JP3860138B2

JP3860138B2 - Debris flow warning area generation device and program thereof

Info

Publication number: JP3860138B2
Application number: JP2003143073A
Authority: JP
Inventors: 英二岩浪; 雅博三島; 茂清田畑
Original assignee: 中日本航空株式会社; 財団法人砂防フロンティア整備推進機構
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP2004347755A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地形情報から、土石流特別警戒区域及び土石流警戒区域を推定し推定した各区域を地形図に図示する方法、装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、土石流の警戒区域、特別警戒区域を推定するには、土石流の発生しそうな渓流及び、渓流の出口において、ある一定量の土砂流出があったとし、等高線表記のある地図、地形図、航空写真等を用いて、谷の断面積を計算し、渓流に対して、土石流がどれくらいの高さになるか計算していた。さらに、渓流の出口以降の下流域においては、土石流の進む方向、広がる範囲を等高線などから標高を得て、推測していた。
【０００３】
又、渓流の傾斜による、流出土砂の速度、破壊力なども、地図などから、渓流の幅、傾斜を計算し、流速を計算することで、推定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、土石流が発生すると考えられる渓流、渓流の出口において、土石流が及ぶと仮定される警戒区域、人的、経済的被害が及ぶと考えられる特別警戒区域を設置して、土地利用の注意、住民への大雨時の注意喚起などを行ってきた。警戒区域の設定にあたっては、谷の形状、流域面積、渓流の斜度等から、一般的に危険渓流とされる判断基準があり、その下流域、谷の出口などにおいて、過去の災害情報、経験に基づいて警戒域の設定を行っていた。土石流の流れる経路、範囲については傾斜、標高などを考慮に入れ、複数の調査地点を設置し、地図から得れる情報を元に推定していた。
【０００５】
特別警戒区域の設定にあたっては、渓流の流域面積から、流出すると仮定される土砂量を推定し、推定した土砂量に対して、地形、地形断面、傾斜などを考慮し、土石流の流れる流線を推定し、流線に沿って、土石流の高さ、流れる方向、広がる範囲を推定していた。推定にあたっては、例えば、流線上に複数の調査ポイントを設け、調査ポイントごとに、地図から、地形断面積、傾斜などを計算し、流出土砂量を元に、土石流の高さ、流体力などを計算していた。
【０００６】
しかし、いずれの区域を推定する場合も、調査地点毎に地図から計算を行うことは、多大な時間と労力を要していた。さらに、経験を積んだ担当者が必要であった。
【０００７】
また、土石流が流れると推定される流線についても、地図を見て流線を設定するため、流線を設定する担当者の経験に頼ることとなり、客観的な情報を元にした設定ではなかった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、誰にでも簡単にすばやく警戒区域の設定ができるようにすることである。
【０００９】
なお、上述したある１つの発明が、上記した全ての目的を同時に達成するものと解されるべきではなく、個々の発明が、それぞれの目的を達成するものと解されるべきである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明による土石流警戒区域生成装置は、地理情報を記憶した地理情報記憶手段と、
表示装置と、
前記表示装置に前記地理情報を地形図を含む地図として表示する地理情報表示手段と、入力装置と、
前記入力装置によって、前記地理情報表示手段により前記表示装置に表示された前記地図に対して位置情報を入力する位置情報入力手段と、
前記表示装置に前記地理情報表示手段により表示された前記地図に対する前記入力装置による動作に応じて、前記位置情報入力手段により指定された地点を氾濫開始点とする氾濫開始点指定手段と、
前記入力装置の動作に応じて前記氾濫開始点における流出土砂量を設定する流出土砂量設定手段と、
前記表示装置に前記地理情報表示手段により表示された前記地図において、前記入力装置による動作に応じて、前記位置情報入力手段により指定された複数の位置により流線を設定する流線設定手段と、
前記表示装置に前記地理情報表示手段により表示された前記地図における前記流線設定手段により設定された流線上において、前記入力装置による動作に応じて、前記位置情報入力手段により指定された複数の位置を調査実施点として指定する調査実施点指定手段と、
前記調査実施点指定手段により指定された前記調査実施点において、前記地理情報記憶手段に記憶されている前記地理情報から前記流線設定手段により設定された流線の傾斜角を求め、その傾斜角と前記流出土砂量設定手段により設定された前記氾濫開始点における前記流出土砂量とに基づいて、各調査実施点における流下土石量を演算する流下土石量演算手段と、
前記地理情報記憶手段に記憶されている前記地理情報を読出し、その地理情報から、前記調査実施点指定手段により設定された前記調査実施点における前記流線に垂直な方向の横断測線に沿った地形断面図を求める地形断面図演算手段と、
前記各調査実施点において、前記地形断面図演算手段により演算された前記地形断面図から、前記流下土石量演算手段により演算されたその各調査実施点における前記流下土石量に対応する断面積が得られる水準標高ｈを演算する水準標高演算手段と、
前記各調査実施点において、前記地形断面図演算手段により演算された前記地形断面図における最低標高と、前記水準標高演算手段により演算された前記各水準標高ｈとから、前記前記各調査実施点における土石流水深Ｈを演算する水深演算手段と、
前記水深演算手段により演算された前記土石流水深Ｈから、前記各調査実施点における土石流の流体力Ｆd を演算する流体力演算手段と、
前記水深演算手段により演算された前記土石流水深Ｈから、前記各調査実施点における建築物の耐久力ｐ2 を演算する耐久力演算手段と、
前記流体力演算手段により演算された前記各調査実施点における前記流体力Ｆd と、前記耐久力演算手段により演算された前記各調査実施点における前記耐久力ｐ2 との関係が、Ｆ d ＞ｐ 2 を満たす調査実施点を求める調査手段と、
前記調査手段により求められたＦd ＞ｐ2 を満たす前記調査実施点における前記地形断面図演算手段により演算された前記地形断面図と、その調査実施点における前記水深演算手段により演算された前記土石流水深Ｈに対応する横断側線との交点を、前記土石流の境界点として、左右岸それぞれ演算する境界点演算手段と、
前記境界点演算手段により演算された、これらの境界点を土石流特別警戒区域境界点として決定する土石流特別警戒区域境界点手段と、
前記各調査地点での前記土石流特別警戒区域境界点を連結することにより得られる多角形の区域を土石流特別警戒区域とする特別警戒区域生成手段と、
前記特別警戒区域生成手段により生成された前記土石流特別警戒区域を前記地図上に重畳表示する特別警戒区域出力手段と
を有することを特徴とする土石流警戒区域生成装置である。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、地理情報を記憶した地理情報記憶手段と、表示装置と、演算処理を実行する中央処理装置とを有するコンピュータシステムの中央処理装置に各処理を実行させるためのプログラムであって、
前記表示装置に前記地理情報を地形図を含む地図として表示する地理情報表示手順と、前記入力装置によって、前記地理情報表示手順により前記表示装置に表示された前記地図に対して位置情報を入力する位置情報入力手順と、
前記表示装置に前記地理情報表示手順により表示された前記地図に対する前記入力装置による動作に応じて、前記位置情報入力手順により指定された地点を氾濫開始点とする氾濫開始点指定手順と、
前記入力装置の動作に応じて前記氾濫開始点における流出土砂量を設定する流出土砂量設定手順と、
前記表示装置に前記地理情報表示手順により表示された前記地図において、前記入力装置による動作に応じて、前記位置情報入力手順により指定された複数の位置により流線を設定する流線設定手順と、
前記表示装置に前記地理情報表示手順により表示された前記地図における前記流線設定手順により設定された流線上において、前記入力装置による動作に応じて、前記位置情報入力手順により指定された複数の位置を調査実施点として指定する調査実施点指定手順と、
前記調査実施点指定手順により指定された前記調査実施点において、前記地理情報記憶手段に記憶されている前記地理情報から前記流線設定手順により設定された流線の傾斜角を求め、その傾斜角と前記流出土砂量設定手順により設定された前記氾濫開始点における前記流出土砂量とに基づいて、各調査実施点における流下土石量を演算する流下土石量演算手順と、
前記地理情報記憶手段に記憶されている前記地理情報を読出し、その地理情報から、前記調査実施点指定手順により設定された前記調査実施点における前記流線に垂直な方向の横断測線に沿った地形断面図を求める地形断面図演算手順と、
前記各調査実施点において、前記地形断面図演算手順により演算された前記地形断面図から、前記流下土石量演算手順により演算されたその各調査実施点における前記流下土石量に対応する断面積が得られる水準標高ｈを演算する水準標高演算手順と、
前記各調査実施点において、前記地形断面図演算手順により演算された前記地形断面図における最低標高と、前記水準標高演算手順により演算された前記各水準標高ｈとから、前記前記各調査実施点における土石流水深Ｈを演算する水深演算手順と、
前記水深演算手順により演算された前記土石流水深Ｈから、前記各調査実施点における土石流の流体力Ｆd を演算する流体力演算手順と、
前記水深演算手順により演算された前記土石流水深Ｈから、前記各調査実施点における建築物の耐久力ｐ2 を演算する耐久力演算手順と、
前記流体力演算手順により演算された前記各調査実施点における前記流体力Ｆd と、前記耐久力演算手順により演算された前記各調査実施点における前記耐久力ｐ2 との関係が、Ｆ d ＞ｐ 2 を満たす調査実施点を求める調査手順と、
前記調査手順により求められたＦd ＞ｐ2 を満たす前記調査実施点における前記地形断面図演算手順により演算された前記地形断面図と、その調査実施点における前記水深演算手順により演算された前記土石流水深Ｈに対応する横断側線との交点を、前記土石流の境界点として、左右岸それぞれ演算する境界点演算手順と、
前記境界点演算手順により演算された、これらの境界点を土石流特別警戒区域境界点として決定する土石流特別警戒区域境界点手順と、
前記各調査地点での前記土石流特別警戒区域境界点を連結することにより得られる多角形の区域を土石流特別警戒区域とする特別警戒区域生成手順と、
前記特別警戒区域生成手順により生成された前記土石流特別警戒区域を前記地図上に重畳表示する特別警戒区域出力手順と
を前記中央処理装置に実行させるプログラムである。
【００１２】
本欄では、各請求項に記載の発明に関して、主としてその作用及び効果を記載する。発明の理解を容易にするために、例示的に具体化して説明しているが、請求項の構成を限定するものではない。そして、例示的に具体化して説明した部分は、発明の実施の形態の説明でもある。
【００１３】
請求項１の発明によれば、地図に対して指定した地点を氾濫開始点とし、流出土砂量を与え、土石流が流下すると仮定される流線上に設定した複数の調査実施点において、氾濫開始点に近い調査地点から順に地理情報を用いて地形断面積と潤辺から得られる流量とが釣り合う土石流の水準標高ｈを求める。求めた土石流の水準標高ｈを用いて、土石流の水深Ｈを求める。この、土石流水深Ｈを用いて土石流の流体力Ｆd 及び、建築物の耐久力ｐ2 を求め、Ｆd ＜ｐ2 となる調査地点まで順に調査し、Ｆd ＞ｐ2 である調査地点での土石流水深Ｈから求められる地形断面と土石流との境界点を左右岸それぞれ求め、それらの境界点を土石流特別警戒区域境界点とすることにより、土石流が発生した場合、建築物に被害が及ぶと考えられる範囲を土石流特別警戒区域とすることができるようになる。
【００１４】
さらに、各調査地点での土石流特別警戒区域境界点を連結することにより得られる多角形の区域を土石流特別警戒区域とすることができるようになる。このように、流出土砂量、実際の谷の形状を用いて、土石流の高さを推定する。推定した土石流の高さを用いて土石流の流体力を求めるようにしたため、実際に土石流が発生した時に近い特別警戒区域を設定することが可能となる。また、初期値として与える流出土砂量については、例えば、流域面積、時間当たりの降雨量、積算降雨量などを元に、複数の場合について初期値を与えることにより、簡単に様々な状況を想定することが可能となる。
【００１５】
さらに、生成された土石流特別警戒区域を地図上に出力することが可能となるので、地図上にて確認することが可能となる。
【００１６】
このように土石流警戒区域生成装置を構成することにより、多大な時間と労力と経験とを必要とすることなく、誰にでも、特別警戒区域の生成を行うことが可能となる。従って、費用、時間などの面から、これまで、特別警戒区域の設定を行うことができなかった地域においても、特別警戒区域の調査を行うことが可能となり、降雨量などにより、より適確に、建設禁止区域や避難情報などを提供できるようになる。
【００１７】
土石流は、流下する速度が速いため、一旦発生してしまうと、避難することが難しく、過去においても、多数の人命、財産が失われてきた。このような災害に対しては、予め被害想定を行い早めの避難によってのみ対応が可能となる。また、被害が予想される地域においては、住宅の建設、公共施設の設置などを行わないようにすることも可能となる。このような土石流の警戒区域、特別警戒区域の予想が様々な地域で簡単に行うことが可能となる。
【００１８】
請求項２のプログラムに関する発明は、請求項１の土石流警戒区域生成装置の発明に対応する。すなわち、請求項２に記載の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムは、そのプログラムをコンピュータにおいて実行するとき、請求項１に記載の土石流警戒区域生成装置の動作及び効果を奏するものである。よって、発明の作用及び得られる効果は、請求項１の装置発明の作用及び効果と同一であるので、重複記載を省略する。
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下、本発明の土石流警戒区域生成装置について図面を参照して説明する。図１に本発明の土石流警戒区域生成装置の一実施例を示す。本発明の土石流警戒区域生成装置は、制御装置１０、入力装置２０、表示装置３０により構成され、制御装置１０は、ＣＰＵ４０、記憶手段６１、ＧＩＳ６０により構成される。
【００２０】
ＣＰＵ４０は、警戒区域を生成する警戒区域生成手段４１、警戒区域を地図上に出力するようＧＩＳ制御部６８に指令を出力する警戒区域出力手段５１、特別警戒区域を生成する特別警戒区域生成手段４２、特別警戒区域を地図上に出力するよう指令を出力する特別警戒区域出力手段５２、所定の半径の円周上における最低標高点を探索する最低標高点探索手段４６、中心となった格子点から、探索した最低標高点を結ぶ矢印表示を行うようＧＩＳ制御部６８に指令を出す最低標高点矢印出力手段５６、地図上の複数のポイントを指示することにより流線を設定する流線設定手段４７、設定した流線を地図上に出力するよう指令する流線出力手段５７、流線断面図表示手段６７により表示されている流線断面図の表示に対して、流線断面図位置入力手段６５により流線上の任意の地点を指示することにより、地図上の対応する流線上の位置を設定する流線断面図指示位置設定手段４８及び、指示された位置を地図上の位置として出力するよう指令する流線断面図指示位置連動表示出力手段５８からなり、記憶手段６１は、ハードディスク装置、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ，ＲＯＭなどの１種又はそれらの組み合わせからなり、必要な情報、プログラム等が予め記憶され、必要な情報を一時的に記憶する。なお、ＣＰＵ４０が上記の各手段を構成しているように説明したが、各手段は、ハードウエアとしてはＣＰＵ４０で構成され、ソフトウエアとしてはＣＰＵ４０の実行する処理ステップによっても構成されている。また、請求項のプログラムに関する発明を記述した手順は、これらの各手段において実行されるＣＰＵ４０の処理手順を意味する。
【００２１】
ＧＩＳ６０は、位置情報入力手段６３により、入力された位置情報と、記憶手段６１の地理情報記憶手段６２に記憶されたデータベースを用いて、ＧＩＳ制御部６８により、文字や数字、画像などを地図と結びつけて、位置や場所から標高、傾斜などの情報を分かりやすく地理情報表示手段６６により、地図表現するものである。位置情報入力手段６３は、表示された地理情報に対し、入力装置２０であるマウスなどのポインティングデバイスにより、位置を入力すると、内部的な位置情報として認識するものである。地理情報表示手段６６は、ＧＩＳ制御部６８の指令により地理情報記憶手段６２から読み出された地理情報を画像に変換し表示装置３０へ送るものである。ＧＩＳ制御部６８は、上述した以外に、ＣＰＵ４０からの指令を受けて、位置情報入力手段６３からの入力情報をＣＰＵ４０へ与えたり、地理情報表示手段６６を介して、表示装置３０への必要な表示を行う制御を行う。なお、土石流警戒区域生成装置は、図示した以外に、ＲＯＭ、ＲＡＭ、システムバス、外部バス、外部記憶メモリ、及びＲＯＭ内のプログラムから構成されるコンピュータ装置により構成される。地理情報システム６０に付いては、ＧＩＳエンジンなどが用いられる。
【００２２】
さらに、地理情報の一部として、例えば、Ｔｉｎ（Triangulated Irregular Network: 不規則三角網）を模した形式の３次元ポリゴンデータを使用することにより、任意点の地形傾斜および任意区間の平均傾斜、あるいは流線上の計測地点における支配勾配をＧＩＳ制御部６８に指令することにより、得ることができるようになる。任意区間の平均傾斜とは、２点間の直線上平均傾斜角のみでなく、複雑に屈曲した任意線上での、任意区間平均傾斜も求めることが可能となる。
【００２３】
さらに、このようなデータを利用することで、任意地点の傾斜を連続的に取得できるので、要求される傾斜角のために、何らかの関数が介在する変則的な角度の決定にも対応できるようになる。このようなＧＩＳのデータの形、利用方法に付いては良く知られているので、ここでは、詳しく説明しない。
【００２４】
次に、本発明による、土石流警戒区域の生成の方法と、土石流警戒区域生成装置の動作及び、処理手順について図を用いて詳細に説明する。先ず、図２、図３、図４を用いて土石流警戒区域の設定について説明し、合わせて、図９、図10、図１１のフローチャートを用いて処理の手順について説明する。
【００２５】
先ず、表示装置３０に、土石流が発生すると考えられる地域をＧＩＳのデータベースである地理情報を用いて、表示させる。次に、表示させた地図に対してマウスなどを用いて、位置情報入力手段６３により範囲を指定する。指定した範囲において、土石流が発生した場合土石流が流下すると仮定される流線に沿った土石流警戒区域の探索を行うために流線をまたぐ左右各岸の初期基準点となる基準点Ｌ0、Ｒ0 、２点を位置情報入力手段６３により与える（ステップ１００）。ここで用いる流線は、あとで詳述する流線設定手段４７により設定されたものである。
【００２６】
次に、警戒区域生成手段４１において、地理情報記憶手段６２に記憶された地理情報を用いて、左右各岸の各々の基準点Ｌi(0 ≦ｉ≦ｍ) ，Ｒj(０≦ｊ≦ｎ) から左右岸それぞれ個別に探査行う（ステップ１０２、ステップ１０４）。先ず、図２を用いて説明する。図中においては、Ｌ0 、Ｌ1 、と、左岸を例にとって図示している。左岸においては、先ず、初期基準点Ｌ0 を中心に、例えば半径３０ｍの円を考える。この時、円周が、流線に掛かる場合は、流線を越えない領域で考えることとする。次に、円周上で、標高の最も低い地点を探索する。この標高の低い地点の探索は、ＧＩＳ６０において、ＧＩＳ制御部６８に対して警戒区域生成手段４１から指令を出すことにより、各点の標高データが得られる。上記領域内で且つ円上において、標高の最も低い地点を、Ａ0 とする（ステップ１２０）。
【００２７】
基準点Ｌ0 から半径３０ｍの円周上における流線を超えない領域で円周上の最低標高の地点Ａ0 との間の傾斜角度が、所定の基準値、例えば、２度以下になると、これ以降の探索を行わないので、先ず、傾斜角度を調べる（ステップ１２２）。ステップ１２４にて、傾斜角度を調べ、判断する。２度以上の場合は、探索を続けるので、Ａ0 から、下流方向で、山側に、例えば30度の地点をＢ0 とする（ステップ１２６）。A0から、B0の円弧上で、基準点の標高に対して所定値だけ低く（等しい又は高い）なる、流線に最も近い点を探索するために、探索地点をCkとして初期位置として、地点Akの位置をセットする（ステップ１２８) 。
【００２８】
次に、探索する地点を山側に１STEP、例えば、１度山側に移動させ、この地点をCkとする（ステップ１３０) 。次に、地点Ckが、地点Bkの位置を越えていないかチェックする（ステップ１３２) 。これにより、探索範囲が、基準点から所定の角度以上となるのを防ぐ。超えていない場合は、地点Ckの標高と基準点Dkの標高差が所定のdZを超えていないか判断する。超えていなければ、ステップ１３０に戻り、もう１STEP山側の地点をセットし、ステップ１３４までを繰り返し、探索を続ける。ステップ１３２において、地点Bkの位置を超えた場合と、ステップ１３４において、（地点Ckの標高−基準点Dkの標高）が標高差dZを超えた場合は、ステップ１３６に進み、K=k+1 とし、ステップ１３８において、現在の探索地点Ckを次の基準点Dkとする。ステップ１２０へ戻り、次の基準点の探索を続ける。
【００２９】
基準点Ｌi から所定の半径Ｒの円周上における流線を超えない領域で円周上の最低標高の地点Ａi との間の傾斜角度が、所定の基準値例えば、２度になるまで、警戒区域探査条件により得られる点を次の基準点Ｌi+1 とし探査を続ける（ステップ１２４) 。傾斜が、２度以下になった場合、次の基準点Ｌi+1 の探査を終了し基準点Ｌi を最終基準点Ｌm として左岸の基準点の探索を終える。（図３参照。）
【００３０】
図２における具体的な探索結果で説明すると、次のようになる。地点A0から地点B0に向けて地点C0の探索を開始するが、地点B0までの間に、基準点標高に対する標高差が所定値以上となる地点が存在しないので、地点B0が、次の基準点L1とされる。また、地点L1を中心とする円周上では、A1とB1の間で、基準点標高に対する標高差が所定値（実施例では０、一般的には負値を採用）以上となる地点が存在するので、この地点C1が、次の基準点L2とされる。このように探索することにより、円弧AkBk上で、次の基準点Ｌk+1 が探索できるようになる。なお、所定値に正値を採用すると、基準点よりも所定値だけ高い標高を次の基準点とすることになり、特別な場合を除いては、山側に警戒区域が拡大するので、望ましくない。
【００３１】
ここで、半径３０ｍ、所定の角度を３０度としているのは、経験的に、この数値を用いることにより、最も、土石流の警戒区域として適正な区域が得られるためである。しかし、警戒区域を設定する地域の傾斜、地質、形状、その他要因によっては、その数値を、増減させても良い。標高差dZ、傾斜角度についても、同様に、最も適切な値が、dZ＝０m 、傾斜角度＝２度であるが、これも、警戒区域を設定する地域の傾斜、形状、地質、その他要因により変化させても良い。尚、傾斜角度２度は、従来、土石流危険渓流を設定する時に使用されてきた渓床の傾斜である。
【００３２】
右岸においても同様に、基準点Ｒi から所定の半径Ｒ例えば、３０m の円周上における流線を超えない領域で円周上の最低標高の地点との間の傾斜角度が、２度になるまで、警戒区域探査条件により得られる点を次の基準点Ｒi+1 とし探査を続け、所定の基準値以下になった場合、次の基準点Ｒi+1 の探査を終了し基準点Ｒi を最終基準点Ｒn として探索を終了する。図４には、左右岸同数の基準点を探索しているが、もちろん左右岸異なる数の基準点が、探索されることもある。
【００３３】
次に、初期基準点Ｌ0 、Ｒ0 を結ぶ辺を含む各基準点Ｌi(0 ≦ｉ≦ｍ) ，Ｒj （０≦ｊ≦ｎ) を順次連結し、さらに最終基準点Ｌm 、Ｒn を結ぶことにより得られる多角形を土石流警戒区域とする（ステップ１０６）。（図４参照。）
【００３４】
次に、警戒区域生成手段４１において、生成された警戒区域を地図上に出力する指令をＧＩＳ制御部６８に対して、警戒区域出力手段５１が行い、地図上に警戒区域が表示されるよう、表示装置３０に表示される（ステップ１０８）。
【００３５】
上記の実施例では、傾斜角が２度より小さい場合に探索を終了し、その時の基準点を最終基準点Ｌm 、Ｒn とした。しかし、傾斜角が２度より小さくなった場合に、円上の探索を行って上記の所定条件を満たす次の基準点Ｌi+1 、Ｒj+1 を求めた後に、探索を終了するようにしても良い。よって、この場合には、基準点Ｌi+1 、Ｒj+1 が最終基準点Ｌm 、Ｒn となる。
【００３６】
次に、特別警戒区域の生成の方法と、土石流警戒区域生成装置の動作及び、処理手順にについて図を用いて詳細に説明する。図５、図１６、図１７を用いて土石流警戒区域の設定について説明し、合わせて、図１２、図１３、図１４、図１５のフローチャートを用いて処理の手順について説明する。
【００３７】
先ず、土石流特別警戒区域を設定しようとする区域を表示装置３０へ表示させる。次に、予め設定されている流線上に位置情報入力手段により氾濫開始点Ｋ0 を設定する（ステップ２００）。この氾濫開始点は、例えば、後で詳しく説明する流線断面図表示手段により、流線の傾斜を確認し、さらに流線断面図指示地点連動表示出力手段により、流線の傾斜の変化する所と、地図上の対応する地点が、地形的にも氾濫開始点として適当か判断し設定する。
【００３８】
次に、調査実施点を設定するために、流線上に、ポイントを入力又は、調査実施点の間隔等を入力し、調査実施点（Ｋ1 ，Ｋ2 ）を設定する。次に、調査実施点で、流線に直交する地形の横断測線の幅（ｌ）を入力し、横断測線( Ｄ0 、Ｄ1 、Ｄ2 ）を設定する。このとき、規定値を用いる場合は、特に入力を必要としない（ステップ２００）。
【００３９】
次に、次の初期値の設定を行う（ステップ２０１）。
砂礫密度 σ（ｔ/ ｍ³）＝2.6
泥水密度 ρ（ｔ/ｍ³）＝1.2
内部摩擦角 φ（度）＝35
粗度係数ｎＮ_* ＝0.1
容積濃度ＣＣ_* ＝0.6 上限値＝0.9
流域面積係数 α ＝7.3
流域幅算定係数 β ＝0.5
【００４０】
次に、初期値の算出を行う（ステップ２０２）。
先ず、地理情報記憶手段６２に記憶された地理情報により、氾濫開始点を基準点として、その基準点実傾斜角θ_r、基準点傾斜角θを取得する。傾斜角は、現地点と、現地点からから所定の距離だけ上流側にさかのぼった地点間の平均傾斜である。ここでの実傾斜角θ_rとは、流線に沿って、上流方向にとった一定区間の平均勾配であり、演算値をそのまま用い、傾斜角θは、下流方向に対する傾斜が上り勾配となったとき、直前の下り勾配を使用することで、上り勾配を無視して、計算に用いる傾斜角のことである。
【００４１】
基準点土石流濃度Ｃd₀を求める。土石流濃度Ｃd₀は全体に対する土砂／（土砂＋水）の体積比である。
傾斜角θ（指定距離間の平均傾斜角) とした時、
基準点土石流濃度Ｃd₀は、式（１）で求められる。
【数１】
Ｃd₀＝ρ・Tanθ/(σ−ρ）/（Tanφ−Tanθ） …（１）
但し、基準点土石流濃度の上限値は、Ｃd₀≦Ｃ_*・0.9 とする。（１）式の意味するところは、Ｃd₀は傾斜角θの関数であり、０度からある値までは増加し、その後減少する特性を示す。すなわち、傾斜角が大きいほど、水成分が下流に流出するので、全土石流に対する土砂成分が大きくなることを意味している。
【００４２】
次に、流水量Ｗを求め、基準点ピーク流量Ｑ₀を求める。流水量Ｗは土石流のうちの水成分の流量をいい、ピーク流量は時間軸上で見た最大流量を意味する。
ピーク流量は、流量が逓減する場合と、逓減しない場合がある。
先ず、流量が逓減する場合は、流水量Ｗは、流出土砂量をＶとすると、式（２）で与えられる。流出土砂量は氾濫開始点において、その点付近における地形や地質を評価して見積もられた値であり、以下の演算モデルにおいて、氾濫開始点において流出土砂量Ｖの土石流が沸き出したとするものである。
【数２】
Ｗ＝0.6・Ｖ・（１−Ｃd₀ )/Ｃd₀ …（２）
（２）式の意味するところは、流水量Ｗは土石流濃度Ｃd₀が大きくなるほど小さくなるという特性を示している。すなわち、全土石流に対する土砂成分が大きいほど水成分が少ないので、その土石流からの流水量Ｗは小さくなるという当然のモデルを表している。
逓減土砂量ｄＶは、
【数３】
ｄＶ＝Ｗ・Ｃd₀/(１−Ｃd₀) …（３）
流量が逓減する場合の基準点ピーク流量Ｑ₀は、式（４）により求めることができる。逓減土砂量ｄＶは、土石流が下流に向かうにしたがって土砂を堆積していくというモデルである。
【数４】
Ｑ₀＝0.01・Ｃ_*・ｄＶ/Ｃd₀ …（４）
【００４３】
一方、流量が逓減しない場合の基準点ピーク流量Ｑ₀は、式（５）により求めることができる。
【数５】
Ｑ₀＝0.01・Ｃ_*・Ｖ/Ｃd₀ …（５）
ここで、流出土砂量Ｖは、経験的に、川の流域面積、降水量等から求められる数値である。また、降雨量、流出土砂量を変化させることで、被害の想定を行うことも可能である。
【００４４】
次に、ステップ２０４において、調査実施点における土石流の水深Ｈを求める。図１４、図１５のフローチャートを用いて説明する。
先ず、ステップ２５０において、地理情報から、土石流の水深Ｈを求める調査地点での地形実傾斜角θ_r、傾斜角θ、土石流の水準標高ｈを求めるために先ず、仮定標高ｈを取得する。土石流の仮定標高ｈは、調査地点の横断測線断面上の最低標高と、最大標高の中間標高である。つまり、谷の半分の深さの標高を初期値とする。この時の最大標高は、谷の高さが右岸と左岸で異なる場合は、低い方の標高を用いることとする。土石流の仮定標高ｈは、式（６）により与えられる。
【数６】
ｈ＝（断面最低標高＋最大標高）／２ …（６）
【００４５】
調査地点ｎでの、土石流濃度Ｃd_nを式（７）により求める。
【数７】
Ｃd_n＝ρ・Tanθ/（σ−ρ）/（Tanφ−Tanθ） …（７）
但し、土石流濃度Ｃd ≦Ｃ_*・0.9。これは、基準点での土石流濃度と同一意味である。
【００４６】
次に、流量が逓減する場合のピーク流量Ｑ_nを求めるために、逓減土砂量ｄＶを式（８）により求める。
【数８】
ｄＶ＝Ｗ・Ｃd_n/（１−Ｃd_n) …（８）
流水量Ｗは、直前の横断測線位置で求められたピーク流量Ｑ_n-1、又は、基準点（氾濫開始点）でのピーク流量Ｑ₀を用いる。すなわち、流水量として、一つ前の調査地点でのピーク流量を用いる。
【数９】
Ｗ＝Ｑ_n-1 …（９）
（ｎ−１の横断測線位置での計算済みのものを使用。基準地点ピーク流量Ｑ₀）
【００４７】
流量が逓減する場合のピーク流量Ｑ_nを式（１０）により求める。
【数１０】
Ｑ_n＝0.01・(Ｗ＋ｄＶ） …（１０）
【００７７】
流量が逓減しない場合のピーク流量Ｑ_nを式（１１）により求める。
【数１１】
Ｑ_n＝Ｑ_n-1・（Ｃ_*−Ｃd₀）/（Ｃ_*−Ｃd) …（１１）
ここでの、土石流濃度についても、基準点の土石流濃度Ｃd₀を用いたが、比較断面となる直前の横断測線位置での計算値Ｃd_n-1を用いても良い。
【００４８】
次に、流下土石量Ｖn を式（１２）により求める。流下土石量Ｖn は第ｎ調査地点における流出土石流量を意味し、初期値は氾濫開始点における流出土砂量Ｖである。
基準地点ピーク流量Ｑ₀
基準地点土石流濃度Ｃd₀
土石流濃度Ｃd n
【数１２】
Ｖ_n＝Ｑ₀・Ｃd_n・(Ｃ_*−Ｃd₀）/0.01/Ｃ_*/(Ｃ_*−Ｃd_n) …（１２）
【００４９】
すなわち、流下土石量Ｖn はその第ｎ調査地点におけるＣd_nの関数、したがって、その地点における傾斜角θの関数で与えられる。
ここでは、比較元のピーク流量として、基準点ピーク流量Ｑ₀を用いたが、直前の調査地点の横断測線でのピーク流量Ｑ_n-1を比較地点ピーク流量として用いても良い。土石流濃度についても同様に、基準点土石流濃度Ｃd₀を用いたが、直前の調査地点の横断測線での土石流濃度Ｃd_n-1を用いても良い。
【００５０】
次に、レジューム流域推定幅Ｂを式（１３）により求める。
【数１３】
Ｂ＝α・（Ｑ_n**β） …（１３）
ただし、「**」の記号は巾乗を意味する。すなわち、Ｑ_n**βは、Ｑ_nのβ乗を意味する。以下、同一定義とする。
地形的な制限により、地形幅を求められない場合に用いる。また、レジューム幅は、増加しないものとする。
【００５１】
これで各調査地点における傾斜角θに依存した各変数の初期値が求められる。次に、土石流の水深を求めるために、土石流の仮定標高をｈとして、地理情報を用いて、調査地点の仮定標高ｈまでの断面積、及び潤辺長を求める（ステップ２５２）。潤辺とは、横断測線断面図において土石流と接触している地形部分の辺（ｖ字形状の曲線辺）をいい、潤辺長とはその長さを意味する。すなわち、上記の各変数の初期値は、横断測線断面図における地形が考慮されていないので、以下の手順は、横断測線断面図における地形を考慮して、土石流の水深Ｈを求めている。
【００５２】
次に、仮定標高ｈの時の地形から、求められるピーク流量Ｑh を式（１４）により求める（ステップ２５４）。
【数１４】
Ｑh=(1/Ｎ_*)・((断面積/潤辺長）**(2/3))・(sinθ)**(1/2)・断面積 …（１４）
すなわち、Ｑh は横断測線断面図における地形を考慮して求められるピーク流量となる。
【００５３】
次に、ステップ２５６において、先に求めた第ｎ調査点での初期値であるピーク流量Ｑ_nと、地形から求められるピーク流量Ｑh を比較し、Ｑh のほうが小さい場合、仮定標高ｈを増加させる（ステップ２５８）。Ｑh のほうが大きいか、一致する場合、ステップ２６０に進む。ステップ２６０において、再び、ピーク流量Ｑ_nと比較し、Ｑｈが大きい場合は、仮定標高ｈを低くする（ステップ２６２）。
【００５４】
ここで、ｈの増減の方法についてのべる。初期値が、谷の深さの1/2 であったので、増加させる場合は、谷の深さの(1/2)**2の高さを仮定標高h へ増加させる。低くする場合も、同様に谷の深さの(1/2)**2の高さを仮定標高h から減少させる。
つまり、繰り返し回数をｊとすると、ｊ回目の仮定標高ｈは、式（１５）により得られる。
【００５５】
【数１５】
ｈ＝（断面最低標高＋最大標高）／２
±（最大標高−断面最低標高）・(1/2)**2
±（最大標高−断面最低標高）・(1/2)**3
±（最大標高−断面最低標高）・(1/2)**4
± ……
±（最大標高−断面最低標高）・(1/2)**(j+1) …（１５）
となる。また、ここでは、分かりやすくするために、一致した場合のみ、ステップ２６４に進むが、実際は、一定の許容範囲内にＱh が入った時点で、計算を終了させる。
【００５６】
仮定標高ｈを増減させた場合は、ステップ２５２に戻り、再び、同様の計算をし、許容範囲内に入るまで、仮定標高ｈを増減させ、ピーク流量Ｑ_nと一致する仮定標高ｈを求める。すなわち、地形から求められるピーク流量Ｑｈが傾斜角から求められた初期値としてのピーク流量Ｑ_nと一致する標高ｈを決定することになる。
【００５７】
仮定標高ｈによる横断測線断面図の地形を考慮したピーク流量Ｑh が、それを考慮しない傾斜角だけ考慮したピーク流量Ｑ_nと一致すると、ステップ２６４へ進む。この時点において決定された仮定標高ｈは土石流の水準標高ｈとなる。
【００５８】
ここで、図１６により具体的な地形において水準標高ｈを求める場合について説明する。図１６は、横断測線による地形断面図の説明図である。図１６(a) は、谷の断面において、最高標高と、最低標高の中間の標高に仮定標高ｈを設定した例である。この例の場合、谷の右側の標高が、左側の標高より低いので、左側の標高により谷の断面の最高標高とする。仮定標高ｈまで、土石流の高さが有ったとした場合、斜線を付した部分が、土石流の断面積となり、土石流が谷の地形に接している部分（谷の輪郭の太線の部分) が、潤辺である。仮定標高h と地形線との交点から土石流の幅が得られる。このとき土石流の水深は、仮定標高h と、断面最低標高の差である。仮定標高h から、潤辺長と、断面積をＧＩＳから得る。得られた潤辺長と断面積を用いて、上述した方法により、ピーク流量Ｑh を求める。求めた地形によるピーク流量Ｑh が流出土砂量による流量Ｑ_nより少ない場合は、仮定標高ｈを谷の深さの((1/ 2)**2) 高くする。
【００５９】
高くした例が、（ｂ）図である。土石流が仮定標高ｈまで有るとして、再び、断面積、潤辺長を仮定標高ｈと、ＧＩＳにより得る。同様の手順により、地形によるピーク流量Ｑh を得、流出土砂量による流量Ｑ_nと比較する。次に、地形によるピーク流量Ｑh のほうが多い場合については、仮定標高ｈの高さを谷の深さの((1/2)**3)低くする。（ｂ）の仮定標高ｈより、谷の深さの((1/2)**3)低くした例が、（ｃ）である。（ｃ）の場合も同様に、地形によるピーク流量Ｑh を演算し、流出土砂量による流量Ｑ_nと比較する。一致した場合は、仮定標高ｈと、地形断面との交点座標（KLi ，KRi)と、土石流幅を得る。また、土石流水深Ｈを仮定標高ｈと断面最低標高から得る。
【００６０】
ステップ２６４において、水準標高ｈから、地理情報により、横断測線断面図におけるＶ字形状の地形輪郭線との交点を求める。このとき、地形により、土石流幅を規定できない場合は、レジューム理論により、推定幅Ｂを用いて、座標値（ＫLi，ＫRi）を得る。地形により、土石流幅を規定できない場合とは、谷の片側が、土石流の高さより低い場合などである。
【００６１】
次に、土石流水深Ｈ（換算値）を水準標高ｈと、地理情報から得られる横断測線断面図におけるＶ字形状の地形の最低標高との差により得る。しかし、地形による制約のためレジューム理論を適用する場合は、式（１8 ）により求める。この土石流水深Ｈは土石流体力、建築物耐力を求めるために使用される換算深さである。
【数１６】
ｖ₀＝0.01・Ｎ_*・Ｃ_*・Ｖ・(σ−ρ）・(Tanφ−Tanθ）…（１６）
【数１７】
ｖ₁＝ρ・Ｂ・Sqr(Sinθ_r）・Tanθ …（１７）
【数１８】
Ｈ＝（ｖ₀/ｖ₁）^0.6 … …（１８）
但し、Sqr(Ａ) は、Ａの平方根を求める関数である。
【００６２】
ここで、図１７における具体的な地形におけるレジューム理論の適用例で説明する。図１７は、横断測線による地形断面図である。この地形の場合、谷の右側の標高が低く土石流の高さより、低くなる。この場合、谷の断面積を得ることが不可能となるため、レジューム理論を用いて、式 (１３) により土石流の幅Ｂを推定する。この推定した幅Ｂを用いて土石流の水深を式（１８) により得る。式の意味としては、谷の傾斜、泥水密度等を反映した流量を土石流の推定幅Ｂと傾斜から得られる値により除することで高さを得ると言う意味である。また、推定幅Ｂを用いて、地形との交点の座標（ＫLi，ＫRi）を得る。
【００６３】
ステップ２０６において、土石流水深Ｈを用いて、建築物の耐力ｐ2 を式（１９）により求める。
【数１９】
ｐ2 ＝35.5/(Ｈ・(5.6−Ｈ)) …（１９）
但し、高さの上限は2.8 ｍとする。建築物の耐力ｐ2 は土石流水深Ｈが大きくなるほど、耐力が減少する特性を示している。
【００６４】
次に、ステップ２０８において、土石流の流体力Ｆd を求める。
先ず、土石流密度ρd を式（２０）により求める。
【数２０】
ρd ＝ρ・Tanφ/(Tanφ−Tanθ) …（２０）
【００６５】
次に、土石流の流速Ｕを式（２１）により求める。
【数２１】
Ｕ＝（Ｈ**( 2/3))・Sqr（Sinθ_r)/Ｎ_* …（２１）
【００６６】
土石流体力Ｆd を土石流密度ρd と、流速Ｕを用いて、式（２２）により求める。
【数２２】
Ｆd ＝ρd・Ｕ² …（２２）
すなわち、土石流体力Ｆd は、土石流密度の増加及び流速の増加に応じて増加する特性であり、その土石流密度は傾斜角の増加に応じて増加し、流速は土石流水深Ｈの増加に応じて増加する。よって、土石流体力Ｆd は傾斜角の増加と土石流水深の増加に応じて増加する特性を示している。
【００６７】
ステップ２１８において、土石流流体力Ｆd と、建築物耐力ｐ2 を比較して、土石流流体力が、ｐ2 を上回る地点では、建物に被害が及ぶと考えられるので、特別警戒区域とし、次の断面を設定するステップ２２２へ進む。下回ると、特別警戒区域の境界点のを得るための次の調査地点の設定を止め、ステップ２２４に進み、各調査地点の横断測線に沿った地形断面で求めた、境界点((ＫL0，ＫR0）、（ＫL1，ＫR1）、（ＫL2，ＫR2）) 、を上流から順に結合して、特別警戒区域多角形を生成する。
【００６８】
ステップ２２２において、次の調査地点の横断測線に沿った地形断面を設定する。ステップ２０４へ戻り、ステップ２１８において、土石流流体力Ｆd ＜建築物耐力ｐ2 となるまで、特別警戒区域の生成を繰り返す。ステップ２２６において、特別警戒区域出力手段５２により、生成された特別警戒区域を地図上に表示するようにＧＩＳ制御部６８に指令を出力する。このようにして生成された土石流特別警戒区域の中で、土石流の高さが、例えば、１ｍを超す区域を横断測線毎に調査し、調査座標を連結することにより、１ｍ超区域としても良い。さらに、流体力においても、所定の流体力、例えば、50kN/m²を超える区域を調査し、 50kN/m²超区域としても良い。
【００６９】
次に、最低標高点方向矢印表示について説明する。矢印表示の例を図６に示す。この最低標高点方向矢印表示は、地理情報表示手段に表示された地図に対して位置情報入力手段により指定した範囲内で、離散的にとられた格子点から最低標高点の方向への矢印を表示するものである。最低標高点探索手段において、格子点を中心に、例えば、２０ｍの半径の円を想定し、円周上において、最低標高点を地理情報から得る。次に、最低標高点方向矢印出力手段により、地図上に、各格子点を始点とし、最低標高点を終点とする２０ｍの矢印を表示する。一般的に、水は、標高の高い地点から、標高の低い地点に流れるので、この最低標高点方向矢印表示により、水が流下する方向を知ることができるようになる。半径を、例えば、２０ｍ、４０ｍ等、複数の設定で、矢印の色を変えて、重ねて表示させることにより、水の集まる方向を知ることが可能となる。また、格子点の間隔は、等間隔であっても、それ以外の間隔でも良い。さらに、格子点の間隔として、ある標高を指定して、同一標高で、離散的に格子点を取り、矢印表示をさせ、次に、矢印の終点を格子点とし、繰り返し回数を指定して、矢印表示をさせるようにしてもよい。
【００７０】
このようにして、最低標高点方向矢印が表示された地図上において、矢印表示を参照して、流線を設定する。図７（ａ）において、例えば、矢印表示の集まった所を流線としたい谷線として想定する。次に、流線ポイント入力手段により、複数の地点を上流から順次指定する。図７（ｂ）のように、流線設定手段は、指定された点を上流から順次連結し得られる連続した線を流線とする。流線出力手段は、このようにして、設定された流線を流線として地図上に出力する指令をＧＩＳ制御部６８に出力する。このようにすることにより、水の流下する方向を矢印表示により、推定しながら、流線を設定することができるようになる。このようにして設定された流線を用いて、警戒区域の生成、特別警戒区域の生成を行う。
【００７１】
さらに、流線断面図表示手段により、設定された流線に沿った地形断面図（図８（ａ））を表示する。この流線断面図表示において、流線断面図位置入力手段により、流線断面図上の任意の地点を指定すると、流線断面図指示位置設定手段により、入力された流線断面図位置を地図上の対応する位置に設定する。流線断面図指示地点連動表示出力手段により、地理情報表示手段に表示された地図に設定された地図上の位置を出力する。このようにすることにより、流線断面図において、例えば、カーソルで、断面図上の位置を指示することで、地図上の位置を連動させて表示させることができるようになる。土石流は、急傾斜の渓流の谷の出口、渓流の傾斜が変化する所で発生しやすいことが知られているため、流線断面図表示により谷の連続した傾斜を、視覚的に捉えることができるようになる。その中で、傾斜が変わり、地図上では、谷の出口と一致するような地点を探すことが容易となる。このことは、氾濫開始点としてよりふさわしい地点をより簡単に設定することができるようになることである。従って、より正確な土石流特別警戒区域の生成が可能となる。
【００７２】
上述した実施形態は、本発明の一例であって、これに限定されるものではなく、発明の本質に照らして、様々な変形例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の土石流警戒区域生成装置の接続ブロック図。
【図２】土石流警戒区域の生成の為の基準点探索の説明図。
【図３】土石流警戒区域の生成の説明図。
【図４】土石流警戒区域の生成例の説明図。
【図５】特別警戒区域の生成例の説明図。
【図６】最低標高点方向矢印表示例。
【図７】流線の設定の説明図。
【図８】流線断面図指示位置連動表示例。
【図９】警戒区域の生成のフローチャート（その１) 。
【図１０】警戒区域の生成のフローチャート（その２) 。
【図１１】警戒区域の生成のフローチャート（その３) 。
【図１２】土石流特別警戒区域生成フローチャート（その１) 。
【図１３】土石流特別警戒区域生成フローチャート（その２) 。
【図１４】土石流水深算出フローチャート（その１) 。
【図１５】土石流水深算出フローチャート（その２) 。
【図１６】横断測線位置における地形断面図を用いた水準標高ｈを求める説明図。
【図１７】横断測線位置における地形断面図を用いたレジューム時の説明図。
【符号の説明】
１…土石流警戒区域生成装置
１０…制御装置
２０…入力装置
３０…表示装置
４０…ＣＰＵ
４１…警戒区域生成手段
４２…特別警戒区域生成手段
４６…最低標高点探索手段
４７…流線設定手段
４８…流線断面図指示位置設定手段
５１…警戒区域出力手段
５２…特別警戒区域出力手段
５６…最低標高点矢印出力手段
５７…流線出力手段
５８…流線断面図指示位置連動表示出力手段
６０…地理情報システム
６１…記憶手段
６２…地理情報記憶手段
６３…位置情報入力手段
６４…流線ポイント入力手段
６５…流線断面図位置入力手段
６６…地理情報表示手段
６７…流線断面図表示手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method and apparatus for estimating each debris flow special warning area and a debris flow warning area from topographic information and illustrating each estimated area on a topographic map.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, in order to estimate the debris flow warning area and special warning area, it is assumed that there was a certain amount of debris flow at the mountain stream where debris flow is likely to occur and at the exit of the mountain stream. Using aerial photographs, etc., the cross-sectional area of the valley was calculated, and the height of the debris flow relative to the mountain stream was calculated. Furthermore, in the downstream area after the exit of the mountain stream, the direction of the debris flow and the range to be expanded were estimated by obtaining the altitude from the contour lines.
[0003]
  In addition, the velocity and destructive force of the sediment due to the slope of the mountain stream was estimated by calculating the width and slope of the mountain stream from the map and calculating the flow velocity.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  Conventionally, at the exit of the mountain stream, where debris flow is thought to occur, at the exit of the mountain stream, a warning area where debris flow is assumed to occur, a special warning area where human and economic damage is expected to occur, We have been raising alerts during heavy rains. In setting the warning area, there are judgment criteria that are generally considered to be dangerous mountain streams based on the shape of the valley, the basin area, the slope of the mountain stream, etc., and past disaster information, experience, etc. at the downstream area, valley exit, etc. Based on the warning area. The debris flow path and range were estimated based on information obtained from the map by installing multiple survey points taking into account the slope and altitude.
[0005]
  In setting the special alert area, the amount of sediment that is assumed to flow out is estimated from the basin area of the mountain stream, and the streamline where the debris flow flows is considered for the estimated amount of sediment, taking into account the topography, topographical section, slope, etc. Estimated and estimated the height of the debris flow, the direction of flow, and the extent of spreading along the streamline. In the estimation, for example, a plurality of survey points are set on the streamline, and for each survey point, the topographic cross-sectional area, inclination, etc. are calculated from the map, and the debris flow height, fluid force, etc. are calculated based on the amount of sediment. I was calculating.
[0006]
  However, it took a lot of time and labor to calculate from the map for each survey point when estimating any area. In addition, experienced personnel were required.
[0007]
  In addition, streamlines that are estimated to flow debris flow are set based on the experience of the person in charge of setting the streamlines because the streamlines are set by looking at the map, and are not based on objective information. It was.
[0008]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to enable anyone to easily and quickly set a warning area.
[0009]
  One invention described above should not be construed as achieving all the above-described objects simultaneously, but each invention should be understood as achieving each object.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, a debris flow caution area generating device according to the invention of claim 1 includes geographical information storage means for storing geographical information,
  A display device;
  Geographic information display means for displaying the geographical information on the display device as a map including a topographic map, an input device,
  Position information input means for inputting position information to the map displayed on the display device by the geographic information display means by the input device;
  In response to an operation by the input device with respect to the map displayed on the display device by the geographic information display unit, a flood start point designating unit having a point designated by the position information input unit as a flood start point;
  An outflow sediment amount setting means for setting an outflow sediment amount at the inundation start point according to the operation of the input device;
  In the map displayed by the geographical information display means on the display device, streamline setting means for setting streamlines at a plurality of positions designated by the position information input means according to the operation by the input device;
  A plurality of positions specified by the position information input means on the streamline set by the streamline setting means in the map displayed on the display device by the geographic information display means according to the operation by the input device. A survey implementation point designating means for designating as a survey implementation point,
  The inclination angle of the streamline set by the streamline setting means is obtained from the geographical information stored in the geographical information storage means at the investigation execution point designated by the investigation execution point designation means, and the inclination angle is obtained. And the amount of runoff sediment at the inundation start point set by the runoff sediment amount setting means.Amount of sedimentCalculateAmount of sedimentComputing means;
  The geographic information stored in the geographic information storage means is read out, and from the geographic information, the terrain along the transverse survey line in the direction perpendicular to the streamline at the survey implementation point set by the survey implementation point designating means Topographical section calculation means for obtaining a sectional view;
  At each survey implementation point, from the topographic cross-sectional view calculated by the topographic cross-sectional view calculating means,Amount of sedimentThe above-mentioned each survey execution point calculated by the calculation meansAmount of sedimentLevel elevation calculating means for calculating a level elevation h that provides a cross-sectional area corresponding to
  At each survey implementation point, from the lowest elevation in the topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation means and each level elevation h calculated by the level elevation calculation means, at each survey execution point Depth calculation means for calculating debris flow depth H,
  Fluid force calculation means for calculating the fluid force Fd of the debris flow at each of the survey implementation points from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation means;
  Durability calculation means for calculating the durability p2 of the building at each survey point from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation means;
  The relationship between the fluid force Fd at each investigation execution point calculated by the fluid force calculation means and the durability p2 at each investigation execution point calculated by the durability calculation means is:F d > P 2 MeetSurvey means to obtain the survey implementation point,
  The topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation means at the survey implementation point satisfying Fd> p2 obtained by the survey means, and the debris flow depth H calculated by the water depth calculation means at the survey implementation point. Boundary point calculation means for calculating the intersection with the crossing side line corresponding to the debris flow boundary point respectively for the left and right banks;
  Debris flow special warning area boundary point means for determining these boundary points as debris flow special warning area boundary points calculated by the boundary point calculation means,
  A special warning area generating means for setting a polygonal area obtained by connecting the debris flow special warning area boundary points at the respective survey points as a debris flow special warning area;
  Special warning area output means for superimposing and displaying the debris flow special warning area generated by the special warning area generation means on the map;
  TheIt is a debris flow caution area generation device characterized by having.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a central processing unit of a computer system having a geographic information storage unit storing geographic information, a display device, and a central processing unit that executes arithmetic processing. The program of
  Geographic information display procedure for displaying the geographical information as a map including a topographic map on the display device, and the geographical information display by the input deviceprocedurePosition information input procedure for inputting position information for the map displayed on the display device by
  In response to the operation by the input device for the map displayed by the geographic information display procedure on the display device, a flood start point designation procedure with the location designated by the location information input procedure as a flood start point;
  An outflow sediment amount setting procedure for setting an outflow sediment amount at the inundation start point according to the operation of the input device;
  In the map displayed by the geographic information display procedure on the display device, according to the operation by the input device, a streamline setting procedure for setting streamlines at a plurality of positions designated by the positional information input procedure;
  On the streamline set by the streamline setting procedure in the map displayed by the geographic information display procedure on the display device, a plurality of positions designated by the position information input procedure according to the operation by the input device A survey implementation point designation procedure for designating as a survey implementation point,
  At the survey implementation point designated by the survey implementation point designation procedure, the inclination angle of the streamline set by the streamline setting procedure is obtained from the geographic information stored in the geographic information storage means, and the inclination angle is obtained. And the amount of spilled sediment at the inundation start point set by the procedure for setting the amount of spilled sedimentAmount of sedimentCalculateAmount of sedimentCalculation procedure and
  The geographic information stored in the geographic information storage means is read out, and from the geographic information, the terrain along the crossing survey line in the direction perpendicular to the streamline at the survey execution point set by the survey execution point designation procedure Topographic cross-sectional map calculation procedure to obtain a cross-sectional view,
  At each of the survey implementation points, from the topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation procedure,Amount of sedimentThe above-mentioned each survey point calculated by the calculation procedureAmount of sedimentLevel elevation calculation procedure for calculating the level elevation h to obtain a cross-sectional area corresponding to
  At each survey implementation point, from the lowest elevation in the topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation procedure and each level elevation h calculated by the level elevation calculation procedure, at each survey implementation point Depth calculation procedure for calculating debris flow depth H,
  A fluid force calculation procedure for calculating a fluid force Fd of a debris flow at each of the survey points from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation procedure;
  A durability calculation procedure for calculating the durability p2 of the building at each survey point from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation procedure;
  The relationship between the fluid force Fd at each investigation execution point calculated by the fluid force calculation procedure and the durability p2 at each investigation execution point calculated by the durability calculation procedure is as follows:F d > P 2 MeetA survey procedure to determine the survey implementation point;
  The topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation procedure at the survey implementation point satisfying Fd> p2 obtained by the survey procedure, and the debris flow depth H calculated by the water depth calculation procedure at the survey implementation point. Boundary point calculation procedure for calculating the intersection with the crossing side line corresponding to
  Debris flow special warning area boundary point procedure for determining these boundary points as debris flow special warning area boundary points calculated by the boundary point calculation procedure,
  A special warning area generation procedure in which a polygonal area obtained by connecting the debris flow special warning area boundary points at each survey point is a debris flow special warning area;
  A special warning area output procedure for superimposing and displaying the debris flow special warning area generated by the special warning area generation procedure on the map;
  Is a program for causing the central processing unit to execute.
[0012]
  In this section, the actions and effects of the invention described in each claim are mainly described. In order to facilitate the understanding of the invention, the embodiment is described in an illustrative manner, but the configuration of the claims is not limited. And the part concretely demonstrated and demonstrated is also description of embodiment of invention.
[0013]
  According to the invention of claim 1, the point designated for the map is the inundation start point,The flow rate obtained from the terrain cross-sectional area and Junbe using the geographical information in order from the survey point closest to the inundation point at the multiple survey points set on the streamline where the debris flow is assumed to flow down. Find the standard altitude h of the debris flow that balances. The water depth H of the debris flow is obtained using the obtained standard altitude h of the debris flow. Using this debris flow depth H, the fluid force Fd of debris flow and the durability p2 of the building are obtained, and surveys are conducted in order up to the survey point where Fd <p2, and from the debris flow depth H at the survey point where Fd> p2. The boundary point between the topographic cross section and the debris flow is obtained for each of the left and right banks, and these boundary points are used as debris flow special warning area boundary points. It becomes possible to be a warning area.
[0014]
  Furthermore, a polygonal area obtained by connecting the debris flow special warning area boundary points at each survey point can be set as a debris flow special warning area. In this way, the height of the debris flow is estimated using the amount of sediment and the actual valley shape. Since the fluid force of the debris flow is obtained using the estimated height of the debris flow, it is possible to set a special warning area close to when a debris flow actually occurs. In addition, with regard to the amount of runoff sediment given as the initial value, various situations can be easily assumed by giving initial values for multiple cases based on, for example, the catchment area, rainfall per hour, accumulated rainfall, etc. It becomes possible.
[0015]
  MoreIn addition,Since the generated debris flow special warning area can be output on the map, it can be confirmed on the map.
[0016]
  By configuring the debris flow caution area generating apparatus in this way, it becomes possible for anyone to generate a special caution area without requiring a great deal of time, labor, and experience. Therefore, from the aspect of cost, time, etc., it is possible to investigate the special warning area even in areas where it has not been possible to set the special warning area so far, and more accurately by the rainfall etc. It will be possible to provide prohibited construction areas and evacuation information.
[0017]
  The debris flow has a high flow rate, so once it occurs, it is difficult to evacuate, and many lives and assets have been lost in the past. Such a disaster can be dealt with only by evacuating early by assuming damage in advance. In areas where damage is expected, it is possible not to construct houses or install public facilities. Such debris flow warning areas and special warning areas can be easily predicted in various areas.To doIt becomes possible.
[0018]
  Claim 2Inventions related to programsIsClaim1'sCorresponds to the invention of the debris flow warning area generator. That is, the claim2A program for causing a computer to execute the described procedure is executed when the program is executed on the computer.1The operation and effect of the debris flow caution area generation device described are exhibited. Therefore, the function and the effect obtained of the invention are as follows.1'sSince it is the same as the operation and effect of the device invention, repeated description is omitted.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0019]
  Hereinafter, the debris flow caution area generating apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the debris flow caution area generating apparatus of the present invention. The debris flow warning area generation apparatus of the present invention is configured by a control device 10, an input device 20, and a display device 30, and the control device 10 is configured by a CPU 40, a storage unit 61, and a GIS 60.
[0020]
  The CPU 40 is a warning area generating means 41 that generates a warning area, a warning area output means 51 that outputs a command to the GIS control unit 68 to output the warning area on a map, and a special warning area generating means 42 that generates a special warning area. From the special alert area output means 52 for outputting a command to output the special alert area on the map, the lowest altitude point search means 46 for searching the lowest altitude point on the circumference of the predetermined radius, and the lattice point as the center The lowest altitude point arrow output means 56 for giving a command to the GIS control unit 68 to display an arrow connecting the searched minimum altitude points, and the streamline setting means 47 for setting streamlines by instructing a plurality of points on the map. The streamline cross-sectional view position relative to the display of the streamline cross-sectional view displayed by the streamline output means 57 and the streamline cross-sectional view display means 67 for instructing to output the set streamline on the map By designating an arbitrary point on the streamline by the input unit 65, a streamline sectional view designation position setting unit 48 for setting a position on the corresponding streamline on the map, and outputting the designated position as a position on the map The streamline cross-sectional view instruction position interlocking display output means 58 for instructing to perform, and the storage means 61 is composed of one kind of hard disk device, CD, DVD, flash memory, RAM, ROM, or a combination thereof, and necessary information. A program or the like is stored in advance, and necessary information is temporarily stored. Although the CPU 40 has been described as constituting each of the above-described means, each means is constituted by the CPU 40 as hardware, and is also constituted by processing steps executed by the CPU 40 as software. The procedure describing the invention relating to the claimed program means the processing procedure of the CPU 40 executed in each of these means.
[0021]
  The GIS 60 uses the position information input by the position information input means 63 and the database stored in the geographic information storage means 62 of the storage means 61, and the GIS control unit 68 converts characters, numbers, images, etc. into a map. In combination, information such as altitude and inclination from the position and location is expressed in a map by the geographic information display means 66 in an easy-to-understand manner. The position information input means 63 recognizes the displayed geographic information as internal position information when the position is input by a pointing device such as a mouse which is the input device 20. The geographic information display unit 66 converts the geographic information read from the geographic information storage unit 62 according to a command from the GIS control unit 68 into an image and sends the image to the display device 30. In addition to the above, the GIS control unit 68 receives a command from the CPU 40 and gives the input information from the position information input unit 63 to the CPU 40 or the necessary information to the display device 30 via the geographic information display unit 66. Control the display. The debris flow caution area generation device is configured by a computer device including a ROM, a RAM, a system bus, an external bus, an external storage memory, and a program in the ROM, in addition to the illustrated one. For the geographic information system 60, a GIS engine or the like is used.
[0022]
  Furthermore, as part of the geographic information, for example, by using 3D polygon data in the form of Tin (Triangulated Irregular Network), the terrain slope at an arbitrary point and the average slope of an arbitrary section, or It becomes possible to obtain the dominant gradient at the measurement point on the streamline by instructing the GIS control unit 68. With the average slope of the arbitrary section, it is possible to obtain not only the average slope angle on the straight line between two points but also the average slope of the arbitrary section on the arbitrarily bent arbitrary line.
[0023]
  Furthermore, by using such data, it is possible to continuously acquire the slope of an arbitrary point, so that it is possible to cope with the determination of an irregular angle involving some function for the required tilt angle. Become. Since such GIS data forms and usage are well known, they will not be described in detail here.
[0024]
  Next, a method for generating a debris flow caution area, an operation of the debris flow caution area generating apparatus, and a processing procedure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the setting of the debris flow warning area will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4, and the processing procedure will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 9, 10, and 11. FIG.
[0025]
  First, the display device 30 displays an area where debris flow is considered to occur using geographic information that is a database of GIS. Next, a range is designated by the position information input means 63 using a mouse or the like on the displayed map. In the specified range, when debris flow occurs, reference points L0, R0, which are the initial reference points on the left and right banks across the streamline, in order to search for debris flow alert areas along the streamline that debris flow is assumed to flow down, Two points are given by the position information input means 63 (step 100). The streamlines used here are those set by the streamline setting means 47 described in detail later.
[0026]
  Next, in the warning area generating means 41, using the geographic information stored in the geographic information storage means 62, the respective reference points Li (0 ≦ i ≦ m) and Rj (0 ≦ j ≦ n) on each of the left and right banks. The left and right banks are separately surveyed (step 102, step 104). First, it demonstrates using FIG. In the figure, L0, L1, and the left bank are shown as examples. On the left bank, first consider a circle with a radius of 30 m, for example, centered on the initial reference point L0. At this time, if the circumference falls on the streamline, the area that does not exceed the streamline is considered. Next, the lowest point on the circumference is searched for. In searching for a point with a low altitude, the GIS 60 issues an instruction from the warning area generating means 41 to the GIS control unit 68, thereby obtaining altitude data for each point. A point having the lowest elevation in the region and on the circle is defined as A0 (step 120).
[0027]
  When the inclination angle between the reference point L0 and the lowest altitude point A0 on the circumference in a region not exceeding the streamline on the circumference with a radius of 30 m becomes a predetermined reference value, for example, 2 degrees or less, and thereafter First, the inclination angle is examined (step 122). In step 124, the inclination angle is examined and determined. In the case of 2 degrees or more, the search is continued, so a point of 30 degrees, for example, is set to B0 in the downstream direction from A0 (step 126). In order to search for a point closest to the streamline that is lower (equal or higher) by a predetermined value than the altitude of the reference point on the arc of B0 from A0, the search point is set to Ck as an initial position, and point Ak Is set (step 128).
[0028]
  Next, the point to be searched is moved to the mountain side for 1 STEP, for example, once to the mountain side, and this point is set as Ck (step 130). Next, it is checked whether or not the point Ck exceeds the position of the point Bk (step 132). This prevents the search range from becoming a predetermined angle or more from the reference point. If not, it is determined whether the difference in elevation between the point Ck and the reference point Dk exceeds a predetermined dZ. If not, return to Step 130, set another STEP mountain side point, repeat Step 134, and continue the search. If the position of the point Bk is exceeded in step 132 and if (the elevation of the point Ck−the elevation of the reference point Dk) exceeds the elevation difference dZ in step 134, the process proceeds to step 136, where K = k + 1 In step 138, the current search point Ck is set as the next reference point Dk. Returning to step 120, the search for the next reference point is continued.
[0029]
  Warning until the inclination angle between the reference point Li and the lowest altitude point Ai on the circumference in a region not exceeding the streamline on the circumference of the predetermined radius R reaches a predetermined reference value, for example, 2 degrees. The point obtained by the area search condition is set as the next reference point Li + 1 and the search is continued (step 124). When the inclination becomes 2 degrees or less, the search for the next reference point Li + 1 is finished, and the search for the reference point on the left bank is finished with the reference point Li as the final reference point Lm. (See Figure 3.)
[0030]
  The specific search result in FIG. 2 will be described as follows. The search for the point C0 starts from the point A0 toward the point B0, but there is no point where the elevation difference with respect to the reference point elevation exceeds the predetermined value until the point B0, so the point B0 is the next reference point L1. Also, on the circumference centered at point L1, there is a point between A1 and B1 where the altitude difference with respect to the reference point elevation is greater than or equal to a predetermined value (in the example, 0, generally a negative value is adopted) Therefore, this point C1 is set as the next reference point L2. By searching in this way, the next reference point Lk + 1 can be searched on the arc AkBk. In addition, if a positive value is adopted as the predetermined value, the altitude that is higher than the reference point by the predetermined value will be used as the next reference point, and it is not desirable because the warning area expands on the mountain side except in special cases. .
[0031]
  Here, the reason why the radius is 30 m and the predetermined angle is 30 degrees is that the most appropriate area as a debris flow warning area can be obtained empirically. However, the numerical value may be increased or decreased depending on the slope, geology, shape, and other factors of the area where the warning area is set. Similarly, for altitude difference dZ and inclination angle, the most appropriate values are dZ = 0m and inclination angle = 2 degrees, but this also depends on the inclination, shape, geology, and other factors of the area where the warning area is set. It may be changed. In addition, the inclination angle of 2 degrees is an inclination of the valley which has been conventionally used when setting a debris flow dangerous mountain stream.
[0032]
  Similarly, on the right bank, until the inclination angle between the reference point Ri and the lowest altitude point on the circumference is 2 degrees in a region not exceeding the streamline on the circumference of a predetermined radius R, for example, 30 m. The point obtained by the exploration condition of the alert area is set as the next reference point Ri + 1, and the search is continued. When the point becomes below the predetermined reference value, the search for the next reference point Ri + 1 is finished and the reference point Ri is set as the final reference point. The search ends as point Rn. In FIG. 4, the same number of reference points on the left and right banks are searched. Of course, a different number of reference points on the left and right banks may be searched.
[0033]
  Next, by sequentially connecting the reference points Li (0 ≦ i ≦ m) and Rj (0 ≦ j ≦ n) including the sides connecting the initial reference points L0 and R0, and further connecting the final reference points Lm and Rn. The obtained polygon is set as a debris flow warning area (step 106). (See Figure 4.)
[0034]
  Next, in the warning area generation means 41, the warning area output means 51 gives a command to output the generated warning area on the map to the GIS control unit 68 so that the warning area is displayed on the map. It is displayed on the display device 30 (step 108).
[0035]
  In the above embodiment, the search is terminated when the inclination angle is smaller than 2 degrees, and the reference points at that time are set as the final reference points Lm and Rn. However, when the inclination angle becomes smaller than 2 degrees, the search is ended after the search on the circle is performed to obtain the next reference points Li + 1 and Rj + 1 satisfying the predetermined condition. Also good. Therefore, in this case, the reference points Li + 1 and Rj + 1 become the final reference points Lm and Rn.
[0036]
  Next, a method for generating a special warning area, an operation of the debris flow warning area generation device, and a processing procedure will be described in detail with reference to the drawings. The setting of the debris flow warning area will be described with reference to FIGS. 5, 16, and 17, and the processing procedure will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 12, 13, 14, and 15.
[0037]
  First, an area on which a debris flow special warning area is to be set is displayed on the display device 30. Next, an inundation start point K0 is set by a position information input means on a preset streamline (step 200). The inundation start point is determined by, for example, confirming the streamline inclination by the streamline cross-sectional view display means described in detail later, and further changing the streamline inclination by the streamline cross-section indication point interlocking display output means. Then, the corresponding point on the map is determined and set as appropriate as the inundation start point in terms of topography.
[0038]
  Next, in order to set the survey execution point, the points are input on the streamline or the interval of the survey execution points is input, and the survey execution points (K1, K2) are set. Next, the width (l) of the crossing survey line of the terrain perpendicular to the streamline is input at the survey implementation point, and the crossing survey lines (D0, D1, D2) are set. At this time, when the specified value is used, no particular input is required (step 200).
[0039]
  Next, the next initial value is set (step 201).
  Gravel density σ (t / m^Three= 2.6
  Mud density ρ (t / m^Three= 1.2
  Internal friction angle φ (degrees) = 35
  Roughness coefficient n N_*            = 0.1
  Volume concentration C C_*            = 0.6 Upper limit = 0.9
  Basin area coefficient α = 7.3
  Basin width calculation coefficient β = 0.5
[0040]
  Next, an initial value is calculated (step 202).
First, based on the geographic information stored in the geographic information storage means 62, the reference point actual inclination angle θ_rThe reference point inclination angle θ is acquired. The inclination angle is an average inclination between a local point and a point that goes back upstream from the local point by a predetermined distance. Actual tilt angle θ here_rIs the average slope of a certain section taken in the upstream direction along the streamline, and the calculated value is used as it is, and the inclination angle θ is the previous downward slope when the slope in the downstream direction becomes an upward slope. By using it, it is the inclination angle used in the calculation, ignoring the upward gradient.
[0041]
  Reference point debris flow concentration Cd₀Ask for. Debris flow concentration Cd₀Is the volume ratio of earth / sand / (earth / sand + water) to the whole.
  Inclination angle θ (average inclination angle between specified distances)
  Reference point debris flow concentration Cd₀Is obtained by equation (1).
[Expression 1]
  Cd₀= Ρ · Tanθ / (σ−ρ) / (Tanφ−Tanθ) (1)
  However, the upper limit of the reference point debris flow concentration is Cd₀≦ C_*・ 0.9. The expression (1) means Cd₀Is a function of the tilt angle θ, and shows a characteristic that increases from 0 degree to a certain value and then decreases. That is, as the inclination angle is larger, the water component flows downstream, which means that the sediment component with respect to the entire debris flow becomes larger.
[0042]
  Next, the flow rate W is obtained, and the reference point peak flow rate Q₀Ask for. The flowing water amount W refers to the flow rate of the water component in the debris flow, and the peak flow rate means the maximum flow rate seen on the time axis.
  The peak flow rate may or may not decrease gradually.
  First, when the flow rate is gradually decreased, the flowing water amount W is given by Equation (2), where V is the outflow sediment amount. The runoff sediment volume is a value estimated by evaluating the topography and geology in the vicinity of the inundation start point. In the following calculation model, it is assumed that the debris flow with the runoff sediment volume V starts boiling at the inundation start point. Is.
[Expression 2]
    W = 0.6 · V · (1-Cd₀ ) / Cd₀              ... (2)
  The expression (2) means that the flow rate W is the debris flow concentration Cd.₀It shows the characteristic that as the value increases, the value decreases. That is, the larger the sediment component for the whole debris flow, the smaller the water component, so that the natural water flow W from the debris flow is reduced.
  Decreasing amount of soil dV is
[Equation 3]
    dV = W · Cd₀/ (1-Cd₀(3)
  Reference point peak flow rate Q when flow rate decreases₀Can be obtained by equation (4). The decreasing amount of soil and sand dV is a model in which sediment is deposited as the debris flow goes downstream.
[Expression 4]
    Q₀＝ 0.01 ・ C_*・ DV / Cd₀                              (4)
[0043]
  On the other hand, the reference point peak flow rate Q when the flow rate does not decrease gradually₀Can be obtained by equation (5).
[Equation 5]
    Q₀＝ 0.01 ・ C_*・ V / Cd₀                                ... (5)
  Here, the runoff sediment volume V is a numerical value empirically obtained from the river basin area, precipitation, and the like. It is also possible to assume damage by changing the amount of rainfall and runoff sediment.
[0044]
  Next, in step 204, the water depth H of the debris flow at the survey implementation point is obtained. This will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
  First, in step 250, the actual terrain inclination angle θ at the survey point for obtaining the water depth H of the debris flow from the geographical information._rIn order to obtain the inclination angle θ and the level altitude h of the debris flow, first, an assumed altitude h is obtained. The assumed elevation h of the debris flow is the lowest elevation on the cross section of the survey point and the intermediate elevation of the highest elevation. That is, the elevation at half the depth of the valley is used as the initial value. As for the maximum altitude at this time, when the valley height is different between the right bank and the left bank, the lower altitude is used. The assumed altitude h of the debris flow is given by equation (6).
[Formula 6]
  h = (minimum elevation of cross section + maximum elevation) / 2 (6)
[0045]
  Debris flow concentration Cd at survey point n_nIs obtained by equation (7).
[Expression 7]
  Cd_n= Ρ · Tanθ / (σ-ρ) / (Tanφ-Tanθ) (7)
  However, debris flow concentration Cd ≤ C_*・ 0.9. This is equivalent to the debris flow concentration at the reference point.
[0046]
  Next, the peak flow rate Q when the flow rate decreases_nIn order to find out, the amount of decreasing soil sand dV is obtained by the equation (8).
[Equation 8]
  dV = W · Cd_n/ (1-Cd_n(8)
  The amount of water flow W is the peak flow rate Q obtained at the last crossing survey line position._n-1Or peak flow rate Q at the reference point (flooding start point)₀Is used. That is, the peak flow rate at the previous survey point is used as the flowing water amount.
[Equation 9]
  W = Q_n-1                ... (9)
(Used already calculated at n-1 crossing survey line position. Reference point peak flow rate Q₀)
[0047]
  Peak flow rate Q when the flow rate decreases_nIs obtained by the equation (10).
[Expression 10]
  Q_n= 0.01 · (W + dV) (10)
[0077]
  Peak flow rate Q when flow rate does not decrease_nIs obtained by the equation (11).
## EQU11 ##
  Q_n= Q_n-1・ (C_*-Cd₀) / (C_*-Cd) (11)
  The debris flow concentration Cd at the reference point is also used here.₀, But the calculated value Cd at the cross-sectional line position just before the comparison cross section_n-1May be used.
[0048]
  Next, the amount of falling sediment Vn is obtained by the equation (12). The falling debris volume Vn means the runoff debris flow at the nth survey point, and the initial value is the runoff debris volume V at the inundation start point.
    Reference point peak flow rate Q₀
    Reference point debris flow concentration Cd₀
    Debris flow concentration Cd n
[Expression 12]
  V_n= Q₀・ Cd_n・ (C_*-Cd₀) /0.01/C_*/ (C_*-Cd_n(12)
[0049]
  That is, the amount of debris Vn is the Cd at the nth survey point._nAnd thus a function of the tilt angle θ at that point.
  Here, the reference point peak flow rate Q is used as the comparison source peak flow rate.₀Is used, but peak flow rate Q at the survey line just before the survey point_n-1May be used as the comparison point peak flow rate. Similarly, the debris flow concentration Cd₀The debris flow concentration Cd at the cross-sectional survey line at the previous survey point was used._n-1May be used.
[0050]
  Next, the resume basin estimation width B is obtained by Expression (13).
[Formula 13]
  B = α ・ (Q_n** β) (13)
  However, the symbol “**” means the power. That is, Q_n** β is Q_nMeans β to the power. Hereinafter, the same definition is used.
  Used when the topographic width cannot be obtained due to topographical restrictions. The resume width does not increase.
[0051]
  Thus, initial values of the variables depending on the inclination angle θ at each survey point are obtained. Next, in order to obtain the water depth of the debris flow, the assumed elevation of the debris flow is set to h, and the cross-sectional area to the assumed elevation h of the survey point and the wet side length are obtained using geographic information (step 252). Junbe means the side (v-shaped curved side) of the terrain part that is in contact with the debris flow in the cross-sectional survey sectional view, and the Junbe length means its length. That is, the initial values of the above variables do not take into account the topography in the cross-sectional survey sectional view, and the following procedure determines the water depth H of the debris flow in consideration of the topography in the cross-sectional survey sectional view.
[0052]
  Next, from the topography at the assumed altitude h, the peak flow rate Qh to be obtained is obtained by equation (14) (step 254).
[Expression 14]
  Qh = (1 / N_*) ・ ((Cross sectional area / Lunside length) ** (2/3)) ・ (sinθ) ** (1/2) ・ Cross sectional area… （14）
  In other words, Qh is the peak flow rate obtained in consideration of the topography in the cross section of the cross section.
[0053]
  Next, in step 256, the peak flow rate Q, which is the initial value at the n-th survey point obtained previously._nAnd the peak flow rate Qh obtained from the topography is compared. If Qh is smaller, the assumed altitude h is increased (step 258). If Qh is greater or matches, go to step 260. In step 260, again the peak flow rate Q_nIf Qh is large, the assumed altitude h is lowered (step 262).
[0054]
  Here, the method of increasing / decreasing h will be described. Since the initial value was 1/2 of the depth of the valley, when increasing, the height of (1/2) ** 2 of the depth of the valley is increased to the assumed altitude h. In the case of lowering, the height of (1/2) ** 2 of the valley depth is similarly decreased from the assumed altitude h.
  That is, assuming that the number of repetitions is j, the j-th assumed altitude h is obtained by Expression (15).
[0055]
[Expression 15]
  h = (section minimum elevation + maximum elevation) / 2
            ± (maximum altitude-minimum cross section elevation) ・ (1/2) ** 2
            ± (maximum altitude-minimum cross section elevation) ・ (1/2) ** 3
            ± (maximum altitude-minimum cross section elevation) ・ (1/2) ** 4
            ± ……
            ± (maximum elevation-minimum elevation of section) ・ (1/2) ** (j + 1) ... (15)
It becomes. Further, here, for the sake of easy understanding, the process proceeds to step 264 only when they coincide with each other, but actually the calculation is terminated when Qh falls within a certain allowable range.
[0056]
  When the assumed altitude h is increased or decreased, the process returns to step 252 and the same calculation is performed again. The assumed altitude h is increased or decreased until it falls within the allowable range._nAn assumed altitude h that matches the above is obtained. That is, the peak flow rate Qh obtained from the topography is the initial value obtained from the inclination angle._nThe altitude h that coincides with is determined.
[0057]
  The peak flow rate Qh considering the topography of the cross section of the cross-sectional survey line at the assumed altitude h is the peak flow rate Q considering only the inclination angle not considering it._nIf YES, go to step 264. The assumed altitude h determined at this time is the level altitude h of the debris flow.
[0058]
  Here, a case where the level elevation h is obtained in a specific terrain will be described with reference to FIG. FIG. 16 is an explanatory diagram of a topographic sectional view taken along a crossing survey line. FIG. 16 (a) is an example in which a hypothetical elevation h is set at an elevation between the highest elevation and the lowest elevation in the valley cross section. In this example, since the altitude on the right side of the valley is lower than the altitude on the left side, the altitude on the left side is set as the highest elevation of the cross section of the valley. If the debris flow has a height up to the assumed elevation h, the shaded area is the cross-sectional area of the debris flow, and the debris flow is in contact with the topography of the valley (the thick line in the valley outline) Junjun. The width of the debris flow is obtained from the intersection of the assumed elevation h and the topographic line. At this time, the water depth of the debris flow is the difference between the assumed elevation h and the minimum elevation of the section. From the assumed altitude h, the length of the plume and the cross-sectional area are obtained from the GIS. The peak flow rate Qh is obtained by the above-described method using the obtained wetted side length and cross-sectional area. The peak flow rate Qh based on the calculated topography is the flow rate Q based on the amount of sediment discharged_nIf it is smaller, the assumed altitude h is increased by ((1/2) ** 2) the depth of the valley.
[0059]
  The example which made it high is (b) figure. Assuming that the debris flow is up to the assumed altitude h, the cross-sectional area and the wet edge length are obtained again by the assumed altitude h and GIS. According to the same procedure, the peak flow rate Qh due to topography is obtained, and the flow rate Q due to runoff sediment volume._nCompare with Next, in the case where the peak flow Qh due to topography is larger, the height of the assumed altitude h is made lower ((1/2) ** 3) than the depth of the valley. An example in which the depth of the valley is ((1/2) ** 3) lower than the assumed elevation h in (b) is (c). Similarly, in the case of (c), the peak flow rate Qh due to topography is calculated, and the flow rate Q due to the amount of discharged sediment is calculated._nCompare with If they match, the assumed altitude h, the intersection coordinates (KLi, KRi) of the topographic section and the debris flow width are obtained. Also, the debris flow depth H is obtained from the assumed elevation h and the lowest elevation of the cross section.
[0060]
  In step 264, the intersection point with the V-shaped topographic contour line in the cross-sectional survey line sectional view is obtained from the level elevation h by geographical information. At this time, when the debris flow width cannot be defined due to the topography, the coordinate value (KLi, KRi) is obtained using the estimated width B by the resume theory. The case where the debris flow width cannot be defined due to topography is the case where one side of the valley is lower than the height of the debris flow.
[0061]
  Next, the debris flow depth H (converted value) is obtained from the difference between the level altitude h and the lowest altitude of the V-shaped topography in the cross-sectional view taken from the geographic information. However, when the resume theory is applied due to the restrictions due to the topography, it is obtained by equation (18). This debris flow depth H is a conversion depth used for obtaining debris fluid force and building strength.
[Expression 16]
  v₀= 0.01 N_*・ C_*・ V ・ (σ−ρ) ・ (Tanφ−Tanθ) (16)
[Expression 17]
  v₁= Ρ ・ B ・ Sqr (Sinθ_r) ・ Tanθ (17)
[Formula 18]
  H = (v₀/ v₁)^0.6            ... (18)
    However, Sqr (A) is a function for obtaining the square root of A.
[0062]
  Here, the application example of the resume theory in the specific topography in FIG. 17 will be described. FIG. 17 is a topographic sectional view taken along a crossing survey line. In this terrain, the altitude on the right side of the valley is low and lower than the height of the debris flow. In this case, since it becomes impossible to obtain the cross-sectional area of the valley, the width B of the debris flow is estimated by the equation (13) using the resume theory. Using this estimated width B, the water depth of the debris flow is obtained by equation (18). The expression means that the height is obtained by dividing the flow rate reflecting the slope of the valley, the muddy water density, etc. by the estimated width B of the debris flow and the value obtained from the slope. In addition, using the estimated width B, the coordinates (KLi, KRi) of the intersection with the topography are obtained.
[0063]
  In step 206, the proof stress p2 of the building is obtained by the equation (19) using the debris flow depth H.
[Equation 19]
  p2 = 35.5 / (H · (5.6−H)) (19)
  However, the upper limit of the height is 2.8 m. The proof strength p2 of the building shows a characteristic that the proof strength decreases as the debris flow depth H increases.
[0064]
  Next, in step 208, the fluid force Fd of the debris flow is obtained.
  First, the debris flow density ρd is obtained by the equation (20).
[Expression 20]
  ρd = ρ · Tanφ / (Tanφ−Tanθ) (20)
[0065]
  Next, the flow velocity U of the debris flow is obtained by equation (21).
[Expression 21]
  U = (H ** (2/3)) · Sqr (Sinθ_r) / N_*        ... (21)
[0066]
  The debris fluid force Fd is obtained by the equation (22) using the debris flow density ρd and the flow velocity U.
[Expression 22]
  Fd = ρd ・ U²                              ... (22)
  That is, the debris fluid force Fd is a characteristic that increases as the debris flow density increases and the flow velocity increases. The debris flow density increases as the inclination angle increases, and the flow velocity increases as the debris flow depth H increases. . Therefore, the debris fluid force Fd shows the characteristic which increases according to the increase of the inclination angle and the increase of the debris flow depth.
[0067]
  In step 218, the debris flow fluid force Fd is compared with the building strength p2, and the debris flow fluid force exceeds p2, and it is considered that the building will be damaged. The process proceeds to step 222. If it falls below, the setting of the next survey point for obtaining the boundary point of the special alert area is stopped, and the process proceeds to step 224, where the boundary point ((KL0, KR0) obtained from the topographic cross section along the crossing survey line of each survey point is obtained. ), (KL1, KR1), (KL2, KR2)) are combined in order from the upstream to generate a special guard area polygon.
[0068]
  In step 222, a terrain cross section is set along the crossing survey line of the next survey point. Returning to step 204, in step 218, the generation of the special warning area is repeated until the debris flow fluid force Fd <the building strength p2. In step 226, the special warning area output means 52 outputs a command to the GIS control unit 68 so as to display the generated special warning area on the map. In the debris flow special warning area generated in this way, an area where the height of the debris flow exceeds 1 m may be investigated for each crossing survey line, and the survey coordinates may be connected to make the area exceeding 1 m. Furthermore, also in the fluid force, a predetermined fluid force, for example, 50 kN / m.²Over 50kN / m²It may be a super area.
[0069]
  Next, the lowest altitude point direction arrow display will be described. An example of arrow display is shown in FIG. This lowest altitude point direction arrow display displays an arrow from the grid point taken discretely to the lowest altitude point within the range specified by the position information input means with respect to the map displayed on the geographical information display means. To display. In the lowest elevation point search means, for example, a circle having a radius of 20 m is assumed around the lattice point, and the lowest elevation point is obtained from the geographical information on the circumference. Next, the lowest elevation point direction arrow output means displays on the map a 20-meter arrow starting from each grid point and ending at the lowest elevation point. In general, water flows from a point at a high altitude to a point at a low altitude, so that the direction in which the water flows down can be known from this minimum altitude point direction arrow display. It is possible to know the direction in which the water gathers by changing the color of the arrows and displaying the radii in a plurality of settings such as 20 m and 40 m, for example. The intervals between the lattice points may be equal intervals or other intervals. Furthermore, as an interval between grid points, specify a certain altitude, take grid points discretely at the same altitude, display an arrow, then use the end point of the arrow as a grid point, specify the number of repetitions, An arrow may be displayed.
[0070]
  In this manner, streamlines are set with reference to the arrow display on the map on which the lowest elevation point direction arrow is displayed. In FIG. 7A, for example, a place where arrows are displayed is assumed to be a valley line to be a streamline. Next, a plurality of points are sequentially designated from upstream by streamline point input means. As shown in FIG. 7B, the streamline setting means sets a continuous line obtained by sequentially connecting designated points from the upstream as a streamline. In this way, the streamline output means outputs a command for outputting the set streamline as a streamline on the map to the GIS control unit 68. By doing in this way, it becomes possible to set a streamline while estimating the direction in which water flows down by arrow display. Using the streamlines set in this way, a warning area and a special warning area are generated.
[0071]
  Further, the streamline sectional view display means displays a topographical sectional view (FIG. 8A) along the set streamline. In this streamline cross-sectional view display, if any point on the streamline cross-sectional view is specified by the streamline cross-sectional view position input means, the streamline cross-sectional view indication position setting means maps the input streamline cross-sectional view position. Set to the corresponding position above. The position on the map set in the map displayed on the geographic information display means is output by the streamline cross-section indication point linked display output means. By doing so, in the streamline cross-sectional view, for example, the position on the cross-sectional view can be displayed in conjunction with the cursor by pointing the position on the cross-sectional view with a cursor. Debris flow is known to occur easily at the exit of valleys of steep mountain streams and where the slope of the stream changes, so it is possible to visually grasp the continuous slope of valleys by displaying streamline cross-sectional views. become able to. Among them, the slope changes, and it is easy to find a point on the map that matches the exit of the valley. This means that a point more suitable as a flood start point can be set more easily. Accordingly, it is possible to generate a more accurate debris flow special warning area.
[0072]
  The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited to this. Various modifications can be considered in light of the essence of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection block diagram of a debris flow caution area generation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a reference point search for generating a debris flow warning area.
FIG. 3 is an explanatory diagram of generation of a debris flow warning area.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a generation example of a debris flow warning area.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a generation example of a special alert area.
FIG. 6 is an example of arrow display at the direction of the lowest elevation point.
FIG. 7 is an explanatory diagram of streamline setting.
FIG. 8 is a streamline cross-sectional view instruction position interlocking display example.
FIG. 9 is a flowchart (part 1) for generating a warning area.
FIG. 10 is a flowchart (part 2) for generating a warning area.
FIG. 11 is a flowchart (part 3) for generating a warning area.
FIG. 12 is a flowchart of debris flow special warning area generation (part 1).
FIG. 13 is a flowchart of debris flow special caution area generation (part 2).
FIG. 14 is a flow chart of debris flow depth calculation (part 1).
FIG. 15 is a flow chart of debris flow depth calculation (part 2).
FIG. 16 is an explanatory diagram for obtaining a level elevation h using a topographic cross-sectional view at a crossing survey line position.
FIG. 17 is an explanatory diagram at the time of resuming using a topographic cross-sectional view at a crossing survey line position.
[Explanation of symbols]
1 ... Debris flow warning area generator
10 ... Control device
20 ... Input device
30 ... Display device
40 ... CPU
41 ... Warning area generation means
42 ... Special alert area generation means
46 ... Minimum altitude point search means
47 ... Streamline setting means
48 ... Streamline cross-sectional view instruction position setting means
51 ... Warning area output means
52. Special alert area output means
56 ... Minimum elevation point arrow output means
57. Streamline output means
58 ... Streamline cross-sectional view indication position interlocking display output means
60 ... Geographic Information System
61. Storage means
62 ... Geographic information storage means
63 ... Position information input means
64: Streamline point input means
65. Streamline cross-sectional view position input means
66 ... Geographic information display means
67 ... Streamline sectional view display means

Claims

Geographic information storage means for storing geographic information;
A display device;
Geographic information display means for displaying the geographical information on the display device as a map including a topographic map, an input device,
Position information input means for inputting position information to the map displayed on the display device by the geographic information display means by the input device;
In response to an operation by the input device with respect to the map displayed on the display device by the geographic information display unit, a flood start point designating unit having a point designated by the position information input unit as a flood start point;
An outflow sediment amount setting means for setting an outflow sediment amount at the inundation start point according to the operation of the input device;
In the map displayed by the geographical information display means on the display device, streamline setting means for setting streamlines at a plurality of positions designated by the position information input means according to the operation by the input device;
A plurality of positions specified by the position information input means on the streamline set by the streamline setting means in the map displayed on the display device by the geographic information display means according to the operation by the input device. A survey implementation point designating means for designating as a survey implementation point,
The inclination angle of the streamline set by the streamline setting means is obtained from the geographical information stored in the geographical information storage means at the investigation execution point designated by the investigation execution point designation means, and the inclination angle is obtained. And the amount of sedimentation calculation unit for calculating the amount of sedimentation at each survey point based on the amount of sedimentation at the start point of flooding set by the amount of sedimentation settling unit,
The geographic information stored in the geographic information storage means is read out, and from the geographic information, the terrain along the transverse survey line in the direction perpendicular to the streamline at the survey implementation point set by the survey implementation point designating means Topographical section calculation means for obtaining a sectional view;
At each survey execution point, a cross-sectional area corresponding to the amount of falling sediment at each survey execution point calculated by the falling sediment amount calculating means is obtained from the topographic sectional view calculated by the topographic sectional view calculating means. Level altitude calculating means for calculating the level altitude h,
At each survey implementation point, from the lowest elevation in the topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation means and each level elevation h calculated by the level elevation calculation means, at each survey execution point Depth calculation means for calculating debris flow depth H,
Fluid force calculation means for calculating the fluid force Fd of the debris flow at each of the survey implementation points from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation means;
Durability calculation means for calculating the durability p2 of the building at each survey point from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation means;
The relationship between the fluid force Fd at each investigation execution point calculated by the fluid force calculation means and the durability p2 at each investigation execution point calculated by the durability calculation means is expressed as F d > p 2. Survey means to find survey points that satisfy
The topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation means at the survey implementation point satisfying Fd> p2 obtained by the survey means, and the debris flow depth H calculated by the water depth calculation means at the survey implementation point. Boundary point calculation means for calculating the intersection with the crossing side line corresponding to the debris flow boundary point respectively for the left and right banks;
Debris flow special warning area boundary point means for determining these boundary points as debris flow special warning area boundary points calculated by the boundary point calculation means,
A special warning area generating means for setting a polygonal area obtained by connecting the debris flow special warning area boundary points at the respective survey points as a debris flow special warning area;
Special warning area output means for superimposing and displaying the debris flow special warning area generated by the special warning area generation means on the map;
Debris warning zone generator characterized in that it comprises a.

A program for causing a central processing unit of a computer system having a geographic information storing means storing geographic information, a display device, and a central processing unit for executing arithmetic processing to execute each processing,
Geographic information display procedure for displaying the geographic information as a map including a topographic map on the display device, and position information is input to the map displayed on the display device by the geographic information display procedure by the input device. Location information input procedure,
In response to the operation by the input device for the map displayed by the geographic information display procedure on the display device, a flood start point designation procedure with the location designated by the location information input procedure as a flood start point;
An outflow sediment amount setting procedure for setting an outflow sediment amount at the inundation start point according to the operation of the input device;
In the map displayed by the geographic information display procedure on the display device, according to the operation by the input device, a streamline setting procedure for setting streamlines at a plurality of positions designated by the positional information input procedure;
On the streamline set by the streamline setting procedure in the map displayed by the geographic information display procedure on the display device, a plurality of positions designated by the position information input procedure according to the operation by the input device A survey implementation point designation procedure for designating as a survey implementation point,
At the survey implementation point designated by the survey implementation point designation procedure, the inclination angle of the streamline set by the streamline setting procedure is obtained from the geographic information stored in the geographic information storage means, and the inclination angle is obtained. Based on the outflow sediment amount at the inundation start point set by the outflow sediment amount setting procedure, the downflow amount calculation procedure for calculating the downflow sediment amount at each survey implementation point,
The geographic information stored in the geographic information storage means is read out, and from the geographic information, the terrain along the crossing survey line in the direction perpendicular to the streamline at the survey execution point set by the survey execution point designation procedure Topographic cross-sectional map calculation procedure to obtain a cross-sectional view,
At each survey implementation point, a cross-sectional area corresponding to the amount of sediment flowing down at each survey execution point calculated by the flow down sediment calculation procedure is obtained from the topographic cross section calculated through the topography cross section calculation procedure. Level altitude calculation procedure for calculating the level altitude h,
At each survey implementation point, from the lowest elevation in the topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation procedure and each level elevation h calculated by the level elevation calculation procedure, at each survey implementation point Depth calculation procedure for calculating debris flow depth H,
A fluid force calculation procedure for calculating the fluid force Fd of the debris flow at each of the survey points from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation procedure;
A durability calculation procedure for calculating the durability p2 of the building at each survey point from the debris flow depth H calculated by the water depth calculation procedure;
The relationship between the fluid force Fd at each investigation execution point calculated by the fluid force calculation procedure and the durability p2 at each investigation execution point calculated by the durability calculation procedure is expressed as follows: F d > p 2 Survey procedures to find survey points that satisfy
The topographic cross section calculated by the topographic cross section calculation procedure at the survey implementation point satisfying Fd> p2 obtained by the survey procedure, and the debris flow depth H calculated by the water depth calculation procedure at the survey implementation point. Boundary point calculation procedure for calculating the intersection with the crossing side line corresponding to
Debris flow special warning area boundary point procedure for determining these boundary points as debris flow special warning area boundary points calculated by the boundary point calculation procedure;
A special warning area generation procedure in which a polygonal area obtained by connecting the debris flow special warning area boundary points at each survey point is a debris flow special warning area;
A program for causing the central processing unit to execute a special warning area output procedure for superimposing and displaying the debris flow special warning area generated by the special warning area generation procedure on the map.