to be analyzed is selected from the actual data 11 stored in the information storage device 4. The selected actual data 11 is input to the previously selected analysis model, the discrimination boundary surface is analyzed, and CL is set from the discrimination boundary surface. The set CL is stored in the information storage device 4 as CL data 18. In the discriminating boundary surface analysis unit 8, the calculation differs depending on whether or not the risk analyzed in the analysis parameter setting unit 7 is reflected in the CL. Details thereof will be described later with reference to FIG.

最後にCL精度検証部9について説明する。このCL精度検証部9では、判別境界面解析部8によって解析されたCLを情報格納装置4から読みだして、その予測精度を検証する。予測精度は、土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率を演算し、情報格納装置4から要求水準データ15を読みだしてこれと比較することによって行う。CLの予測精度の検証結果については、要求水準データ15との比較結果を情報出力装置3に表示することによって行なう。要求水準を満足した場合には、検証を終了するが、満足しなかった場合には、モデル選択部6で再び解析モデルの選定を行い、さらに解析パラメータ設定部7において解析パラメータの選定も行なうことになる。
これら解析モデルや解析パラメータの選定によってもなおCLの予測精度が要求水準を満足しない場合には、要求水準設定部5において、再度要求水準を設定してもよい。そのような場合には、予め要求水準データ15を情報出力装置3に表示しておき、解析当初の要求水準データ15よりも、低い要求水準データ15を選択可能とするとよい。
Finally, the CL accuracy verification unit 9 will be described. The CL accuracy verification unit 9 reads the CL analyzed by the discriminant boundary surface analysis unit 8 from the information storage device 4 and verifies the prediction accuracy. Prediction accuracy is calculated by calculating the probability of occurrence for rainfall data when a sediment disaster occurs and / or the probability of non-occurrence for rainfall data when a sediment disaster does not occur. This is done by reading 15 and comparing it. The verification result of the CL prediction accuracy is performed by displaying the comparison result with the required level data 15 on the information output device 3. If the required level is satisfied, the verification is completed. If not satisfied, the model selection unit 6 selects the analysis model again, and the analysis parameter setting unit 7 also selects the analysis parameter. become.
If the prediction accuracy of the CL still does not satisfy the required level by selecting these analysis models and analysis parameters, the required level may be set again by the required level setting unit 5. In such a case, it is preferable to display the required level data 15 on the information output device 3 in advance so that the required level data 15 lower than the initial required level data 15 can be selected.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。先ず、実施例1として、個々の地域あるいは斜面、個々の渓流に対する土砂災害の発生限界線、避難基準線及び警戒基準線の少なくともいずれかを、精度よく且つ容易に設定する過程及びこれらの基準線を効率的に更新するための防災事業計画支援方法について説明する。
図2乃至図4は、個々の地域あるいは斜面、個々の渓流に対する土砂災害の非線形の発生限界線、避難基準線及び警戒基準線の少なくともいずれかを、精度よく且つ容易に設定可能とし、なおかつこれらの基準線を効率的に更新するための防災事業計画支援方法の好ましい工程・手順を示した概略フローチャートである。なお、本実施例において紹介するこれらの工程・手順は、先に説明した防災事業計画支援システムにおいても共通するものである。これらの図においては、図1との関連性、すなわちハードウェアとの具体的な協働を明示するために、ハードウェアの構成についても併記している。このことに関連して、図2乃至図4を参照する実施例では、図1に記載される構成要素の符号を交えて説明する。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. First, as Example 1, a process of accurately and easily setting at least one of an occurrence limit line of an earth and sand disaster, an evacuation reference line, and a warning reference line for each region or slope, and each mountain stream, and these reference lines A disaster prevention project plan support method for efficiently updating
2 to 4 show that it is possible to accurately and easily set at least one of the non-linear occurrence limit line of landslide disaster, evacuation reference line, and warning reference line for each region or slope, and each mountain stream. It is the general | schematic flowchart which showed the preferable process and procedure of the disaster prevention business plan support method for updating the reference line efficiently. In addition, these processes and procedures introduced in the present embodiment are common to the disaster prevention business plan support system described above. In these drawings, in order to clearly show the relationship with FIG. 1, that is, specific cooperation with hardware, the configuration of hardware is also shown. In this connection, the embodiment referring to FIGS. 2 to 4 will be described with reference to the reference numerals of the components shown in FIG.

まず、図2に示すようにステップS1において、CLを解析するための要求水準を設定する。要求水準は土砂災害の発生降雨に対する的中率と非発生降雨に対する的中率の2通りあることは前述のとおりである。この設定に際しては、予め情報格納装置4に要求水準データ15として格納しておいてもよいし、情報入力装置1から入力されるようにしておいてもよい。   First, as shown in FIG. 2, in step S1, a required level for analyzing CL is set. As described above, there are two required levels: the target ratio for occurrence of sediment-related disasters and the target ratio for non-occurrence rainfall. For this setting, it may be stored in the information storage device 4 in advance as the request level data 15 or may be input from the information input device 1.

次に、ステップS1と同時あるいはその前後において、様々な地形、地点における土砂災害発生の危険度に関わる複数の要因に関する評価値及びその属性値、雨量観測所から得られる観測所毎の時系列的に整理された降雨データの属性値と土砂災害発生日時などの土砂災害発生・非発生の実績情報を読み取り可能に情報格納装置に格納しておく。また、それぞれの評価値や属性値を得た地点についてはその特定ができるようにID符号などを付しておく。
解析対象とする複数の箇所について、要因毎の評価値と、土砂災害発生・非発生の実績情報、降雨データを抽出する雨量観測所名との組で表されるデータを収集し、地形、地点における土砂災害発生の危険度に関わる複数の要因毎にそれぞれ複数のカテゴリー区間に分割し、そのカテゴリー区間名をデータの複数の要因毎の評価値に対応してそれぞれ付与し、そのデータから、各要因のカテゴリー区間名を属性値、土砂災害発生・非発生の実績情報、降雨データを抽出する雨量観測所名を整理した一覧表と雨量観測所毎に時系列的な降雨データの属性値、土砂災害発生非発生の実績との組で表される一覧表を整理しておくとよい。また、属性値とせず、評価値のまま一覧表を整理してもよい。
また、この要因の選択を予め行った上で要因に関する評価値、属性値、土砂災害発生・非発生の実績情報やID符号などを情報格納装置に格納しておいても良い。
なお、図2における降雨データは図1における降雨データ12であり、土砂災害発生・非発生の実績情報は災害実績データ13、属性値と評価値は要因評価値データ14に相当する。一覧表とは、降雨データ12、災害実績データ13、要因評価値データ14をまとめて示す実データ11のデータ構造を示しているとも言える。
Next, at the same time before or after step S1, evaluation values and attribute values for various factors related to the risk of occurrence of landslide disasters at various terrain and locations, and the time series of each station obtained from rainfall stations In the information storage device, the attribute values of the rainfall data and the historical information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters such as the date and time of landslide disaster occurrence are readable. In addition, an ID code or the like is attached to a point where each evaluation value or attribute value is obtained so that the point can be identified.
For multiple locations to be analyzed, collect the data represented by the combination of the evaluation value for each factor, the actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters, and the name of the rainfall observatory from which rainfall data is extracted. For each factor related to the risk of occurrence of landslide disasters in Japan, each category segment is divided into a plurality of category sections, and the category section names are assigned corresponding to the evaluation values for each of the plurality of factors in the data. Category category name of attribute, attribute value, actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disaster, list of rainfall station names for extracting rainfall data, time-series rainfall data attribute value for each rainfall station, sediment It is better to organize a list that shows a combination of actual and non-occurrence of disasters. In addition, the list may be arranged as the evaluation value without using the attribute value.
In addition, after selecting the factor in advance, the evaluation value, the attribute value, the record information of occurrence / non-occurrence of landslide disaster, the ID code, and the like may be stored in the information storage device.
The rain data in FIG. 2 corresponds to the rain data 12 in FIG. 1, actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters corresponds to the disaster actual data 13, and attribute values and evaluation values correspond to the factor evaluation value data 14. It can be said that the list shows the data structure of the actual data 11 that collectively shows the rainfall data 12, the disaster record data 13, and the factor evaluation value data 14.

降雨データ12については、必要に応じて実効雨量などの降雨指標に変換し、雨量観測所毎に時系列的に整理しておくとよい。また実効雨量などに予め変換した上で時系列的に情報格納装置4に格納しておいてもよい。解析時間の短縮を図るために、土砂災害非発生の降雨データ12は、クラスタリング処理により代表値に変換してもよく、予め代表値に変換しておいて情報格納装置4に格納しておいてもよい。   The rainfall data 12 may be converted into a rainfall index such as an effective rainfall if necessary, and arranged in time series for each rainfall station. Moreover, after converting into effective rainfall etc. beforehand, you may store in the information storage apparatus 4 in time series. In order to shorten the analysis time, the rain data 12 without landslide disaster may be converted into a representative value by clustering processing, or converted into a representative value and stored in the information storage device 4 in advance. Also good.

次いでステップS2では、現況のCLを更新するか、あるいは新規にCLを設定するか否かが選択される。この選択は、情報入力装置1からの入力あるいは可能であれば、予め情報格納装置4にその選択の情報を格納しておいてそれを読みだして実行されるようにしておくとよい。地盤強度などの土砂災害発生・非発生の危険度に関する要因が大きく変化した場合や過去の災害実績と比較して大規模な災害が発生した場合、あるいは現時点の降雨に対して現況のCLの予測精度が低い場合などはCLの更新を行う必要がある。   Next, in step S2, whether or not to update the current CL or set a new CL is selected. This selection may be performed by inputting from the information input device 1 or, if possible, storing information on the selection in the information storage device 4 in advance and reading it out. Predicting the current CL when factors related to the risk of occurrence or non-occurrence of earth and sand disasters such as ground strength have changed significantly, when a large-scale disaster has occurred compared to past disaster results, or against current rainfall When accuracy is low, CL needs to be updated.

次にステップS3乃至S6でCLの設定及び更新を行う。先ずステップS3ではCLを設定するための解析モデルの選択を行う。CLの解析モデルとしては、第一に線形CLと非線形CLの区別があり、さらにそれぞれを設定するためのいくつかの解析モデルの選択がある。例えば、完全分離を目的としたハードマージンによるサポートベクターマシン、ある程度の誤差を許容したソフトマージンによるサポートベクターマシン、土砂災害の非発生降雨のみでCLの設定を行う1クラスのサポートベクターマシンがあり、これらの選択を行う。これらの解析モデルに関するデータは、モデルデータ17として予め情報格納装置4に格納されている。
解析に使用するモデルが決まれば、それぞれのモデルに必要な解析パラメータ16の入力をステップS4で行う。解析パラメータ16には、前述のとおりどのモデルにも共通してカーネル関数の半径rを決める必要がある。またソフトマージンによるサポートベクターマシンでは、誤判別の許容に関係するパラメータCを決定する必要があり、1クラスのサポートベクターマシンでは、はずれ値とみなす割合の上限値としてνを指定する必要がある。これらの解析パラメータは情報入力装置1から入力してもよく。予め情報格納装置4に格納しておいてそこから読み出してもよい。
Next, CL is set and updated in steps S3 to S6. First, in step S3, an analysis model for setting CL is selected. As an analysis model of CL, firstly, there is a distinction between linear CL and nonlinear CL, and there are selection of several analysis models for setting each. For example, there is a support vector machine with a hard margin for complete separation, a support vector machine with a soft margin that allows a certain amount of error, and a one-class support vector machine that performs CL setting only with precipitation that does not cause sediment disasters. Make these choices. Data relating to these analysis models is stored in advance in the information storage device 4 as model data 17.
When the model to be used for the analysis is determined, the analysis parameter 16 necessary for each model is input in step S4. As described above, it is necessary to determine the radius r of the kernel function for the analysis parameter 16 in common with all models. Further, in a support vector machine with a soft margin, it is necessary to determine the parameter C related to the allowance of misclassification, and in a one-class support vector machine, it is necessary to designate ν as an upper limit value of a ratio regarded as an outlier. These analysis parameters may be input from the information input device 1. It may be stored in advance in the information storage device 4 and read from there.

ステップS5では、複数の地形・地質・植生要因等の差異による土砂災害の危険度を降雨要因で設定したCLに反映させるか、降雨要因のみでCLを設定するかどうかの選択が行なわれる。選択は、解析前に格納された選択に関する情報を情報格納装置4から読み出すようにしてもよいし、情報入力装置1から入力されるように情報出力装置3に表示して作業者からの選択を促すようにしてもよい。   In step S5, it is selected whether to reflect the risk of landslide disasters due to differences in multiple topography, geology, vegetation factors, etc., in the CL set as a rain factor, or whether to set a CL only as a rain factor. For selection, information related to selection stored before analysis may be read from the information storage device 4 or displayed on the information output device 3 so as to be input from the information input device 1 and selected by the operator. You may make it prompt.

ステップS6について、図3にその内容を詳細に示しながら説明する。先ずステップS61では、解析の対象とした地域内の複数の地点毎に整理した地形・地質・植生要因等の属性値や評価値に関する要因評価値データ14及び土砂災害の実績情報に関する災害実績データ13を情報格納装置4から読み出す。次に読み出した要因毎のカテゴリー区間のそれぞれで災害実績データ13から土砂災害発生率を算定し、土砂災害発生率をその区間の土砂災害発生得点とする(ステップS62)。地形・地質要因等は、数年で大きく変化することは少なく、CLを更新する際に既に危険度を算出した危険箇所については、再度危険度を算出する必要がない場合も生じる。そこでステップ63では、予め複数の地点毎の危険度が算出されている場合は、情報格納装置から過去の危険度を読み出し,そのまま使用する。ステップS64では、複数の地点毎に各要因の属性値あるいは評価値と上記で算出した土砂災害発生得点を対応させ、土砂災害発生得点の全要因の累積値を地点毎の危険度として算出する。算出した危険度は情報出力装置3により出力・表示される。   Step S6 will be described in detail with reference to FIG. First, in step S61, factor evaluation value data 14 related to attribute values and evaluation values such as terrain, geology, and vegetation factors arranged for each of a plurality of points in the analysis target area, and disaster result data 13 related to sediment disaster information. Is read from the information storage device 4. Next, the landslide disaster occurrence rate is calculated from the disaster record data 13 in each category section for each read factor, and the landslide disaster occurrence rate is set as the landslide disaster occurrence score of the section (step S62). Topographical and geological factors do not change significantly in several years, and it may not be necessary to recalculate the risk level for risk points that have already been calculated when the CL is updated. Therefore, in step 63, when the risk level for each of a plurality of points is calculated in advance, the past risk level is read from the information storage device and used as it is. In step S64, the attribute value or evaluation value of each factor is associated with the landslide disaster occurrence score calculated above for each of a plurality of points, and the cumulative value of all the factors of the landslide disaster occurrence score is calculated as the risk for each point. The calculated risk level is output and displayed by the information output device 3.

図2に戻って説明する。図2のステップS7では、現況CLの更新や新規にCLが設定される。ステップS7については、図4にその内容を詳細に示しながら説明する。
まずステップS71では、解析データ、すなわち実データ11の選択を行う。CLを新規に設定する場合は、現時点までの土砂災害の実績情報を基に土砂災害発生降雨(以下、「発生降雨」という)と土砂災害非発生降雨(以下、「非発生降雨」という)を選択する。またCLを更新する場合は、現況CLの設定時に抽出した更新データと新たに入手した発生降雨、非発生降雨を選択する。従って、予めCLの更新であるか新設であるかの情報を情報格納装置4に格納しておき、その選択を読み出すかあるいは情報入力装置1からの入力を促すかして、その情報に基づいて、いずれの期間の実データ11を読み出すかについて判断する必要がある。更新かあるいは新設かの情報については、ID符号を付すようにしておき、このID符号を読みだしてそのID符号に対応した期間の実データ11の選択を行なうとよい。
また、CLは危険度を反映させる場合と反映させない場合の2通りで設定方法が異なるため、CLに危険度を反映させる場合は、ステップS72からステップS77の処理を実施し、危険度を反映させない場合はステップS78からステップS80の処理を実施する。以下にそれぞれのCL設定方法を示す
CLに危険度を反映させる場合は、ステップS72において設定の対象とする危険箇所などの地点を危険度の大小に応じていくつかのグループに分ける。次にステップS73では、上記のグループ毎に発生・非発生降雨を抽出する。ステップS74ではステップS3で選択したCLのモデルに応じてサポートベクターマシンによりグループ毎に分離超平面の法線ベクトルを表すw、バイアス項bの値を算出し、それらを用いて判別境界面を構築する。構築した各判別境界面から最適な閾値を検討し、それらを基本CLとする。ステップS75では、基本CLの設定に用いた分離超平面の法線ベクトル、バイアス項の値を解析パラメータ16として情報格納装置4に読み出し可能に格納する。また基本CLに対する重要度の高いサポートベクター(重要データ)、重要度の低い不要データ、異常値、更新データを抽出し、これらをサポートベクターデータ19として情報格納装置4に読み出し可能に格納する。
CLの設定に関わるデータ、すなわちCL周辺にあるデータを重要度の高いデータと言う。非発生データが集中的にある領域内の散発的な発生データを異常値という。それ以外のデータを重要度の低いデータとみなす。更にこれらのデータの中からCLの更新に必要な更新データを抽出する。
これらの重要度の高低や更新データ、異常値については後ほど説明する。
ステップS76では、降雨データの存在する範囲内に短期的な降雨指標の縦軸と長期的な降雨指標の横軸にそれぞれ一定間隔の格子を設定し、この格子毎にグループ毎の代表危険度(平均値)と各格子の重みの近似式を設定する。最後にステップS77では、CL設定の対象とする各地点の危険度を前述の近似式に入力し、地点毎にCLを構築する。構築したCLは情報出力装置4により出力・表示されるとともに情報格納装置4に読み出し可能に格納される。
Returning to FIG. In step S7 in FIG. 2, the current CL is updated or a new CL is set. Step S7 will be described in detail with reference to FIG.
First, in step S71, analysis data, that is, actual data 11 is selected. When setting up a new CL, the sediment-related disaster occurrence rainfall (hereinafter referred to as “occurrence rainfall”) and the sediment-free disaster occurrence rainfall (hereinafter referred to as “non-occurrence rainfall”) based on the past sediment disaster information. select. When updating the CL, select the update data extracted when setting the current CL and the newly generated or non-occurring rainfall. Accordingly, information indicating whether the CL is updated or newly established is stored in the information storage device 4 in advance, and the selection is read out or the input from the information input device 1 is prompted. It is necessary to determine which period of actual data 11 is to be read. It is preferable to add an ID code to information on whether it is updated or newly established, read the ID code, and select the actual data 11 in a period corresponding to the ID code.
In addition, since the setting method differs depending on whether or not the risk level is reflected in CL, when the risk level is reflected in CL, the processing from step S72 to step S77 is performed and the risk level is not reflected. In this case, the processing from step S78 to step S80 is performed. Each CL setting method is shown below
When the risk level is reflected in the CL, points such as a risk location to be set in step S72 are divided into several groups according to the level of the risk level. Next, in step S73, occurrence / non-occurrence rainfall is extracted for each group. In step S74, w representing the normal vector of the separation hyperplane and the value of the bias term b are calculated for each group by the support vector machine according to the CL model selected in step S3, and the discriminant boundary surface is constructed using them. To do. The optimum threshold value is examined from each constructed discrimination boundary surface, and these are set as the basic CL. In step S75, the normal vector of the separation hyperplane used for setting the basic CL and the value of the bias term are stored in the information storage device 4 in a readable manner as the analysis parameter 16. Further, support vectors (important data) with high importance for the basic CL, unnecessary data with low importance, abnormal values, and update data are extracted and stored as support vector data 19 in the information storage device 4 so as to be readable.
Data related to CL settings, that is, data around the CL is called highly important data. Sporadic occurrence data in an area where non-occurrence data is concentrated is called an abnormal value. Other data is regarded as less important data. Furthermore, update data necessary for CL update is extracted from these data.
These levels of importance, update data, and abnormal values will be described later.
In step S76, a grid with constant intervals is set on the vertical axis of the short-term rainfall index and the horizontal axis of the long-term rainfall index within the range where the rainfall data exists, and the representative risk ( Set an approximate expression of the average value) and the weight of each grid. Finally, in step S77, the degree of danger at each point that is the target of CL setting is input to the above-described approximate expression, and CL is constructed for each point. The constructed CL is output and displayed by the information output device 4 and stored in the information storage device 4 so as to be readable.

CLに危険度を反映させない場合は、ステップS78において対象地域の発生・非発生降雨を抽出する。ステップS79では、ステップS3で選択したCLのモデルに応じてサポートベクターマシンにより分離超平面の法線ベクトルを表すw、バイアス項の値を算出し、それらを用いて判別境界面を構築する。構築した判別境界面から最適な閾値を検討し、それをCLとする。CLの構築に用いた分離超平面の法線ベクトル、バイアス項の値を解析パラメータ16として情報格納装置4に読み出し可能に格納する。
構築したCLは情報出力装置や情報表示装置により出力・表示されるとともに情報格納装置に読み出し可能に格納される。ステップS80では、CL設定に対して重要度の高いサポートベクター(重要データ)、重要度の低い不要データ、異常値、更新データを抽出し、情報格納装置に読み出し可能に格納する。
When the degree of risk is not reflected in CL, occurrence / non-occurrence rainfall in the target area is extracted in step S78. In step S79, the support vector machine calculates w and the value of the bias term representing the normal vector of the separation hyperplane according to the CL model selected in step S3, and constructs a discrimination boundary surface using them. The optimum threshold value is examined from the constructed discriminant boundary surface, and is defined as CL. The normal vector of the separation hyperplane and the value of the bias term used for the construction of CL are stored in the information storage device 4 as the analysis parameter 16 so as to be readable.
The constructed CL is output / displayed by the information output device or the information display device and is stored in the information storage device so as to be readable. In step S80, support vectors (important data) having high importance for CL settings, unnecessary data having low importance, abnormal values, and update data are extracted and stored in an information storage device so as to be readable.

図2に戻って説明する。図2のステップS8では、設定したCLに対して発生・非発生降雨に対する予測精度を算出する。予測精度は、発生・非発生の的中率で評価する。ステップS8については、図5にその内容を詳細に示しながら説明する。
先ずステップS81では情報格納装置4から精度検証するCLを読み出す。次にステップS82では、情報格納装置4の実データ11からCL設定に用いた発生・非発生降雨(学習データ)の一連降雨あるいはCL設定に用いていない発生・非発生降雨(未学習データ)の一連降雨を抽出する。これらの発生・非発生降雨の一連降雨は情報入力装置1から入力してもよく、予め情報格納装置4に格納しておいて、そこから読み出してもよい。抽出した発生・非発生降雨の一連降雨とCLの関係からステップS83では、発生・非発生の的中率を算出する。発生の的中率は、全発生降雨に対する災害発生時刻以前にCLを越えた発生降雨の数の割合を意味し、非発生の的中率は全非発生降雨に対する一連降雨中全ての降雨がCLを超過しなかった非発生降雨の数の割合を指す。予測精度は情報出力装置により出力・表示される。
Returning to FIG. In step S8 of FIG. 2, the prediction accuracy for occurrence / non-occurrence rainfall is calculated for the set CL. Prediction accuracy is evaluated by the accuracy of occurrence / non-occurrence. Step S8 will be described in detail with reference to FIG.
First, in step S81, CL for accuracy verification is read from the information storage device 4. Next, in step S82, the generation / non-occurrence rainfall (learning data) used for the CL setting from the actual data 11 of the information storage device 4 or the occurrence / non-occurrence precipitation (unlearned data) not used for the CL setting is set. Extract a series of rainfall. A series of these occurrence / non-occurrence rainfalls may be input from the information input device 1 or may be stored in the information storage device 4 in advance and read from there. In step S83, the probability of occurrence / non-occurrence is calculated from the relationship between the extracted series of occurrence / non-occurrence rainfall and CL. The probability of occurrence means the ratio of the number of occurrences of rainfall that exceeded CL before the disaster occurrence time to the total occurrence of rainfall, and the probability of occurrence of occurrence is CL for all rainfalls in a series of precipitations for all non-occurrence rainfall. Refers to the percentage of the number of non-occurring rainfall that did not exceed. The prediction accuracy is output and displayed by the information output device.

図2に戻って説明する。ステップS9ではステップS8で算出した予測精度がステップS1で設定した要求水準を満足する否かを検証する。要求水準を満足する場合は、ステップS10に移動する。要求水準を満足しない場合は、CL設定の解析モデルあるいは解析パラメータを変更してCLを再構築する、あるいは現時点までの全発生・非発生降雨を用いてCLを再構築する必要があるため、ステップS2に移動する。   Returning to FIG. In step S9, it is verified whether or not the prediction accuracy calculated in step S8 satisfies the required level set in step S1. If the required level is satisfied, the process moves to step S10. If the required level is not satisfied, it is necessary to reconstruct the CL by changing the analysis model or analysis parameters of the CL setting, or to reconstruct the CL using all the occurrence / non-occurrence rainfall up to the present time. Move to S2.

ステップS10では、設定したCLを用いて、時々刻々と変化する降雨に対してリアルタイムで警戒勧告や避難指示のタイミングを決定する。またその結果は、GIS(地理情報システム)上で危険度に応じて色分けした矩形を地形図と合わせてリアルタイムに表示することで、操作者は視覚的に土砂災害の危険性が高い時間と場所を把握することができる。   In step S10, using the set CL, the timing of the warning recommendation and the evacuation instruction is determined in real time against the rainfall that changes every moment. The results are also displayed on the GIS (Geographic Information System) in a real-time display with a color-coded rectangle according to the degree of danger, along with the topographic map, so that the operator can visually check the time and place where there is a high risk of landslide disaster. Can be grasped.

次に、上述の実施例1をベースとしてさらに具体的な実例と計算例を示しながら、実施例2として説明する。   Next, the second embodiment will be described with reference to the above-described first embodiment and showing more specific examples and calculation examples.

土砂災害危険箇所(以下、「危険箇所」という)に対する対策工整備(ハード対策)は、直接的な土砂災害防止対策であるが、全国には土砂災害危険箇所が約52万箇所と多く存在し、その整備率は約20%程度と低いのが現状であり、これだけ多くの危険箇所全てにハード対策を実施することは予算的、時間的や制約もあることから、早急な対応は困難な状況にある。そこで、ハード対策を補うために警戒避難等のソフト対策を実施し、人命を最優先で守ることが重要な課題となっている。   Countermeasure work maintenance (hardware countermeasures) for landslide disaster risk points (hereinafter referred to as “dangerous points”) is a direct landslide disaster prevention measure, but there are approximately 520,000 landslide disaster risk points nationwide. However, the maintenance rate is as low as about 20%, and it is difficult to respond quickly because it is budgetary, time-consuming, and limited to implement hard countermeasures for all of these dangerous locations. It is in. Therefore, it has become an important issue to implement software measures such as vigilance and evacuation in order to supplement hardware measures, and to protect human life with the highest priority.

土砂災害の警戒避難のタイミングを計る基準として、国土交通省では過去の災害実績を基に線形のCLを提案している。しかしながら、上記のCLには、設定手法及び予測精度の面で次のような問題がある。現況の線形CLは、設定に用いる土砂災害の発生降雨の選定やCLの傾き等の設定に技術者の主観に頼るところが多い。近年、行政には情報公開が求められ、客観的な手法が望まれるため、現況の設定手法では実用的とはいえない。またCLの形状は線形であるため複雑な自然現象である土砂災害に対応できず、予測精度が低いなどの問題が指摘されている。したがって、客観的な手法に基づいた非線形CLの設定手法を確立し、土砂災害を高精度で予測する必要がある。   The MLIT has proposed linear CL based on past disaster records as a standard for measuring the timing of evacuation and evacuation for sediment-related disasters. However, the above CL has the following problems in terms of setting method and prediction accuracy. The current state of linear CL often relies on the subjectivity of engineers to select the precipitation that will cause landslide disasters and to set the slope of the CL. In recent years, public administration has been required to disclose information and an objective method is desired. Therefore, the current setting method is not practical. In addition, since the shape of the CL is linear, it cannot respond to sediment-related disasters that are complex natural phenomena, and problems such as low prediction accuracy have been pointed out. Therefore, it is necessary to establish a nonlinear CL setting method based on an objective method and to predict sediment disasters with high accuracy.

上記の問題に加えて、CLの更新においても次のような問題が挙げられる。CLは、過去の災害履歴を基に土砂災害の発生降雨と非発生降雨を分類し、これらの分布状況を考慮して設定される。したがってCLは、雨量データや災害状況に関する資料の密度と精度に依存する。特に発生降雨は非発生降雨と比較して数が少ないため、過去の災害実績を上回る災害が生じた場合は、以前よりも危険な降雨領域(以下、「危険領域」という)あるいは安全な降雨領域(以下、「安全領域」という)が変化することがある。また、地盤強度あるいは雨の降り方等の災害発生条件が変化する場合、対策工の整備が進んだ場合も上記の領域が変化することがある。これらのことからCLは、定期的あるいは状況変化に応じて見直しを重ねることが重要である。
しかしながら、発生降雨は非発生降雨とともに年々データが蓄積していくため、これら全てのデータをCL更新に用いると労力や時間の面で効率的ではない。また地盤条件の変化や対策工の効果等により、過去のデータが必ずしも有用とならない場合も生じる。例えば、中国地方の中でも土砂災害が多い山口県では、一年当たり数10件の土砂災害が発生している。また発生降雨と同様にCLの設定に欠かせない非発生降雨は、毎年約10,000個も蓄積される。このように年々蓄積していく発生・非発生降雨に対して、従来の技術ではCL設定に対して重要あるいは不要なデータを選別する術はなく、過去から蓄積されたデータと新たに入手したデータを含めた大量の発生・非発生降雨に対してCLを設定せざるを得ない。また近年では、従来の1時間雨量よりも更に詳細に土砂災害発生あるいは非発生降雨の状況を把握するために10分間雨量の情報が提供されはじめている。10分間雨量を用いる場合、データ数が1時間雨量の6倍となり、RBFネットワークを用いた先行技術では、CLの設定や更新作業が困難になると予想される。
非線形CLを設定する先行技術としてRBFネットワーク(以下、「RBFN」という)を利用した技術が公開されているが、特にこの技術では非線形CLの設定に多くの非発生降雨を必要とするため、CLの見直しには上記の問題が生じると予想される。したがって、過去の発生・非発生降雨を土砂災害に対する重要度に応じて選別し、重要度の低いデータを除いてCLを更新する方法を確立する必要がある。
本実施例では、現在パターン分類手法として注目されているサポートベクターマシンを利用して、前述のCLの設定手法及び精度の問題点、CL更新の問題点の解決を試みた。
In addition to the above problems, there are the following problems in CL update. The CL is set in consideration of the distribution status of landslide disaster occurrence and non-occurrence rainfall based on past disaster history. CL is therefore dependent on the density and accuracy of data on rainfall data and disaster conditions. In particular, since there are fewer occurrences of rainfall than non-occurrence rainfall, in the event of a disaster that exceeds past disaster results, it is a more dangerous rainfall area (hereinafter referred to as “dangerous area”) or safer rainfall area than before. (Hereinafter referred to as “safe area”) may change. In addition, when the disaster occurrence conditions such as the ground strength or the way of raining change, the above-mentioned region may also change when the countermeasure work is advanced. For these reasons, it is important to review the CL regularly or in response to changing circumstances.
However, since data is accumulated year by year along with non-occurrence rainfall, it is not efficient in terms of labor and time when all these data are used for CL update. In addition, past data may not always be useful due to changes in ground conditions and the effects of countermeasures. For example, in Yamaguchi Prefecture, where there are many landslide disasters in the Chugoku region, several tens of landslide disasters occur each year. In addition, about 10,000 non-occurrence rainfalls, which are indispensable for setting CL, are accumulated every year. For the occurrence and non-occurrence of rainfall that accumulates year by year, there is no way to select important or unnecessary data for CL setting with conventional technology, data accumulated from the past and newly obtained data CL must be set for a large amount of occurrence / non-occurrence rainfall including In recent years, information on rainfall for 10 minutes has begun to be provided in order to grasp the situation of sediment-related disaster occurrence or non-occurrence rainfall in more detail than the conventional one-hour rainfall. If 10-minute rainfall is used, the number of data will be 6 times that of 1-hour rainfall, and it will be difficult to set and update CL with the prior art using the RBF network.
A technology using an RBF network (hereinafter referred to as “RBFN”) has been published as a prior art for setting non-linear CL. In particular, this technology requires a lot of non-occurring rainfall for setting non-linear CL. It is expected that the above problems will occur in the review. Therefore, it is necessary to select the past occurrence / non-occurrence rainfall according to the importance to the sediment disaster and establish a method to update the CL except for the data with low importance.
In the present embodiment, a support vector machine that is currently attracting attention as a pattern classification method is used to try to solve the above-described CL setting method, accuracy problems, and CL update problems.

従来技術では、CLの設定には発生降雨と非発生降雨が必要不可欠である。土砂災害の災害実績が少ない地域では、利用可能な観測所と発生場所との距離によっては、CLの設定に利用できる発生降雨が無くなってしまうことがある。また過去の災害履歴には発生場所が不明確なデータも多く、降雨データとの付き合わせができないため、地域によってはCL設定に必要な発生降雨を入手できないことも十分に考えられる。
従来手法では、上記のように発生降雨が入手できない場合、非発生降雨の上限でCLを設定している。この方法ではCLの安全領域が極端に大きくなりこともあり、危険側のCLとなることが多い。そのため豪雨時では土砂災害を見逃す恐れがある。現状では非発生降雨のみを用いて客観的に精度の良いCLをする手法は少ない。
したがって、非発生降雨のみでも精度の良いCLを客観的に設定する手法が必要であり、非発生降雨精度のみでCLを設定し、精度の良い発生降雨を入手してCLの見直しを図るまでの間、仮のCLとして警戒避難に役立てることができる。本実施例ではνSVMを適用し、はずれ値を客観的に判断することで災害実績の少ない地域でも非発生降雨のみでCLの設定を試みる。
In the prior art, generated and non-occurring rainfall are indispensable for setting CL. In areas where there are few disasters due to earth and sand disasters, depending on the distance between the available observation stations and the locations where they occur, there may be no generation rain that can be used for CL settings. In addition, there are many data in the past disaster history where the occurrence location is unclear, and it is not possible to associate it with the rainfall data.
In the conventional method, when the generated rainfall is not available as described above, the CL is set at the upper limit of the non-generated rain. In this method, the safety area of the CL may become extremely large, and it is often a dangerous CL. Therefore, there is a risk of landslide disasters being missed during heavy rains. At present, there are few methods for objectively accurate CL using only non-occurring rainfall.
Therefore, there is a need for a method for objectively setting accurate CL even with only non-occurrence rainfall, until CL is set only with non-occurrence rainfall accuracy, accurate occurrence rain is obtained, and CL is reviewed. In the meantime, it can be used for temporary evacuation as temporary CL. In this embodiment, νSVM is applied, and the setting of CL is attempted only by non-occurrence rainfall even in an area having a small disaster record by objectively determining the outlier.

サポートベクターマシンとは1992年にVapnikらによって提案された手法で、現在パターン分類や関数近似の手法として注目されている。一般的なパターン分類では、線形分離可能な問題よりも線形分離不可能な問題の方が圧倒的に多いとされている。サポートベクターマシンでは、あるパターン分類問題が線形分離不可能な場合、ある非線形写像によって線形分離が可能な状態にすることができ、最適な分離超平面を求めることができる。
サポートベクターマシンには、二つの集合A、B(本発明でいう発生、非発生)の完全分離を目的としたハードマージン法と、ある程度の誤判別(ノイズ)を許容したソフトマージン法が存在する。
先ず完全分離を目的としたハードマージン法の概念を説明する。図6に示すように二つの集合A(発生)、B(非発生)がある場合、この二つの集合を分離する最適な分離超平面H0は、式(3)で表現され、
Support vector machine is a method proposed by Vapnik et al. In 1992 and is currently attracting attention as a method for pattern classification and function approximation. In general pattern classification, there are overwhelmingly more problems that are not linearly separable than problems that are linearly separable. In the support vector machine, when a pattern classification problem cannot be linearly separated, it can be brought into a state where linear separation is possible by a non-linear mapping, and an optimal separation hyperplane can be obtained.
Support vector machines include a hard margin method that aims to completely separate two sets A and B (occurrence and non-occurrence in the present invention) and a soft margin method that allows a certain degree of misclassification (noise). .
First, the concept of the hard margin method for the purpose of complete separation will be described. As shown in FIG. 6, when there are two sets A (occurrence) and B (non-occurrence), the optimal separation hyperplane H 0 that separates the two sets is expressed by Equation (3),

このH0は、式(4)、(5)で表現される最も接近したデータを通る二つの分離超平面H1、H2の間の距離(マージン)を最大化することで求めることができる。 This H 0 can be obtained by maximizing the distance (margin) between the two separated hyperplanes H 1 and H 2 passing through the closest data expressed by the equations (4) and (5). .

これがハードマージン法であるが,現実問題では図7に示すようにデータにノイズが含まれている可能性が高いため、完全分離を行うハードマージン法は過学習に陥りやすく汎化能力(追加データに対する識別力)の面から必ずしも良いとは限らない。特に土砂災害の中でもがけ崩れ災害には、少雨で発生する散発的ながけ崩れが存在し、これらの災害は従来CL設定の際に前処理として取り除く必要がある。その処理はCLの設定と同様に主観的になり易い。
一方、ソフトマージン法は、図8に示すように、マージンを最大化すると同時にスラック変数ξを導入して、これを最小化する。スラック変数ξを導入することで、制約条件を緩め、誤判別を許容することができる。どの程度、誤判別を許容するかは、Cによって決まり、Cを大きくすれば、誤判別の度合いをより小さくするため、ハードマージン法に近い判別結果となる。
本実施例ではサポートベクターマシンの中でも特に上記のソフトマージン法に着目し、散発的ながけ崩れをノイズと解釈することで、このソフトマージン法を用いて客観的に散発的ながけ崩れを選別しながら、CLの設定を試みる。
以上の考えは、全て線形分離可能な問題に対して有効であり、非線形性が強く線形分離不可能な場合は、次のような検討を行う。図9に示すように原空間Xは、ある非線形写像(z=φ(x))によって高次元の特徴空間Zにマッピングされ、線形分離可能な状態となる。この状態に前述のソフトマージン法を適用すれば最適な非線形の分離超平面を得ることができる。本発明では、土砂災害発生限界線の設定に関して線形分離が可能な場合(線形CL)にも適用できるが、本実施例では特に線形分離不可能な場合(非線形CL)の例を取り上げることとした。
This is the hard margin method. However, in real problems, as shown in FIG. 7, there is a high possibility that the data contains noise. Therefore, the hard margin method that performs complete separation is prone to over-learning (generalization ability (additional data) Is not necessarily good in terms of discriminating power). In particular, among the landslide disasters, there are sporadic landslides that occur in light rain, and these disasters need to be removed as a pretreatment when setting CL in the past. The process tends to be subjective as well as CL setting.
On the other hand, as shown in FIG. 8, the soft margin method maximizes the margin and simultaneously introduces the slack variable ξ to minimize it. By introducing the slack variable ξ, the constraint condition can be relaxed and misclassification can be allowed. The degree to which misclassification is allowed is determined by C. If C is increased, the degree of misclassification is further reduced, so that a discrimination result close to the hard margin method is obtained.
In this embodiment, paying attention to the above-mentioned soft margin method among support vector machines in particular, and interpreting sporadic cracks as noise, using this soft margin method objectively selecting sporadic cracks, Try setting CL.
All of the above ideas are effective for problems that can be linearly separated. When nonlinearity is strong and linear separation is impossible, the following examination is performed. As shown in FIG. 9, the original space X is mapped to a high-dimensional feature space Z by a certain non-linear mapping (z = φ (x)), and is in a linearly separable state. If the above-described soft margin method is applied to this state, an optimal nonlinear separation hyperplane can be obtained. Although the present invention can be applied to the case where linear separation is possible with respect to the setting of the sediment disaster occurrence limit line (linear CL), in this embodiment, an example of the case where linear separation is not particularly possible (nonlinear CL) will be taken up. .

ソフトマージン法の定式化は、集合Aと集合Bを完全に分離するハードマージン法の定式に対してスラック変数ξを導入することで、制約を以下の式(6)のように緩め、ある程度の誤判別を考慮することができる。   The soft margin method is formulated by introducing a slack variable ξ to the hard margin method formula that completely separates the set A and the set B, thereby relaxing the constraint as shown in the following formula (6). Misclassification can be considered.

また、誤判別を最小化する必要もあるので、ソフトマージン法の定式化は以下の式(7)のようになる。   In addition, since it is necessary to minimize misjudgment, the formulation of the soft margin method is expressed by the following equation (7).

ここで、Cはスラック変数ξに対する重みパラメータで、Cを大きくすれば誤判別の度合いをより最小化するため、完全分離に近い判別結果となる。またxは発生降雨、非発生降雨であり、yは教師値(発生降雨の場合:-1、非発生降雨の場合:1)を意味する。wは分離超平面の法線ベクトルと呼ばれる変数で、bはバイアス項と呼ばれる変数である。   Here, C is a weight parameter for the slack variable ξ, and if C is increased, the degree of erroneous discrimination is further minimized, so that the discrimination result is close to complete separation. Further, x represents occurrence rain and non-occurrence rainfall, and y represents a teacher value (-1 for occurrence rain, 1 for non-occurrence rainfall). w is a variable called a normal vector of a separated hyperplane, and b is a variable called a bias term.

ここで、式(7)に対するラグランジュ双対問題を考えると以下のようになる。   Here, considering the Lagrangian dual problem for equation (7), it becomes as follows.

ここで、αはラグランジュ変数と呼ばれる。さらに、式(7)と式(8)との双対関係から、次式が成り立つ。 Here, α is called a Lagrangian variable. Furthermore, the following equation holds from the dual relationship between Equation (7) and Equation (8).

このとき、式(8)の目的関数の第2項に式(10)で表現されるベクトルの内積が存在するが、特徴空間 は一般に高次元であるので、この内積の計算は多大な時間を要する。   At this time, the inner product of the vector expressed by the equation (10) exists in the second term of the objective function of the equation (8). However, since the feature space is generally high-dimensional, the calculation of the inner product takes a lot of time. Cost.

そこで、内積を保存するようなカーネル関数を用いることで計算の簡略化及び識別関数を非線形へ拡張することができる。本実施例では、カーネル関数の中でも特にガウシアンカーネルを適用した。したがって、式(8)及び識別関数f(x)は、式(9)と式(10)により、次のように書き換えることができる。   Therefore, by using a kernel function that preserves the inner product, the calculation can be simplified and the discriminant function can be extended nonlinearly. In this embodiment, a Gaussian kernel is applied among the kernel functions. Therefore, Equation (8) and the discriminant function f (x) can be rewritten as follows using Equation (9) and Equation (10).

解析に使用したデータの中で、式(12)のαがα>0となるデータをサポートベクターと呼び、これらは主に分離超平面の周辺に存在する。したがって、サポートベクターは分離超平面の設定に必要不可欠なデータといえる。本実施例では、このサポートベクターの内、特に二つの分離超平面f(x)=±1の間に含まれるデータを重要度の高いサポートベクター(以下、「重要データ」という)と定義し、この間に含まれないサポートベクターを異常値と認識した。すなわち、従来から予測不可能といわれている散発的ながけ崩れは、安全領域内に存在する発生のサポートベクターと考えることができる。また、サポートベクター以外のデータは、分離超平面の設定に対して重要度の低いデータ(以下、「不要データ」という)と定義した。   Among the data used in the analysis, data in which α in Expression (12) satisfies α> 0 is called a support vector, and these exist mainly around the separation hyperplane. Therefore, the support vector is indispensable data for setting the separation hyperplane. In this embodiment, among the support vectors, data included between two separate hyperplanes f (x) = ± 1 is defined as a support vector having high importance (hereinafter referred to as “important data”), Support vectors not included in this period were recognized as outliers. In other words, the sporadic landslides that are conventionally said to be unpredictable can be considered as a support vector for the occurrence in the safe area. Data other than the support vector was defined as data of low importance for setting the separation hyperplane (hereinafter referred to as “unnecessary data”).

なお重要データ(-1≦f(x)≦+1範囲に存在するサポートベクター)は、がけ崩れ発生と非発生の境界付近のデータであり、実際には発生するか否かの判断が困難なグレーゾーンのデータといえる。本実施例では、降雨要因のみで非線形CLの設定を行っているため、グレーゾーンのデータは地形・地質条件の差異が土砂災害の発生・非発生に影響したものと推察される。つまり、本発明のように客観的にグレーゾーンのデータを抽出できれば、降雨要因のみでは土砂災害発生・非発生の原因を解明できない地点や地域を特定できる。したがって、本発明から得られるこれらの情報を有効に活用すれば、膨大な調査箇所から特に詳細な現地調査を要する箇所を容易に絞り込むことが可能であり、効率的に防災事業を遂行できると考えられる。   Note that important data (support vector existing in the range of -1 ≤ f (x) ≤ +1) is data near the boundary between occurrence and non-occurrence of landslides, and it is difficult to judge whether or not it actually occurs. This is zone data. In this embodiment, since the non-linear CL is set only by the rainfall factor, it is inferred that the gray zone data affected the occurrence / non-occurrence of landslide disasters due to differences in topography and geological conditions. In other words, if the gray zone data can be extracted objectively as in the present invention, it is possible to identify a point or area where the cause of the occurrence of landslide disasters cannot be clarified only by rainfall factors. Therefore, if this information obtained from the present invention is effectively used, it is possible to easily narrow down the locations that require particularly detailed field surveys from a large number of survey locations, and to carry out disaster prevention projects efficiently. It is done.

νSVMは、1クラスで分離超平面の設定が可能であり、基本的な考え方は非線形写像によって特徴空間Zにマッピングした際に、入力空間で他から孤立しているはずれ点が特徴空間の原点近くに写像されるという性質を利用し、原点とサンプル群を分けるような分離超平面を考慮したものである。前述までのサポートベクターマシンは2クラス(発生:-1、非発生:+1)に対応しており、発生及び非発生降雨の両方が必要不可欠である。一方νSVMは非発生降雨のみでも非線形CLを設定できる利点を持つ。   νSVM can set a separation hyperplane in one class, and the basic idea is that when mapping to feature space Z by nonlinear mapping, the off-point that is isolated from others in the input space is near the origin of the feature space It takes into account the separation hyperplane that separates the origin and the sample group by utilizing the property of being mapped to. The support vector machines up to the above correspond to two classes (occurrence: -1, non-occurrence: +1), and both occurrence and non-occurrence rainfall are indispensable. On the other hand, νSVM has an advantage that a non-linear CL can be set only by non-occurring rainfall.

とすれば、νSVMの定式化は以下のようになる。   Then, the formulation of νSVM is as follows.

ここで、xは発生降雨、非発生降雨で、νは誤分類されるデータの割合を表すパラメータである。wは分離超平面の法線ベクトルを表す変数で、ρはバイアス項と呼ばれる変数で、ξiはスラック変数である。 Here, x is a generated rainfall and a non-occurring rainfall, and ν is a parameter representing a ratio of misclassified data. w is a variable representing the normal vector of the separation hyperplane, ρ is a variable called a bias term, and ξ i is a slack variable.

ここで、式(15)に対する双対問題を考えると以下のようになる。また非線形への拡張は、式(12)のサポートベクターマシンと同様にガウシアンカーネルを用いて行っている。   Here, the dual problem for equation (15) is considered as follows. The non-linear extension is performed using a Gaussian kernel as in the support vector machine of Expression (12).


最適な分離超平面は、図10に示すようにあらかじめ決められた割合νのサンプル群(はずれ点)が原点側に残るように設定される。したがって、式(15)のνははずれ点の範囲を決定するパラメータであり、νが大きいほどはずれ点の範囲が広がる。すなわち非線形CLの安全領域が小さくなることを意味する。このνもサポートベクターマシンのパラメータ と同様に実験的に検討する必要がある。なおサポートベクターはα>0の非発生降雨となる。
式(15)と(16)を解き、得られたαとρによって、識別関数は以下のようになる。

The optimum separation hyperplane is set so that a predetermined group ν of sample groups (outliers) remain on the origin side as shown in FIG. Therefore, ν in the equation (15) is a parameter that determines the range of outliers. The larger the ν, the wider the range of outliers. That is, the safety area of the nonlinear CL is reduced. This ν must be studied experimentally as well as the support vector machine parameters. The support vector is non-occurrence rainfall with α> 0.
By solving the equations (15) and (16) and obtaining α and ρ, the discriminant function is as follows.

次に具体的な計算例として、本実施例では山口県下関市の土砂災害、特にがけ崩れ災害の発生限界雨量線の設定に前述までのサポートベクターマシンを適用し、非線形CLの設定例を参考例1として図11乃至図22、表1乃至表6を用いて説明する。
中国地方でも山口県は土砂災害が多い地域であり、特に下関市は県内で危険箇所の数が最も多く、警戒避難体制の早期充実が望まれる地域の一つである。本実施例では、下関市内で発生した土砂災害の中で、下関気象台を中心に半径5km圏内で発生したがけ崩れ災害(1975年〜1999年:80件、2000年〜2003年:33件)を解析の対象とした。なお本実施例ではCL設定の最小単位を下関気象台から半径5km圏内に設定しているため、地点毎に異なる地形・地質・植生要因等の差異(危険度)は検討していない。
Next, as a specific calculation example, in this example, the support vector machine described above was applied to the setting of the rainfall limit line for the occurrence of landslide disasters in Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture, especially landslide disasters, and a non-linear CL setting example as a reference example 1 will be described with reference to FIGS. 11 to 22 and Tables 1 to 6. FIG.
In the Chugoku region, Yamaguchi Prefecture has a lot of sediment-related disasters, and Shimonoseki City has one of the most dangerous places in the prefecture, and is one of the areas where early enhancement of the warning and evacuation system is desired. In this example, among the landslide disasters that occurred in Shimonoseki City, the landslide disasters occurred within a radius of 5 km centered on the Shimonoseki Meteorological Observatory (1975-1999: 80, 2000-2003: 33) Subject to analysis. In this embodiment, the minimum unit of CL setting is set within a radius of 5 km from Shimonoseki Meteorological Observatory. Therefore, differences (risk levels) such as topography, geology, and vegetation factors that differ from point to point are not considered.

本実施例では従来技術に対する本発明の有用性を示すために、旧建設省(現国土交通省)が提案する線形CLと、先行技術として公開されているRBFNによる手法を用いて非線形CL(以下、「RBFN-CL」という)を設定し、本発明による非線形CLとの比較を行う。先ず線形CLの設定を行う。線形CLとしては、旧建設省(現国土交通省)が主催した「総合土砂災害対策検討会」の中で検討された「集中的に発生するがけ崩れに対する警戒避難基準雨量の設定手法(案)」(以下、「提言案」という)を用いる。この提言案は、集中的に発生するがけ崩れに対してのみ有効であり、設定の際には過去のがけ崩れ発生降雨を集中的な発生降雨(以下、「集中発生」という)と散発的な発生降雨(以下、「散発発生」という)に分類する必要がある。
集中的に発生するがけ崩れとは、定性的に実効雨量が一定以上となった場合に、一連降雨(24時間連続して無降雨である期間で区切られた一連の雨)のピーク付近で面的に限られた範囲で発生する崩壊と定義されている。本実施例では、この定義を参考に下記の条件で集中発生と散発発生を分類した。
集中発生:一連降雨の時間雨量及び実効雨量(半減期72時間)のピーク後3時間以内に発生した災害の中で、実効雨量(半減期72時間)が140以上
散発発生:上記以外のがけ崩れ災害
上記の条件により、本実施例では1975年〜1999年のがけ崩れ発生降雨80件を集中発生39件と散発発生41件に分類した。集中発生と散発発生の分類結果は、図11(a)に示すとおりである。線形CLの設定に用いる発生降雨は、発生時刻における実効雨量(半減期1.5時間)と実効雨量(半減期72時間)の組合せの中で集中発生のみを使用し、非発生降雨は非発生の一連降雨の中で原点から最も離れた実効雨量(半減期1.5時間)と実効雨量(半減期72時間)の組合せを使用した。線形CLは、図11(b)に示すように集中発生の中で最も原点よりの降雨に対する下限とし、直線の傾きは非発生降雨に対する的中率が最も高くなるように設定した。図11(b)より線形CLは、形状が直線であるためCLを超過した非発生降雨が複数存在することが分かる。
In this embodiment, in order to show the usefulness of the present invention with respect to the prior art, a linear CL proposed by the former Ministry of Construction (current Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) and a nonlinear CL (hereinafter referred to as a non-linear CL) using a method based on RBFN published as a prior art. , Referred to as “RBFN-CL”) and comparison with the nonlinear CL according to the present invention is performed. First, the linear CL is set. As the linear CL, “Precautionary evacuation reference rainfall setting method for concentrated landslides (draft)” examined in the “Comprehensive Sediment Disaster Countermeasure Study Committee” sponsored by the former Ministry of Construction (current Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) (Hereinafter referred to as “proposal proposal”). This proposal is effective only for landslides that occur intensively. When setting, the past landslide-generated rainfall is classified as intensively generated rainfall (hereinafter referred to as “intensive occurrence”) and sporadic generated rainfall. (Hereinafter referred to as “occurrence of sporadic”).
Concentrated landslides mean that the area around the peak of a series of rainfalls (a series of rains separated by a period of no rainfall for 24 consecutive hours) when the effective rainfall exceeds a certain level qualitatively. It is defined as a collapse that occurs in a limited range. In this example, intensive occurrence and sporadic occurrence were classified under the following conditions with reference to this definition.
Concentrated occurrence: Among disasters that occurred within 3 hours after the peak of hourly rainfall and effective rainfall (half-life 72 hours) of a series of rainfalls, effective rainfall (half-life 72 hours) is 140 or more. According to the above conditions, in this embodiment, 80 cases of landslide occurrence in 1975 to 1999 were classified into 39 cases of concentrated occurrence and 41 cases of sporadic occurrence. The classification results of concentrated occurrence and sporadic occurrence are as shown in FIG. The occurrence of rainfall used to set the linear CL uses only concentrated occurrence in the combination of effective rainfall (half-life 1.5 hours) and effective rainfall (half-life 72 hours) at the time of occurrence, and non-occurrence rainfall does not occur. The combination of the effective rainfall (half-life 1.5 hours) and the effective rainfall (half-life 72 hours), which is the farthest from the origin, was used. As shown in FIG. 11 (b), the linear CL is set as the lower limit for the rainfall from the origin most in the concentration occurrence, and the slope of the straight line is set so that the hit rate for the non-occurrence rainfall is the highest. From FIG. 11 (b), it can be seen that there are a plurality of non-occurring rainfalls exceeding the CL because the shape of the linear CL is a straight line.

次にRBFNを利用したRBFN-CLの設定を行う。RBFN-CLは、提言案と同様に1975年〜1999年の発生・非発生降雨に対して先行技術を適用することで設定した。なお設定に用いた発生降雨は、集中発生と散発発生を分類せず、全発生降雨における発生時刻の実効雨量(半減期1.5時間)と実効雨量(半減期72時間)の組合せを使用した。非発生降雨は、発生の一連降雨を除く全ての一連降雨の実効雨量(半減期1.5時間)と実効雨量(半減期72時間)の組合せ(以下、「全非発生降雨」という)を用いた(図12参照)。ただし、その際に全非発生降雨は先行技術の方法に従って図13(a)に示すように降雨データの存在する範囲内に縦軸(実効雨量(半減期1.5時間))、横軸(実効雨量(半減期72時間))それぞれ一定間隔(ΔRx,ΔRy)の格子を設定し、図13(b)の斜線で示す領域(cluster1〜cluster4)のように格子の中にデータが存在する場合に限り、格子内のデータについては重心法を用いたクラスタリング処理を行った。このクラスタリングによる各領域の代表点を解析に用いる非発生降雨とした。
本実施例では上記のΔRx、ΔRyを先行技術の方法に従って、それぞれΔRx=5.0mm、ΔRy=1.5mmとした。その他にもRBFNを利用して非線形CLを設定するには、パラメータとして基底関数の半径Rx,Ry、非発生降雨に対する抑制パラメータλmax、λmin、発生降雨に対する抑制パラメータλmax、λminを設定する必要がある。本実施例では先行技術の方法に従ってそれらのパラメータをそれぞれRx=35.0mm、Ry=10.5mm、非発生降雨の抑制パラメータλmax=100、λmin=1、発生降雨の抑制パラメータλmaxmin=10とした。図14に設定したRBFN-CLを示す。
Next, RBFN-CL setting using RBFN is performed. The RBFN-CL was set by applying the prior art to the occurrence / non-occurrence rainfall from 1975 to 1999 as well as the proposal. The generated rainfall used for the setting did not classify concentrated occurrence and sporadic occurrence, and used the combination of effective rainfall (half-life 1.5 hours) and effective rainfall (half-life 72 hours) at the time of occurrence in all occurrences. Non-occurrence rainfall is a combination of the effective rainfall (half-life 1.5 hours) and effective rainfall (half-life 72 hours) of all rains except the occurrence of rain (hereinafter referred to as “all non-occurrence rainfall”). (See FIG. 12). However, in this case, the total non-occurrence rainfall is within the range where rainfall data exists as shown in Fig. 13 (a) according to the method of the prior art, the vertical axis (effective rainfall (half life 1.5 hours)), the horizontal axis (effective rainfall). (Half-life 72 hours)) Set only a grid at regular intervals (ΔRx, ΔRy), and only when data exists in the grid as shown by the hatched area (cluster 1 to cluster 4) in FIG. For the data in the grid, clustering processing using the centroid method was performed. The representative points of each region by this clustering were regarded as non-occurrence rainfall used for analysis.
In this example, ΔRx and ΔRy were set to ΔRx = 5.0 mm and ΔRy = 1.5 mm, respectively, according to the method of the prior art. To set the nonlinear CL is also utilized RBFN other, setting the radius Rx of the basis functions, Ry, suppression parameter lambda max for a non-occurrence rainfall, lambda min, suppression parameter lambda max for generating rainfall, the lambda min as a parameter There is a need to. In this embodiment, these parameters are set to Rx = 35.0 mm, Ry = 10.5 mm, non-occurrence rainfall suppression parameters λ max = 100, λ min = 1, and generated rain suppression parameters λ max = λ min according to the prior art method. = 10. FIG. 14 shows the set RBFN-CL.

次にサポートベクターマシンを適用した非線形CL(以下、「SVM-CL」という)の設定を行う。SVM-CLは、提言案、RBFN-CLと同様に1975年〜1999年のがけ崩れ発生・非発生降雨を用いてサポートベクターマシンのソフトマージンを適用することで設定した。なお設定に用いた発生降雨は、RBFN-CLの設定と同様に集中発生と散発発生を分類せず、全ての発生降雨における発生時刻の実効雨量(半減期1.5時間)と実効雨量(半減期72時間)の組合せを使用した。またRBFN-CLとの比較を行うために、RBFN-CLと同様に非発生降雨はクラスタリング処理を行い、クラスタリングによる各領域の代表点を解析に用いる非発生降雨とした。
RBFNによる先行技術では、発生・非発生降雨の全てに基底関数を配置した場合、極端なデータの粗密により汎化能力の低い非線形CLが構築される恐れがある。したがってRBFNによる先行技術では、前処理として上記のクラスタリングを行い、データの密度をある程度均等化する必要がある。なおサポートベクターマシンでは、非線形CLを設定する際に非発生降雨に対して、上記のクラスタリング処理を行う必要はないため、RBFN-CLよりも解析が容易である。
Next, non-linear CL (hereinafter referred to as “SVM-CL”) using a support vector machine is set. SVM-CL was set by applying the soft margin of the support vector machine using the 1975-1999 landslide occurrence / non-occurrence rainfall as well as the proposal proposal, RBFN-CL. The generated rainfall used for the setting does not classify concentrated occurrence and sporadic occurrence as in the RBFN-CL setting, and the effective rainfall (half-life 1.5 hours) and effective rainfall (half-life 72 Time) combination was used. In addition, in order to compare with RBFN-CL, non-occurrence rainfall was clustered in the same way as RBFN-CL, and representative points of each region by clustering were used as non-occurrence rainfall for analysis.
In the prior art by RBFN, when the basis functions are arranged in all the occurrence / non-occurrence rainfall, there is a risk that a non-linear CL with low generalization ability is constructed due to extreme density of data. Therefore, in the prior art based on RBFN, it is necessary to perform the above-described clustering as preprocessing and equalize the data density to some extent. Note that the support vector machine is easier to analyze than RBFN-CL because it is not necessary to perform the above clustering process for non-occurrence rainfall when setting nonlinear CL.

サポートベクターマシンのソフトマージンでは、式(12)に示すカーネル関数の半径r及びパラメータCを決定する必要があるが、まずCに関しては、Cを大きくしすぎると、一般的には汎化能力が低くなる傾向があると知られている。したがって、Cを変化させてそれぞれの分離超平面を構築し、CLの形状や予測精度から汎化能力と判別能力を評価し最適値を決定する。ガウシアンカーネルの半径rに関しては、最適な決定法は特になく、先行研究を見ると、経験的に決められる事例が多い。本特許でも、様々なrについて検討した結果、データの標準偏差σを用いることにする。理論的な根拠はないが、これまでの多数の数値例を通じてデータの標準偏差σを用いると、判別能力がよいことが分っている。
一方、正規化した発生・非発生降雨に基づき決定したパラメータは、降雨条件の異なる地域においても、概ね最適なパラメータとして使用し得るものであり、本実施例により得られたサポートベクターマシンのパラメータのノウハウを利用でき、改めての試行錯誤を要さず、汎化能力の高いSVM-CLを設定することができる。本実施例では、SVM-CLを設定に用いる発生降雨及び非発生降雨を平均値 と標準偏差 によって次式(18)により正規化を行う。
In the soft margin of the support vector machine, it is necessary to determine the radius r and the parameter C of the kernel function shown in Expression (12). First, regarding C, if C is made too large, generally the generalization ability is reduced. Known to tend to be lower. Therefore, each separation hyperplane is constructed by changing C, and the generalization ability and discrimination ability are evaluated from the shape and prediction accuracy of CL to determine the optimum value. Regarding the radius r of the Gaussian kernel, there is no particular optimal determination method, and there are many cases that can be determined empirically in the previous research. Also in this patent, as a result of examining various r, the standard deviation σ of data is used. Although there is no theoretical basis, it is known that the discrimination ability is good when the standard deviation σ of the data is used through many numerical examples so far.
On the other hand, the parameters determined on the basis of normalized occurrence / non-occurrence rainfall can be used as almost optimal parameters even in regions with different rainfall conditions. The parameters of the support vector machine obtained by this embodiment are Know-how can be used, and SVM-CL with high generalization ability can be set without requiring trial and error. In this embodiment, the generated and non-occurring rainfall using the SVM-CL is normalized by the average value and standard deviation according to the following equation (18).

ここで、x'は正規化後の発生・非発生降雨を意味する。上記の式(18)を式(12)に当てはめ、半径rを1に固定して式(12)を式変形すると次の式(19)のようになる。   Here, x ′ means occurrence / non-occurrence rainfall after normalization. When the above equation (18) is applied to the equation (12), the radius r is fixed to 1, and the equation (12) is modified, the following equation (19) is obtained.

これは、正規化を行う前のデータと半径rを標準偏差σとして式(12)に代入した場合と同等である。また前述したように半径rは経験的に標準偏差σとした場合に高い判別能力を有することが知られている。したがって、データを式(18)で正規化し、半径r=1として解析することは、正規化しないデータに対して半径rを標準偏差σとして解析することと同じである。これらの理由から本実施例ではデータを正規化後、半径r=1として解析している。   This is equivalent to the case where the data before normalization and the radius r are substituted into the equation (12) as the standard deviation σ. Further, as described above, it is known that the radius r has a high discrimination ability when the standard deviation σ is empirically set. Therefore, normalizing the data with the equation (18) and analyzing the radius as r = 1 is the same as analyzing the radius r as the standard deviation σ for the data that is not normalized. For these reasons, in this embodiment, after normalizing the data, the radius r = 1 is analyzed.

次にサポートベクターマシンのソフトマージンを用いて非線形CLの設定を試みる。ここでは、解析の手順が分かるように具体的な入力データと解析により得られる出力データを表1乃至表4を用いて説明する。表1は、がけ崩れ災害報告書の一部(以下、「災害データ一覧」と表記)であり、発生日時、降雨データを抽出する観測所名等が整理されている。なお降雨データを抽出する観測所は、災害発生箇所に近傍の観測所を選定することが望ましい。本実施例では、下関気象台を中心とした半径5km以内の災害発生箇所を対象としている。   Next, we try to set nonlinear CL using the soft margin of the support vector machine. Here, specific input data and output data obtained by analysis will be described using Tables 1 to 4 so that the analysis procedure can be understood. Table 1 shows a part of the landslide disaster report (hereinafter referred to as “disaster data list”), in which the date and time of occurrence, the name of the station from which rainfall data is extracted, etc. are organized. In addition, it is desirable to select a nearby station as a disaster occurrence site for the rain station from which rainfall data is extracted. In this embodiment, a disaster occurrence location within a radius of 5 km centered on the Shimonoseki weather station is targeted.

表2は観測所から抽出した降雨データの一例(以下、「降雨データ一覧」と表記)であり、このような一覧表が観測所毎に整理されている。観測所の降雨データは、そのほとんどが毎正時の1時間雨量である。本実施例では、非線形CLの短期降雨指標に実効雨量(半減期1.5時間)、長期降雨指標に実効雨量(半減期72時間)を採用するため、降雨データ一覧には時間雨量から演算した実効雨量も示されている。また精度の良い非線形CLを設定するには、その地域毎に最適な降雨指標を選定する必要がある。短期降雨指標や長期降雨指標には、実効雨量の他に時間雨量や累積雨量、他の半減期を用いた実効雨量もあるため、降雨データ一覧には時間雨量を基に考えられる降雨指標を全て演算して整理しておくと良い。   Table 2 shows an example of rainfall data extracted from the observation stations (hereinafter referred to as “rainfall data list”), and such a list is organized for each observation station. Most of the rainfall data at the observatory is the hourly rainfall every hour. In this example, the effective rainfall (half-life 1.5 hours) is used as the short-term rainfall index for nonlinear CL, and the effective rainfall (half-life 72 hours) is used as the long-term rainfall index. Is also shown. In addition, in order to set a highly accurate nonlinear CL, it is necessary to select an optimum rainfall index for each region. Short-term and long-term rainfall indices include effective rainfall, hourly rainfall, cumulative rainfall, and other effective rainfall using other half-lives.Therefore, the rain data list includes all possible rainfall indices based on hourly rainfall. It is good to calculate and organize.

次に発生降雨と非発生降雨の抽出に関して説明する。発生降雨は、災害データ一覧の発生日時における降雨指標を降雨データ一覧から抽出し、非発生降雨は発生降雨を含む一連降雨を除いた全ての降雨指標を使用する。表3(a)は、降雨データ一覧から抽出した発生降雨と非発生降雨を整理した一覧表である。表3(a)に示す教師値とは、式(12)のyに相当し、値が1である降雨指標が非発生降雨、値が-1である降雨指標が発生降雨となる。表3(c)は、表3(a)の降雨指標のそれぞれで平均値、標準偏差を算出(表3(b)参照)し、式(18)によって複数の正規化された降雨指標と教師値(以下、「データセット」と表記)、式(12)に示すガウシアンカーネルの半径r、誤判別を許容する割合を決定するCが整理(以下、「解析データ一覧」と表記)されている。   Next, extraction of generated rainfall and non-generated rainfall will be described. For occurrence rainfall, the rainfall index at the date and time of occurrence in the disaster data list is extracted from the rain data list, and for non-occurrence rainfall, all rainfall indexes except for a series of rainfall including occurrence rainfall are used. Table 3 (a) is a list of generated and non-occurring rainfalls extracted from the rainfall data list. The teacher value shown in Table 3 (a) corresponds to y in equation (12), where the rainfall index with a value of 1 is non-occurring rainfall, and the rainfall index with a value of -1 is generating rainfall. Table 3 (c) calculates the average value and standard deviation for each of the rainfall indicators in Table 3 (a) (see Table 3 (b)), and uses multiple normalized rainfall indicators and teachers according to Equation (18). The value (hereinafter referred to as “data set”), the radius r of the Gaussian kernel shown in the equation (12), and C for determining the ratio for allowing misidentification are organized (hereinafter referred to as “analysis data list”). .

サポートベクターマシンの解析は、解析データ一覧のデータから式(12)を用いて最適化し、αi (i=1,2,...,n)とバイアス項であるbの値を演算することにある。表4は、サポートベクターマシンによる解析結果を整理した一覧表(以下、「解析結果一覧」と表記)である。表4では、各データセットに対するrとCの値、αi (i=1,2,...,n)とbの値、f(x)の値、識別結果、重要度が整理されている。以下にf(x)の値、識別結果、重要度について説明する。 The analysis of the support vector machine is optimized from the data in the analysis data list using equation (12), and α i (i = 1, 2,..., N) and the value of b which is a bias term are calculated. It is in. Table 4 is a list of analysis results of support vector machines (hereinafter referred to as “analysis result list”). In Table 4, r and C values, α i (i = 1, 2,..., N) and b values, f (x) values, identification results, and importance levels for each data set are organized. Yes. Hereinafter, the value of f (x), the identification result, and the importance will be described.

識別関数f(x)は式(11)で与えられるため、解析で得られた各データセットと各データセットに対するαi (i=1,2,...,n)とbの値、式(11)に入力してf(x)の値を演算する。 Since the discriminant function f (x) is given by Expression (11), each data set obtained by analysis, α i (i = 1, 2,..., N) and the values of b and expressions for each data set, Input to (11) and calculate the value of f (x).

f(x)の値が正であれば識別は1(非発生)、負であれば−1(発生)となり、教師値と識別結果を比較して両者が一致する場合を正判別、逆に一致しない場合は誤判別となる。
重要度は、重要データ、不要データ、異常値の定義による各データセットの分類結果を示すものである。表4よりID1のデータセットは、非発生と正判別されており、αi>0であるため非発生のサポートベクターとなる。またf(x)の値は0.989であり、−1≦f(x)≦+1の範囲にあるため重要データに分類される。
表4よりID747のデータセットは、発生のサポートベクターであり、f(x)の値も-0.561であるためID1と同様に重要データに分類される。またID487のデータセットは発生のサポートベクターであるが、識別結果が誤判別(f(x)=1.003)であるため異常値(散歩発生)となる。その他のαi=0となるデータセットは全て不要データとなる。
If the value of f (x) is positive, the identification is 1 (non-occurrence), and if it is negative, it is -1 (occurrence). If they do not match, it is misjudged.
The importance level indicates a classification result of each data set based on definitions of important data, unnecessary data, and abnormal values. According to Table 4, the data set of ID1 is positively determined as non-occurrence, and α i > 0, so it becomes a non-occurrence support vector. The value of f (x) is 0.989, and is in the range of −1 ≦ f (x) ≦ + 1.
According to Table 4, the data set of ID747 is a generation support vector, and the value of f (x) is -0.561, so it is classified as important data like ID1. The data set of ID 487 is a support vector for occurrence, but the identification result is an erroneous determination (f (x) = 1.003), and thus an abnormal value (walk occurrence). All other data sets with α i = 0 are unnecessary data.

次に解析手順に従って設定した分離超平面の設定例を図15乃至図20に示す。分離超平面とは、各データセットにおけるf(x)の値を等高線で表示したものである。図15乃至図20は、ガウシアンカーネルの半径rを1に固定し、Cを変化させた設定した分離超平面を示している。図15(a)〜(d)に示すようにCを大きくしていくと、誤判別(安全領域内の発生降雨あるいは危険領域内の非発生降雨)の度合いをより小さくするため、完全分離に近い判別結果となり、その形状は非線形性の強いものになる。
土砂災害の発生、非発生降雨の分離超平面としては、図21に示すように自然現象と矛盾しないためには傾きが常に負になる必要がある。図15に示す分離超平面は、非線形性が強く一部傾きが正になる領域があるため、現時点より大きな降雨を経験したにも関わらず、土砂災害発生の危険度が低くなるという点で自然現象に矛盾した形状といえる(図21参照)。したがって、図15に示すCの範囲は、分離超平面の設定に適さないと判断できる。
図16乃至図20は、Cを徐々に小さくして分離超平面を設定した例を示している。Cを小さくすることで誤判別を多めに許容することとなり、分離超平面はシンプルな形状を呈することが分かる。図16乃至図20のようにCをいくつか変更して分離超平面を設定した結果、C=1〜10で分離超平面が自然現象に矛盾しない滑らかな右下がりの形状を示した。その中でもC=1は非発生降雨をより多く捕捉している。また図19、図20のようにCを1より小さくしても形状や非発生降雨の的中率に差は生じないことから、同条件の場合はCがより大きい程学習が正確であるため、本実施例ではC=1を最適値と判断した。なお、半径rは、前述したようにr=1とした。
また図18よりサポートベクターマシンにより分離超平面を設定することで、分離超平面の設定に関して重要度の高いサポートベクター(重要データ)、不要なデータ、異常値を客観的に分類できることが分かる。
Next, setting examples of the separation hyperplane set according to the analysis procedure are shown in FIGS. The separation hyperplane is a value obtained by displaying the value of f (x) in each data set with contour lines. 15 to 20 show separation hyperplanes in which the radius r of the Gaussian kernel is fixed to 1 and C is changed. As shown in FIGS. 15 (a) to 15 (d), when C is increased, the degree of misjudgment (generated rain in the safety area or non-occurrence rainfall in the dangerous area) is further reduced. A close discrimination result is obtained, and the shape is strongly nonlinear.
As shown in FIG. 21, the separation hyperplane for the occurrence of landslide disaster and non-occurrence rainfall must always have a negative slope so as not to contradict natural phenomena. The separation hyperplane shown in FIG. 15 is natural in that there is a region where the non-linearity is strong and the slope is partly positive. It can be said that the shape contradicts the phenomenon (see FIG. 21). Therefore, it can be determined that the range C shown in FIG. 15 is not suitable for setting the separation hyperplane.
16 to 20 show examples in which C is gradually reduced and a separation hyperplane is set. It can be seen that by reducing C, a large number of misclassifications are allowed, and the separation hyperplane has a simple shape. As shown in FIG. 16 to FIG. 20, as a result of setting the separation hyperplane by changing some C, the separation hyperplane showed a smooth downward-sloping shape with C = 1 to 10 and consistent with the natural phenomenon. Among them, C = 1 captures more non-occurrence rainfall. Further, as shown in FIGS. 19 and 20, there is no difference in the shape and the hit rate of non-occurrence rainfall even if C is made smaller than 1. In the same condition, learning is more accurate as C is larger. In this embodiment, C = 1 is determined as the optimum value. The radius r was set to r = 1 as described above.
Further, it can be seen from FIG. 18 that by setting the separation hyperplane by the support vector machine, it is possible to objectively classify support vectors (important data), unnecessary data, and abnormal values that are highly important with respect to the setting of the separation hyperplane.

図18に示すようにサポートベクターマシンの解析結果から分離超平面は、f(x)=0、f(x)=+1、f(x)=−1の3種類を得ることができる。本実施例では土砂災害の見逃しがないように、安全面を考慮して原点側のf(x)=+1を非線形CLに採用した。以下、分離超平面f(x)=+1をSVM−CLと表記する。図22(a)にSVM−CL、RBFN-CL、提言案を示す。なおRBFN-CLは、図14に示すいくつかの等高線(0.2〜0.8)から発生降雨に対する的中率が最も高くなるように等高線0.8を採用した。図22(a)よりSVM−CLとRBFN-CLは、降雨分布を再現した非線形の形状を呈しており、提言案と比較して非発生降雨を多く捉えていることが分かる。なお図22(a)でSVM-CLとRBFN-CLの安全領域に発生降雨が存在するが、この災害は図22(b)に示すように災害時刻から3時間前にSVM-CL、RBFN-CLを超過したものである。したがってこの発生降雨は、CLを超過した時点で警戒避難を発令すれば十分に対応できるため発生的中と判断した。
SVM−CL、RBFN-CL、提言案の予測精度の検証結果は表5に示すとおりである。表5は解析に使用した1975年〜1999年の発生降雨と非発生降雨に対する予測精度の検証結果である。なお提言案との比較を行うため、発生降雨は提言案の定義に基づく集中発生に対してのみ行った。表5よりSVM-CL、RBFN-CL、提言案ともに集中発生に対しては的中率100%であるが、非発生降雨に対してはSVM-CL、RBFN-CLが提言案より7%程度精度向上がみられた。またRBFN-CLと比較してSVM-CLの予測精度は0.6%程高い結果となった。
As shown in FIG. 18, three types of separation hyperplanes f (x) = 0, f (x) = + 1, and f (x) = − 1 can be obtained from the analysis result of the support vector machine. In this embodiment, f (x) = + 1 on the origin side is adopted for the non-linear CL in consideration of safety in order not to overlook landslide disasters. Hereinafter, the separation hyperplane f (x) = + 1 is denoted as SVM-CL. FIG. 22 (a) shows SVM-CL, RBFN-CL, and a proposal. In RBFN-CL, the contour line 0.8 is adopted so that the hitting ratio for the generated rainfall is the highest among several contour lines (0.2 to 0.8) shown in FIG. From FIG. 22 (a), it can be seen that SVM-CL and RBFN-CL have a non-linear shape that reproduces the rainfall distribution, and capture more non-occurrence rainfall than the proposal. In Fig. 22 (a), there is rainfall that occurs in the safe area of SVM-CL and RBFN-CL, but this disaster occurred in SVM-CL, RBFN- three hours before the disaster time as shown in Fig. 22 (b). CL exceeded. Therefore, it was judged that this outbreak was occurring because it could be dealt with sufficiently if a warning evacuation was issued when CL was exceeded.
Table 5 shows the verification results of the prediction accuracy of SVM-CL, RBFN-CL, and the proposed proposal. Table 5 shows the results of verification of the prediction accuracy for the occurrence and non-occurrence rainfall from 1975 to 1999 used in the analysis. In order to make a comparison with the proposal, the occurrence of rainfall was performed only for concentrated occurrence based on the definition of the proposal. Table 5 shows that SVM-CL, RBFN-CL, and the proposed proposal have a hit rate of 100% for concentrated occurrence, but SVM-CL and RBFN-CL are about 7% of the proposed proposal for non-occurring rainfall. Improvement in accuracy was observed. The prediction accuracy of SVM-CL was about 0.6% higher than that of RBFN-CL.

次にサポートベクターマシンやRBFNの解析に使用していない2000年〜2003年7月までの発生・非発生降雨(以下、「未学習データ」という)に対する精度検証結果を表6に示す。表6より未学習データに対してもSVM-CLとRBFN-CLの予測精度が高いため、汎化能力においても提言案より優れているといえる。またSVM-CLの予測精度は、発生、非発生降雨ともに100%であり、RBFN-CLよりも0.2%高い結果となった。以上から、サポートベクターマシンによる非線形CLは、従来技術と比較して予測精度が高く、設定手法自体も主観に頼るところが少ないため、土砂災害(がけ崩れ)発生限界雨量線として有効であると考えられる。またサポートベクターマシンはRBFNによる先行技術と比較すると、非線形CLの予測精度に大差はないが、設定手法自体に次に挙げる利点を有している。   Next, Table 6 shows the accuracy verification results for occurrence / non-occurrence rainfall (hereinafter referred to as “unlearned data”) from 2000 to July 2003, which is not used for analysis of support vector machines or RBFN. From Table 6, it can be said that SVM-CL and RBFN-CL have high prediction accuracy for unlearned data, so that the generalization ability is superior to the proposal. The prediction accuracy of SVM-CL was 100% for both occurrence and non-occurrence rainfall, 0.2% higher than RBFN-CL. From the above, nonlinear CL using a support vector machine has higher prediction accuracy than conventional technologies, and the setting method itself is less dependent on subjectivity, so it is considered to be effective as a landslide disaster (slope failure) occurrence limit rainfall line. Compared with the prior art by RBFN, the support vector machine does not have much difference in the prediction accuracy of the nonlinear CL, but the setting method itself has the following advantages.

(1)RBFNでは、非線形CLを設定する際に、前処理として非発生降雨のクラスタリングを行う必要があるが、サポートベクターマシンは前処理の必要がない。
(2)RBFNで非線形CLを設定するには、格子間隔ΔRx、ΔRy、基底関数の半径Rx、Ry、非発生降雨の抑制パラメータλmax、λmin、発生降雨の抑制パラメータλmax、λmin、計8つのパラメータ試行錯誤して最適値を検討する必要がある。一方、サポートベクターマシンでは基底関数の半径r、誤判別を許容する割合を決めるC、計2つのパラメータの最適値を検討するだけでよい。したがってサポートベクターマシンはRBFNと比較して検討するパラメータの数が少ない。
(3) サポートベクターマシンでは解析の結果、非線形CLを設定できるだけでなく、非線形CLの設定に関して重要度の高いサポートベクター(重要データ)、不要なデータ、異常値を客観的に分類することができる
以上、サポートベクターマシンによる非線形CLの設定手法は、上記の3点でRBFNによる先行技術よりも優れているといえる。なお上記に示した(3)の特徴を利用した実施例を参考例2として以下に説明する。
(1) In RBFN, when setting non-linear CL, it is necessary to perform clustering of non-occurrence rainfall as preprocessing, but support vector machine does not need preprocessing.
(2) In order to set nonlinear CL with RBFN, lattice spacing ΔRx, ΔRy, basis function radii Rx, Ry, non-occurrence rainfall suppression parameters λ max , λ min , generated rain suppression parameters λ max , λ min , It is necessary to examine the optimum value by trial and error in total of 8 parameters. On the other hand, in the support vector machine, it is only necessary to consider the optimum values of the two parameters in total, that is, the radius r of the basis function, C that determines the rate at which misclassification is allowed. Therefore, support vector machines have fewer parameters to consider than RBFN.
(3) The support vector machine can not only set nonlinear CL as a result of analysis, but can also objectively classify support vectors (important data), unnecessary data, and abnormal values that are highly important for setting nonlinear CL. As described above, it can be said that the nonlinear CL setting method using the support vector machine is superior to the prior art using RBFN in the above three points. An embodiment using the above feature (3) will be described below as a reference example 2.

本実施例ではCL更新の問題を改善するため、現況CLの設定時に抽出した重要度の高いサポートベクター(重要データ)に新たに入手した発生・非発生降雨を追加した必要最低限のデータでCL更新を試みる。過去の全発生・非発生降雨を更新に使用せず、重要データに絞りこむことで、CLの見直し作業の効率化が期待できる。ただし、現況のCLを設定した際に不要データ(サポートベクター以外)や異常値と判定されたものが、CL更新の際に重要となる可能性も考えられる。したがって本実施例では、CL更新に使用する発生・非発生降雨として図23に示すように分離超平面f(x)=±1から距離εに含まれる不要データ及び異常値を重要データに追加して検討することとした。以下、重要データと合わせてこのデータを更新データと表記する。更新データの定義は以下に示すとおりである。
更新データ:-(1+ε)≦f(x)≦(1+ε)の重要データ、不要データ、異常値
In this example, in order to improve the problem of CL update, CL with the minimum necessary data added newly generated / non-occurring rainfall to the support vector (important data) with high importance extracted when setting the current CL Try to update. By narrowing down all the past occurrence / non-occurrence rainfall to important data without updating, it is expected to improve the efficiency of CL review work. However, there is a possibility that unnecessary data (other than support vectors) or abnormal values determined when setting the current CL will be important when updating the CL. Therefore, in this embodiment, unnecessary data and abnormal values included in the distance ε from the separation hyperplane f (x) = ± 1 are added to the important data as generated / non-occurring rainfall used for CL update as shown in FIG. I decided to consider it. Hereinafter, this data is referred to as update data together with important data. The definition of update data is as shown below.
Update data:-(1 + ε) ≦ f (x) ≦ (1 + ε) important data, unnecessary data, abnormal value

以下本実施例では、非線形CLの更新例として、前述までの検討で設定した1975年〜1999年までの非線形CLを1年毎に2002年まで更新した参考例2を図24乃至図29に、1975年〜1983年で非線形CLを設定し、1993年、2003年と10年毎に更新した参考例3を図30乃至図38、表7に示す。検討の際には、εをいくつか変化させて検討を行った。
参考例2の結果を図24乃至図29に示す。図24乃至図29では、ε=0(重要データのみ使用)、ε=0.001、ε=0.005の3ケースで検討した。ε=0とした場合を図24(a),(b)、図25(a),(b)、ε=0.001とした場合を図26(a),(b)、図27(a),(b)、ε=0.005とした場合を図28(a),(b)、図29(a),(b)に示す。
図24乃至図29より、3ケースともに1年毎に更新した非線形CLでは、形状に大きな差異はないことが分かる。これは、更新期間がわずか3年であるため、地盤強度などの条件がほとんど変化せず、過去の災害実績に比べて大規模な発生降雨、あるいは非線形CLを超過する非発生降雨が生じない限り、CLは大きく変化しないと推察され、妥当な結果と判断できる。実際に対象地域では2000年〜2002年にがけ崩れ災害が3件のみであり、過去の災害実績と比べても特に大きな降雨ではなかった。
Hereinafter, in this example, as an example of updating the non-linear CL, reference example 2 in which the non-linear CL from 1975 to 1999 set in the above-described examination was updated every year until 2002 is shown in FIGS. Reference Example 3 in which a non-linear CL was set in 1975 to 1983 and updated every 10 years in 1993 and 2003 is shown in FIGS. 30 to 38 and Table 7. FIG. At the time of examination, some ε were changed.
The results of Reference Example 2 are shown in FIGS. 24 to 29, three cases of ε = 0 (use only important data), ε = 0.001, and ε = 0.005 were examined. 24 (a), (b), FIG. 25 (a), (b) when ε = 0, and FIGS. 26 (a), 26 (b), 27 (a), 27 when ε = 0.001. FIGS. 28 (a), 28 (b), 29 (a), and 29 (b) show cases where (b) and ε = 0.005.
From FIG. 24 to FIG. 29, it can be seen that the nonlinear CL updated every year in all three cases has no significant difference in shape. This is because the renewal period is only 3 years, so the conditions such as ground strength have hardly changed, and unless there is a large-scale occurrence or non-occurrence rainfall that exceeds nonlinear CL compared to past disaster records. , CL is presumed not to change greatly, and it can be judged as a reasonable result. In fact, there were only 3 disasters in the target area that fell between 2000 and 2002, and it was not particularly heavy compared to past disasters.

続いて参考例3として、10年毎に非線形CLの更新を行った例を図30乃至図38に示す。参考例2と比べて参考例3の更新期間では、1993年や1999年、2003年に大規模ながけ崩れ災害が発生しているため、非線形CLは大幅に改善されるものと推察される。参考例3では、参考例2と同様にε=0(重要データのみ使用)、ε=0.001、ε=0.005の3ケースで検討した。ε=0とした場合を図30(a),(b)、図31、ε=0.001とした場合を図32(a),(b)、図33、ε=0.005とした場合を図34(a),(b)、図35に示す。
図30乃至図35より、3ケースともに1993年の非線形CLは、1983年の非線形CLと比較すると、実効雨量(半減期1.5hr)60mm〜70mm付近に非発生の重要データが存在するため、安全領域が縦軸方向に大きく拡大している。また2003年にはがけ崩れが多発したこと、県内に密に配置された砂防雨量計の降雨データを使用できたことによって、信頼性の高い発生降雨をSVM-CLに反映することができた。その結果2003年の更新時では、今まで非発生降雨が少なく安全領域として信頼性の低かった範囲に発生降雨が増えたため、更新後の非線形CLでは縦軸方向の安全領域が以前より小さくなったことが分かる。このことからCLは、精度の良い発生・非発生の降雨が入手できた場合は逐次更新を行う必要があり、そのためにはCLの更新はできるだけ容易かつ効率的に実施することが重要と改めて認識できる。
なお、本実施例で使用したデータでは、εを変化させても更新結果に大きな差異は生じなかったが、他の地域で本発明を適用する場合には最適なεを実験的に検討する必要がある。
Subsequently, as Reference Example 3, an example in which the nonlinear CL is updated every 10 years is shown in FIGS. Compared to Reference Example 2, in the renewal period of Reference Example 3, since large-scale landslide disasters occurred in 1993, 1999, and 2003, it is estimated that nonlinear CL is greatly improved. In Reference Example 3, as in Reference Example 2, three cases of ε = 0 (only important data used), ε = 0.001, and ε = 0.005 were studied. 30 (a), (b), FIG. 31, when ε = 0, FIGS. 32 (a), (b), FIG. 33 when ε = 0.001, and FIG. a), (b) and FIG.
From Fig. 30 to Fig. 35, in all three cases, the non-linear CL in 1993 is safer than the non-linear CL in 1983 because there is important data that does not occur in the vicinity of 60mm to 70mm effective rainfall (half life 1.5hr). The area is greatly enlarged in the vertical axis direction. In addition, the frequent occurrence of landslides in 2003 and the availability of rainfall data from sabo rain gauges densely arranged in the prefecture enabled the reliable occurrence of rainfall to be reflected in SVM-CL. As a result, at the time of renewal in 2003, the non-occurrence rainfall was low and the occurrence of rain increased in a range that was not reliable as a safe area, so the non-linear CL after renewal has a smaller vertical safety area than before. I understand that. For this reason, CL needs to be updated sequentially when accurate and non-occurrence rainfall is available, and for that purpose it is renewed that it is important to update CL as easily and efficiently as possible. it can.
In the data used in this example, there was no significant difference in the update results even when ε was changed. However, when applying the present invention in other regions, it is necessary to experimentally examine the optimum ε. There is.

次にCLの更新に関して、RBFNよる先行技術とサポートベクターマシンを比較するため、RBFNでも同様のデータを用いて、図36乃至図38に示すようにRBFN-CLの更新を行った。図36乃至図38では、(a)にサポートベクターマシンによるCLを示し、(b)にRBFNによるCLを示している。表7に1993年更新時と2003年更新時において使用したデータ数及び解析時間を示す。表7よりSVM-CLでは、更新に使用したデータ数がRBFN-CLの約1/4と少ないことが分かる。これは非線形CLの更新に全データを用いず、重要度の高いデータのみで更新を行っているからである。またRBFN-CLでは1993年時と比較して2003年時ではデータ数が増加しているが、SVM-CLでは大差がないことが分かる。これはRBFNによる先行技術を用いて非線形CLの更新を行う場合、いつか取扱うデータ数が膨大となり、非線形CLの設定に時間と労力を要することを示唆している。またこのことは表7の解析時間からも容易に推定できる。以上から非線形CLの設定手法としては、非線形CLの更新を必要最小限のデータで実施できる点で、従来技術に比べ本発明の実用性は高いと考えられる。   Next, regarding the update of CL, in order to compare the prior art by RBFN and the support vector machine, RBFN-CL was updated as shown in FIGS. 36 to 38 using the same data in RBFN. 36 to 38, (a) shows CL by a support vector machine, and (b) shows CL by RBFN. Table 7 shows the number of data and analysis time used at the time of 1993 update and 2003 update. From Table 7, it can be seen that the number of data used for the update is as small as about 1/4 of RBFN-CL in SVM-CL. This is because all data is not used for updating the non-linear CL, and updating is performed only with highly important data. In RBFN-CL, the number of data increased in 2003 compared to 1993, but SVM-CL shows no significant difference. This suggests that when the nonlinear CL is updated using the prior art by RBFN, the amount of data to be handled will become enormous and some time and effort will be required for setting the nonlinear CL. This can also be easily estimated from the analysis time in Table 7. From the above, as a nonlinear CL setting method, it is considered that the utility of the present invention is higher than the prior art in that the nonlinear CL can be updated with the minimum necessary data.

過去に災害実績が少ない地域では、災害時刻の信頼性や災害発生箇所と雨量観測所との距離等の問題でCL設定に利用可能な発生降雨を入手できないことがある。そのような地域では、精度の良い発生降雨が入手できるまで、仮のCLとして非発生降雨のみでCLを設定し、警戒避難に対応する以外にない。
また近年、各都道府県は土砂災害の警戒避難や水防活動に役立てる目的で、雨量局を密に整備しはじめている。山口県でも県内に砂防雨量局が110箇所設置されており、10分間単位の精度の良い降雨データを入手することができる。すなわち、今後は発生降雨を含めて精度の良い非発生降雨をより細かい単位で入手することができると考えられる。したがって、細かい地域単位で警戒避難を実施する場合も発生降雨が入手できるまでの間、精度の良い非発生降雨で非線形CLを設定することは重要である。
本実施例では、非発生降雨のみで非線形CLを設定する参考例4として表8、表9及び図39を用いて説明する。上記の砂防雨量局の中で近年災害実績のない新町雨量局の非発生降雨(2000年〜2003年)を用いて、νSVMによる非線形CLの設定を次のように行った。
In areas where there have been few disasters in the past, there are cases where it is not possible to obtain the generated rainfall that can be used for CL setting due to problems such as the reliability of the disaster time and the distance between the disaster occurrence location and the rainfall observation station. In such an area, there is no choice but to respond to warning evacuation by setting CL only with non-occurrence rainfall as provisional CL until accurate rainfall is available.
In recent years, prefectures have begun to closely maintain rainfall stations for the purpose of warning and evacuation of sediment-related disasters and flood control activities. In Yamaguchi Prefecture, 110 Sabo Rainfall Bureaus have been set up in the prefecture, and it is possible to obtain accurate rainfall data in units of 10 minutes. That is, in the future, it is considered that non-occurrence rainfall with high accuracy including occurrence rain can be obtained in finer units. Therefore, it is important to set a non-linear CL with high precision non-occurrence rainfall until the occurrence of rainfall is available even when warning evacuation is carried out in units of small areas.
In the present embodiment, description will be given with reference to Table 8, Table 9, and FIG. 39 as Reference Example 4 in which nonlinear CL is set only by non-occurring rainfall. Using the non-occurrence rainfall (2000-2003) of the Shinmachi Rainfall Bureau, which has not had a disaster record in recent years, among the above Sabo Rainfall Bureau, nonlinear CL was set by νSVM as follows.

νSVMの解析に使用する発生降雨と非発生降雨は参考例1と同様に、発生降雨は災害データ一覧の発生日時における降雨指標を降雨データ一覧から抽出し、非発生降雨は発生降雨を含む一連降雨を除いた全ての降雨指標を使用する。表8(a)は、降雨データ一覧から抽出した発生降雨と非発生降雨を整理した一覧表である。表8(c)は、表8(a)の降雨指標のそれぞれで平均値、標準偏差を算出(表8(b)参照)し、式(18)によって複数の正規化された降雨指標と教師値(以下、「データセット」と表記)、式(16)に示すガウシアンカーネルの半径r、はずれ点の範囲を決定するパラメータνが整理されている。
νSVMの解析は、表8(c)のデータから式(16)を用いて最適化し、αi (i=1,2,...,n)とバイアス項であるρの値を演算することにある。
表9は、参考例4としてνSVMによる解析結果を整理した一覧表である。表9では、各データセットに対するrと の値、αi(i=1,2,...,n)とρの値、f(x)の値、識別結果、重要度が整理されている。f(x)の値、識別結果、重要度の意味は参考例1と同様である。
As in Reference Example 1, the occurrence and non-occurrence rainfall used for the analysis of νSVM is extracted from the rain data list for the occurrence rain and the occurrence date and time of the disaster data list. Use all rainfall indicators except for. Table 8 (a) is a list in which generated and non-occurring rainfalls extracted from the rainfall data list are arranged. Table 8 (c) calculates the average value and standard deviation for each of the rainfall indices in Table 8 (a) (see Table 8 (b)). The values (hereinafter referred to as “data set”), the radius r of the Gaussian kernel shown in the equation (16), and the parameter ν that determines the range of outliers are arranged.
The analysis of νSVM is optimized from the data in Table 8 (c) using Equation (16), and α i (i = 1, 2,..., n) and the value of ρ which is a bias term are calculated. It is in.
Table 9 is a list of the results of analysis by νSVM as Reference Example 4. Table 9 summarizes the values of r and for each data set, values of α i (i = 1, 2,..., N) and ρ, values of f (x), identification results, and importance. . The values of f (x), identification results, and significance are the same as in Reference Example 1.

図39(a)〜(d)はそれぞれν=0.025、ν=0.050、ν=0.075、ν=0.100の4ケースで非線形CLを設定した結果である。図39(a)のν=0.025では、非線形CLの形状が滑らかな右下がりとならず、自然現象と矛盾した形状となった。νを大きくした他の3ケースでは、νの増加とともに形状がシンプルになり、非線形CLの安全領域が小さくなる傾向を示した。この4ケースの中では、シンプルな形状であり、かつ非発生降雨をより多く捉えているν=0.050の非線形CLが妥当と判断できる。非発生降雨のみで設定した非線形CLは、今後精度の良い発生降雨を入手した時点で、2クラスのサポートベクターマシンにより非線形CLを再設定することで、より信頼性の高い非線形CLで警戒避難に対応できるものと推察される。   39A to 39D show the results of setting nonlinear CL in four cases of ν = 0.025, ν = 0.050, ν = 0.075, and ν = 0.100, respectively. In ν = 0.025 in FIG. 39 (a), the shape of the nonlinear CL did not smoothly fall to the right, and became a shape inconsistent with the natural phenomenon. In the other three cases where ν was increased, the shape became simple as ν increased, and the safety area of the nonlinear CL tended to decrease. Among these 4 cases, it can be judged that the non-linear CL of ν = 0.050, which has a simple shape and captures more non-occurrence rainfall, is appropriate. Non-linear CL set only by non-occurrence rainfall, when highly accurate generated rain is obtained in the future, reset CL using a 2-class support vector machine, so that more reliable non-linear CL can be used for warning evacuation It is presumed that it can respond.

以上、本発明の実施例を説明したが、特許請求の範囲で規定された本発明の本質と範囲から逸脱することなく、その形態や細部に種々の変更がなされても良いことは明らかである。   As mentioned above, although the Example of this invention was described, it is clear that various changes may be made to the form and detail, without deviating from the essence and scope of this invention prescribed | regulated by the claim. .

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 drafting disaster prevention plans and creating hazard maps in public institutions such as local governments and disaster prevention centers. It is also expected to be used as a teaching material for disaster prevention and evacuation drills at educational institutions, etc., and for private companies operating construction and civil engineering projects, It can be used 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 technology.

本実施の形態に係る防災事業計画支援システムの構成図である。It is a block diagram of the disaster prevention business plan support system which concerns on this Embodiment. 防災事業計画支援方法のフローチャートである。It is a flowchart of a disaster prevention business plan support method. 図2におけるステップS5の詳細を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detail of step S5 in FIG. 図2におけるステップS6の詳細を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detail of step S6 in FIG. 図2におけるステップS7の詳細を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detail of step S7 in FIG. ハードマージンのサポートベクターマシンを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the support vector machine of a hard margin. ソフトマージンのサポートベクターマシンを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the support vector machine of a soft margin. ソフトソフトマージンのサポートベクターマシンを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the support vector machine of a soft soft margin. サポートベクターマシンを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating a support vector machine. 1クラスのサポートベクターマシンを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating 1 class of support vector machines. (a)、(b)は共に本実施の形態に係る防災事業計画支援システムあるいはその方法を用いて線形CLを設定した場合の概念図である。(A), (b) is both a conceptual diagram at the time of setting linear CL using the disaster prevention business plan support system which concerns on this Embodiment, or its method. CLの設定のための解析に用いる発生・非発生降雨の概念図である。It is a conceptual diagram of the generation | occurrence | production / non-occurrence | production rain used for the analysis for the setting of CL. (a)、(b)は共に本実施の形態と比較して示すRBFNを用いた解析に用いる非発生降雨抽出の概念図である。(A), (b) is the conceptual diagram of the non-occurrence | production rain extraction used for the analysis using RBFN shown compared with this Embodiment. 本実施の形態と比較して示すRBFNを用いた解析によって設定された非線形CLの概念図である。It is a conceptual diagram of the nonlinear CL set by the analysis using RBFN shown in comparison with the present embodiment. (a)〜(d)はいずれも本実施の形態に係る防災事業計画支援システムあるいはその方法を用いて解析された非線形CLの概念図である。(A)-(d) are all the conceptual diagrams of the nonlinear CL analyzed using the disaster prevention business plan support system which concerns on this Embodiment, or its method. 本実施の形態に係る防災事業計画支援システムあるいはその方法を用いて解析された非線形CLの概念図である。It is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using the disaster prevention business plan support system concerning this embodiment, or its method. 本実施の形態に係る防災事業計画支援システムあるいはその方法を用いて解析された非線形CLの概念図である。It is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using the disaster prevention business plan support system concerning this embodiment, or its method. 本実施の形態に係る防災事業計画支援システムあるいはその方法を用いて解析された非線形CLの概念図である。It is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using the disaster prevention business plan support system concerning this embodiment, or its method. 本実施の形態に係る防災事業計画支援システムあるいはその方法を用いて解析された非線形CLの概念図である。It is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using the disaster prevention business plan support system concerning this embodiment, or its method. 本実施の形態に係る防災事業計画支援システムあるいはその方法を用いて解析された非線形CLの概念図である。It is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using the disaster prevention business plan support system concerning this embodiment, or its method. 自然現象と矛盾した形状を備えるCLの概念図である。It is a conceptual diagram of CL provided with the shape inconsistent with a natural phenomenon. (a)、(b)は共に本実施の形態に用いられたサポートベクターマシンと比較の対象とされたRBFNを用いて設定されたCLを比較する図である。(A), (b) is a figure which compares CL set using the support vector machine used for this Embodiment, and RBFN made into the comparison object. εを用いたCLの更新方法の概念図である。It is a conceptual diagram of the update method of CL using (epsilon). (a)は1975年から1999年までのε=0のデータを用いて解析された非線形CLの概念図であり、(b)はε=0の更新データを用いて2000年に更新したCLを示した概念図である。(A) is a conceptual diagram of non-linear CL analyzed using data of ε = 0 from 1975 to 1999, and (b) is a CL updated in 2000 using updated data of ε = 0. It is the conceptual diagram shown. (a)、(b)はそれぞれε=0の更新データを用いて、2001年と2002年に更新したCLを示した概念図である。(A), (b) is the conceptual diagram which showed CL updated in 2001 and 2002, respectively using the update data of (epsilon) = 0. (a)は1975年から1999年までのε=0.001のデータを用いて解析された非線形CLの概念図であり、(b)はε=0.001の更新データを用いて2000年に更新したCLを示した概念図である。(A) is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using data of ε = 0.001 from 1975 to 1999, and (b) is a CL updated in 2000 using updated data of ε = 0.001. It is the conceptual diagram shown. (a)、(b)はそれぞれε=0.001の更新データを用いて、2001年と2002年に更新したCLを示した概念図である。(A), (b) is the conceptual diagram which showed CL updated in 2001 and 2002, respectively using the update data of (epsilon) = 0.001. (a)は1975年から1999年までのε=0.005のデータを用いて解析された非線形CLの概念図であり、(b)はε=0.005の更新データを用いて2000年に更新したCLを示した概念図である。(A) is a conceptual diagram of a nonlinear CL analyzed using data of ε = 0.005 from 1975 to 1999, and (b) is a CL updated in 2000 using updated data of ε = 0.005. It is the conceptual diagram shown. (a)、(b)はそれぞれε=0.005の更新データを用いて、2001年と2002年に更新したCLを示した概念図である。(A), (b) is the conceptual diagram which showed CL updated in 2001 and 2002, respectively using the update data of (epsilon) = 0.005. (a)は1975年から1983年までのε=0のデータを用いて解析された非線形CLの概念図であり、(b)はε=0の更新データを用いて1993年に更新したCLを示した概念図である。(A) is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using data of ε = 0 from 1975 to 1983, and (b) is a CL updated in 1993 using updated data of ε = 0. It is the conceptual diagram shown. 1993年に更新したCLを、ε=0の更新データを用いて2003年に更新したCLを示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed CL updated in 1993 using CL updated in 1993 using the update data of (epsilon) = 0. (a)は1975年から1983年までのε=0.001のデータを用いて解析された非線形CLの概念図であり、(b)はε=0.001の更新データを用いて1993年に更新したCLを示した概念図である。(A) is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using data of ε = 0.001 from 1975 to 1983, and (b) is a CL updated in 1993 using updated data of ε = 0.001. It is the conceptual diagram shown. 1993年に更新したCLを、ε=0.001の更新データを用いて2003年に更新したCLを示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed CL updated in 1993 using the update data of (epsilon) = 0.001 for CL updated in 1993. FIG. (a)は1975年から1983年までのε=0.005のデータを用いて解析された非線形CLの概念図であり、(b)はε=0.005の更新データを用いて1993年に更新したCLを示した概念図である。(A) is a conceptual diagram of nonlinear CL analyzed using data of ε = 0.005 from 1975 to 1983, and (b) is a CL updated in 1993 using updated data of ε = 0.005. It is the conceptual diagram shown. 1993年に更新したCLを、ε=0.005の更新データを用いて2003年に更新したCLを示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed CL updated in 1993 using the update data of (epsilon) = 0.005. (a)、(b)はそれぞれ1975年から1983年までに構築したSVM-CL とRBFN-CLを示した概念図である。(A), (b) is a conceptual diagram showing SVM-CL and RBFN-CL constructed from 1975 to 1983, respectively. (a)、(b)はそれぞれ1993年に更新したSVM-CL とRBFN-CLを示した概念図である。(A), (b) is the conceptual diagram which showed SVM-CL and RBFN-CL which were updated in 1993, respectively. (a)、(b)はそれぞれ2003年に更新したSVM-CL とRBFN-CLを示した概念図である。(A), (b) is the conceptual diagram which showed SVM-CL and RBFN-CL which were updated in 2003, respectively. (a)〜(d)はぞれぞれν=0.025、ν=0.050、ν=0.075、ν=0.100の4ケースで非線形CLを設定した結果である。(A) to (d) show the results of setting nonlinear CL in four cases of ν = 0.025, ν = 0.050, ν = 0.075, and ν = 0.100, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

1…情報入力装置 2…情報演算装置 3…情報出力装置 4…情報格納装置 5…要求水準設定部 6…モデル選択部 7…解析パラメータ設定部 8…判別境界面解析部 9…CL精度検証部 11…実データ 12…降雨データ 13…災害実績データ 14…要因評価値データ 15…要求水準データ 16…解析パラメータ 17…モデルデータ 18…CLデータ 19…サポートベクターデータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Information input device 2 ... Information operation device 3 ... Information output device 4 ... Information storage device 5 ... Request level setting part 6 ... Model selection part 7 ... Analysis parameter setting part 8 ... Discrimination boundary surface analysis part 9 ... CL accuracy verification part DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Actual data 12 ... Rainfall data 13 ... Disaster performance data 14 ... Factor evaluation value data 15 ... Request level data 16 ... Analysis parameter 17 ... Model data 18 ... CL data 19 ... Support vector data

Claims (10)

情報入力装置と、情報格納装置と、情報演算装置と、情報出力装置を有し、各地域における短期降雨指標と長期降雨指標を含む降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を用いて土砂災害の発生限界線、避難基準線あるいは警戒基準線(以下、これらを総称してCLと略す場合がある。)を演算する防災事業計画支援システムであって、
前記情報入力装置は、前記各地域における降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報(以下、降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を解析データと呼ぶことがある。)と、前記CLを演算するための解析パラメータ及び解析モデルとを、前記情報格納装置に入力可能な手段であって、
前記情報演算装置は、前記情報格納装置に格納された前記解析モデルを選択して読み出すモデル選択部と、
この選択された解析モデルに、前記情報格納装置から解析パラメータを読み出して入力する又は前記情報入力装置から入力された解析パラメータを入力する解析パラメータ設定部と、
前記情報格納装置から解析データを読み出して又は前記情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、前記土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットして判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線として前記CLを演算する判別境界面解析部と、を備え、
前記情報出力装置は、前記解析データと解析パラメータと解析モデルとCLのうち少なくとも1の情報を出力可能な手段であることを特徴とする防災事業計画支援システム。
It has an information input device, an information storage device, an information calculation device, and an information output device. It uses precipitation data including short-term rainfall indicators and long-term rainfall indicators in each region, and information on the occurrence and non-occurrence of landslide disasters. A disaster prevention business plan support system that calculates a disaster occurrence limit line, an evacuation reference line, or a warning reference line (hereinafter sometimes collectively referred to as CL),
The information input device includes rainfall data and actual / non-occurrence of sediment disaster data in each region (hereinafter, the rain data and actual / non-occurrence information of sediment-related disaster may be referred to as analysis data), and the above. An analysis parameter and an analysis model for calculating CL may be input to the information storage device,
The information calculation device includes a model selection unit that selects and reads out the analysis model stored in the information storage device;
An analysis parameter setting unit that reads and inputs an analysis parameter from the information storage device or inputs an analysis parameter input from the information input device to the selected analysis model;
Reading analysis data from the information storage device or using analysis data input from the information input device , forming a short-term rainfall index and a long-term rainfall index of the rain data included in the analysis data as a vertical axis or a horizontal axis, respectively. On the grid points of the grid on the two-dimensional plane, the actual information on occurrence / non-occurrence of sediment disasters is plotted to form a discrimination boundary surface, and the CL as a contour line corresponding to a desired threshold is formed from the discrimination boundary surface and a discrimination boundary analysis unit for calculating a,
The information output device is a means capable of outputting at least one of the analysis data, analysis parameter, analysis model, and CL, and is a disaster prevention business plan support system.
前記情報入力装置は、前記演算されCLに対して、土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率からなる要求水準に、前記情報入力装置からの入力値を採用して設定可能な、又は予め前記情報格納装置に格納された要求水準データを読みだして設定可能な要求水準設定部を備え、
前記情報演算装置は、前記降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を前記情報格納装置から読み出して又は前記情報入力装置から入力された降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を用いて、前記判別境界面解析部で演算されたCLに対して、土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率を演算し、前記要求水準設定部によって設定された要求水準と比較して前記CLの精度を検証するCL精度検証部を備えることを特徴とする請求項1記載の防災事業計画支援システム。
The information input apparatus, for the CL where the Ru is calculated, from the non-generation predictive value for rainfall data when generating predictive value for rainfall data when landslides occur and / or landslides did not occur A request level setting unit that can be set by adopting an input value from the information input device, or can be set by reading the request level data stored in the information storage device in advance,
The information calculation device reads out the rainfall data and the information on the occurrence / non-occurrence of sediment disaster from the information storage device or uses the rainfall data and the information on the occurrence / non-occurrence of sediment disaster that are input from the information input device. Thus, with respect to the CL calculated by the discriminant boundary surface analysis unit, the occurrence probability for the rain data when a sediment disaster occurs and / or the non-occurrence for the rain data when no sediment disaster occurs. The disaster prevention project planning support system according to claim 1, further comprising a CL accuracy verification unit that calculates a rate and verifies the accuracy of the CL in comparison with the required level set by the required level setting unit .
前記解析データには、降雨データ以外に、前記各地域内に含まれる地点の土砂災害を引き起こす要因のうち少なくとも1要因に関する属性値又は評価値を含み、
前記解析パラメータ設定部は、前記属性値又は評価値を前記情報格納装置から読みだして土砂災害発生の危険度とし、
前記判別境界面解析部は、前記危険度の大小に応じて前記地点を分類、この分類毎に前記CLを演算することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の防災事業計画支援システム。
In addition to rainfall data, the analysis data includes an attribute value or an evaluation value related to at least one factor among factors causing a sediment disaster at a point included in each area,
The analysis parameter setting unit reads the attribute value or the evaluation value from the information storage device as a risk of occurrence of a landslide disaster ,
The determination boundary surface analysis unit, the classifying said point in response to the risk of large and small, Disaster Prevention Project planning support according to claim 1 or claim 2, characterized in that computing the CL per this classification system.
前記解析データには、降雨データ以外に、前記各地域内に含まれる地点の土砂災害を引き起こす要因のうち少なくとも1要因に関する属性値又は評価値を含み、
前記解析パラメータ設定部は、前記属性値又は評価値を含む解析データを前記情報格納装置から読み出し、あるいは前記情報入力装置から入力された解析データを用いて、前記要因のカテゴリー区間の各々で土砂災害発生・非発生の実績情報から土砂災害発生率を演算し、その土砂災害発生率の全要因の累積値を前記地点の危険度とし、
前記判別境界面解析部は、前記危険度の大小に応じて前記地点を分類して、この分類毎に前記CLを演算することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の防災事業計画支援システム。
In addition to rainfall data, the analysis data includes an attribute value or an evaluation value related to at least one factor among factors causing a sediment disaster at a point included in each area,
The analysis parameter setting unit reads the analysis data including the attribute value or the evaluation value from the information storage device, or uses the analysis data input from the information input device, and performs a sediment disaster in each of the category sections of the factor Calculate the sediment disaster occurrence rate from the actual occurrence / non-occurrence information , the cumulative value of all the factors of the sediment disaster occurrence rate as the risk of the point,
3. The disaster prevention business plan according to claim 1, wherein the discriminant boundary surface analysis unit classifies the points according to the degree of risk and calculates the CL for each classification. Support system.
前記解析モデルはサポートベクターマシン(以下、SVMと略すことがある。)であって、
前記解析パラメータ設定部は、前記サポートベクターマシンに、前記情報格納装置から解析パラメータを読み出して入力し、又は前記情報入力装置から入力された解析パラメータを入力し、
前記判別境界面解析部は、前記情報格納装置から解析データを読み出して又は前記情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、前記土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットし、前記サポートベクターマシンにより分離超平面の法線ベクトル及びバイアス値を算出して判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線としてCLを演算し、このCLの演算に用いた前記解析データの内、サポートベクターマシンによって分類されるサポートベクターを抽出し、これを前記情報格納装置に格納しておき、その後に前記解析データが追加データを蓄積した場合には、前記サポートベクターと前記追加データを用いてCLを更新可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の防災事業計画支援システム。
The analysis model is a support vector machine (hereinafter sometimes abbreviated as SVM),
The analysis parameter setting unit reads and inputs analysis parameters from the information storage device to the support vector machine, or inputs analysis parameters input from the information input device,
The discriminant boundary surface analysis unit reads analysis data from the information storage device or uses analysis data input from the information input device, and calculates a short-term rainfall index and a long-term rainfall index of the rain data included in the analysis data. Plot the actual information on the occurrence or non-occurrence of landslide disasters on the grid points of the grid on the two-dimensional plane formed as the vertical axis or the horizontal axis, respectively. A value is calculated to form a discrimination boundary surface, CL is calculated from the discrimination boundary surface as a contour line corresponding to a desired threshold value, and the analysis data used for the calculation of CL is classified by a support vector machine. When a support vector is extracted and stored in the information storage device, and then the analysis data accumulates additional data , Disaster Prevention Project planning support system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is updatable CL by using the additional data and the support vectors.
前記サポートベクターマシンによって前記サポートベクターに分類されなかった解析データの内、前記サポートベクターマシンの分離超平面f(x)=±1から予め定めた距離εに含まれる前記解析データを前記サポートベクターと前記追加データに含めてCLを演算することを特徴とする請求項5に記載の防災事業計画支援システム。   Among the analysis data not classified into the support vector by the support vector machine, the analysis data included in a predetermined distance ε from the separation hyperplane f (x) = ± 1 of the support vector machine is the support vector. 6. The disaster prevention business plan support system according to claim 5, wherein CL is calculated by being included in the additional data. 前記解析モデルのサポートベクターマシンは、下式で表現されるソフトマージンを有するサポートベクターマシンであることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の防災事業計画支援システム
但し、xは発生降雨、非発生降雨であり、yは教師値(発生降雨の場合:-1、非発生降雨の場合:1)を意味する。wは分離超平面の法線ベクトルと呼ばれる変数で、bはバイアス項と呼ばれる変数で、ξiはスラック変数である。Cはマージン(wTw)とスラック変数(ξi)とのトレードオフを表す重みパラメータである。
7. The disaster prevention business plan support system according to claim 5, wherein the support vector machine of the analysis model is a support vector machine having a soft margin expressed by the following equation:
However, x is generated rain and non-occurring rain, and y is a teacher value (-1 for rain generated, 1 for rain not generated). w is a variable called a normal vector of the separated hyperplane, b is a variable called a bias term, and ξ i is a slack variable. C is a weighting parameter representing a trade-off between the margin (w T w) and the slack variable (ξ i ).
前記解析モデルのサポートベクターマシンは、下式で表現されるνサポートベクターマシンであることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の防災事業計画支援システム
但し、xは発生降雨、非発生降雨で、νは誤分類されるデータの割合を表すパラメータである。wは分離超平面の法線ベクトルと呼ばれる変数で、ρはバイアス項と呼ばれる変数で、ξiはスラック変数である。
7. The disaster prevention business plan support system according to claim 5 or 6, wherein the support vector machine of the analysis model is a ν support vector machine expressed by the following equation:
Here, x is a generated rain and a non-occurring rain, and ν is a parameter representing a ratio of misclassified data. w is a variable called a normal vector of the separated hyperplane, ρ is a variable called a bias term, and ξ i is a slack variable.
コンピュータが各工程を実行しながら、各地域における短期降雨指標と長期降雨指標を含む降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報と土砂災害を引き起こす要因毎の評価値を用いてCLを演算する防災事業計画支援方法であって、
前記コンピュータのモデル選択部が、予め情報格納装置に格納された解析モデルを選択して読み出す工程と、
前記コンピュータの解析パラメータ設定部が、前記情報格納装置から解析パラメータを読み出して前記解析モデルに入力する又は前記情報入力装置から入力された解析パラメータを入力する工程と、
前記コンピュータの判別境界面解析部、前記情報格納装置から解析データを読み出して又は前記情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、前記土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットして判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線としてCLを演算する工程と、
前記コンピュータの情報出力装置、前記解析データと解析パラメータと解析モデルとCLのうち少なくとも1の情報を出力する工程を有することを特徴とする防災事業計画支援方法。
While the computer executes each process, it calculates CL using rainfall data including short-term and long-term rainfall indices in each region , actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters, and evaluation values for each factor causing landslide disasters. A disaster prevention business plan support method,
Model selection unit of the computer, the steps of be read out by selecting an analysis model stored in advance in the information storage device,
An analysis parameter setting unit of the computer reads an analysis parameter from the information storage device and inputs the analysis parameter to the analysis model or inputs an analysis parameter input from the information input device;
The determination boundary analysis unit of the computer, using an analysis data input from reading the analysis data from the information storage device or the information input device, short-term rainfall index and long-term rain rainfall data included in the analysis data On the grid points of the grid on the two-dimensional plane formed with the index as the vertical axis or the horizontal axis, respectively, the discriminant boundary surface is formed by plotting the record information of occurrence / non-occurrence of the earth and sand disaster. Calculating CL as a contour line corresponding to a desired threshold ;
Disaster Prevention Project planning support method characterized by comprising the step information output device of the computer, for outputting at least one of the information of the analytical model and the CL and the analysis data and analysis parameters.
コンピュータが各工程を実行しながら、各地域における短期降雨指標と長期降雨指標を含む降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報と土砂災害を引き起こす要因毎の評価値を用いてCLを演算しこのCLを要求水準で検証する防災事業計画支援方法であって、
前記コンピュータの要求水準設定部前記演算されるCLに対して、土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率からなる要求水準に、予め情報格納装置に格納された要求水準データを読み出し又は情報入力装置からの入力値を採用して設定する工程と、
前記コンピュータのモデル選択部が、予め前記情報格納装置に格納された解析モデルを選択して読み出す工程と
前記コンピュータの解析パラメータ設定部が、前記情報格納装置から読み出された解析パラメータ又は前記情報入力装置から入力された解析パラメータを前記解析モデルに入力する工程と、
前記コンピュータの判別境界面解析部、前記情報格納装置から解析データを読み出して又は前記情報入力装置から入力された解析データを用いて、この解析データに含まれる降雨データの短期降雨指標と長期降雨指標をそれぞれ縦軸あるいは横軸として形成される二次元平面上の格子の格子点上に、前記土砂災害発生・非発生の実績情報をプロットして判別境界面を形成させ、この判別境界面から所望の閾値に対応する等高線としてCLを演算する工程と、
前記コンピュータのCL精度検証部、前記降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を前記情報格納装置から読み出して又は前記情報入力装置から入力された降雨データと土砂災害発生・非発生の実績情報を用いて、前記判別境界面解析部で演算されたCLに対して土砂災害が発生した場合の降雨データに対する発生的中率及び/又は土砂災害が発生しなかった場合の降雨データに対する非発生的中率を演算し、前記要求水準設定部によって設定された要求水準と比較して前記CLの精度を検証する工程と、
情報出力装置によって、前記解析データと解析パラメータと解析モデルとCLのうち少なくとも1の情報を出力する工程を有することを特徴とする防災事業計画支援方法。
While the computer executes each process, it calculates CL using rainfall data including short-term and long-term rainfall indexes in each region , actual information on occurrence / non-occurrence of landslide disasters, and evaluation values for each factor causing landslide disasters. A disaster prevention business plan support method for verifying this CL at the required level,
Required level setting section of the computer, relative to the CL is the arithmetic, non-occurring against rainfall data when generating predictive value for rainfall data when landslides occur and / or landslides did not occur A step of reading the request level data stored in advance in the information storage device or adopting the input value from the information input device to the request level consisting of a medium rate ; and
Model selection unit of the computer, the steps of be read out by selecting an analysis model stored in advance in the information storage device,
A step analysis parameter setting unit of the computer, for inputting an analysis parameter or the analysis parameters inputted from the information input apparatus read out from the information storage device on the analysis model,
The determination boundary analysis unit of the computer, using an analysis data input from reading the analysis data from the information storage device or the information input device, short-term rainfall index and long-term rain rainfall data included in the analysis data On the grid points of the grid on the two-dimensional plane formed with the index as the vertical axis or the horizontal axis, respectively, the discriminant boundary surface is formed by plotting the record information of occurrence / non-occurrence of the earth and sand disaster. Calculating CL as a contour line corresponding to a desired threshold ;
CL accuracy verification unit of the computer, the rainfall data and landslides occurrence or non-occurrence of rainfall data inputted actual information from the read out or the information input device from the information storage device and actual sediment disaster-nonoccurrence Using the information, the incidence rate for the rainfall data when a sediment disaster occurs for the CL calculated by the discriminant boundary surface analysis unit and / or the non-occurrence for the rain data when no sediment disaster occurs Calculating a hit rate and verifying the accuracy of the CL in comparison with the required level set by the required level setting unit ;
A disaster prevention project planning support method comprising a step of outputting at least one of the analysis data, analysis parameter, analysis model, and CL by an information output device.
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