JP3745280B2 - 防災監視システムおよび防災監視方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面等の斜面の状態をリアルタイムで監視して得られた時系列計測データに応じて防災情報を得るための防災監視システムおよび防災監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、法面等の斜面、特に、不安定要素がある大規模な法面では崩落の危険が常に付きまとう関係上、斜面を適切に維持管理する必要があり、斜面の維持管理においては、各種の保護工及び対策工が施されている。しかしながら、斜面を維持管理する際において、地山の風化、植生の遷移、及び保護工や対策工の老朽化等の要因がどのように斜面崩落にかかわっているか未だに不明な点が多い。このため、斜面の状態を常に監視して、事前に斜面崩落を予測することが行われている。
【０００３】
このような斜面崩落の兆候を監視するシステムとして、例えば、特開平１０−１１６７７号公報に記載された防災監視システムが知られている（以下単に従来例と呼ぶ）。
【０００４】
従来例では、光ファイバーで防災ネットを編成して、法面等の崩落現場にこの防災ネットを張設している。そして、光ファイバーが引っ張り・曲げ・圧縮等のストレスを受けると、その透過光量が減少するので、この透過光量の減少を監視して、透過光量が予め規定された閾値以下となると、警報灯又はブザー等の警報素子を駆動して崩落の危険を通知するようにしている。
【０００５】
このように、従来例では、法面に崩落の危険があるか否かをリアルタイムに監視しているものの、単に、法面に崩落の危険があるか否かの判別をリアルタイムに行っているだけであって、法面等の斜面の状態をリアルタイムに計測して監視情報を得ることができない。つまり、従来例では、時系列的に斜面の状態を監視することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、斜面の状態をリアルタイムで計測して、その時系列計測データから斜面の状態を知ろうとしても、時系列計測データ自体の評価が極めて難しく、しかも天候等の外的要因によって時系列データがばらつくことを考慮すると、専門的な知識を有しなければ、時系列データを適切に評価することは困難であった。
【０００７】
例えば、従来のリアルタイム監視システムでは、斜面に設置された各種センサーから得られた計測データを、斜面現場に近接して配置された監視装置本体（監視コンピュータ）に有線又は無線によって送り、監視コンピュータで計測データを集計して時系列計測データとして表示している。このため、時系列計測データ自体の評価が極めて難しく、しかも天候等の外的要因によって時系列データがばらつくことを考慮すると、専門的な知識を有しなければ、時系列データを適切に評価することは困難であった。
【０００８】
さらに、従来のリアルタイム監視システムは、所謂スタンドアロン方式であり、斜面現場毎にリアルタイム監視システムを配置しなければならず、このため、監視システム自体が高価となるばかりでなく、斜面現場毎にバージョンアップ等の方策を講じないと、斜面の状態を適切に監視できないという課題もあった。
【０００９】
本発明の目的は、斜面の状態をリアルタイムで監視して得られた時系列計測データに基づいて斜面防災情報を得て斜面の状態を容易に評価することのできる防災監視システムおよび防災監視方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することのできる防災監視システムおよび防災監視方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、斜面の状態を監視して前記斜面に関する防災情報を得るための防災監視システムであって、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて前記斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得るＧＰＳ計測手段と、前記時系列データを受け、前記時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとする監視センターとを備え、前記ＧＰＳ計測手段は斜面毎に配置されており、前記監視センターは通信回線を介して前記斜面毎に前記時系列計測データを受け前記斜面毎に前記処理済み変位データを生成し、前記処理済み変位データから有限要素法を用いて前記 斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて前記斜面の安定性を評価して、安定性評価結果を生成するように構成されていることを特徴とする防災監視システムが得られる。
【００１２】
このようにして、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとすれば、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができる。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができる。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができる。
【００１３】
また、前記監視センターは、前記安定性評価結果を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて前記処理済み変位データを最もよく再現する前記異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、前記滑り層要素に生ずる応力を算出して前記滑り安全率を求めて生成するようにしている。
【００１４】
このようにして、監視センターは、斜面の安定性評価結果を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、斜面の状態を監視して前記斜面に関する防災情報を得るための防災監視方法であって、
斜面毎に配置されたＧＰＳ計測手段によってＧＰＳ衛星からの電波を受けて前記斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを生成し、監視センターは、通信回線を介して前記斜面毎の前記時系列データを受けて前記時系列データを、時系列解析モデルを用いてフィルタ処理・平滑化処理を行い処理済み変位データとし、前記処理済み変位データに基づいて前記斜面の変位の有無を判定し、変位ありの場合に前記処理済み変位データから有限要素法を用いて前記斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて前記斜面の安定性評価結果を生成し、さらに前記監視センターは、前記安定性評価結果に基づいて対策が必要か否かを判定し、対策が必要であると判定した場合には補足調査を行ないつつ改善提案、対策工設計を行ない当該斜面の状況に応じた対策提案を行なうことを特徴とする防災監視方法が得られる。
【００１６】
このように、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとしたから、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができる。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができる。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができ る。
さらに、監視センターは、安定性評価結果に基づいて対策が必要か否かを判定し、対策が必要であると判定した場合には補足調査を行ないつつ改善提案、対策工設計を行ない当該斜面の状況に応じた対策提案を行なうようにしたから、時機に応じた安全対策を提案できる。
【００１７】
また、前記安定性評価結果の生成は、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて前記処理済み変位データを最もよく再現する前記異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、前記滑り層要素に生ずる応力を算出して前記滑り安全率を求めて生成されることを特徴としている。
【００１８】
このように、斜面の安定性評価結果の生成を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができる。
【００１９】
さらに、前記安定性評価結果を生成する際、前記監視センターは、少なくとも当該斜面の地形地質を示す地形地質情報、当該斜面に対する対策工に関する対策情報、及び当該斜面に関する災害履歴を示す災害履歴情報を勘案して当該斜面に変位が生じたと判定した時点における気象情報に応じて前記安定評価結果を生成する。
このように、安定性評価を行う際、斜面の地形地質情報、斜面に関する対策情報、及び斜面の災害履歴情報を勘案して、斜面に変位が生じたと判定した時点における気象情報に応じて、処理済み変位データに基づいて安定評価を行うようにしたから、時系列的に的確に安全性を評価することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２１】
図１を参照して、まず、図示の防災監視システムは、複数の斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは２以上の整数）を備えており、これら斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎは監視センター１２に、光ケーブル通信回線等の有線通信回線１３を介して接続されている。斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎは互いに異なる斜面に配置され、それぞれ斜面の状態をリアルタイムで監視計測して時系列計測データを監視センター１２に送る。ここでは、斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎが送出する時系列計測データを、それぞれ第１〜第Ｎの時系列計測データと呼ぶことにする。
【００２２】
監視センター１２にはコンピュータシステム１２ａが備えられており、後述するようにして、監視センター１２では、コンピュータシステム１２ａによって、各斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎから得られた第１〜第Ｎの時系列計測データに応じて斜面毎に防災情報を生成する。なお、監視センター１２は、斜面監視システム１１−１〜１１−Ｎから離れた地点に配置されており、遠隔的に時系列計測データを収集する。このコンピュータシステム１２ａは、インターネット１４に接続されており、インターネット１４を介してユーザ端末装置（例えば、パソコン又は携帯電話機）１５−１〜１５−Ｍ（Ｍは２以上の整数）に防災情報を配信する。つまり、コンピュータシステム１２ａは、第１〜第Ｎの時系列計測データを解析して防災情報を生成するとともに防災情報を配信する防災情報配信サーバとして機能する。
【００２３】
斜面監視装置（ＧＰＳ計測手段）１１−ｎ（ｎは１からＮまでのいずれかの数）は、少なくとも３つのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機（計測装置）１１ａ〜１１ｃを有しており、この内の一つ、例えば、ＧＰＳ受信機１１ａは基準点受信機として、斜面以外の地点に配置されている。つまり、基準点受信機１１ａは斜面の基線から離れて安定した地面に配置されている。
【００２４】
一方、他のＧＰＳ受信機１１ｂ及び１１ｃは斜面上に配置されている。そして、ＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃはＧＰＳ衛星からの電波（ＧＰＳ電波）を受信してリアルタイムにその位置情報（ＧＰＳデータ）を時系列計測データとして出力する。これらＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃは、通信装置として用いられる通信集約機１１ｄ又は無線集約機１１ｅに接続されており、通信集約機１１ｄは有線通信回線１３に接続されている。そして、通信集約機１１ｄは各時系列計測データを有線通信回線１３を介して監視センター１２に送る。一方、無線集約機１１ｅは各時系列計測データを、無線回線を介して無線中継機１６に送る。図１には無線中継機１６が一つ示されているが、実際には複数の無線中継機１６が配置されており、無線中継機１６毎に通信エリアが規定され、無線中継機１６は自己の通信エリア内に位置する無線集約機１１ｄから時系列計測データを受けることになる。無線中継機１６は前述の有線通信回線１３に接続されており、無線中継機１６から監視センター１２に斜面毎の時系列データが送られることになる。なお、各時系列データには斜面を識別するための情報（斜面識別情報）が付加されている。
【００２５】
このようにして得られた時系列計測データ（ＧＰＳデータ）は各ＧＰＳ受信機の位置情報を、時間をおって３次元的に表しており、前述のように、基準点受信機１１ａの位置は安定しているから、変化しないものとみなすことができ、いま、基準点受信機１１ａの位置情報を基準点位置情報とすると、この基準点位置情報と他のＧＰＳ受信機から得られた位置情報とに基づいて斜面の変位を時系列的にしかも３次元的に得ることができる。
【００２６】
ここで、図２及び図３を参照して、監視センター１２では、前述のようにして得られた時系列計測データに基づいて、斜面の変位データ（斜面変位データ）を得る。いま、ＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃによって予め定められた時間間隔でその位置計測を行っているものとすると、予め定められた時間間隔毎に斜面変位データが得られ、この斜面変位データは横軸を時間、縦軸を変位として示されることになる。斜面変位データは、例えば、南北方向、東西方向、及び鉛直方向の変位点列として表される（図３（ａ）は南北方向、図３（ｂ）は東西方向、そして、図３（ｃ）は鉛直方向の変位である）。
【００２７】
ところで、上述の斜面変位データは、各種外的要因（例えば、ＧＰＳ衛星の状態、電離層及び対流圏の影響、マルチパス、及び基線長さ）によってバラツキ（帯状にばらつく）を含んでおり、このような斜面変位データから斜面の状態を正確に把握・評価することは難しい。そこで、監視センター１２（つまり、コンピュータシステム１２ａ）では、斜面変位データに対してフィルタ処理及び平滑化処理を行って、図３（ａ）〜（ｃ）に実線で示す処理済み変位データを生成する。
【００２８】
ここで、フィルタ処理及び平滑化処理について説明すると、ここでは、カルマンフィルタのアルゴリズムによって、状態ベクトルｘｎを推定する方法で、システムノイズの分散τ２及び観測ノイズの分散σ２、そして、次数ｋを推定して、ｘｎを離散的に求めて、対数尤度及びＡＩＣ（赤池情報量）を用いて最適なｘｎを推定する。
【００２９】
つまり、状態空間モデルを、ｘｎ＝Ｆｎｘｎ−１＋Ｇｎνｎ，ｙｎ＝Ｈｎｘｎ＋ｗｎとする。ここで、ｘｎ：直接観測できない状態ベクトル（確率システムモデル）、νｎ：システムノイズ（平均０，分散共分散行列Ｑｎ）、ｙｎ：観測データ（観測モデル）、ｗｎ：観測ノイズ（平均０，分散共分散行列Ｒｎ）であり、Ｆｎ，Ｇｎ，Ｈｎはそれぞれガウス・マルコフ過程で定義された推移行列である。そして、この状態空間モデルを、確率差分方程式とする。Ｈｎｘｎ＝ｔｎとすると、ｙｎ＝ｔｎ＋ｗｎ（観測モデル），Δｋｔｎ＝νｎ（ｋ＝１の場合、Δｔｎ＝ｔｎ−ｔｎ−１＝νｎ，Δｋｔｎはｋ階の差分方程式）となる。
【００３０】
そして、カルマンフィルタによって、一期先予測（第１のステップ）、フィルタ（第２のステップ）、平滑化（第３のステップ）を一連の流れとして計算して、観測値ｙｎ＝｛ｙ１，ｙ２，…，ｙｎ ｝が与えられた下の状態ｘｎ＝｛ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ｝を求める。
【００３１】
このようにして、フィルタ処理及び平滑化処理を行うと、前述したように、図３（ａ）〜（ｃ）に実線で示す処理済み変位データが生成される。そして、この処理済み変位データは前述の変位データとともに記憶装置（例えば、データベース（図示せず））に格納される。
【００３２】
このようにして、処理済み変位データを得た後、処理済み変位データが斜面の変位を示していると、つまり、斜面変位ありと判定すると、監視センター１２は、当該斜面の診断・予知を実行する。つまり、監視センター１２では、処理済み変位データが斜面の変位を示していると、当該斜面について処理済み変位データから斜面変位の危険度を評価する。ところで、監視センター１２では、前述の計測データの他に、各斜面毎の地形地質情報、対策情報、及び災害履歴情報がデータベースに蓄積されており、これら地形地質情報、対策情報、及び災害履歴情報は、最新のデータに基づいて更新される。
【００３３】
さらに、監視センター１２には各斜面毎に当該地域の気象情報が気象機関等から配信されている。そして、監視センター１２では、これら地形地質情報、気象情報、対策情報、災害履歴情報を勘案して各斜面毎に処理済み変位データに応じた斜面変位の危険度を評価する（診断・予測ルーチン）。
【００３４】
この斜面変位危険度の評価は、例えば、３段階の評価で行われ、”通常変位”、”要注意”、及び”要対策”に別れている。”通常変位”では、「計測データには変位は現れていません。または変位があっても誤差や通常の変動の範囲内です」と判定される。”要注意”では、「斜面に変位が現れており、引き続き注意が必要です」と判定される。そして、”要対策”では、変位が大きくなっており、斜面に変状が発生していると判断されます。点検・対策等、対応が必要です」と判定される。
【００３５】
この診断・予知ルーチンに当たっては、処理済み変位データを用いて斜面安定性評価が行われる。ここでは、例えば、処理済み変位データを用いて、滑り面の設定、初期応力解析、変位データの同定解析、そして、有限要素法を用いた滑り安全率の評価を行う。滑り面の設定では、例えば、滑り面頂部の形跡が認められる点から直近の計測点Ａの変位ベクトルに平行な線を描いて、隣接する計測点Ｂと計測点Ａとを結ぶ線分の二等分線との交点Ｐを求める。次いで交点Ｐから計測点Ｂの変位ベクトルに平行な線を描いて、線分ＢＣ（Ｃは計測点を表す）との交点Ｑを求める。このような操作を繰り返して、脚部Ｄに到達して、滑り面を設定する（図４参照）。
【００３６】
上述のようにして、滑り面を設定した後、計測点と滑り面とを含む斜面の横断面モデルを生成して、滑り層の厚さを設定する。そして、有限要素法（ＦＥＭ）の要素分割を行い、このようなＦＥＭモデルに対して、地山のＥ（ヤング係数：一定値）とν（ポアソン比：一定値）を用いた単体重量γｔを外力とする自重解析を行って、初期応力を求める（初期応力解析）。
【００３７】
さらに、滑り層のみを異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータｍを用いて、計測変位（処理済み変位データ）を最もよく再現するｍを同定する。つまり、ｍを次第に低下させていくと、滑り層要素には、剪断降伏が生じるから、降伏規準と歪み軟化則とに応じて超過応力を解放させる反復計算を実行する（計測変位の同定解析）。同定の際には、次に示す評価関数が用いられる。
【００３８】
｛Σ（ＵＩ ｍ−ＵＩ ｃ）２｝／｛Σ（ＵＩ ｍ）２｝→最小（ｍｉｎ）
ここで、ＵＩ ｍ：計測変位，ＵＩ ｃ：計算変位である。
【００３９】
続いて、有限要素法を用いて、斜面安定解析を行い、滑り安全率の評価を行う。この際には、次に示す式が用いられる。
【００４０】
Ｆｓ＝（ΣＳｉ・Ｌｉ）／（Στｉ・Ｌｉ）＝｛Σ（ｃｉ＋σｉ・ｔａｎφ）Ｌｉ｝／（Σ／τｉ・Ｌｉ）
【００４１】
ここで、σｉ：要素ｉの滑り面上の直応力，τｉ：要素ｉの滑り面上の剪断応力，Ｓ：土要素の剪断抵抗，Ｓ＝ｃｉ＋τｉ・ｔａｎφ，Ｌｉ：滑り線長である。
【００４２】
なお、斜面安定性評価に当たっては、現場診断及び補足調査を行って、斜面安定性評価を行う。
【００４３】
上述の斜面安定性評価によって、監視センター１２では、対策が必要か否かを判定する。そして、対策が必要でないと判定すると、当該斜面について常時診断及び定期診断を行うことになる。一方、対策が必要であると判定すると、対策提案を行う。この対策提案に当たっては、補足調査を行いつつ、例えば、改善提案・対策工設計を行う。そして、改善提案・対策工設計が受け入れられると、対策工を実行して、対策工の効果判定を行う。その後、通常の常時診断・定期診断を当該斜面に対して行うことになる。
【００４４】
上述のようにして、ＧＰＳ受信機を用いて斜面の変位を時系列計測データとして収集して、時系列計測データをフィルタ処理・平滑化処理によって処理済み変位データとしているから、ノイズ等の誤差を除去して、時系列的に斜面の変位を正確に把握できることになる。
【００４５】
さらに、斜面の変位が認められると、処理済み変位データを用いて斜面の安定性を評価して、対策が必要であるか否かを判定するようにしたから、斜面の安定性を事前に予測して必要な対策を適宜講じることができることになる。
【００４６】
上述のようにして得られた時系列計測データ、処理済み変位データ、及び安定性評価情報は防災情報としてインターネットを介して監視センター１２から各ユーザ端末装置に配信されることになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとしたから、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができるという効果がある。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎 に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができるという効果がある。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
【００４８】
請求項２の発明では、監視センターは、斜面の安定性評価結果を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
【００４９】
請求項３の発明では、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとしたから、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができるという効果がある。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができるという効果がある。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
さらに、監視センターは、安定性評価結果に基づいて対策が必要か否かを判定し、対策が必要であると判定した場合には補足調査を行ないつつ改善提案、対策工設計を行ない当該斜面の状況に応じた対策提案を行なうようにしたから、時機に応じた安全対策を提案できるという効果がある。
【００５０】
請求項４の発明では、斜面の安定性評価結果の生成を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
【００５１】
請求項５の発明では、安定性評価を行う際、斜面の地形地質情報、斜面に関する対策情報、及び斜面の災害履歴情報を勘案して、斜面に変位が生じたと判定した時点における気象情報に応じて、処理済み変位データに基づいて安定評価を行うようにしたから、時系列的に的確に安全性を評価することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による防災監視システムの一例を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す防災監視システムにおける処理を説明するためのフロー図である。
【図３】 図１に示す防災監視システムにおいて計測された斜面変位データの一例を処理済み変位データとともに示す図であり、（ａ）は南北方向の変位を示す図、（ｂ）は東西方向の変位を示す図、（ｃ）は鉛直（垂直）方向の変位を示す図である。
【図４】 斜面安定性評価を行う際の滑り面の設定を説明するための図である。
【符号の説明】
１１−１〜１１−Ｎ 斜面監視装置
１１ａ〜１１ｃ ＧＰＳ受信機
１１ｄ 通信集約機
１１ｅ 無線集約機
１２ 監視センター
１２ａ コンピュータシステム
１３ 有線通信回線
１４ インターネット
１５−１〜１５−Ｍ ユーザ端末装置（パソコン又は携帯電話機）
１６ 無線中継機
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面等の斜面の状態をリアルタイムで監視して得られた時系列計測データに応じて防災情報を得るための防災監視システムおよび防災監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、法面等の斜面、特に、不安定要素がある大規模な法面では崩落の危険が常に付きまとう関係上、斜面を適切に維持管理する必要があり、斜面の維持管理においては、各種の保護工及び対策工が施されている。しかしながら、斜面を維持管理する際において、地山の風化、植生の遷移、及び保護工や対策工の老朽化等の要因がどのように斜面崩落にかかわっているか未だに不明な点が多い。このため、斜面の状態を常に監視して、事前に斜面崩落を予測することが行われている。
【０００３】
このような斜面崩落の兆候を監視するシステムとして、例えば、特開平１０−１１６７７号公報に記載された防災監視システムが知られている（以下単に従来例と呼ぶ）。
【０００４】
従来例では、光ファイバーで防災ネットを編成して、法面等の崩落現場にこの防災ネットを張設している。そして、光ファイバーが引っ張り・曲げ・圧縮等のストレスを受けると、その透過光量が減少するので、この透過光量の減少を監視して、透過光量が予め規定された閾値以下となると、警報灯又はブザー等の警報素子を駆動して崩落の危険を通知するようにしている。
【０００５】
このように、従来例では、法面に崩落の危険があるか否かをリアルタイムに監視しているものの、単に、法面に崩落の危険があるか否かの判別をリアルタイムに行っているだけであって、法面等の斜面の状態をリアルタイムに計測して監視情報を得ることができない。つまり、従来例では、時系列的に斜面の状態を監視することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、斜面の状態をリアルタイムで計測して、その時系列計測データから斜面の状態を知ろうとしても、時系列計測データ自体の評価が極めて難しく、しかも天候等の外的要因によって時系列データがばらつくことを考慮すると、専門的な知識を有しなければ、時系列データを適切に評価することは困難であった。
【０００７】
例えば、従来のリアルタイム監視システムでは、斜面に設置された各種センサーから得られた計測データを、斜面現場に近接して配置された監視装置本体（監視コンピュータ）に有線又は無線によって送り、監視コンピュータで計測データを集計して時系列計測データとして表示している。このため、時系列計測データ自体の評価が極めて難しく、しかも天候等の外的要因によって時系列データがばらつくことを考慮すると、専門的な知識を有しなければ、時系列データを適切に評価することは困難であった。
【０００８】
さらに、従来のリアルタイム監視システムは、所謂スタンドアロン方式であり、斜面現場毎にリアルタイム監視システムを配置しなければならず、このため、監視システム自体が高価となるばかりでなく、斜面現場毎にバージョンアップ等の方策を講じないと、斜面の状態を適切に監視できないという課題もあった。
【０００９】
本発明の目的は、斜面の状態をリアルタイムで監視して得られた時系列計測データに基づいて斜面防災情報を得て斜面の状態を容易に評価することのできる防災監視システムおよび防災監視方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することのできる防災監視システムおよび防災監視方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、斜面の状態を監視して前記斜面に関する防災情報を得るための防災監視システムであって、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて前記斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得るＧＰＳ計測手段と、前記時系列データを受け、前記時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとする監視センターとを備え、前記ＧＰＳ計測手段は斜面毎に配置されており、前記監視センターは通信回線を介して前記斜面毎に前記時系列計測データを受け前記斜面毎に前記処理済み変位データを生成し、前記処理済み変位データから有限要素法を用いて前記 斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて前記斜面の安定性を評価して、安定性評価結果を生成するように構成されていることを特徴とする防災監視システムが得られる。
【００１２】
このようにして、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとすれば、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができる。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができる。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができる。
【００１３】
また、前記監視センターは、前記安定性評価結果を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて前記処理済み変位データを最もよく再現する前記異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、前記滑り層要素に生ずる応力を算出して前記滑り安全率を求めて生成するようにしている。
【００１４】
このようにして、監視センターは、斜面の安定性評価結果を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、斜面の状態を監視して前記斜面に関する防災情報を得るための防災監視方法であって、
斜面毎に配置されたＧＰＳ計測手段によってＧＰＳ衛星からの電波を受けて前記斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを生成し、監視センターは、通信回線を介して前記斜面毎の前記時系列データを受けて前記時系列データを、時系列解析モデルを用いてフィルタ処理・平滑化処理を行い処理済み変位データとし、前記処理済み変位データに基づいて前記斜面の変位の有無を判定し、変位ありの場合に前記処理済み変位データから有限要素法を用いて前記斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて前記斜面の安定性評価結果を生成し、さらに前記監視センターは、前記安定性評価結果に基づいて対策が必要か否かを判定し、対策が必要であると判定した場合には補足調査を行ないつつ改善提案、対策工設計を行ない当該斜面の状況に応じた対策提案を行なうことを特徴とする防災監視方法が得られる。
【００１６】
このように、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとしたから、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができる。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができる。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができ る。
さらに、監視センターは、安定性評価結果に基づいて対策が必要か否かを判定し、対策が必要であると判定した場合には補足調査を行ないつつ改善提案、対策工設計を行ない当該斜面の状況に応じた対策提案を行なうようにしたから、時機に応じた安全対策を提案できる。
【００１７】
また、前記安定性評価結果の生成は、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて前記処理済み変位データを最もよく再現する前記異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、前記滑り層要素に生ずる応力を算出して前記滑り安全率を求めて生成されることを特徴としている。
【００１８】
このように、斜面の安定性評価結果の生成を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができる。
【００１９】
さらに、前記安定性評価結果を生成する際、前記監視センターは、少なくとも当該斜面の地形地質を示す地形地質情報、当該斜面に対する対策工に関する対策情報、及び当該斜面に関する災害履歴を示す災害履歴情報を勘案して当該斜面に変位が生じたと判定した時点における気象情報に応じて前記安定評価結果を生成する。
このように、安定性評価を行う際、斜面の地形地質情報、斜面に関する対策情報、及び斜面の災害履歴情報を勘案して、斜面に変位が生じたと判定した時点における気象情報に応じて、処理済み変位データに基づいて安定評価を行うようにしたから、時系列的に的確に安全性を評価することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２１】
図１を参照して、まず、図示の防災監視システムは、複数の斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは２以上の整数）を備えており、これら斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎは監視センター１２に、光ケーブル通信回線等の有線通信回線１３を介して接続されている。斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎは互いに異なる斜面に配置され、それぞれ斜面の状態をリアルタイムで監視計測して時系列計測データを監視センター１２に送る。ここでは、斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎが送出する時系列計測データを、それぞれ第１〜第Ｎの時系列計測データと呼ぶことにする。
【００２２】
監視センター１２にはコンピュータシステム１２ａが備えられており、後述するようにして、監視センター１２では、コンピュータシステム１２ａによって、各斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎから得られた第１〜第Ｎの時系列計測データに応じて斜面毎に防災情報を生成する。なお、監視センター１２は、斜面監視システム１１−１〜１１−Ｎから離れた地点に配置されており、遠隔的に時系列計測データを収集する。このコンピュータシステム１２ａは、インターネット１４に接続されており、インターネット１４を介してユーザ端末装置（例えば、パソコン又は携帯電話機）１５−１〜１５−Ｍ（Ｍは２以上の整数）に防災情報を配信する。つまり、コンピュータシステム１２ａは、第１〜第Ｎの時系列計測データを解析して防災情報を生成するとともに防災情報を配信する防災情報配信サーバとして機能する。
【００２３】
斜面監視装置（ＧＰＳ計測手段）１１−ｎ（ｎは１からＮまでのいずれかの数）は、少なくとも３つのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機（計測装置）１１ａ〜１１ｃを有しており、この内の一つ、例えば、ＧＰＳ受信機１１ａは基準点受信機として、斜面以外の地点に配置されている。つまり、基準点受信機１１ａは斜面の基線から離れて安定した地面に配置されている。
【００２４】
一方、他のＧＰＳ受信機１１ｂ及び１１ｃは斜面上に配置されている。そして、ＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃはＧＰＳ衛星からの電波（ＧＰＳ電波）を受信してリアルタイムにその位置情報（ＧＰＳデータ）を時系列計測データとして出力する。これらＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃは、通信装置として用いられる通信集約機１１ｄ又は無線集約機１１ｅに接続されており、通信集約機１１ｄは有線通信回線１３に接続されている。そして、通信集約機１１ｄは各時系列計測データを有線通信回線１３を介して監視センター１２に送る。一方、無線集約機１１ｅは各時系列計測データを、無線回線を介して無線中継機１６に送る。図１には無線中継機１６が一つ示されているが、実際には複数の無線中継機１６が配置されており、無線中継機１６毎に通信エリアが規定され、無線中継機１６は自己の通信エリア内に位置する無線集約機１１ｄから時系列計測データを受けることになる。無線中継機１６は前述の有線通信回線１３に接続されており、無線中継機１６から監視センター１２に斜面毎の時系列データが送られることになる。なお、各時系列データには斜面を識別するための情報（斜面識別情報）が付加されている。
【００２５】
このようにして得られた時系列計測データ（ＧＰＳデータ）は各ＧＰＳ受信機の位置情報を、時間をおって３次元的に表しており、前述のように、基準点受信機１１ａの位置は安定しているから、変化しないものとみなすことができ、いま、基準点受信機１１ａの位置情報を基準点位置情報とすると、この基準点位置情報と他のＧＰＳ受信機から得られた位置情報とに基づいて斜面の変位を時系列的にしかも３次元的に得ることができる。
【００２６】
ここで、図２及び図３を参照して、監視センター１２では、前述のようにして得られた時系列計測データに基づいて、斜面の変位データ（斜面変位データ）を得る。いま、ＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃによって予め定められた時間間隔でその位置計測を行っているものとすると、予め定められた時間間隔毎に斜面変位データが得られ、この斜面変位データは横軸を時間、縦軸を変位として示されることになる。斜面変位データは、例えば、南北方向、東西方向、及び鉛直方向の変位点列として表される（図３（ａ）は南北方向、図３（ｂ）は東西方向、そして、図３（ｃ）は鉛直方向の変位である）。
【００２７】
ところで、上述の斜面変位データは、各種外的要因（例えば、ＧＰＳ衛星の状態、電離層及び対流圏の影響、マルチパス、及び基線長さ）によってバラツキ（帯状にばらつく）を含んでおり、このような斜面変位データから斜面の状態を正確に把握・評価することは難しい。そこで、監視センター１２（つまり、コンピュータシステム１２ａ）では、斜面変位データに対してフィルタ処理及び平滑化処理を行って、図３（ａ）〜（ｃ）に実線で示す処理済み変位データを生成する。
【００２８】
ここで、フィルタ処理及び平滑化処理について説明すると、ここでは、カルマンフィルタのアルゴリズムによって、状態ベクトルｘｎを推定する方法で、システムノイズの分散τ２及び観測ノイズの分散σ２、そして、次数ｋを推定して、ｘｎを離散的に求めて、対数尤度及びＡＩＣ（赤池情報量）を用いて最適なｘｎを推定する。
【００２９】
つまり、状態空間モデルを、ｘｎ＝Ｆｎｘｎ−１＋Ｇｎνｎ，ｙｎ＝Ｈｎｘｎ＋ｗｎとする。ここで、ｘｎ：直接観測できない状態ベクトル（確率システムモデル）、νｎ：システムノイズ（平均０，分散共分散行列Ｑｎ）、ｙｎ：観測データ（観測モデル）、ｗｎ：観測ノイズ（平均０，分散共分散行列Ｒｎ）であり、Ｆｎ，Ｇｎ，Ｈｎはそれぞれガウス・マルコフ過程で定義された推移行列である。そして、この状態空間モデルを、確率差分方程式とする。Ｈｎｘｎ＝ｔｎとすると、ｙｎ＝ｔｎ＋ｗｎ（観測モデル），Δｋｔｎ＝νｎ（ｋ＝１の場合、Δｔｎ＝ｔｎ−ｔｎ−１＝νｎ，Δｋｔｎはｋ階の差分方程式）となる。
【００３０】
そして、カルマンフィルタによって、一期先予測（第１のステップ）、フィルタ（第２のステップ）、平滑化（第３のステップ）を一連の流れとして計算して、観測値ｙｎ＝｛ｙ１，ｙ２，…，ｙｎ ｝が与えられた下の状態ｘｎ＝｛ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ｝を求める。
【００３１】
このようにして、フィルタ処理及び平滑化処理を行うと、前述したように、図３（ａ）〜（ｃ）に実線で示す処理済み変位データが生成される。そして、この処理済み変位データは前述の変位データとともに記憶装置（例えば、データベース（図示せず））に格納される。
【００３２】
このようにして、処理済み変位データを得た後、処理済み変位データが斜面の変位を示していると、つまり、斜面変位ありと判定すると、監視センター１２は、当該斜面の診断・予知を実行する。つまり、監視センター１２では、処理済み変位データが斜面の変位を示していると、当該斜面について処理済み変位データから斜面変位の危険度を評価する。ところで、監視センター１２では、前述の計測データの他に、各斜面毎の地形地質情報、対策情報、及び災害履歴情報がデータベースに蓄積されており、これら地形地質情報、対策情報、及び災害履歴情報は、最新のデータに基づいて更新される。
【００３３】
さらに、監視センター１２には各斜面毎に当該地域の気象情報が気象機関等から配信されている。そして、監視センター１２では、これら地形地質情報、気象情報、対策情報、災害履歴情報を勘案して各斜面毎に処理済み変位データに応じた斜面変位の危険度を評価する（診断・予測ルーチン）。
【００３４】
この斜面変位危険度の評価は、例えば、３段階の評価で行われ、”通常変位”、”要注意”、及び”要対策”に別れている。”通常変位”では、「計測データには変位は現れていません。または変位があっても誤差や通常の変動の範囲内です」と判定される。”要注意”では、「斜面に変位が現れており、引き続き注意が必要です」と判定される。そして、”要対策”では、変位が大きくなっており、斜面に変状が発生していると判断されます。点検・対策等、対応が必要です」と判定される。
【００３５】
この診断・予知ルーチンに当たっては、処理済み変位データを用いて斜面安定性評価が行われる。ここでは、例えば、処理済み変位データを用いて、滑り面の設定、初期応力解析、変位データの同定解析、そして、有限要素法を用いた滑り安全率の評価を行う。滑り面の設定では、例えば、滑り面頂部の形跡が認められる点から直近の計測点Ａの変位ベクトルに平行な線を描いて、隣接する計測点Ｂと計測点Ａとを結ぶ線分の二等分線との交点Ｐを求める。次いで交点Ｐから計測点Ｂの変位ベクトルに平行な線を描いて、線分ＢＣ（Ｃは計測点を表す）との交点Ｑを求める。このような操作を繰り返して、脚部Ｄに到達して、滑り面を設定する（図４参照）。
【００３６】
上述のようにして、滑り面を設定した後、計測点と滑り面とを含む斜面の横断面モデルを生成して、滑り層の厚さを設定する。そして、有限要素法（ＦＥＭ）の要素分割を行い、このようなＦＥＭモデルに対して、地山のＥ（ヤング係数：一定値）とν（ポアソン比：一定値）を用いた単体重量γｔを外力とする自重解析を行って、初期応力を求める（初期応力解析）。
【００３７】
さらに、滑り層のみを異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータｍを用いて、計測変位（処理済み変位データ）を最もよく再現するｍを同定する。つまり、ｍを次第に低下させていくと、滑り層要素には、剪断降伏が生じるから、降伏規準と歪み軟化則とに応じて超過応力を解放させる反復計算を実行する（計測変位の同定解析）。同定の際には、次に示す評価関数が用いられる。
【００３８】
｛Σ（ＵＩ ｍ−ＵＩ ｃ）２｝／｛Σ（ＵＩ ｍ）２｝→最小（ｍｉｎ）
ここで、ＵＩ ｍ：計測変位，ＵＩ ｃ：計算変位である。
【００３９】
続いて、有限要素法を用いて、斜面安定解析を行い、滑り安全率の評価を行う。この際には、次に示す式が用いられる。
【００４０】
Ｆｓ＝（ΣＳｉ・Ｌｉ）／（Στｉ・Ｌｉ）＝｛Σ（ｃｉ＋σｉ・ｔａｎφ）Ｌｉ｝／（Σ／τｉ・Ｌｉ）
【００４１】
ここで、σｉ：要素ｉの滑り面上の直応力，τｉ：要素ｉの滑り面上の剪断応力，Ｓ：土要素の剪断抵抗，Ｓ＝ｃｉ＋τｉ・ｔａｎφ，Ｌｉ：滑り線長である。
【００４２】
なお、斜面安定性評価に当たっては、現場診断及び補足調査を行って、斜面安定性評価を行う。
【００４３】
上述の斜面安定性評価によって、監視センター１２では、対策が必要か否かを判定する。そして、対策が必要でないと判定すると、当該斜面について常時診断及び定期診断を行うことになる。一方、対策が必要であると判定すると、対策提案を行う。この対策提案に当たっては、補足調査を行いつつ、例えば、改善提案・対策工設計を行う。そして、改善提案・対策工設計が受け入れられると、対策工を実行して、対策工の効果判定を行う。その後、通常の常時診断・定期診断を当該斜面に対して行うことになる。
【００４４】
上述のようにして、ＧＰＳ受信機を用いて斜面の変位を時系列計測データとして収集して、時系列計測データをフィルタ処理・平滑化処理によって処理済み変位データとしているから、ノイズ等の誤差を除去して、時系列的に斜面の変位を正確に把握できることになる。
【００４５】
さらに、斜面の変位が認められると、処理済み変位データを用いて斜面の安定性を評価して、対策が必要であるか否かを判定するようにしたから、斜面の安定性を事前に予測して必要な対策を適宜講じることができることになる。
【００４６】
上述のようにして得られた時系列計測データ、処理済み変位データ、及び安定性評価情報は防災情報としてインターネットを介して監視センター１２から各ユーザ端末装置に配信されることになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとしたから、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができるという効果がある。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎 に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができるという効果がある。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
【００４８】
請求項２の発明では、監視センターは、斜面の安定性評価結果を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
【００４９】
請求項３の発明では、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得て、この時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとしたから、斜面の真の変位を容易に把握でき、その結果、斜面の状態を容易に評価することができるという効果がある。
さらに、斜面毎に時系列計測データを得て、監視センターで各斜面毎に時系列計測データを収集し、斜面毎に処理済み変位データを生成するようにしたから、複数の斜面現場毎に防災情報を得て斜面現場毎に斜面の状態を評価することができるという効果がある。
さらに、処理済み変位データから有限要素法を用いて斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて斜面の安定性評価結果を生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
さらに、監視センターは、安定性評価結果に基づいて対策が必要か否かを判定し、対策が必要であると判定した場合には補足調査を行ないつつ改善提案、対策工設計を行ない当該斜面の状況に応じた対策提案を行なうようにしたから、時機に応じた安全対策を提案できるという効果がある。
【００５０】
請求項４の発明では、斜面の安定性評価結果の生成を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて処理済み変位データを最もよく再現する異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて生成するようにしたから、斜面の安全性を容易に把握することができることになり、斜面の崩落を的確に予測することができるという効果がある。
【００５１】
請求項５の発明では、安定性評価を行う際、斜面の地形地質情報、斜面に関する対策情報、及び斜面の災害履歴情報を勘案して、斜面に変位が生じたと判定した時点における気象情報に応じて、処理済み変位データに基づいて安定評価を行うようにしたから、時系列的に的確に安全性を評価することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による防災監視システムの一例を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す防災監視システムにおける処理を説明するためのフロー図である。
【図３】 図１に示す防災監視システムにおいて計測された斜面変位データの一例を処理済み変位データとともに示す図であり、（ａ）は南北方向の変位を示す図、（ｂ）は東西方向の変位を示す図、（ｃ）は鉛直（垂直）方向の変位を示す図である。
【図４】 斜面安定性評価を行う際の滑り面の設定を説明するための図である。
【符号の説明】
１１−１〜１１−Ｎ 斜面監視装置
１１ａ〜１１ｃ ＧＰＳ受信機
１１ｄ 通信集約機
１１ｅ 無線集約機
１２ 監視センター
１２ａ コンピュータシステム
１３ 有線通信回線
１４ インターネット
１５−１〜１５−Ｍ ユーザ端末装置（パソコン又は携帯電話機）
１６ 無線中継機
Claims (5)
- 斜面の状態を監視して前記斜面に関する防災情報を得るための防災監視システムであって、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて前記斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを得るＧＰＳ計測手段と、前記時系列データを受け、前記時系列データを、時系列解析モデルを用いたフィルタ処理・平滑化処理を行って処理済み変位データとする監視センターとを備え、
前記ＧＰＳ計測手段は斜面毎に配置されており、前記監視センターは通信回線を介して前記斜面毎に前記時系列計測データを受け前記斜面毎に前記処理済み変位データを生成し、前記処理済み変位データから有限要素法を用いて前記斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて前記斜面の安定性を評価して、安定性評価結果を生成するように構成されていることを特徴とする防災監視システム。 - 前記監視センターは、前記安定性評価結果を、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて前記処理済み変位データを最もよく再現する前記異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、前記滑り層要素に生ずる応力を算出して前記滑り安全率を求めて生成することを特徴とする請求項１記載の防災監視システム。
- 斜面の状態を監視して前記斜面に関する防災情報を得るための防災監視方法であって、
斜面毎に配置されたＧＰＳ計測手段によってＧＰＳ衛星からの電波を受けて前記斜面の変位をリアルタイムに計測して時系列計測データを生成し、監視センターは、通信回線を介して前記斜面毎の前記時系列データを受けて前記時系列データを、時系列解析モデルを用いてフィルタ処理・平滑化処理を行い処理済み変位データとし、前記処理済み変位データに基づいて前記斜面の変位の有無を判定し、変位ありの場合に前記処理済み変位データから有限要素法を用いて前記斜面の滑り層要素に生ずる応力を算出して滑り安全率を求めて前記斜面の安定性評価結果を生成し、さらに前記監視センターは、前記安定性評価結果に基づいて対策が必要か否かを判定し、対策が必要であると判定した場合には補足調査を行ないつつ改善提案、対策工設計を行ない当該斜面の状況に応じた対策提案を行なうことを特徴とする防災監視方法。 - 前記安定性評価結果の生成は、滑り層要素を異方非線形弾性体として、異方損傷パラメータ（ｍ）を用いて前記処理済み変位データを最もよく再現する前記異方損傷パラメータ（ｍ）を定めてから、前記滑り層要素に生ずる応力を算出して前記滑り安全率を求めて生成されることを特徴とする請求項３記載の防災監視方法。
- 前記安定性評価結果を生成する際、前記監視センターは、少なくとも当該斜面の地形地質を示す地形地質情報、当該斜面に対する対策工に関する対策情報、及び当該斜面に関する災害履歴を示す災害履歴情報を勘案して当該斜面に変位が生じたと判定した時点における気象情報に応じて前記安定評価結果を生成するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の防災監視方法。
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