JP4555884B1 - 可動型情報収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイムリーな現況把握が可能な可動型情報収集装置の提供を目的とする。
【解決手段】上空から観測対象地域を観測した観測データを受信する観測データ収集用アンテナシステム１と、
観測対象地域内の既取得地理情報を格納した地理情報データベース２と、
前記観測データと既取得地理情報との差分を演算して出力する評価演算装置３と、
を可動架台４上に搭載して構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は可動型情報収集装置に関するものである。

災害発生時等に災害発生現場において情報収集、分析等を行うための装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この従来例において、情報収集装置は、災害現場に派遣される情報基地パックと、通信衛星を介して情報基地パックと交信する防災センタ、および無線基地局とから構成される。

情報基地パックには、プロジェクタ、大型スクリーン等の情報表示手段、ハンディカメラ等による取得映像の取り込み手段および情報サーバが搭載される。特許文献１の第１６段落に示されるように、情報サーバには、防災センタから送信される各種のデータが蓄積され、ハンディカメラ等による取得データとともに、大型スクリーン等に表示される。

特開平９-１０３４５号公報

しかし、上述した従来例は、表示用元データを現地以外に設置された防災センタにおいて取得し、情報基地パックに送信するように構成されるために、例えば、現地での通信状態が好ましい状態でない場合には、十分な機能を発揮することができないという欠点がある。

とりわけ、災害地等の情報を地球観測衛星から取得する場合にはデータ量も多いために、全体の処理速度の低下を招き、現地の状況を考慮したタイムリーな観測等が行えないという欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、タイムリーな現況把握が可能な可動型情報収集装置の提供を目的とする。

また、本発明の他の目的は、上記可動型情報収集装置を利用可能な地理監視システムの提供にある。

本発明によれば上記目的は、
上空から観測対象地域を観測した観測データを受信する観測データ収集用アンテナシステム１と、
観測対象地域内の既取得地理情報を格納した地理情報データベース２と、
前記観測データにおける既取得地理情報からの変化を抽出して変化要素データを出力する評価演算装置３と、
を可動架台４上に搭載した可動型情報収集装置を提供することにより達成される。

可動型情報収集装置Ａは、観測データ収集用アンテナシステム１、地理情報データベース２、および評価演算装置３を可動架台４上に搭載して形成され、例えば、自然災害が発生した場合、災害現場、あるいはその付近の地域に搬送することができる。可動架台４は、動力源４ａを備えた自走式であっても、あるいは、適宜の牽引車両に牽引されるものであってもよい。

可動型情報収集装置Ａの派遣現場で行われる上空からの現況観測によって得られた観測データは、防災センター等、固定監視局Ｂを経由することなく直接観測データ収集用アンテナシステム１により受信されて評価演算装置３に出力され、評価演算装置３は、上記観測データを対象にした変化抽出処理を行い、予め用意された既取得地理情報に対する変化要素を演算して適宜フォーマットで出力することができる。
なお、ここで変化要素とは、データ間の差分であっても、あるいは、データ間で変化が認められる領域に関する座標情報のみなどであってもよく、状況に応じて適宜決定することができる。また、上記既取得地理情報とは、過去の一時点における情報以外に、過去の一定期間を対象にした統計的な情報でも構成することができる。

したがってこの発明において、可動型情報収集装置Ａの派遣地において直接観測データの受信、データ処理を行うことができ、少なくとも、演算した変化要素データを表示装置９に表示したり、あるいはこれに基づいて、例えば、斜面崩壊、あるいは発生した天然ダム崩壊の可能性の検討等、種々の地理的変動要因についての詳細なデータを取得することが可能になる。この結果、該データに基づいて、さらに、詳細な観測を行う計画を立てたり、あるいは災害時の救援物資搬入経路の計画を立てる等の必要な対応を機敏にとることが可能になる。

また、観測データ収集用アンテナシステム１と評価演算装置３等、各構成部間のデータの入出力レベル、フォーマット等は、制御部１０等により制御され、可動型情報収集装置Ａは全体として動作可能なように調整されているために、各部に専門のオペレータを配置することなく十分なデータ収集を行うことができる。

さらに、可動型情報収集装置Ａは観測データから変化要素データを生成する評価演算装置３を搭載しているために、防災センター等の固定監視局Ｂへの情報収集結果を変化要素データを使用して報告することができる。変化要素データは、観測データに比して容量が小さいために、可動型情報収集装置Ａの派遣地と固定監視局Ｂとの間の通信インフラが細い場合であっても、固定監視局Ｂに対して変化要素データを用いて観測データと同等の情報量を持つデータを素早く送信することが可能になるために、固定監視局Ｂにおける全般的な対策会議等に有用な資料を確実に提供することが可能になる。

観測データ収集用アンテナシステム１は、地球観測衛星５から送信される観測対象地域に対する広域観測データの受信に加え、航空機６から送信される中域観測データ、またはヘリコプター７から送信される狭域観測データを受信するように構成することが可能であり、この場合、解像度は劣るものの、広域についての情報が含まれる地球観測衛星５による広域観測データに基づいてまず、差分発生領域を自動検出し、その後、差分発生領域に対して高解像度の中狭域観測データによる差分演算を実行して表示することにより、正確性に加え、作業効率の向上も達成することが可能になる。

さらに、可動型情報収集装置Ａに衛星コントロール装置８を装備すると、広域観測データの計画的な取得が可能になり、航空機６等の飛行計画と併用すると、現場での観測作業を自立的に完結させることができるために、固定監視局Ｂ等との情報インフラが完全に絶たれた場合であっても、観測、対策案の立案等を行うことができる。

また、情報収集、分析機能を有した可動型情報収集装置Ａは、地理監視システムの構築に利用することができる。地理監視システムは、
観測対象地域に移動可能な可動型情報収集装置Ａと、
可動型情報収集装置Ａと交信可能な固定監視局Ｂとを有して構成され、
前記可動型情報収集装置Ａは、上空から観測対象地域に対する観測データが受信可能で、かつ、該観測データの所定の評価データへの変換操作が可能に形成されるとともに、
固定監視局Ｂは、前記可動型情報収集装置Ａから送信される評価データに基づいて観測対象地域の地理的変動を監視可能に形成される。

可動型情報収集装置Ａは、災害等が発生した際に災害現場、あるいはその近くに派遣され、防災センターとなる固定監視局Ｂに派遣地で取得した情報を送信する。可動型情報収集装置Ａは、上空から観測対象地域に対する観測データが受信可能で、かつ、該観測データの所定の評価データへの変換操作を行うことができる装置が搭載されており、固定監視局Ｂへの報告は、生データである観測データに対して何等かの演算を加えた評価データを出力することにより行われる。

評価データは、生の観測データに比して容量が飛躍的に小さくなるために、固定監視局Ｂとの間の通信回線が細くても現況を迅速に伝達することが可能になる。

評価データには、ロスレス、あるいは固定監視局Ｂにおいて評価可能な程度のロッシー（非可逆）圧縮データ等、少なくとも観測データに比して容量が小さくなった全てのデータタイプを採用することが可能であるが、観測データと、上記既取得地理情報との差分データ、あるいは差分データに圧縮処理を施したものを評価データとして採用すると、固定監視局Ｂでの受信後、直ちに地理的変動状態を確認することができる。

また、評価データには、観測データから導き出された種々の現況指数、例えば、発生した天然ダムの崩壊の危険性の程度、時間、あるいは斜面崩壊の危険性の程度等の指数を含めることもできる。

さらに、前記可動型情報収集装置Ａを固定監視局Ｂから遠隔操作できるようにした場合には、例えば、専門的知識を有しないオペレータに対する指示と、処理遠隔操作による専門的知識を要する操作とを交えながら観測データの取得を行うことが可能になるために、情報処理等の専門家を乗務させることなく、必要な情報を取得することができる。この場合、固定監視局Ｂにおいて専門家が上述した変化要素データを利用して遠隔操作することができる。

本発明によれば、派遣現場で観測データの収集、これらの処理を行うことができるために、災害発生時等においてタイムリーな現況把握が可能になる。

地理監視システムのシステム構成図である。 可動型情報収集装置のブロック図である。 観測データ収集用アンテナシステムのブロック図である。 観測データの処理手順を示す図である。

図１に示すように、地理監視システムは、防災センターとして機能する固定監視局Ｂと、災害等、有事の際に現場、またはその近くに派遣される可動型情報収集装置Ａとから構成される。固定監視局Ｂは、Ｓバンドの周波数帯を使用して地球観測衛星５に対して制御信号をアップリンクするための固定局側アンテナシステム１０に接続されている。固定監視局Ｂからのアップリンクは、例えば、可動型情報収集装置Ａが現場に移動する間に撮影要求を完了し、現場への到着と同時に地球観測衛星５からの観測データを取得することができるように準備するために利用できる。

また、固定監視局Ｂには、可動型情報収集装置Ａに装備されるＧＩＳデータ等の地理情報、シミュレーション用基礎データ等が格納されるデータベース、斜面崩壊等の種々のシミュレーションソフトウエア等に加え、これらを表示するディスプレイ装置、さらには、後述する差分データ（変化要素データ）に対する処理用ソフトウエア等が用意される。

なお、これらの構成要素は、可動型情報収集装置Ａに装備されるものとほぼ同一の構成であるために、図１には図示しない。

図２に示すように、可動型情報収集装置Ａは、災害現場等に搬送可能なように、車輪４ｂ等を備えた可動架台４上に入出力部１１、前処理部１２、評価演算装置３、衛星コントロール装置８、およびこれらを制御するための制御部１０を搭載して構成され、各構成部は、制御部１０に接続される操作パネル部１０ａへの指示によりオペレータにより操作される。この実施の形態において、可動架台４はエンジン等の動力源４ａを備えた自走式であり、全体の重量、寸法等は、一般道路を走行可能に設計される。

上記入出力部１１は、派遣現場で地球観測衛星５、航空機６、およびヘリコプター７からの観測データを受信する観測データ収集用アンテナシステム１と、通信部１３とからなり、通信部１３には、固定監視局Ｂとの間での通信を行うための静止通信衛星（ＣＳ：Communications Satellite）２４に対するＣＳアンテナ１３ａ、可動型情報収集装置Ａ外から携帯電話１４を介した通信を可能にするための携帯電話ＩＦ１３ｂ、および評価演算装置３での演算結果をオペレータに示すための表示装置９が含まれる。

図３に示すように、観測データ収集用アンテナシステム１は、観測衛星通信用アンテナシステム１５と、航空機用受信システム１６と、ヘリ通信用アンテナ装置１７とを有する。観測衛星通信用アンテナシステム１５は、アンテナコントロールシステム１８により地球観測衛星５からの信号をもとにした地球観測衛星５の自動追尾、あるいは衛星軌道予測データをもとにした地球観測衛星５の追尾が可能で、地球観測衛星５からの観測データ（ミッションデータ）を受信するＸバンド受信装置１５ａと、地球観測衛星５の運用管制信号の送受信を行うＳバンド送受信装置１５ｂとを有する。

Ｘバンド受信装置１５ａは、アンテナ、フィード、低雑音アンプ（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）、ダウンコンバータを含み、Ｘバンド受信装置１５ａにより受信された地球観測衛星５からの観測データは、観測データ受信システム１５ｃにおいて、アナログ信号からデジタル信号に復調された後、フレーム同期、誤り訂正が行われ、撮影データが取り出される。撮影データの生成が制御部１０に通知されると、制御部１０は、生成された撮影データの前処理部１２での処理を開始する。

一方、上記Ｓバンド送受信装置１５ｂは、大電力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）、低雑音アンプ（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）、アップコンバータ、ダウンコンバータを含み、地球観測衛星５に搭載された機器の状況を示すテレメトリデータを受信し、さらに上記機器に対する観測指示信号であるテレコマンドを出力する。

また、観測衛星通信用アンテナシステム１５には、テレメトリデータ、およびテレメトリ・トラッキング・コマンドを処理するためのＴＴ＆Ｃシステム１５ｄが実装され、地球観測衛星５の姿勢等に関するＨＫ（HouseKeeping）データを含むテレメトリデータは、ＴＴ＆Ｃシステム１５ｄにおいてアナログ信号からデジタル信号に復調されて出力される。

また、テレメトリ・トラッキング・コマンドによる地球観測衛星５の制御は、オペレータによる衛星コントロール装置８の衛星画像撮影計画装置８ａに対する指示により行われ、操作パネル部１０ａに設置された操作画面に表示される地図上で、あるいは座標で撮影関心領域を指定すると、撮影関心領域を含む撮影範囲の設定が行われ、設定された撮影範囲に対し、地球観測衛星５の軌道予測データをもとに撮影時刻、および入射角が計算される。衛星コントロール装置８の衛星用コマンド生成装置８ｂは、上記衛星画像撮影計画装置８ａによる出力をもとにコマンド信号を生成し、コマンド信号の生成を確認した制御部１０は、該コマンド信号のＴＴ＆Ｃシステム１５ｄへの出力を指令する。コマンド信号を受領したＴＴ＆Ｃシステム１５ｄは、コマンド信号をデジタル信号からアナログ信号に変調してＳバンド送受信装置１５ｂに出力する。

一方、航空機６からの観測データは、観測衛星通信用アンテナシステム１５のＳバンド送受信装置１５ｂにより受信された後、航空機用受信システム１６の観測データ受信システム１６ａによりアナログ信号からデジタル信号への復調等が行われる。観測データ受信システム１６ａで生成された撮影データは、制御部１０による管理下で前処理部１２に出力される。
なお、以上においては航空機６との通信をＳバンドで行う場合を示したが、ＫａバンドやＫｕバンドを利用することも可能である。

さらに、この実施の形態において、ヘリコプター７による観測データの収集は、ヘリテレシステムを使用して行われ、ヘリコプター７からの観測データは、ヘリ通信用アンテナ装置１７により受信され、評価演算装置３に送られる。上述した地球観測衛星５により取得される観測データが広域を、航空機６による観測データが中域を観測したものであるのに対し、ヘリコプター７からの観測データは狭域、かつ、高解像度の画像を取得することが可能であり、必要に応じ、動画のリアルタイム配信にも対応させることができる。

地球観測衛星５に対する観測関心領域の指定が可能なように、可動型情報収集装置Ａには、所定の撮影計画で飛行している航空機６、あるいはヘリコプター７に対する撮影地域の変更等の指示を行うための必要な交信手段が装備される。

以上のように、観測データ収集用アンテナシステム１により収集された地球観測衛星５からの観測データと、航空機６からの観測データと、ヘリコプター９からの観測データとは、前処理部１２において必要な処理が行われた後、評価部に出力される。

図４に示すように、前処理部１２は、衛星データ、航空機データ、およびヘリデータに対する画像処理部１９を有し、該画像処理部１９での処理が終了すると、評価演算装置３における評価が行われる。画像処理部１９は、衛星データ、航空機データ、およびヘリデータに対応するデータプロセッサ２０、２１、２５を有しており、これらデータプロセッサ２０、２１、２５に送られた観測データは、画像再生処理装置２０ａ、２１ａ、２５ａにおいて画像データフォーマットに変換処理した後、画像補正・ジオコーディング装置２０ｂ、２１ｂ、２５ｂで画像のラジオメトリック補正、幾何補正、地図投影を行い、処理された画像をアーカイブ装置２０ｃ、２１ｃ、２５ｃで所定のフォーマットへの圧縮、画像の統合等が行われる。なお、画像データフォーマットの変換は必要に応じて行えば足りる。

さらに、前処理部１２には防災情報データ前処理部２２が含まれており、固定監視局Ｂ等から送信される気象情報、河川情報等の災害誘発情報を所定の評価フォーマットに整形して評価演算装置３に出力する。

評価演算装置３は、解析部２３と、既取得の衛星画像、航空機画像、ヘリ画像、デジタル標高データ（ＤＥＭ：Digital Elevation Model）、地図、各種ＧＩＳデータを階層化して格納した地理情報データベース２とを有し、評価演算装置３に入力された地球観測衛星画像、あるいは航空機画像は、解析部２３の画像解析部２３ａにおいて画像の状態、あるいはこれから生成したＤＥＭの状態で地理情報データベース２内の対応データと比較することによって、新旧差分が演算される。抽出された差分データは、入出力部１１の表示装置９に表示され、オペレータ等による検証、差分発生領域の絞り込み等が行なわれた後、最終成果として利用される。
なお、表示装置９以外にも、操作パネル部１０ａや評価演算装置３などにモニタを設け、上述した差分データを表示することも可能である。

差分抽出処理（変化抽出処理）は、新旧ともに地球観測衛星５による広域データがある場合、まず、広域データ同士の差分を自動抽出した後、抽出箇所について、より解像度の高い航空機６による中域データ間の差分を求めると、処理の効率化、精度向上を図ることができる。

以上のようにして生成された差分データは、そのままの状態で評価対象として利用したり、あるいは統合分析部２３ｂにおいてさらに分析が行われて防災上必要な分析データが生成される。統合分析部２３ｂは、上述した防災情報データ前処理部２２からのデータ等を考慮して、例えば、道路寸断状態を確認して救援、物資搬入経路を割り出すためのデータを生成し、あるいは、地震等により多数の天然ダムが同時に形成された場合、天然ダム形成箇所について、地形データや流域の降雨データを用いて天然ダム崩壊までの時間等、ダム崩壊の危険性、さらには崩壊時の下流域の被害想定を行うことにより、避難勧告や天然ダム崩壊防止措置の優先順位等の意思決定に役立つデータを出力する。

統合分析部２３ｂは、以上のほかに状況に応じて種々の出力を行うことが可能であり、例えば、大規模な火災が発生している現場において、火災発生域と土地利用データを組み合わせて消火活動により効率的に延焼が阻止できる場所を割り出すことによって、消火活動を行うべき地域の順位付けをする場合の意思決定基準データを出力するように構成することもできる。

これら統合分析部２３ｂでの取得データ、あるいは差分データは、通信部１３、および静止通信衛星２４を経由して固定監視局Ｂに送信され、上述したように、固定監視局Ｂに装備された設備を使用して現況把握、対策等に利用される。

なお、以上においては、可動型情報収集装置Ａにおける情報収集操作は、オペレータによる制御部１０への操作により行われる場合を説明したが、制御部１０に固定監視局Ｂ、あるいは携帯電話からの指示により動作するリモートデスクトップの機能を組み込んで、可動型情報収集装置Ａを完全に遠隔操作したり、あるいは専門知識をもたないオペレータを補助に利用した情報収集活動が可能になる。

１ 観測データ収集用アンテナシステム
２ 地理情報データベース
３ 評価演算装置
４ 可動架台
５ 地球観測衛星
６ 航空機
７ ヘリコプター
８ 衛星コントロール装置
Ａ 可動型情報収集装置
Ｂ 固定監視局

Claims (7)

1. 上空から観測対象地域を観測した観測データを受信する観測データ収集用アンテナシステムと、
   観測対象地域内の既取得地理情報を格納した地理情報データベースと、
   前記観測データにおける既取得地理情報からの変化を抽出して変化要素データを出力する評価演算装置と、
   を可動架台上に搭載した可動型情報収集装置。
2. 前記観測データ収集用アンテナシステムは、
   地球観測衛星から送信される観測対象地域に対する広域観測データ、及び航空機、またはヘリコプターから送信される観測対象地域内での中狭域観測データを受信可能に形成されるとともに、
   既取得地理情報には、既取得広域観測データ及び既取得中狭域観測データが含まれ、
   前記評価演算装置は、広域観測データの比較による広域自動差分抽出及び中狭域観測データの比較による中狭域自動差分抽出が可能な請求項１記載の可動型情報収集装置。
3. 前記地球観測衛星に対する観測制御を行う衛星コントロール装置を備える請求項２記載の可動型情報収集装置。
4. 観測対象地域に移動可能な可動型情報収集装置と、
   可動型情報収集装置と交信可能な固定監視局とを有し、
   前記可動型情報収集装置は、上空から観測対象地域に対する観測データが受信可能で、かつ、該観測データの所定の評価データへの変換操作が可能に形成されるとともに、
   固定監視局は、前記可動型情報収集装置から送信される評価データに基づいて観測対象地域の地理的変動を監視可能な地理監視システム。
5. 前記評価データには、観測データにおける、可動型情報収集装置に予め搭載された既取得地理情報からの変化を抽出した変化要素データが含まれるとともに、
   固定監視局は、前記可動型情報収集装置から送信される変化要素データと、自局に予め格納してある既取得地理情報に基づいて観測対象地域の地理的変動を監視可能な請求項４記載の地理監視システム。
6. 前記変化要素データは、
   地球観測衛星から送信される観測対象地域に対する広域観測データの変化要素データ、及び航空機、またはヘリコプターから送信される観測対象地域内での中狭域観測データに対する変化要素データを含む請求項５記載の地理監視システム。
7. 前記可動型情報収集装置が固定監視局からの遠隔操作可能に形成される請求項４、５または６記載の地理監視システム。

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