JP4251538B2

JP4251538B2 - Slope failure prediction system

Info

Publication number: JP4251538B2
Application number: JP2003067376A
Authority: JP
Inventors: 朗武石; 典生及川; 智治岩崎; 国加武智
Original assignee: Kokusai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kokusai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP2004280204A

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、斜面の崩壊を予測する予測システムに関し、特に、気象データ、斜面の変位、及びリモートセンシングによって得られた斜面の現況を示すデータ等に基づいて斜面の崩壊を予測して、警戒・避難等の発令及び解除を行う際に用いられる斜面崩壊予測システムに関するものである。
【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斜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等が施されている。しかしながら、斜面を維持管理する際においては、地山の風化、植生の遷移、及び保護工及び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、従来、ＧＰＳを用いて斜面の変位を計測するシステムが知られており（以下ＧＰＳ斜面計測と呼ぶ）、このようなＧＰＳ斜面計測では、例えば、斜面上に離間して配置された基準点と観測点との間の相対的変位を計測して、斜面変位を計測するようにしている。
【０００４】
例えば、基準点及び観測点の各々にＧＰＳ受信機を配置して、各ＧＰＳ受信機で受信した受信信号（ＧＰＳ信号）を、無線回線を介して斜面から離れた現場事務所に送信し、現場事務所に設けられた解析装置でＧＰＳ信号に基づいて基準点及び観測点の位置座標と相対的位置の変位を算出するようにしている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２８０９７８号公報（２ページ〜３ページ、第２図）
【０００６】
一般に、斜面の崩壊を予測して、警戒・避難・道路規制等の各種情報（以下単に避難情報と呼ぶ）を発令する際には、監視対象になる斜面毎に斜面の変位量を計測するとともに、所定のエリア（例えば、市町村単位）毎に雨量を監視して、斜面変位量又は雨量に応じて警戒・避難・道路規制等の各種情報を発令するようにしている。
【０００７】
ここで、図３を参照して、斜面崩壊に係る避難情報の発令・解除を行う際の斜面崩壊予測手法について概説する。まず、斜面毎に、調査・点検を行うとともに、過去の災害履歴を調べて、斜面毎に基本情報を得る（ステップＳ１）。上述のようにして、斜面基本情報を得た後、斜面基本情報に基づいて斜面毎に不安定斜面であるか否かを判定して（ステップＳ２）、不安定斜面であると認定（判定）されると、当該斜面は監視対象斜面とされる。なお、不安定斜面であるか否かの判定は、斜面基本情報に基づいて専門家が行うことになる。
【０００８】
前述のようにして、監視対象斜面とされると、当該監視対象斜面では、前述のようにして、斜面変位の計測が行われる（斜面計測：ステップＳ３）。一方、斜面監視と独立して監視対象斜面が属するエリアの雨量監視が行われることになる（ステップＳ４）。
【０００９】
そして、斜面変位が予め規定された変位閾値を越えると（ステップＳ５）、斜面崩壊の恐れがあると予測して避難情報が発令される（ステップＳ６）。一方、エリア内における雨量が所定の基準雨量（雨量閾値）を越えると（ステップＳ７）、同様にして、避難情報が発令される（ステップＳ８）。
【００１０】
上述のようにして、避難情報を発令した後、斜面変位量が斜面閾値以下である状態が予め定められた時間以上継続して（ステップＳ９）、しかも雨量が基準雨量以下である状態が予め定められた時間以上継続すると（ステップＳ１０）、避難情報が解除される（ステップＳ１１）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の斜面崩壊予測手法においては、雨量に応じて斜面崩壊を予測する際には、降雨状況と斜面の状況（地質及び斜面構造等の基本情報）とに基づいて、災害履歴で示される雨量と斜面崩壊発生状況から前述のエリア毎に基準雨量（雨量閾値）を設定して、観測雨量と基準雨量とを比較して、斜面崩壊を予測している。
【００１２】
ところが、前述のように、雨量を観測する際には、エリア毎に基準雨量を設定している関係上、斜面毎に雨量に応じて崩壊を予測することができず、前述のように雨量に応じて斜面崩壊を予測して、避難情報を発しても、当該エリアに属するいずれの斜面に崩壊の恐れがあるのか具体的には判定できず、この雨量に対しては安全である斜面に対しても実質的に避難情報が発令されてしまうことになる。
【００１３】
言い換えると、エリア内の全ての斜面のうち最も危険性の高い斜面に対して、前述の基準雨量が設定される関係上、不可避的に基準雨量は少ない雨量となってしまい、結果的に避難情報を発令する必要のない斜面に対しても避難情報が発令されてしまうことになって、的確に避難情報を発令することができない。
【００１４】
加えて、避難情報を解除する際にも、安全を見込んで、エリア内の全ての斜面のうち最も危険性の高い斜面について、崩壊の恐れがない雨量状況となるまで、避難情報を解除することができず、結果的に避難情報の解除が遅れてしまうことになる。
【００１５】
一方、斜面計測に当たっては、前述のようにＧＰＳ計測を用いて斜面の変位量を計測する手法があるものの、ＧＰＳ衛星を用いて、基準点と観測点との相対的位置の変位を計測して、その計測データ（観測データ）から斜面の変位量を知ろうとする際には、微小な変位をも検出する必要がある関係上、観測データ自体の評価が極めて難しい。
【００１６】
しかも天候等の外的要因によって観測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、観測データから基準点と観測点との相対的位置の変位を精度よく求めることは難しい。つまり、専門的な知識を備えないユーザ自身が時系列計測データから斜面の状態・安全性等を評価することは極めて困難である。
【００１７】
言い換えると、リアルタイムで斜面の変位量を精度よく計測しても、斜面崩壊を予測することが難しく、このため、安全を見込んで変位閾値は不可避的に低く設定を得ず、結果的に避難情報の発令及び解除を的確に行うことが難しくなってしまう。
【００１８】
いずれにしても、従来の斜面崩壊予測手法では、斜面崩壊を予測して避難情報の発令及び解除を行う際、雨量と斜面変位量とを独立して評価しているため、精度よく斜面崩壊を予測することができず、そのため、的確に避難情報の発令及び解除を行うことが難しいという課題がある。
【００１９】
本発明の目的は、斜面崩壊を精度よく予測して、的確に避難情報の発令及び解除を行うことのできる斜面崩壊予測システムを提供することにある。
【００２０】
【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、斜面の崩壊を予測するための斜面崩壊予測システムであって、前記斜面外の位置に配置され、ＧＰＳ衛星からの電波を受けて該電波を基準ＧＰＳデータとして出力するＧＰＳ基準局と、前記斜面内の位置に配置され、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受けて該電波をＧＰＳデータとして出力する少なくとも一つのＧＰＳ局とを備え、前記基準ＧＰＳデータ及び前記ＧＰＳデータによってそれぞれ求められる前記ＧＰＳ基準局の位置を示す基準点位置情報及び前記ＧＰＳ局の位置を示す位置情報に基づいて、前記斜面の状態を求めて斜面状態データを取得し、前記斜面又は前記斜面付近の降雨量を示す実測雨量データ及び今後の予測雨量を示す予測雨量データを気象データとして取得し、斜面について少なくともその地質、災害履歴、及び対策工に係る情報を基本情報データとして取得し、リモートセンシングによって計測され、前記斜面の現況を示す画像データをリモートセンシングデータとして取得し、前記基本情報、前記斜面状態データ、前記気象データ、及び前記リモートセンシングデータを変数とする多変量解析を行って斜面毎に崩壊危険度スコア値を求めて、該崩壊危険度スコア値に応じて斜面毎に警戒・避難・規制情報の発令基準を示す警戒・避難・規制発令基準を設定・更新するとともに前記警戒・避難・規制情報の発令解除の基準を示す警戒・避難・規制解除基準を設定・更新して、前記警戒・避難・規制発令基準及び前記警戒・避難・規制解除基準に応じてそれぞれ前記警戒・避難・規制情報の発令及び解除を行うコンピュータシステムを有する斜面崩壊予測システムが得られる。
また、前記基本情報、前記斜面状態データ、前記気象データ、及び前記リモートセンシングデータが格納されるデータベースを有し、前記コンピュータシステムでは前記警戒・避難・規制情報を配信した際、該警戒・避難・規制情報を配信するに至った前記気象データ及び前記斜面状態データで前記データベースを更新するようにしている。
【００２１】
このようにして、データベースに格納された基本情報、斜面状態データ、気象データ、及びリモートセンシングデータに基づいて斜面毎に崩壊危険度スコア値を求めて、崩壊危険度スコア値に応じて斜面毎に警戒・避難・規制情報の発令基準を示す警戒・避難・規制発令基準を設定・更新するとともに警戒・避難・規制情報の発令解除の基準を示す警戒・避難・規制解除基準を設定・更新して、警戒・避難・規制発令基準及び警戒・避難・規制解除基準に応じてそれぞれ警戒・避難・規制情報の発令及び解除を行うようにすれば、斜面に係る事象を総合的に勘案して的確な発令及び解除を行うことができることになる。
【００２２】
さらに、本発明では、前記斜面について少なくともその地質、災害履歴、及び対策工に係る情報が基本情報として格納されるとともに前記斜面状態データ及び前記気象データが格納されるデータベースを有し、前記コンピュータシステムでは前記警戒・避難・規制情報を配信した際、該警戒・避難・規制情報を配信するに至った前記気象データ及び前記斜面状態データで前記データベースを更新する。
【００２３】
このように、斜面について少なくともその地質、災害履歴、及び対策工に係る情報が基本情報として格納されるとともに斜面状態データ及び気象データが格納されるデータベースを備えて、警戒・避難・規制情報を配信した際、警戒・避難・規制情報を配信するに至った気象データ及び斜面状態データでデータベースを更新するようにすれば、データベースには警戒・避難・規制情報を配信する際の最新の情報が常に格納されることになって、運用するにつれて精度が向上する。
【００２４】
さらに、本発明では、前記データベースには、リモートセンシングによって計測され、前記斜面の現況を示す画像データがリモートセンシングデータとして格納されている。このようにして、データベースに、リモートセンシングによって計測された斜面の現況を示す画像データをリモートセンシングデータとして格納するようにすれば、斜面の現況を常に容易に把握することができることになる。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
そして、前記警戒・避難・規制発令基準及び前記警戒・避難・規制解除基準として前記斜面の変位量、前記斜面の変位速度、前記斜面の変位加速度、前記斜面の変位予測値、予め定められた基準雨量、及び予め定められた予測雨量に応じてそれぞれ発令閾値及び解除閾値が設定される。
【００２８】
なお、前記ＧＰＳ基準局及び前記ＧＰＳ局はネットワークによって、監視センターに接続されている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、その形状及び寸法等は特に限定的な記載がない限りは、これに限定するものではない。
【００３０】
図１を参照して、まず、図示の斜面崩壊予測システムは、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１１〜１１−Ｎは、例えば、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監視計測して観測データ（計測データ）として監視センター１２に送る。ここでは、斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎが送出する観測データを、それぞれ第１〜第Ｎの観測データと呼ぶことにする。
【００３１】
監視センター１２にはコンピュータシステム１２ａ、表示装置等の出力装置（モニター）１２ｂ、入力装置１２ｃ、及びデータベース１２ｄ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の観測データに応じて斜面毎に斜面データ情報を生成する。なお、監視センター１２は、斜面監視装置１１−１〜１１−Ｎから離れた地点に配置されており、遠隔的にこれら観測データを収集する。
【００３２】
斜面監視装置（ＧＰＳ計測装置）１１−ｎ（ｎは１からＮまでのいずれかの数）は、少なくとも２つのＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）受信機（計測装置）を有しており、図示の例では、３つのＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃを有している。この内の一つ、例えば、ＧＰＳ受信機１１ａは基準点受信機（ＧＰＳ基準局）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は斜面から離れて安定した地面に配置されている。
【００３３】
一方、他のＧＰＳ受信機１１ｂ及び１１ｃは斜面上に配置されている（なお、斜面上には少なくとも一つのＧＰＳ受信機を配置すればよい）。そして、ＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃは、予め設定された時間間隔（第１の時間間隔）で少なくとも４つのＧＰＳ衛星からの電波（ＧＰＳ電波）を受信して、上記の時間間隔毎にＧＰＳデータを観測データとして出力する。なお、上記の時間間隔は、例えば、コンピュータシステム１２ａからの観測時間設定コマンドによって設定される。
【００３４】
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は各観測データを、有線通信回線１３を介して監視センター１２に送る。
【００３５】
また、無線集約機１１ｅは各観測データを、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１１ｅから観測データを受けることになる。
【００３６】
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に斜面毎の観測データが送られることになる。なお、各観測データにはＧＰＳ受信機を識別するための情報（ＧＰＳ受信機識別情報）が付加されている。
【００３７】
さらに、図示のように、各斜面には、例えば、雨量計２１が設置されており、雨量計２１で計測された降雨量は、雨量データとして、通信集約機１１ｄ又は無線集約機１１ｅを介して監視センター１２に送信される（なお、各斜面毎に雨量計を設置しなくても、気象データの配信を受けるようにしてもよい。つまり、斜面又は斜面付近の降雨量を示す気象データ（降雨量データ）の配信を受けるようにしてもよい）。また、気象データとして予測降雨量を示す予測雨量データの配信を受けるようにしてもよい。
【００３８】
また、監視センター１２には、地球観測衛星等からの画像情報を受信するための受信設備３１が接続されており、受信設備３１で受信された画像情報は監視センター１２に送られて、監視センター１２では、画像情報から計測装置が配置された斜面を示す画像を抽出して、データベース１２ｄに保存する。つまり、監視センター１２ではリモートセンシングによって得られた斜面画像データをリモートセンシングデータとしてデータベース１２ｄに保存する。
【００３９】
なお、リモートセンシングデータの取得は予め定められた周期（例えば、一ヶ月毎）に行われる。そして、リモートセンシングデータによって、例えば、斜面表面の風化、対策工の老朽化、植生の変化、及び後背地の変化等を把握することになる。
【００４０】
ここで、図２も参照して、斜面変位計測を行うに当たっては、まず、斜面毎に調査・点検を行うとともに、過去の災害履歴を調べて、斜面毎に基本情報（基本情報には少なくとも地質、災害履歴、保護工、及び現況等のデータが含まれる）を得る（ステップＰ１）。この基本情報は、例えば、コンピュータシステム１２ａに入力され、コンピュータシステム１２ａでは斜面毎に基本情報をデータベース１２ｄに格納する（ステップＰ２）。
【００４１】
斜面基本情報を得た後、例えば、専門家によって斜面基本情報に基づいて斜面毎に不安定斜面であるか否かを判定して（ステップＰ３）、不安定斜面であると認定（判定）されると、当該斜面は監視対象斜面とされる。
【００４２】
監視対象斜面については、前述した監視装置及び雨量計が配置され、ＧＰＳ衛星からの電波に応じて斜面変位計測が行われて（ＧＰＳ斜面計測：ステップＰ４）、リアルタイムで観測データ（ＧＰＳデータ）が監視センター１２に送られることになる。
【００４３】
このようにして得られた観測データは、各ＧＰＳ受信機の位置情報を、時間を追って３次元的に表しており、いま、基準点受信機（ＧＰＳ基準局）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（以下他の位置情報と呼ぶ）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。
【００４４】
監視センター１２（つまり、コンピュータシステム１２ａ）では、前述のようにして得られた基準点位置情報及び他の位置情報に基づいて、以下のようにして、斜面の変位データ（斜面変位データ）を得る。前述のように、各ＧＰＳ受信機１１ａ〜１１ｃからは、それぞれ基準点位置情報及び他の位置情報が、コンピュータシステム１１ａに与えられる。
【００４５】
コンピュータシステム１２ａでは、基準点位置情報と他の位置情報とを用いて、予め定められた時間間隔毎に斜面変位データを求める。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、モニター１２ｂ上に表示されるとともに、データベース１２ｄに斜面毎に格納される（ステップＰ２）。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。
【００４６】
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、処理済み変位データ（フィルタデータ）を生成する。
【００４７】
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ｘ_ｎを推定する方法で、システムノイズの分散τ^２及び観測ノイズの分散σ^２、そして、次数ｋを推定して、ｘ_ｎを離散的に求めて、対数尤度及びＡＩＣを用いて最適なｘ_ｎを推定する。
【００４８】
つまり、状態空間モデルを、ｘ_ｎ＝Ｆ_ｎｘ_ｎ−１＋Ｇ_ｎν_ｎ，ｙ_ｎ＝Ｈ_ｎｘ_ｎ＋ｗ_ｎとする。ここで、ｘ_ｎ：直接観測できない状態ベクトル（確率システムモデル）、ν_ｎ：システムノイズ（平均０，分散共分散行列Ｑ_ｎ）、ｙ_ｎ：観測データ（観測モデル）、ｗ_ｎ：観測ノイズ（平均０，分散共分散行列Ｒ_ｎ）であり、Ｆ_ｎ，Ｇ_ｎ，Ｈ_ｎ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。Ｈ_ｎｘ_ｎ＝ｔ_ｎとすると、ｙ_ｎ＝ｔ_ｎ＋ｗ_ｎ（観測モデル），Δｋｔ_ｎ＝ν_ｎ（ｋ＝１の場合、Δｔ_ｎ＝ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１＝ν_ｎ，Δｋｔ_ｎはｋ階の差分方程式）となる。
【００４９】
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ｙ_ｎ＝｛ｙ_１，ｙ_２，…，ｙ_ｎ）が与えられた下の状態ｘ_ｎ＝｛ｘ_１，ｘ_２，…，ｘ_ｎ｝を求める。
【００５０】
このようにして、フィルタ処理及び平滑化処理を行った後、この処理済み変位データは前述の変位データとともにデータベース１２ｄに格納されるとともに、モニター１２ｂ上に表示される。この処理済変位データからは、斜面の変位量、変位速度、及び変位加速度が分かり、処理済変位データに応じて斜面の変位量を予測することができる。
【００５１】
一方、前述のように、雨量計２１で斜面毎に雨量計測を行うか又は雨量データの配信を受けるとともに、予測雨量データの配信を受ける（ステップＰ５）。そして、雨量計２１で計測された雨量データ（又は配信された雨量データ）が気象データとしてデータベース１２ｄに格納されるとともに前述予測雨量データもデータベース１２ｄに格納される。
【００５２】
また、前述したように、監視センター１２ではリモートセンシングによって得られた斜面画像データをリモートセンシングデータとして受けて（ステップＰ６）、このリモートセンシングデータをデータベース１２ｄに保存する。その結果、データベース１２ｄには、斜面毎に基本情報、処理済変位データ（計測結果）、リモートセンシングデータ、及び気象データが蓄積されていくことになる。
【００５３】
コンピュータシステム１２ａでは、データベース１２ｄに格納された基本情報、処理済変位データ、リモートセンシングデータ、及び気象データに基づいて斜面毎に崩壊危険度に係るスコア値（以下崩壊危険度スコア値という）を求める（ステップＰ７）。
【００５４】
つまり、コンピュータシステム１２ａでは、基本情報、処理済変位データ、リモートセンシングデータ、及び気象データを変数とする多変量解析を行って、崩壊危険度スコア値を得て、避難情報発令基準（警戒・避難・道路規制基準）を設定・更新する（ステップＰ８）。
【００５５】
このようにして、避難情報発令基準を設定・更新した後、この避難情報発令基準に応じて、コンピュータシステム１２ａでは、避難情報（警戒・避難・道路規制）発令を行うか否かを判定する（ステップＰ９）。
【００５６】
避難情報発令基準には、例えば、斜面変位量、変位速度、変位加速度、変位予測値、基準雨量、及び予測雨量についてそれぞれ警戒・避難・道路規制発令閾値が設定されており、前述の実測雨量及び予測雨量（ステップＰ５）及びＧＰＳ斜面計測（ステップＰ４）で得られた雨量データ及び処理済変位データと警戒・避難・道路規制閾値とを比較して、コンピュータシステム１２ａでは、避難情報（警戒・避難・道路規制）発令を行うか否かを判定することになる。
【００５７】
そして、避難情報（警戒・避難・道路規制）発令を行うと判定すると、コンピュータシステム１２ａでは、当該斜面について、避難情報を配信する（例えば、インターネットを介して各種機関に避難情報を配信することになる（発令配信：ステップＰ１０））。
【００５８】
この際、コンピュータシステム１２ａでは、どの程度の時間が経過すると、斜面崩壊に至るかを示す崩壊予測時間及び予測された崩壊規模を崩壊予測値を同時に配信することになる。つまり、実測雨量、予測雨量、処理済変位データに応じて、コンピュータシステム１２ａでは崩壊予測時間を求めて、崩壊予測値として配信することになる。
【００５９】
一方、コンピュータシステム１２ａでは、崩壊危険度スコア値に応じて避難情報解除基準（警戒・避難・道路規制解除基準）の設定・更新を行っており（ステップＰ１１）、避難情報発令基準と同様に、避難情報解除基準には、例えば、斜面変位量、変位速度、変位加速度、変位予測値、基準雨量、及び予測雨量についてそれぞれ警戒・避難・道路規制解除閾値が設定されている。
【００６０】
前述の実測雨量及び予測雨量（ステップＰ５）及びＧＰＳ斜面計測（ステップＰ４）で得られた雨量データ及び処理済変位データと警戒・避難・道路規制解除閾値とを比較して、コンピュータシステム１２ａでは、避難情報（警戒・避難・道路規制）解除を行うか否かを判定することになる。
【００６１】
そして、避難情報（警戒・避難・道路規制）解除を行うと判定すると、コンピュータシステム１２ａでは、当該斜面について、避難解除情報を配信する（例えば、インターネットを介して各種機関に避難解除情報を配信することになる（解除配信：ステップＰ１２））。この際、コンピュータシステム１２ａでは、どの程度の時間が経過すると、斜面危険度が収束するに至るかを示す崩壊収束予測値を同時に配信することになる。
【００６２】
つまり、実測雨量、予測雨量、処理済変位データに応じて、コンピュータシステム１２ａでは崩壊収束予測時間を求めて、崩壊収束予測値として配信することになる。
【００６３】
その後、コンピュータシステム１２ａでは、避難情報発令に至った際の雨量データ及び処理済変位データをデータベース１２ｄに格納してデータベース１２ｄを更新する（ステップＰ１３）。つまり、コンピュータシステム１２ａでは、避難情報の発令及び解除を行った後、避難情報発令に至った際の雨量データ及び処理済変位データをデータベース１２ｄに格納してデータベース１２ｄを更新する。
【００６４】
なお、前述のようにして、避難情報発令を行った後、コンピュータシステム１２ａでは、破線で示すように、二次評価を行うか否かの判定を行うようにしてもよい（ステップＰ１４）。例えば、前述の避難情報発令に至った斜面について、さらに精度よく斜面の状態を評価すると判定した際には、診断・予測フロー（ステップＰ１５）へと進む。ステップＰ１４においては、予め斜面毎にその斜面の重要性に応じて診断・予測フローへ進むか否かが設定されている。
【００６５】
この診断・予測フローでは、例えば、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、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。
【００６６】
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γ_ｔ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）。
【００６７】
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。
【００６８】
｛Σ（Ｕ_Ｉ ^ｍ−Ｕ_Ｉ ^ｃ）^２｝／｛Σ（Ｕ_Ｉ ^ｍ）^２｝→最小（ｍｉｎ）
ここで、Ｕ_Ｉ ^ｍ：計測変位，Ｕ_Ｉ ^ｃ：計算変位である。
【００６９】
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。
【００７０】
Ｆ_ｓ＝（ΣＳ_ｉ・Ｌ_ｉ）／（Στ_ｉ・Ｌ_ｉ）＝｛Σ（ｃ_ｉ＋σ_ｉ・ｔａｎφ）Ｌ_ｉ｝／（Σ／τ_ｉ・Ｌ_ｉ）
【００７１】
ここで、σ_ｉ：要素ｉの滑り面上の直応力，τ_ｉ：要素ｉの滑り面上の剪断応力，Ｓ：土要素の剪断抵抗，Ｓ＝ｃ_ｉ＋τ_ｉ・ｔａｎφ，Ｌ_ｉ：滑り線長である。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
一方、対策が必要であると判定すると、対策提案（対策工設計提案）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・対策工設計を行い、改善提案・対策工設計がデータベースに蓄積される。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、基準ＧＰＳデータ及びＧＰＳデータによってそれぞれ求められるＧＰＳ基準局の位置を示す基準点位置情報及びＧＰＳ局の位置を示す位置情報に基づいて斜面の状態（例えば、斜面変位）を求めて斜面状態データを得るとともに、斜面又は斜面付近の降雨量を示す実測雨量データ及び今後の予測雨量を示す予測雨量データを気象データとして受けて、気象データ及び斜面状態データと斜面崩壊の危険度を示す崩壊危険度スコア値とに応じて斜面の崩壊を予測して警戒・避難・規制情報を配信して、警戒・避難・規制情報を配信した後気象データ及び斜面状態データと崩壊危険度スコア値とに応じて警戒・避難・規制情報の発令を解除するか否かを決定するようにしたから、斜面崩壊を精度よく予測して、的確に避難情報の発令及び解除を行うことができるという効果がある。
【００７６】
また、本発明では、斜面について少なくともその地質、災害履歴、及び対策工に係る情報が基本情報として格納されるとともに斜面状態データ及び気象データが格納されるデータベースを備えて、警戒・避難・規制情報を配信した際、警戒・避難・規制情報を配信するに至った気象データ及び斜面状態データでデータベースを更新するようにしたから、データベースには警戒・避難・規制情報を配信する際の最新の基準が常に格納されることになって、運用するにつれて精度が向上するという効果がある。
【００７７】
本発明では、データベースには、リモートセンシングによって計測された斜面の現況を示す画像データをリモートセンシングデータとして格納するようにしたから、斜面の現況を常に容易に把握することができるという効果がある。
【００７８】
本発明では、データベースに格納された基本情報、斜面状態データ、気象データ、及びリモートセンシングデータに基づいて斜面毎に崩壊危険度スコア値を求めて、崩壊危険度スコア値に応じて斜面毎に警戒・避難・規制情報の発令基準を示す警戒・避難・規制発令基準を設定・更新するとともに警戒・避難・規制情報の発令解除の基準を示す警戒・避難・規制解除基準を設定・更新して、警戒・避難・規制発令基準及び警戒・避難・規制解除基準に応じてそれぞれ警戒・避難・規制情報の発令及び解除を行うようにしたから、斜面に係る事象を総合的に勘案して的確な発令及び解除を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による斜面崩壊予測システムの一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す斜面崩壊予測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】従来の斜面崩壊予測手法を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１１−１〜１１−Ｎ斜面監視装置
１１ａ〜１１ｃＧＰＳ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
１６無線中継機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a prediction system that predicts slope collapse according to time-series measurement data obtained by monitoring a slope state such as a slope in real time, and more particularly, meteorological data, slope displacement, and remote sensing. It is related with the slope failure prediction system used when predicting the slope failure based on the data showing the current state of the slope obtained by, and issuing and releasing warning / evacuation.
[0002]
[Prior art]
  In general, slopes such as slopes, especially large-scale slopes with unstable elements, are always associated with the risk of collapsing, so it is necessary to properly maintain and manage the slopes. Work and countermeasures are carried out. However, when maintaining the slope, there are still many unclear points about how the factors such as weathering of natural ground, transition of vegetation, and aging of protective and countermeasure works are involved in the slope collapse. For this reason, the state of the slope is constantly monitored to predict the collapse of the slope in advance.
[0003]
  As a system for monitoring such signs of slope collapse, a system for measuring slope displacement using GPS has been known (hereinafter referred to as GPS slope measurement). In such GPS slope measurement, for example, Relative displacement between a reference point and an observation point that are spaced apart from each other on a slope is measured to measure slope displacement.
[0004]
  For example, a GPS receiver is arranged at each of the reference point and the observation point, and a reception signal (GPS signal) received by each GPS receiver is transmitted to a field office away from the slope via a wireless line. An analysis device provided in the office calculates position coordinates and relative position displacements of reference points and observation points based on GPS signals (see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
  JP-A-5-280978 (pages 2 to 3, FIG. 2)
[0006]
  In general, when predicting the collapse of a slope and issuing various information such as warning, evacuation, and road regulations (hereinafter simply referred to as evacuation information), the displacement of the slope is measured for each slope to be monitored. The amount of rainfall is monitored for each predetermined area (for example, in units of municipalities), and various information such as warning / evacuation / road regulation is issued according to the amount of slope displacement or the amount of rainfall.
[0007]
  Here, with reference to FIG. 3, an outline of a slope failure prediction method when issuing and releasing evacuation information related to slope failure will be described. First, investigation and inspection are performed for each slope, and past disaster history is examined to obtain basic information for each slope (step S1). After obtaining the basic slope information as described above, it is determined whether or not each slope is an unstable slope based on the basic slope information (step S2), and is recognized as an unstable slope (determination). If this is done, the slope will be monitored. Whether or not the slope is unstable is determined by an expert based on the basic slope information.
[0008]
  As described above, when the monitoring target slope is set, the slope displacement is measured on the monitoring target slope as described above (slope measurement: step S3). On the other hand, the rainfall monitoring of the area to which the monitoring target slope belongs is performed independently of the slope monitoring (step S4).
[0009]
  Then, when the slope displacement exceeds a predetermined displacement threshold (step S5), evacuation information is issued by predicting that there is a risk of slope collapse (step S6). On the other hand, when the rainfall in the area exceeds a predetermined reference rainfall (rainfall threshold) (step S7), evacuation information is issued in the same manner (step S8).
[0010]
  As mentioned above,EvacuationAfter issuing the information, the state where the slope displacement amount is equal to or less than the slope threshold value continues for a predetermined time or more (step S9), and the state where the rainfall amount is equal to or less than the reference rain amount continues for a predetermined time ( In step S10, the evacuation information is canceled (step S11).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
  By the way, in the slope failure prediction method described above, when slope failure is predicted according to the amount of rainfall, it is shown in the disaster history based on the rainfall situation and the slope situation (basic information such as geology and slope structure). A reference rainfall (rainfall threshold) is set for each area described above based on the rainfall and slope failure occurrence situation, and the slope failure is predicted by comparing the observed rainfall with the reference rainfall.
[0012]
  However, as mentioned above, when observing rainfall, because the reference rainfall is set for each area, collapse cannot be predicted according to the rainfall for each slope, and as described above Therefore, even if slope failure is predicted and evacuation information is issued, it is not possible to specifically determine which slope belonging to the area is likely to collapse. But substantiallyEvacuationInformation will be announced.
[0013]
  In other words, because the above-mentioned reference rainfall is set for the most dangerous slope among all the slopes in the area, the reference rainfall is inevitably low, resulting in evacuation information. Evacuation information will be issued even for slopes that do not need to be issued, and evacuation information cannot be issued accurately.
[0014]
  In addition, when canceling evacuation information, it is necessary to cancel the evacuation information for the highest risk of all the slopes in the area until there is no risk of collapse. As a result, the release of the evacuation information is delayed.
[0015]
  On the other hand, in the slope measurement, there is a method to measure the displacement amount of the slope using GPS measurement as described above, but the displacement of the relative position between the reference point and the observation point is measured using the GPS satellite. In order to know the displacement amount of the slope from the measurement data (observation data), it is extremely difficult to evaluate the observation data itself because it is necessary to detect even a small displacement.
[0016]
  Moreover, considering that the observation data varies due to external factors such as weather, it is difficult to accurately obtain the displacement of the relative position between the reference point and the observation point from the observation data without specialized knowledge. That is, it is extremely difficult for a user who does not have specialized knowledge to evaluate the state of the slope, safety, etc. from the time series measurement data.
[0017]
  In other words, even if the displacement amount of the slope is accurately measured in real time, it is difficult to predict the slope failure. For this reason, the displacement threshold is unavoidably set low in view of safety, and as a result, evacuation information is obtained. It becomes difficult to properly issue and cancel.
[0018]
  In any case, in the conventional slope failure prediction method, when the slope failure is predicted and the evacuation information is issued and canceled, the rainfall and slope displacement are independently evaluated, so the slope failure can be accurately performed. For this reason, there is a problem that it is difficult to issue and release evacuation information accurately.
[0019]
  An object of the present invention is to provide a slope failure prediction system capable of accurately predicting slope failure and issuing and releasing evacuation information accurately.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, there is provided a slope failure prediction system for monitoring the state of a slope and predicting the slope failure, which is disposed at a position outside the slope and receives the radio wave from a GPS satellite. A GPS reference station that outputs as reference GPS data, and at least one GPS station that is disposed at a position within the slope and that receives radio waves from the GPS satellites and outputs the radio waves as GPS data;WithBased on the reference GPS data and the reference point position information indicating the position of the GPS reference station obtained by the GPS data and the position information indicating the position of the GPS station, the slope state data is obtained.GetMeteorological data includes measured rainfall data indicating rainfall on or near the slope and predicted rainfall data indicating predicted future rainfall.Acquire at least information on the geology, disaster history, and countermeasures for the slope as basic information data, and acquire image data measured by remote sensing and indicating the current state of the slope as remote sensing data. A multivariate analysis using the information, the slope state data, the weather data, and the remote sensing data as variables to obtain a collapse risk score value for each slope, and for each slope according to the collapse risk score value Set / update warning / evacuation / regulation announcement standards indicating warning / evacuation / regulation information issuance standards, and set / update warning / evacuation / regulation cancellation standards indicating warning / evacuation / regulation information release standards The warning / evacuation / regulation information is issued according to the warning / evacuation / regulation announcement standard and the warning / evacuation / regulation release standard, respectively. And a computer system to perform the releaseA slope failure prediction system is obtained.
  In addition, the computer system has a database storing the basic information, the slope condition data, the weather data, and the remote sensing data. When the warning / evacuation / regulation information is distributed in the computer system, the warning / evacuation / The database is updated with the meteorological data and the slope state data that led to the distribution of the regulation information.
[0021]
  In this way, the collapse risk score value is obtained for each slope based on the basic information, slope state data, weather data, and remote sensing data stored in the database, and for each slope according to the collapse risk score value. Set / update warning / evacuation / regulation announcement standards indicating warning / evacuation / regulation information issuance standards, and set / update warning / evacuation / regulation cancellation standards indicating warning / evacuation / regulation information release standards If the warning / evacuation / regulation information is issued / released according to the warning / evacuation / regulation announcement standards and the warning / evacuation / regulation release standards, respectively, it is possible to accurately consider the events related to the slope. It can be issued and canceled.
[0022]
  Furthermore, in the present invention, the computer system includes a database in which at least information related to the geology, disaster history, and countermeasure work for the slope is stored as basic information, and the slope state data and the weather data are stored. Then, when the warning / evacuation / regulation information is distributed, the database is updated with the weather data and the slope state data that have led to the distribution of the warning / evacuation / regulation information.
[0023]
  In this way, at least information related to the geology, disaster history, and countermeasures for slopes is stored as basic information, and a database for storing slope condition data and weather data is provided to distribute warning, evacuation, and regulatory information. If the database is updated with the meteorological data and slope condition data that led to the distribution of warning / evacuation / regulation information, the database will always have the latest information when distributing warning / evacuation / regulation information. The accuracy is improved as it is stored.
[0024]
  In the present invention, the database stores image data measured by remote sensing and indicating the current state of the slope as remote sensing data. In this way, if the image data indicating the current state of the slope measured by remote sensing is stored in the database as remote sensing data, the current state of the slope can always be easily grasped.
[0025]
[0026]
[0027]
  And, as the warning / evacuation / regulation announcement standard and the warning / evacuation / regulation release standard, the displacement amount of the slope, the displacement speed of the slope, the displacement acceleration of the slope, the predicted displacement value of the slope, a predetermined standard An issue threshold value and a release threshold value are set according to the rainfall amount and a predetermined predicted rainfall amount, respectively.
[0028]
  The GPS reference station and the GPS station are connected via a network.SupervisionConnected to the visual center.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the shape, dimensions, and the like are not limited to these unless otherwise specifically described.
[0030]
  With reference to FIG. 1, first, the illustrated slope failure prediction system includes a plurality of slope monitoring apparatuses 11-1 to 11-N (N is an integer of 2 or more), and these slope monitoring apparatuses 11 to 11- For example, N is connected to the monitoring center 12 via a wired communication line 13 such as an optical cable communication line. The slope monitoring devices 11-1 to 11-N are arranged on different slopes, monitor and measure the state of each slope, and send the data to the monitoring center 12 as observation data (measurement data). Here, the observation data transmitted by the slope monitoring devices 11-1 to 11-N are referred to as first to Nth observation data, respectively.
[0031]
  The monitoring center 12 is provided with a computer system 12a, an output device (monitor) 12b such as a display device, an input device 12c, and a database 12d. Slope data information is generated for each slope according to the first to Nth observation data obtained from the slope monitoring devices 11-1 to 11-N. In addition, the monitoring center 12 is arrange | positioned in the point distant from the slope monitoring apparatuses 11-1 to 11-N, and collects these observation data remotely.
[0032]
  The slope monitoring device (GPS measuring device) 11-n (where n is any number from 1 to N) includes at least two GPS (Global Positioning System) receivers (measuring devices). Then, it has the three GPS receivers 11a-11c. One of these, for example, the GPS receiver 11a, is arranged at a point other than the slope as a reference point receiver (GPS reference station). That is, the reference point receiver 11a is disposed on the stable ground away from the slope.
[0033]
  On the other hand, the other GPS receivers 11b and 11c are arranged on the slope (at least one GPS receiver may be arranged on the slope). The GPS receivers 11a to 11c receive radio waves (GPS radio waves) from at least four GPS satellites at a preset time interval (first time interval), and receive GPS data at each time interval described above. Output as observation data. The time interval is set by an observation time setting command from the computer system 12a, for example.
[0034]
  These GPS receivers 11 a to 11 c are connected to a communication aggregator 11 d or a wireless aggregator 11 e used as a communication device, and the communication aggregator 11 d is connected to a wired communication line 13. Then, the communication concentrator 11 d sends each observation data to the monitoring center 12 via the wired communication line 13.
[0035]
  In addition, the wireless aggregation device 11e sends each observation data to the wireless relay device 16 via a wireless line. FIG. 1 shows one radio repeater 16, but actually, a plurality of radio repeaters 16 are arranged, and a communication area is defined for each radio repeater 16. Observation data is received from the wireless aggregator 11e located in the communication area.
[0036]
  The wireless repeater 16 is connected to the wired communication line 13 described above, and observation data for each slope is sent from the wireless repeater 16 to the monitoring center 12. Each observation data is added with information for identifying the GPS receiver (GPS receiver identification information).
[0037]
  Further, as shown in the drawing, for example, a rain gauge 21 is installed on each slope, and the rainfall measured by the rain gauge 21 is transmitted as rain data via the communication aggregator 11d or the wireless aggregator 11e. (It is also possible to receive the distribution of meteorological data without installing a rain gauge on each slope. In other words, meteorological data indicating rainfall on the slope or in the vicinity of the slope (rainfall) (Quantity data) may be received). Moreover, you may make it receive delivery of the prediction rain data which shows prediction rain amount as weather data.
[0038]
  The monitoring center 12 is connected to a receiving facility 31 for receiving image information from an earth observation satellite or the like, and the image information received by the receiving facility 31 is sent to the monitoring center 12 to be monitored. In 12, the image indicating the slope on which the measuring device is arranged is extracted from the image information and stored in the database 12d. In other words, the monitoring center 12 stores the slope image data obtained by remote sensing in the database 12d as remote sensing data.
[0039]
  The remote sensing data is acquired at a predetermined cycle (for example, every month). And remote sensing data will grasp, for example, weathering of the slope surface, aging of countermeasures, changes in vegetation, changes in hinterland, and the like.
[0040]
  Here, referring also to FIG. 2, when measuring the displacement of the slope, first, survey and inspection are conducted for each slope, and past disaster history is examined to obtain basic information for each slope. (Including disaster history, protective work, and current data) (step P1). This basic information is input to the computer system 12a, for example, and the computer system 12a stores the basic information in the database 12d for each slope (step P2).
[0041]
  After obtaining the basic slope information, for example, an expert determines whether each slope is an unstable slope based on the basic slope information (step P3), and is recognized (determined) as an unstable slope. Then, the slope is a slope to be monitored.
[0042]
  For the slope to be monitored, the monitoring device and the rain gauge described above are arranged, slope displacement measurement is performed according to radio waves from GPS satellites (GPS slope measurement: step P4), and observation data (GPS data) is obtained in real time. It will be sent to the monitoring center 12.
[0043]
  The observation data obtained in this way three-dimensionally represents the position information of each GPS receiver over time, and now the position information of the reference point receiver (GPS reference station) 11a is the reference point position information. Then, based on this reference point position information and position information obtained from another GPS receiver (hereinafter referred to as other position information), the displacement of the slope can be obtained in a time series and three-dimensional manner. .
[0044]
  The monitoring center 12 (that is, the computer system 12a) obtains slope displacement data (slope displacement data) as follows based on the reference point position information and other position information obtained as described above. . As described above, the reference point position information and other position information are provided to the computer system 11a from the GPS receivers 11a to 11c, respectively.
[0045]
  In the computer system 12a, slope displacement data is obtained at predetermined time intervals using reference point position information and other position information. The slope displacement data is shown with time on the horizontal axis and displacement on the vertical axis, and is displayed on the monitor 12b and stored in the database 12d for each slope (step P2). The slope displacement data is represented as, for example, displacement point sequences in the north-south direction, the east-west direction, and the vertical direction.
[0046]
  The slope displacement data described above includes variations (varies in a band) due to various external factors (for example, GPS satellite status, ionosphere and troposphere effects, multipath, and baseline length). It is difficult to accurately understand and evaluate slope conditions from data. Therefore, the monitoring center 12 (that is, the computer system 12a) performs filtering processing and smoothing processing on the slope displacement data to generate processed displacement data (filter data).
[0047]
  Here, the filtering process and the smoothing process will be described. Here, the state vector x is expressed by the Kalman filter algorithm._nThe system noise variance τ²And variance of observation noise σ²And estimate the order k and x_nIs obtained discretely, and the optimal x is calculated using log likelihood and AIC._nIs estimated.
[0048]
  That is, let the state space model be x_n= F_nx_n-1+ G_nν_n, Y_n= H_nx_n+ W_nAnd Where x_n: State vector that cannot be observed directly (stochastic system model), ν_n: System noise (mean 0, variance-covariance matrix Q_n), Y_n: Observation data (observation model), w_n: Observation noise (mean 0, variance-covariance matrix R_n) And F_n, G_n, H_nAre transition matrices defined by Gauss-Markov processes. And let this state space model be a probability difference equation. H_nx_n= T_nAnd y_n= T_n+ W_n(Observation model), Δkt_n= Ν_n(When k = 1, Δt_n= T_n-T_n-1= Ν_n, Δkt_nIs the k-th order difference equation).
[0049]
  Then, the Kalman filter is used to calculate the first-stage prediction (first step), the filter (second step), and the smoothing (third step) as a series of flows, and the observed value y_n= {Y₁, Y₂, ..., y_n) Given the lower state x_n= {X₁, X₂, ..., x_n}.
[0050]
  After performing the filtering process and the smoothing process in this way, the processed displacement data is stored in the database 12d together with the above-described displacement data and displayed on the monitor 12b. From the processed displacement data, the displacement amount, displacement speed, and displacement acceleration of the slope can be known, and the displacement amount of the slope can be predicted according to the processed displacement data.
[0051]
  On the other hand, as described above, the rain gauge 21 performs rainfall measurement for each slope or receives rainfall data distribution and also receives predicted rain data distribution (step P5). The rainfall data (or distributed rainfall data) measured by the rain gauge 21 is stored in the database 12d as weather data, and the predicted rainfall data is also stored in the database 12d.
[0052]
  As described above, the monitoring center 12 receives the slope image data obtained by remote sensing as remote sensing data (step P6), and stores the remote sensing data in the database 12d. As a result, basic information, processed displacement data (measurement results), remote sensing data, and weather data are accumulated for each slope in the database 12d.
[0053]
  In the computer system 12a, a score value related to the collapse risk (hereinafter referred to as a collapse risk score value) is obtained for each slope based on the basic information, processed displacement data, remote sensing data, and weather data stored in the database 12d. (Step P7).
[0054]
  That is, the computer system 12a performs multivariate analysis using the basic information, processed displacement data, remote sensing data, and meteorological data as variables, obtains a collapse risk score value, and issues an evacuation information announcement standard (warning / evacuation) -Road regulation standards are set / updated (step P8).
[0055]
  After setting / updating the evacuation information issuance standard in this way, the computer system 12a determines whether or not to issue evacuation information (warning / evacuation / road regulation) according to the evacuation information issuance standard ( Step P9).
[0056]
  In the evacuation information announcement standards, for example, warning / evacuation / road regulation announcement thresholds are set for slope displacement, displacement speed, displacement acceleration, displacement predicted value, reference rainfall, and predicted rainfall, respectively. The computer system 12a compares the rainfall data and processed displacement data obtained by the predicted rainfall (step P5) and GPS slope measurement (step P4) with the warning / evacuation / road regulation thresholds. -Road regulation) It will be determined whether or not to issue an order.
[0057]
  When it is determined that the evacuation information (warning / evacuation / road regulation) is issued, the computer system 12a distributes the evacuation information for the slope (for example, the evacuation information is distributed to various institutions via the Internet). (Announcement distribution: step P10)).
[0058]
  At this time, in the computer system 12a, the collapse prediction value indicating the collapse failure time indicating how much slope will be reached and the predicted collapse scale are simultaneously delivered. That is, the computer system 12a obtains the predicted collapse time according to the measured rainfall, predicted rainfall, and processed displacement data, and distributes it as a predicted collapse value.
[0059]
  On the other hand, in the computer system 12a, the evacuation information cancellation standard (warning / evacuation / road regulation cancellation standard) is set / updated according to the collapse risk score value (step P11). In the evacuation information cancellation standard, for example, a warning / evacuation / road regulation cancellation threshold is set for each of a slope displacement amount, a displacement speed, a displacement acceleration, a displacement predicted value, a reference rainfall amount, and a predicted rainfall amount.
[0060]
  The computer system 12a compares the rainfall data and processed displacement data obtained by the above-mentioned measured rainfall and predicted rainfall (step P5) and GPS slope measurement (step P4) with the warning / evacuation / road regulation release threshold. It is determined whether or not to release the evacuation information (warning / evacuation / road regulation).
[0061]
  When it is determined that the evacuation information (warning / evacuation / road regulation) is to be released, the computer system 12a distributes the evacuation cancellation information for the slope (for example, distributes the evacuation cancellation information to various institutions via the Internet). (Release delivery: Step P12)). At this time, the computer system 12a simultaneously delivers a collapse convergence prediction value indicating how much time has passed before the slope risk degree converges.
[0062]
  That is, the computer system 12a calculates the collapse convergence prediction time according to the actually measured rainfall, the predicted rainfall, and the processed displacement data, and distributes it as the collapse convergence predicted value.
[0063]
  Thereafter, the computer system 12a stores the rainfall data and processed displacement data when the evacuation information is issued in the database 12d and updates the database 12d (step P13). That is, in the computer system 12a, after issuing and releasing the evacuation information, the rainfall data and the processed displacement data when the evacuation information is issued are stored in the database 12d and the database 12d is updated.
[0064]
  Note that after issuing the evacuation information as described above, the computer system 12a may determine whether or not to perform the secondary evaluation as indicated by a broken line (step P14). For example, when it is determined that the slope state to which the evacuation information is issued is to be evaluated with higher accuracy, the process proceeds to the diagnosis / prediction flow (step P15). In step P14, whether or not to proceed to the diagnosis / prediction flow is set in advance for each slope according to the importance of the slope.
[0065]
  In this diagnosis / prediction flow, for example, slope stability evaluation is performed using processed displacement data. Here, using the processed displacement data, setting of the sliding surface, initial stress analysis, identification analysis of the displacement data, and evaluation of the slip safety factor using the finite element method are performed.
[0066]
  After setting the sliding surface, a cross-sectional model of the slope including the measurement point and the sliding surface is generated, and the thickness of the sliding layer is set. Then, element division by the finite element method (FEM) is performed, and the unit weight γ using E (Young's modulus: constant value) and ν (Poisson's ratio: constant value) of the ground is applied to such an FEM model._tThe initial stress is obtained by performing a self-weight analysis using as an external force (initial stress analysis).
[0067]
  Further, m that best reproduces the measured displacement (processed displacement data) is identified using only the sliding layer as an anisotropic nonlinear elastic body and using the anisotropic damage parameter m. In other words, as m is gradually reduced, shear yielding occurs in the sliding layer element, so iterative calculation is performed to release excess stress according to the yield criterion and the strain softening law (identification analysis of measured displacement) . In the identification, the following evaluation function is used.
[0068]
  {Σ (U_I ^m-U_I ^c)²} / {Σ (U_I ^m)²} → Minimum (min)
  Where U_I ^m: Measurement displacement, U_I ^c: Calculated displacement.
[0069]
  Next, slope stability analysis is performed using the finite element method, and the slip safety factor is evaluated. In this case, the following formula is used.
[0070]
  F_s= (ΣS_i・ L_i) / (Στ_i・ L_i) = {Σ (c_i+ Σ_i・ Tanφ) L_i} / (Σ / τ_i・ L_i)
[0071]
  Where σ_i: Direct stress on sliding surface of element i, τ_i: Shear stress on sliding surface of element i, S: Shear resistance of soil element, S = c_i+ Τ_i・ Tanφ, L_i: Sliding line length.
[0072]
  For slope stability evaluation, on-site diagnosis and supplementary survey will be conducted to evaluate slope stability.
[0073]
  Based on the slope stability evaluation described above, the monitoring center 12 determines whether a countermeasure is necessary. If it is determined that no countermeasure is required, the slope is always diagnosed and periodically diagnosed.
[0074]
  On the other hand, if it is determined that a countermeasure is necessary, a countermeasure proposal (measure work design proposal) is made. In this countermeasure proposal, for example, while making a supplementary survey, improvement proposals and countermeasure work designs are performed, and improvement proposals and countermeasure work designs are accumulated in the database.
[0075]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the state of the slope (for example, the slope) based on the reference GPS data and the reference point position information indicating the position of the GPS reference station obtained from the GPS data and the position information indicating the position of the GPS station, respectively. The slope condition data is obtained by calculating the displacement), and the measured rainfall data indicating the rainfall on or near the slope and the predicted rainfall data indicating the future rainfall are received as meteorological data. Predicts the slope collapse according to the collapse risk score value indicating the risk level of the disaster, distributes the warning / evacuation / regulation information, and distributes the warning / evacuation / regulation information, then the weather data and slope condition data and collapse The decision on whether to cancel the warning / evacuation / regulation information is made according to the risk score value. There is an effect that it is possible to perform the issuance and cancellation of the evacuation information.
[0076]
  In the present invention, at least information relating to the geology, disaster history, and countermeasure work regarding the slope is stored as basic information, and a database in which slope state data and weather data are stored is provided, and warning / evacuation / regulation information is provided. Since the database was updated with the weather data and slope condition data that led to the distribution of warning / evacuation / regulation information, the latest standards for distributing warning / evacuation / regulation information were included in the database. Is always stored, and there is an effect that the accuracy is improved as it is operated.
[0077]
  In the present invention, since the database stores image data indicating the current state of the slope measured by remote sensing as remote sensing data, there is an effect that the current state of the slope can always be easily grasped.
[0078]
  In the present invention, a collapse risk score value is obtained for each slope based on basic information, slope state data, weather data, and remote sensing data stored in a database, and warning is provided for each slope according to the collapse risk score value.・ Set / update warning / evacuation / regulation announcement standards indicating evacuation / regulation information issuance standards, and set / update warning / evacuation / regulation cancellation standards indicating warning / evacuation / regulation information release standards, The warning, evacuation, and regulatory information are issued and released according to the warning, evacuation, and regulatory release standards, and the warning, evacuation, and regulatory release standards, respectively. And there is an effect that can be canceled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a slope failure prediction system according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining processing in the slope failure prediction system shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart for explaining a conventional slope failure prediction method.
[Explanation of symbols]
  11-1 to 11-N Slope monitoring device
  11a to 11c GPS receiver
  11d Communication Aggregator
  11e Wireless aggregation machine
  12 Monitoring Center
  12a computer system
  13 Wired communication line
  16 Wireless repeater

Claims

A slope failure prediction system for monitoring slope conditions and predicting slope failure,
A GPS reference station that is disposed at a position outside the slope and receives a radio wave from a GPS satellite and outputs the radio wave as reference GPS data; and a radio wave that is disposed at a position within the slope and receives the radio wave from the GPS satellite And at least one GPS station that outputs as GPS data ,
Based on the reference GPS data and the reference point position information indicating the position of the GPS reference station obtained by the GPS data and the position information indicating the position of the GPS station, the slope state data is obtained by obtaining the slope state. ,
Acquire actual rainfall data indicating rainfall on the slope or near the slope and predicted rainfall data indicating predicted future rainfall as meteorological data ;
Acquire at least information on the geology, disaster history, and countermeasures for the slope as basic information data,
Image data measured by remote sensing and indicating the current state of the slope is acquired as remote sensing data,
Multi-variate analysis using the basic information, the slope state data, the weather data, and the remote sensing data as variables to obtain a collapse risk score value for each slope, and a slope according to the collapse risk score value Set / update warning / evacuation / regulation announcement standards indicating warning / evacuation / regulation information announcement standards for each, and set warning / evacuation / regulation cancellation standards indicating the criteria for releasing warning / evacuation / regulation information A slope failure characterized by having a computer system that updates and issues and releases the warning / evacuation / regulation information according to the warning / evacuation / regulation announcement standards and the warning / evacuation / regulation cancellation standards, respectively Prediction system.

A database in which the basic information, the slope state data, the weather data, and the remote sensing data are stored;
In the computer system, when the warning / evacuation / regulation information is distributed, the database is updated with the weather data and the slope state data that have led to the distribution of the warning / evacuation / regulation information. The slope failure prediction system according to claim 1.

The slope displacement amount, the slope displacement speed, the slope displacement acceleration, the slope displacement prediction value, a predetermined reference rain amount, as the alert / evacuation / regulation announcement standard and the alert / evacuation / regulation release standard, The slope failure prediction system according to claim 1, wherein a command threshold value and a release threshold value are respectively set according to a predetermined rainfall forecast.

The slope failure prediction system according to any one of claims 1 to 3, wherein the GPS reference station and the GPS station are connected to a monitoring center by a network .