JP3721407B2 - Sediment disaster prediction system, method, and program - Google Patents

Sediment disaster prediction system, method, and program Download PDF

Info

Publication number
JP3721407B2
JP3721407B2 JP2003146257A JP2003146257A JP3721407B2 JP 3721407 B2 JP3721407 B2 JP 3721407B2 JP 2003146257 A JP2003146257 A JP 2003146257A JP 2003146257 A JP2003146257 A JP 2003146257A JP 3721407 B2 JP3721407 B2 JP 3721407B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
target area
sediment disaster
disaster
ranking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003146257A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004346653A (en
Inventor
哲也 久保田
Original Assignee
九州大学長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 九州大学長 filed Critical 九州大学長
Priority to JP2003146257A priority Critical patent/JP3721407B2/en
Publication of JP2004346653A publication Critical patent/JP2004346653A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3721407B2 publication Critical patent/JP3721407B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広域の土砂災害予測システム、方法およびプログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、気象衛星や気象台の観測機器などで取得された気象情報に基づき、天気概況、天候、降雨、雷などの気象予測が実用化されている。近年は、気象観測装置も高機能化、高性能化し、ウィンドプロファイラーやGPS水蒸気量観測装置などを用いて高層における水蒸気量や風速・風向なども観測できるようになったが観測点の整備には予算的な制限もあり、従前からの気象情報が重要であるのには変わりがない。この従来からの気象データが記載された地上天気図や高層天気図などが公的機関の気象庁や民間の気象関連業者からインターネットなどでアクセス可能になっている。そして、このような機器による高密度な高層観測、非静力学的均衡モデル、および小スケールの対流雲過程を織り込んだ数値予測の研究が進められている。しかしながら、このような気象データ、および気象予測システムやその技法を、広域(即ちメソスケール)の土砂災害・山地災害に直接的に応用した災害予測システムはない。
【0003】
従来技術として、例えば、観測された降雨などの気象データに基づき土砂災害を予測するものとして「土砂災害警戒避難支援のための個別斜面に対するがけ崩れ発生限界雨量線の設定手法」(非特許文献1を参照されたい。)があるが、これは、降雨観測システムで得られた高密度の降雨データおよびその予測情報に基づき、土砂災害の発生を予測するものであり、広域の気象データから直接的に広域の土砂災害を予測することはできない。
【0004】
また、その他の従来技術として「降雨予測情報を用いた土砂災害発生予測システムの開発事例」(非特許文献2を参照されたい。)があるが、これも降雨観測システムで得られた高密度の降雨データおよびその予測情報に基づき、土砂災害の発生を予測するものであり、広域の気象データから直接的に広域の土砂災害を予測することはできない。
【非特許文献1】
「土砂災害警戒避難支援のための個別斜面に対するがけ崩れ発生限界雨量線の設定手法」(平成14年度砂防学会研究発表会概要集、2002年 発行、p106 〜107 、倉本和正他 )
【非特許文献2】
「降雨予測情報を用いた土砂災害発生予測システムの開発事例」(平成13年度砂防学会研究発表会概要集、2001 年発行、p198 〜199 、友村光秀他 )
【0005】
【発明が解決しようと−する課題】
本発明の目的は、上述した諸課題を解決し、広域の気象データから直接的に土砂災害・山地災害の発生を予測するシステム、方法、およびプログラムを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による広域の土砂災害予測システムは、
対象地域における少なくとも1つの高度の湿数および風速・風向を含む高層気象データ、および、対象地域における前線の停滞の有無および低気圧または台風の対象地域への接近の有無に基づく前線・進路スコア、を入力する入力手段と、
前記入力された諸データを格納する格納手段と、
前記入力・格納された、高層気象データ、および前線・進路スコアに基づき、所定のシステムや格納装置にある、予め過去のデータで学習させたニューラルネットワーク(NNW)による解析、或いは、過去のデータによる重判別解析(MDA)で求めた重判別式を用いて、約半日後から約1日後の山地の土砂災害・斜面災害(崩壊、地すべり、土石流災害など)が発生するのか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果を表示する表示手段と、
を含むことを特徴とする。
本発明によれば、インターネットを通じて無料で入手可能な高層天気図から抽出した上記のような少数のデータ要因から、梅雨や秋雨などの前線、或いは台風による土砂災害の発生を簡便かつ直接的、さらには高精度に予測することが可能となる。このような予測を有効に活用することによって、災害への対策を講ずるなどにより被害を最小限にすることができる。また、地域の開発行為や温暖化などにより降雨パターンと災害との関連性が変化しても、使用する気象要因が少ないためシステムの調整が容易である。
【0007】
また、本発明による広域の土砂災害予測システムは、
前記判定手段は、所定の少なくとも1つの閾値を用いて土砂災害発生の危険度の程度をランク付けするランク付け手段を含む、
ことを特徴とする。
本発明によれば、例えば2つの閾値を用いれば、土砂災害発生の危険度の程度を「危険度大」、「危険度中」、「危険度小」という複数の段階でランク付けすることができる。従って、このランク付けをユーザに提示することが可能であるため、ユーザは、容易かつ直感的に土砂災害発生の危険度を把握することができるようになる。
【0008】
また、本発明は上述したシステム(装置)の形態だけでなく、これらシステムに実質的に相当する方法、プログラム、或いはそのプログラムを格納した記録媒体などの形態でも実施し得る。
例えば、本発明による広域の土砂災害予測方法は、
対象地域における少なくとも1つの高度の湿数および風速・風向を含む高層気象データ、および、対象地域における前線の停滞の有無および低気圧または台風の対象地域への接近の有無に基づく前線・進路スコアを入力し記憶手段に格納する入力ステップと、
前記入力・格納された、高層気象データ、および前線・進路スコアに基づき、記憶手段に格納されている予め過去のデータで学習させたニューラルネットワーク(NNW)による解析或いは過去のデータによる重判別解析(MDA)で求めた重判別式を用いて、約半日後から約1日後の山地の土砂災害・斜面災害(崩壊、地すべり、土石流災害など)が発生するのか否かを演算手段(CPUなど)を使用して判定する判定ステップと、
前記判定ステップの判定結果を表示手段に表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする。
また、本発明による方法は、
前記判定ステップが、所定の少なくとも1つの閾値を用いて土砂災害発生の危険度の程度をランク付けするランク付けステップを含む、
ことを特徴とする。
【0009】
例えば、本発明による広域の土砂災害予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記方法が、
対象地域における少なくとも1つの高度の湿数および風速・風向を含む高層気象データ、および、対象地域における前線の停滞の有無および低気圧または台風の対象地域への接近の有無に基づく前線・進路スコアを入力し記憶手段に格納する入力ステップと、
前記入力・格納された、高層気象データ、および前線・進路スコアに基づき、記憶手段に格納されている予め過去のデータで学習させたニューラルネットワーク(NNW)による解析或いは過去のデータによる重判別解析(MDA)で求めた重判別式を用いて、約半日後から約1日後の山地の土砂災害・斜面災害(崩壊、地すべり、土石流災害など)が発生するのか否かを演算手段(CPUなど)を使用して判定する判定ステップと、
前記判定ステップの判定結果を表示手段に表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする。
また、本発明によるプログラムは、
前記判定ステップが、所定の少なくとも1つの閾値を用いて土砂災害発生の危険度の程度をランク付けするランク付けステップを含む、
ことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、諸図面を参照しつつ本発明の実施態様を詳細に説明する。
図1は、本発明による土砂災害予測システムを構成する基本コンポーネントを示すブロック図である。図に示すように、本発明による土砂災害予測システム100は、入力手段110、判定手段120、ランク付け手段130、表示手段140、および格納手段150を含む。入力に必要な予測対象地域の気象データは、インターネットなどのネットワーク上でデータを公開している気象データサーバからネットワークを介して受信する、或いは、ユーザや本システムの管理者から入力された気象データを直接的に或いはインターネットを介して受信する。このようにして受信した気象データを入力手段110で入力し、格納手段150に一旦格納する。この入力を受けて判定手段120は、過去の気象データおよび災害データで学習させたニューラルネットワークによる解析、または、過去の気象データおよび災害データによる重判別分析を用いて広域(概ね1つの都道府県程度のエリア)の予測対象地域で約半日後〜約1日後に土砂災害・山地災害が発生するか否かを判定する。
【0011】
図2は、南九州を対象地域とした本発明による土砂災害予測方法の処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。図に示すように、ステップS10では、入力者が梅雨期、台風期、或いは、その他の時期かを判断して入力する。その他の時期である場合は、予測困難であるとして処理を終える。梅雨の場合は、ステップS20aで、気象要因として鹿児島の850hpa高度の風速と湿数、梅雨前線の位置とメソ低気圧の有無などを入力する。他方、台風の場合は、ステップS20bで、気象要因として台風最接近時の半日〜1日前における鹿児島の850hpa高度の風速と湿数などを入力する。なお、予測の精度を向上させるために、風向きが「北寄り」或いは「東寄り」の場合は、実際の風速ではなく、風速0とする。梅雨の場合はステップS30aで、台風の場合はステップS30bで、それぞれ、ニューラルネットワーク計算、または重判別式による計算を行い、土砂災害が発生するか否かを判定する。同様に、ステップS40a或いはS40bでは、前段のステップの判定に基づき、土砂災害の危険度を3段階(危険大、中、小)で表示(出力)して、処理を終える。なお、ステップS30a、S30bにおける災害発生の判定は、NNW3層完全結合型BP(バックプロパゲーション方式)ネットの学習結果、もしくは重判別解析で求めた重判別式のどちらか的中率の良い方を用いることが好適である。
なお、予測精度の観点から、使用する気象要因は、入手可能な複数の気象要因のうちの少なくとも3つを選択することが望ましく、さらにこの選択は予測対象地域別に最適なものを選択するよう調整することが望ましい。
【0012】
次に、過去のデータによる重判別解析で求めた重判別式を数例挙げる。例えば、梅雨時期の場合の判別式は下記のようになる。
Xc=a・W850+b・Td850+c・FmLs+d (1)
ここでXcは判別関数であり、a、b、c、およびdは各気象要因に関する観測点別の係数であり、予測地域別に最適なものに設定することが望ましい。例えば、南九州の場合は、a=0.115、b=-0.538、C=3.13、D=-0.875と設定する。また、W850は850hpa高度の風速(m/s、北向きの風は0とする。)、FmLsは前線スコア、そしてTd850は850hpa高度の湿数(℃、露点温度と気温との差)でありる。さらに、Xc=0.0が閾値であり、Xc>0.0で土砂災害発生と予測する。
【0013】
例えば、台風の場合の判別式は下記のようになる。
Xc=a・W850+b・Td850+c・FmLs+d (2)
ここでXcは判別関数であり、a、b、c、およびdは各気象要因に関する観測点別の係数であり、予測地域別に最適なものに設定することが望ましい。例えば、南九州の場合は、a=0.197、b=-0.181、C=0.00、D=-3.81と設定する。また、W850は850hpa高度の風速(m/s、北向きの風は0とする。)、FmLsは進路スコア、そしてTd850は850hpa高度の湿数(℃、露点温度と気温との差)でありる。さらに、Xc=0.0が閾値であり、Xc>0.0で土砂災害発生と予測する。
【0014】
本発明で入力データとして用いる前線・進路スコアFmLsは、基本的に過去の災害気象に共通した気象学的研究・予報業務の経験則により設定するが、スコア値の感度分析(値を変化させたときの予測的中率の増減の分析)により、最適な値を設定することが望ましい。例えば、九州北部〜中国地方では、前線か低気圧のみのどちらかが当該地域に存在する場合のスコアFmLs=0.5、を0.2、0.3、0.4、0.7に変化させて解析を試みたが、結局、前線か低気圧のみのどちらかが当該地域に存在する場合の災害は発生事例が少なく、スコアが0.1に近い方が的中率が上がるという当然の結果しか得られなかった。しかし、このような前線か低気圧のみが当該地域に存在する場合でも経験的に災害が生ずる可能性があることはわかっているという理由からFmLs=0.5を用いた。
【0015】
図3は、本発明による土砂災害予測システムで用いたニューラルネットワークの一例を示す図である。図に示すように、ニューラルネットワークは入力層、隠れ層(学習・判断を行う領域)、および出力層の3層からなり、入力層は入力要因数だけのユニットを、隠れ層は入力層と同数のユニットを、出力層は1つのユニットをそれぞれ持つ。この一例では、異なる層のユニットが相互に関連付けられて情報を交換できる完全結合型で、学習形式が学習データ(過去の災害発生・非発生時の気象データからなる教師信号)を用いたフィードバック学習を行う「BP(バックプロパゲーション)ネット」を使用している。
【0016】
次に、本発明による土砂災害予測システムを用いて、予測対象地域として南九州型の鹿児島地方を選択し、梅雨期間の土砂災害の発生を重判別解析で予測する実験を行った。本システムで使用する気象要因としては、梅雨前線の九州上での停滞の有無とメソ低気圧の東シナ海〜九州上空への接近の有無に基づく前線・進路スコアFmLs(例えば、前線かつ低気圧の場合は1.0、前線のみの場合は0.5、双方とも無しの場合は0.0とする。これは対象地域別に調整することが望ましい。)、鹿児島の下層・中層の水蒸気供給や気象条件を代表する高層気象データ(850hpa、700hpa高度湿数T-Tdと風速W)を要因として使用するほか、福岡、名瀬、韓国チェジュ島のデータも要因として使用し比較検討した。結果的に福岡、名瀬、チェジュは、予測対象地域の鹿児島での土砂災害発生時に下層ジェットが見られないことや湿数T-Tdが大きいことも多く、災害条件の要因としては不適切であると思われたため使用しなかった。また、700hpa、850hpa各高度の湿数T-Td、風速Wと前線・進路スコアを用いた場合に最も的中率が高い結果を得たが、「過適応」の問題として700hpaの風が弱いほど災害が発生することになるなど降水の機構に反するので、「700hpa、850hpa各高度の湿数T-Tdと前線・進路スコアFmLs」、または、「850hpa高度の湿数T-Td、風速W、前線・進路スコアFmLs」を用いて、本発明によるシステムで重判別解析を行った。それぞれの結果を比較すると、土砂災害発生の的中率Rhは、前者が0.875、後者が0.857となり、マハラノビスの平方距離はそれぞれ約3.34、3.77(この値は大きいほど精度が良い)となり、災害発生のみに着目した的中率(Critical Success Index)であるスレットスコアTsはそれぞれ0.75、0.76となった。災害のようなものが対象では、RhよりもTsの精度が高いことが重要であるうえ、気象学的な降水メカニズムとも矛盾しないため、後者の気象要因、即ち、「850hpa高度の湿数T-Td、風速W、前線・進路スコアFmLs」を用いるほうが望ましい。同様の重判別解析による予測実験を気象要因が南九州とほぼ同じ中国地方の梅雨に対して行ったが、Rh=0.938、Ts=0.800が得られた。このように予測精度は南九州よりも山陰地方のほうがやや高かった。
【0017】
次に、ニューラルネットワーク(図3に示した3層完全結合型BPネット)を利用して、本発明による土砂災害予測システムを用いた同様の予測実験を行った。許容誤差は既往の研究に準じて0.01とし、学習データは温暖化などの影響に配慮し、かつ、災害発生・非発生データを同数にするため、1993~1995年の16データを使用した。予測対象は1993~2000年のものを中心に一部1969~1986年の16データとした。予測結果は、Rh=0.842、Ts=0.750、見逃し率=0.182、空振り率=0.125という良好な予測結果になった。ちなみに、1998年の気象学会のデータによれば気象庁の短時間降水予測のTsは0.3~0.6程度であり、本発明による予測のほうが遥かに精度が良い。なお、同様にニューラルネットワークを用いた本システムによって、中国地方の梅雨時期の土砂災害を予測した結果、Rh=0.875~0.926、Ts=0.268~0.400となり、Tsが鹿児島の場合よりも低くなった。これは、鹿児島よりも中国地方の方が、気象条件がやや複雑であることや学習データの差によるものと考えられる。
【0018】
本明細書では、様々な実施態様で本発明の原理を説明してきたが、本発明は上述した実施例に限定されず幾多の変形および修正を施すことが可能であり、これら変形および修正されたものも本発明に含まれることを理解されたい。
例えば、実施態様では、南九州と山陰・中国地方を対象地域として災害予測を行ったが、他の地域であっても本発明の原理は適用可能であり、災害発生を予測することができる。また、本発明による予測システムを実施した予測結果によれば、半日後から1日後の範囲の的中率が非常に良好であることが判明している。しかしながら、予測精度は若干低下するが、本発明は、半日よりも前、或いは24時間経過後の時間の災害発生も予測し得ることに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による土砂災害予測システムを構成する基本コンポーネントを示すブロック図である。
【図2】 南九州を対象地域とした本発明による土砂災害予測方法の処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。
【図3】 本発明による土砂災害予測システムで用いたニューラルネットワークの一例を示す図である。
【符号の説明】
110 入力手段
120 判定手段
130 ランク付け手段
140 表示手段
150 格納手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wide-area sediment disaster prediction system, method, and program.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, weather forecasts such as weather conditions, weather conditions, rainfall, and lightning have been put into practical use based on weather information acquired by meteorological satellites or observation devices of weather stations. In recent years, meteorological observation equipment has become more sophisticated and sophisticated, and it has become possible to observe the amount of water vapor, wind speed, and wind direction at higher levels using a wind profiler, GPS water vapor amount observation device, etc. Due to budgetary limitations, traditional weather information remains important. The ground weather map and the high-rise weather map in which this conventional weather data is described can be accessed via the Internet, etc. from the meteorological agency of a public institution or a private weather related company. Research on numerical prediction that incorporates high-density observations with such devices, non-hydrostatic equilibrium models, and small-scale convective cloud processes is underway. However, there is no disaster prediction system in which such meteorological data, a weather prediction system, and its technique are directly applied to wide-area (ie, mesoscale) sediment-related disasters and mountainous disasters.
[0003]
As a conventional technique, for example, as a method for predicting a landslide disaster based on observed weather data such as rainfall, “a method for setting a critical rainfall curve for an individual slope for landslide warning and evacuation support” (Non-Patent Document 1) This is to predict the occurrence of sediment-related disasters based on the high-density rainfall data obtained by the rainfall observation system and its prediction information. A wide-area sediment disaster cannot be predicted.
[0004]
As another conventional technique, there is a “development example of a sediment disaster occurrence prediction system using rainfall prediction information” (see Non-Patent Document 2), which is also a high density obtained by the rain observation system. It is intended to predict the occurrence of sediment disasters based on rainfall data and its prediction information, and cannot predict wide-area sediment disasters directly from wide-area meteorological data.
[Non-Patent Document 1]
"Method of setting the critical rainfall line for landslide occurrence for landslide warning and evacuation support" (Summary of the 2002 Sabo Society Research Presentation, 2002, p106-107, Kazumasa Kuramoto et al.)
[Non-Patent Document 2]
"Development example of sediment disaster occurrence prediction system using rainfall prediction information" (2001 Sabo Society Research Presentation Summary, 2001, p198-199, Mitsuhide Tomomura et al.)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a system, a method, and a program for solving the above-described problems and predicting the occurrence of earth and sand disasters and mountainous disasters directly from wide-area weather data.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The wide-area sediment disaster prediction system according to the present invention is
High-level meteorological data including at least one altitude humidity and wind speed / direction in the target area, and front / track score based on whether there is stagnation of the front in the target area and whether there is low pressure or typhoon approach to the target area, An input means for inputting
Storage means for storing the input data;
Based on the input / stored high-rise weather data and the front / track score, analysis using a neural network (NNW) previously trained with past data in a predetermined system or storage device, or based on past data Judgment to determine whether or not mountainous sediment disasters / slope disasters (collapse, landslides, debris flow disasters, etc.) occur from about half a day to about one day later, using the multiple discriminant formula obtained by multiple discriminant analysis (MDA) Means,
Display means for displaying the determination result of the determination means;
It is characterized by including.
According to the present invention, from the small number of data factors extracted from the high-rise weather map that can be obtained free of charge through the Internet, the occurrence of landslide disasters caused by fronts such as the rainy season and autumn rain, or typhoons, is further simplified. Can be predicted with high accuracy. By effectively utilizing such predictions, it is possible to minimize damage by taking measures against disasters. In addition, even if the relationship between rainfall patterns and disasters changes due to local development activities or global warming, the system can be easily adjusted because there are few meteorological factors to use.
[0007]
Moreover, the wide-area sediment disaster prediction system according to the present invention is
The determination means includes ranking means for ranking the degree of risk of occurrence of sediment disaster using a predetermined at least one threshold.
It is characterized by that.
According to the present invention, for example, if two threshold values are used, the degree of risk of occurrence of earth and sand disaster can be ranked in a plurality of stages of “high risk”, “medium risk”, and “low risk”. it can. Therefore, since this ranking can be presented to the user, the user can easily and intuitively grasp the risk of occurrence of a landslide disaster.
[0008]
The present invention can be implemented not only in the form of the system (apparatus) described above but also in the form of a method, program, or recording medium storing the program substantially corresponding to these systems.
For example, the wide area sediment disaster prediction method according to the present invention is as follows.
High-level meteorological data including at least one altitude wet number, wind speed and direction in the target area, and front / track score based on whether there is stagnation of the front in the target area and whether there is low pressure or typhoon approach to the target area An input step of inputting and storing in the storage means;
Based on the input / stored high-rise weather data and the front / track score, analysis by the neural network (NNW) trained by the past data stored in the storage means or multiple discriminant analysis by the past data ( Using the discriminant formula obtained by MDA), calculate means (CPU, etc.) to determine whether or not there will be a landslide / slope disaster (collapse, landslide, debris flow disaster, etc.) A determination step using and determining;
A display step of displaying the determination result of the determination step on a display means;
It is characterized by including.
The method according to the invention also comprises:
The determining step includes a ranking step of ranking the degree of risk of occurrence of sediment disaster using a predetermined at least one threshold value.
It is characterized by that.
[0009]
For example, a program for causing a computer to execute a wide-area sediment disaster prediction method according to the present invention,
The method comprises
High-level meteorological data including at least one altitude wet number, wind speed and direction in the target area, and front / track score based on whether there is stagnation of the front in the target area and whether there is low pressure or typhoon approach to the target area An input step of inputting and storing in the storage means;
Based on the input / stored high-rise weather data and the front / track score, analysis by the neural network (NNW) trained by the past data stored in the storage means or multiple discriminant analysis by the past data ( Using the discriminant formula obtained by MDA), calculate means (CPU, etc.) to determine whether or not there will be a landslide / slope disaster (collapse, landslide, debris flow disaster, etc.) A determination step using and determining;
A display step of displaying the determination result of the determination step on a display means;
It is characterized by including.
The program according to the present invention is
The determining step includes a ranking step of ranking the degree of risk of occurrence of sediment disaster using a predetermined at least one threshold value.
It is characterized by that.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing basic components constituting a sediment disaster prediction system according to the present invention. As shown in the figure, a sediment disaster prediction system 100 according to the present invention includes an input unit 110, a determination unit 120, a ranking unit 130, a display unit 140, and a storage unit 150. Meteorological data of the prediction target area required for input is received via the network from a weather data server that publishes the data on the network such as the Internet, or the weather data input from the user or the administrator of this system Are received directly or via the Internet. The meteorological data received in this way is input by the input means 110 and temporarily stored in the storage means 150. In response to this input, the determination means 120 uses a neural network analysis based on past weather data and disaster data, or a multiple discriminant analysis based on past weather data and disaster data (approximately one prefecture or so). It is determined whether or not a landslide disaster or a mountainous disaster will occur in about 1 day after about half a day in the prediction target area.
[0011]
FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the processing flow of the sediment disaster prediction method according to the present invention in which southern Kyushu is the target area. As shown in the figure, in step S10, it is determined whether the input person is in the rainy season, typhoon season, or other time. If the time is other than that, the process ends because it is difficult to predict. In the case of the rainy season, in step S20a, the wind speed and humidity at the 850 hpa altitude of Kagoshima, the position of the rainy season front and the presence or absence of a meso cyclone, etc. are input as weather factors. On the other hand, in the case of a typhoon, in step S20b, the wind speed and the number of humidity at 850 hpa altitude in Kagoshima between half a day and one day before the closest typhoon are input as weather factors. In order to improve the accuracy of prediction, when the wind direction is “northward” or “eastward”, the wind speed is set to 0 instead of the actual wind speed. In the rainy season, in step S30a, in the case of a typhoon, in step S30b, a neural network calculation or a calculation based on a multiple discriminant is performed to determine whether or not a landslide disaster occurs. Similarly, in step S40a or S40b, the risk of landslide disaster is displayed (output) in three stages (high risk, medium, and low) based on the determination in the previous step, and the process is terminated. The determination of the occurrence of a disaster in steps S30a and S30b is based on the learning result of the NNW three-layer fully coupled BP (back-propagation method) net or the multiple discriminant obtained by multiple discriminant analysis, whichever has the better predictive value. It is preferable to use it.
From the viewpoint of prediction accuracy, it is desirable to select at least three of the available weather factors as the weather factors to be used, and this selection is adjusted to select the optimal one for each prediction target area. It is desirable to do.
[0012]
Next, several examples of the multiple discriminant obtained by the multiple discriminant analysis based on past data will be given. For example, the discriminant for the rainy season is as follows.
Xc = a · W 850 + b · Td 850 + c · FmLs + d (1)
Here, Xc is a discriminant function, and a, b, c, and d are coefficients for each observation point regarding each meteorological factor, and are preferably set to be optimal for each predicted region. For example, in the case of South Kyushu, a = 0.115, b = −0.538, C = 3.13, and D = −0.875 are set. W 850 is wind speed at 850hpa altitude (m / s, northward wind is 0), FmLs is front score, and Td 850 is humidity at 850hpa altitude (° C, difference between dew point temperature and temperature) It is. Furthermore, Xc = 0.0 is a threshold value, and it is predicted that a sediment disaster will occur when Xc> 0.0.
[0013]
For example, the discriminant for a typhoon is as follows.
Xc = a · W 850 + b · Td 850 + c · FmLs + d (2)
Here, Xc is a discriminant function, and a, b, c, and d are coefficients for each observation point regarding each meteorological factor, and are preferably set to be optimal for each predicted region. For example, in the case of South Kyushu, a = 0.197, b = -0.181, C = 0.00, and D = -3.81 are set. W 850 is the wind speed at 850hpa altitude (m / s, northward wind is 0), FmLs is the course score, and Td 850 is the humidity at 850hpa altitude (° C, difference between dew point temperature and temperature) It is. Furthermore, Xc = 0.0 is a threshold value, and it is predicted that a sediment disaster will occur when Xc> 0.0.
[0014]
The front and course scores FmLs used as input data in the present invention are basically set based on empirical rules of meteorological research and forecasting work common to past disaster weather, but sensitivity analysis of score values (values were changed) It is desirable to set an optimal value by analyzing the increase or decrease of the predictive predictive value at the time. For example, in the northern Kyushu to Chugoku region, we tried to analyze by changing the score FmLs = 0.5 when either the front or low pressure only exists in the area to 0.2, 0.3, 0.4, 0.7, There were few cases of disasters when either the front or the low pressure existed in the area, and only a reasonable result was obtained when the score was close to 0.1. However, FmLs = 0.5 was used because it is empirically known that disasters may occur even if only such fronts or lows exist in the area.
[0015]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a neural network used in the sediment disaster prediction system according to the present invention. As shown in the figure, the neural network consists of three layers: an input layer, a hidden layer (learning and judgment area), and an output layer. The input layer has the same number of input factors as the input layer, and the hidden layer has the same number as the input layer. The output layer has one unit. In this example, feedback learning using learning data (teacher signal consisting of weather data at the time of past disaster occurrence / non-occurrence) is a fully-coupled type in which units of different layers can be associated with each other and exchange information. “BP (Back Propagation) Net” is used.
[0016]
Next, using the earth and sand disaster prediction system according to the present invention, the Kagoshima region of the South Kyushu type was selected as the prediction target area, and an experiment was performed to predict the occurrence of earth and sand disasters during the rainy season by the multiple discriminant analysis. The meteorological factors used in this system include front and track score FmLs based on whether the rainy season front is stagnant on Kyushu and whether the Meso cyclone is close to the East China Sea or Kyushu. Is 1.0, 0.5 for the front line only, and 0.0 for the case without both. This should be adjusted according to the target area.), Water supply and weather conditions for the lower and middle layers of Kagoshima In addition to using high-rise weather data (850 hpa, 700 hpa high humidity T-Td and wind speed W) as representative factors, data from Fukuoka, Nase, and Jeju Island, Korea were also used as factors. As a result, Fukuoka, Nase, and Jeju are inappropriate as a cause of disaster conditions because there are many cases where the lower layer jet is not seen and the wet number T-Td is large when a sediment disaster occurs in Kagoshima in the target area. I did not use it. In addition, we obtained the most accurate results when using the wet number T-Td, wind speed W and front / track score at each altitude of 700hpa and 850hpa, but the wind of 700hpa is weak as a problem of "over adaptation" It is against the mechanism of precipitation, such as the occurrence of a disaster, so "700hpa, 850hpa altitude wet number T-Td and front / course score FmLs" or "850hpa altitude wet number T-Td, wind speed W , The front discriminant / course score FmLs ”was used, and the multiple discriminant analysis was performed by the system according to the present invention. Comparing each result, the hit rate Rh of sediment-related disasters is 0.875 for the former and 0.857 for the latter, and the Mahalanobis square distances are about 3.34 and 3.77, respectively (the higher this value is, the better the accuracy). The threat score Ts, which is a critical success index focusing only on, was 0.75 and 0.76, respectively. In the case of disasters, it is important that the accuracy of Ts is higher than that of Rh, and because it is consistent with the meteorological precipitation mechanism, the latter meteorological factor, that is, “wet-number T- It is preferable to use “Td, wind speed W, front / course score FmLs”. A similar prediction experiment using multiple discriminant analysis was conducted for the rainy season in the Chugoku region, where the weather factors were almost the same as those in Southern Kyushu, and Rh = 0.938 and Ts = 0.800 were obtained. Thus, the prediction accuracy was slightly higher in the Sanin region than in Southern Kyushu.
[0017]
Next, a similar prediction experiment using the earth and sand disaster prediction system according to the present invention was performed using a neural network (three-layer fully coupled BP network shown in FIG. 3). The tolerance was set to 0.01 according to previous studies, and the learning data was 16 data from 1993 to 1995 in order to consider the effects of global warming and to make the same number of disaster occurrence / non-occurrence data. . The forecast targets were 16 data from 1969 to 1986, mainly from 1993 to 2000. The prediction results are Rh = 0.842, Ts = 0.750, miss rate = 0.182, idle rate = 0.125. By the way, according to the data of 1998 Japan Meteorological Society, Ts of short-term precipitation prediction of the Japan Meteorological Agency is about 0.3 to 0.6, and the prediction according to the present invention is much more accurate. In addition, as a result of predicting landslide disasters during the rainy season in the Chugoku region by using this system using a neural network, Rh = 0.875-0.926 and Ts = 0.268-0.400, which was lower than that of Kagoshima. This is probably because the weather conditions are slightly more complicated in Chugoku than in Kagoshima and the difference in learning data.
[0018]
In the present specification, the principle of the present invention has been described in various embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many variations and modifications can be made. It should be understood that these are also included in the present invention.
For example, in the embodiment, the disaster prediction is performed with the southern Kyushu and the San-in / Chugoku regions as target regions. However, the principle of the present invention can be applied to other regions and the occurrence of the disaster can be predicted. Further, according to the prediction result obtained by implementing the prediction system according to the present invention, it has been found that the hit ratio in the range from half a day to one day later is very good. However, it should be noted that although the prediction accuracy is slightly reduced, the present invention can also predict the occurrence of a disaster before half a day or after 24 hours.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing basic components constituting a sediment disaster prediction system according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the processing flow of the sediment disaster prediction method according to the present invention in which southern Kyushu is the target area.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a neural network used in a sediment disaster prediction system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
110 Input means 120 Determination means 130 Ranking means 140 Display means 150 Storage means

Claims (6)

広域の土砂災害予測システムであって、
少なくとも1つの高度の湿数および風速を含む高層気象データ、および、前線の停滞の有無および低気圧または台風の対象地域への接近の有無に基づく前線・進路スコア、を入力する入力手段と、
前記入力された、高層気象データおよび前線・進路スコアに基づき、予め過去のデータで学習させたニューラルネットワークによる解析或いは過去のデータによる重判別解析で求めた重判別式を用いて、土砂災害が発生するのか否かを判定する判定手段と、
を含むことを特徴とする土砂災害予測システム。
A wide-area sediment disaster prediction system,
Input means for inputting high-rise meteorological data including at least one altitude wet number and wind speed, and front / track score based on whether there is stagnation of the front and whether or not low pressure or typhoon is approaching the target area;
Based on the high-rise weather data and the front and course scores that have been input, landslide disasters occurred using multiple discriminant formulas obtained by analysis using a neural network that was previously learned from past data or multiple discriminant analysis using past data Determining means for determining whether or not to do;
Sediment disaster prediction system characterized by including
請求項1に記載の土砂災害予測システムにおいて、
前記判定手段は、所定の少なくとも1つの閾値を用いて土砂災害発生の危険度の程度をランク付けするランク付け手段を含む、
ことを特徴とするシステム。
In the earth and sand disaster prediction system according to claim 1,
The determination means includes ranking means for ranking the degree of risk of occurrence of sediment disaster using a predetermined at least one threshold.
A system characterized by that.
広域の土砂災害予測方法であって、
対象地域における少なくとも1つの高度の湿数および風速・風向を含む高層気象データ、および、対象地域における前線の停滞の有無および低気圧または台風の対象地域への接近の有無に基づく前線・進路スコアを入力する入力ステップと、
前記入力された、高層気象データ、および前線・進路スコアに基づき、記憶手段に格納されている予め過去のデータで学習させたニューラルネットワークによる解析或いは過去のデータによる重判別解析で求めた重判別式を用いて、土砂災害が発生するのか否かを演算手段を使用して判定する判定ステップと、
前記判定ステップの判定結果を表示手段に表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
A wide-area sediment disaster prediction method,
High-level meteorological data including at least one altitude wet number, wind speed and direction in the target area, and front / track score based on whether there is stagnation of the front in the target area and whether there is low pressure or typhoon approach to the target area An input step to input,
Based on the input high-rise weather data and the front / course score, the multiple discriminant obtained by the analysis by the neural network previously learned by the past data stored in the storage means or the multiple discriminant analysis by the past data A determination step for determining whether or not a sediment disaster occurs using a computing means,
A display step of displaying the determination result of the determination step on a display means;
A method comprising the steps of:
請求項3に記載の土砂災害予測方法において、
前記判定ステップは、所定の少なくとも1つの閾値を用いて土砂災害発生の危険度の程度をランク付けするランク付けステップを含む、
ことを特徴とする方法。
In the sediment disaster prediction method according to claim 3,
The determination step includes a ranking step of ranking a degree of risk of occurrence of sediment disaster using a predetermined at least one threshold value.
A method characterized by that.
広域の土砂災害予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記方法が、
対象地域における少なくとも1つの高度の湿数および風速・風向を含む高層気象データ、および、対象地域における前線の停滞の有無および低気圧または台風の対象地域への接近の有無に基づく前線・進路スコアを入力する入力ステップと、
前記入力された、高層気象データ、および前線・進路スコアに基づき、記憶手段に格納されている予め過去のデータで学習させたニューラルネットワークによる解析或いは過去のデータによる重判別解析で求めた重判別式を用いて、土砂災害が発生するのか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップの判定結果を表示手段に表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to execute a wide-area sediment disaster prediction method,
The method comprises
High-level meteorological data including at least one altitude wet number, wind speed and direction in the target area, and front / track score based on whether there is stagnation of the front in the target area and whether there is low pressure or typhoon approach to the target area An input step to input,
Based on the input high-rise weather data and the front / course score, the multiple discriminant obtained by the analysis by the neural network previously learned by the past data stored in the storage means or the multiple discriminant analysis by the past data A determination step for determining whether or not a landslide disaster occurs,
A display step of displaying the determination result of the determination step on a display means;
The program characterized by including.
請求項5に記載のプログラムにおいて、
前記判定ステップが、所定の少なくとも1つの閾値を用いて土砂災害発生の危険度の程度をランク付けするランク付けステップを含む、
ことを特徴とするプログラム。
The program according to claim 5,
The determining step includes a ranking step of ranking the degree of risk of occurrence of sediment disaster using a predetermined at least one threshold value.
A program characterized by that.
JP2003146257A 2003-05-23 2003-05-23 Sediment disaster prediction system, method, and program Expired - Lifetime JP3721407B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003146257A JP3721407B2 (en) 2003-05-23 2003-05-23 Sediment disaster prediction system, method, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003146257A JP3721407B2 (en) 2003-05-23 2003-05-23 Sediment disaster prediction system, method, and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004346653A JP2004346653A (en) 2004-12-09
JP3721407B2 true JP3721407B2 (en) 2005-11-30

Family

ID=33533169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003146257A Expired - Lifetime JP3721407B2 (en) 2003-05-23 2003-05-23 Sediment disaster prediction system, method, and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3721407B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201713925A (en) * 2015-07-23 2017-04-16 Nec Corp Prediction device, prediction system, prediction method, and program recording medium
JP7052429B2 (en) * 2018-03-05 2022-04-12 富士通株式会社 Calculation program, calculation method, calculation device, and display program
WO2019235415A1 (en) * 2018-06-04 2019-12-12 全力機械株式会社 Disaster state determination system and disaster determination flight system
JP6916543B2 (en) * 2019-06-05 2021-08-11 青山シビルエンジニヤリング株式会社 Rainfall prediction system
CN111624681A (en) * 2020-05-26 2020-09-04 杨祺铭 Hurricane intensity change prediction method based on data mining
CN112819207B (en) * 2021-01-19 2024-02-06 武汉中地云申科技有限公司 Geological disaster space prediction method, system and storage medium based on similarity measurement
CN117872510B (en) * 2024-03-11 2024-05-17 成都润联科技开发有限公司 Meteorological data analysis method, device, equipment and medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004346653A (en) 2004-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Evaluation of FAMIL2 in simulating the climatology and seasonal‐to‐interannual variability of tropical cyclone characteristics
Andreadis et al. Twentieth-century drought in the conterminous United States
Mote et al. The Saharan air layer as an early rainfall season suppressant in the eastern Caribbean: The 2015 Puerto Rico drought
Nair et al. Impact of land use on Costa Rican tropical montane cloud forests: Sensitivity of cumulus cloud field characteristics to lowland deforestation
Lehmiller et al. Seasonal prediction models for North Atlantic basin hurricane location
Siegmund et al. Toward a seasonal precipitation prediction system for West Africa: Performance of CFSv2 and high‐resolution dynamical downscaling
Todd et al. Transient response of the Gulf Stream to multiple hurricanes in 2017
Small et al. Changes in surface air temperature caused by desiccation of the Aral Sea
Fournier et al. Interannual variation in offshore advection of Amazon‐Orinoco plume waters: Observations, forcing mechanisms, and impacts
Albers et al. Flooding in the Nechako River Basin of Canada: A random forest modeling approach to flood analysis in a regulated reservoir system
Xie et al. Meteorological forcing datasets for blowing snow modeling on the Tibetan Plateau: Evaluation and intercomparison
Zhou et al. A spatial‐temporal extreme precipitation database from GPM IMERG
Ushiyama et al. Numerical simulation of 2010 Pakistan flood in the Kabul River basin by using lagged ensemble rainfall forecasting
Klotzbach Revised prediction of seasonal Atlantic basin tropical cyclone activity from 1 August
Shastri et al. Improving Global Forecast System of extreme precipitation events with regional statistical model: Application of quantile‐based probabilistic forecasts
Maclennan et al. Large‐scale atmospheric drivers of snowfall over Thwaites Glacier, Antarctica
Côté et al. Uncertainties in the SNOWPACK multilayer snow model for a Canadian avalanche context: sensitivity to climatic forcing data
Kumi et al. Performance evaluation of a subseasonal to seasonal model in predicting rainfall onset over West Africa
Déry et al. Blowing snow fluxes in the Cariboo Mountains of British Columbia, Canada
Tulet et al. ReNovRisk: a multidisciplinary programme to study the cyclonic risks in the South-West Indian Ocean
Snehmani et al. Modelling the hypsometric seasonal snow cover using meteorological parameters
JP3721407B2 (en) Sediment disaster prediction system, method, and program
Campos et al. Assessment of metocean forecasts for Hurricane Lorenzo in the Azores Archipelago
Routray et al. Influence of ASCAT soil moisture on prediction of track and intensity of landfall tropical cyclones
Negishi et al. Development of statistical and machine learning models to predict the occurrence of radiation fog in Japan

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050801

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050816

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3721407

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

EXPY Cancellation because of completion of term