JP4902899B1 - 津波避難ナビゲーションシステム、その方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】地震が起きてから津波が来るまでの時間に、各人について必要な情報を取得して解析し、精細なデジタル標高データを利用したきめ細かな避難案内を行なうこと。
【解決手段】津波からの避難方法を提示するための津波避難ナビゲーションシステムであって、避難すべきユーザの現在位置を少なくとも取得するユーザ情報取得手段と、到来する津波の高さおよび到達時刻に関する津波情報を取得する津波情報取得手段と、前記ユーザの周囲の地図を表わした地図データと該地図上の地点の標高データとを取得する地図標高データ取得手段と、前記津波情報と前記地図標高データと前記位置情報とを用いて、避難場所および避難ルートを決定する決定手段と、決定した避難場所および避難ルートを提示する提示手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、津波からの避難を案内する技術に関する。

上記技術分野において、特許文献１に示されているように、精細なデジタル標高データを用いて洪水ハザードマップを生成する技術が知られている。

特開２００４−３４０７４３号公報

しかしながら、上記従来技術では、あくまでも洪水が起こった場合の浸水状況をシミュレートするものであって、津波に対応することができなかった。

２０１１年３月１１日の東日本大震災の被害状況を目の当たりにすると、事前の津波ハザードマップの予測を遥かに上回る破壊力や浸水地域の広大さ、世界一の大防潮堤などの破壊でその無力さを痛感せざるを得ない。

今後はとにかく津波警報が出た段階で、できるだけ早く安全な避難場所に全力で避難することが、命が助かるための最もよい手段であるという考え方が、専門家を含めた主要意見となってきている。

しかし、今までは、ある地域にいるすべての人に一律に避難場所を設定していた。また、そこまでの最短ルートを避難ルートとして提示していた。このような単純なやり方では、多くの人を救うことができなかった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るシステムは、
津波からの避難方法を提示するための津波避難ナビゲーションシステムであって、
避難すべきユーザの現在位置とユーザの移動速度とを取得するユーザ情報取得手段と、
到来する津波の高さおよび津波到達予測時刻に関する津波情報を取得する津波情報取得手段と、
前記ユーザの周囲の地図と該地図上の地点の標高とを表わす地図標高データを取得する地図標高データ取得手段と、
前記津波情報と前記地図標高データと前記現在位置と前記移動速度とを用いて、避難可能距離を算出し、前記現在位置から前記避難可能距離内において、前記地図標高データが表わす標高が前記津波の高さよりも高い地点を避難場所として決定し、該避難場所までの避難ルートを決定する決定手段と、
決定した前記避難場所および前記避難ルートを提示する提示手段と、
を備え、
前記提示手段は、前記避難ルートを提示する際に、津波到来時の避難に適さない道として、あらかじめ前記地図標高データに登録されている避難不適道を警告表示することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
津波からの避難方法を提示するための津波避難ナビゲーション方法であって、
避難すべきユーザの現在位置とユーザの移動速度とを取得するユーザ情報取得ステップと、
到来する津波の高さおよび津波到達予測時刻に関する津波情報を取得する津波情報取得ステップと、
前記ユーザの周囲の地図と該地図上の地点の標高とを表わす地図標高データを取得する地図標高データ取得ステップと、
前記津波情報と前記地図標高データと前記現在位置と前記移動速度とを用いて、避難可能距離を算出し、前記ユーザの現在位置から前記避難可能距離内において、前記地図標高データが表わす標高が前記津波の高さよりも高い地点を避難場所として決定し、該避難場所までの避難ルートを決定する決定ステップと、
決定した前記避難場所および前記避難ルートを提示する提示ステップと、
を含み、
前記提示ステップは、前記避難ルートを提示する際に、津波時の避難に適さない道として、あらかじめ前記地図標高データに登録されている避難不適道を警告表示することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
津波からの避難方法を提示するための津波避難ナビゲーションプログラムであって、
避難すべきユーザの現在位置とユーザの移動速度とを取得するユーザ情報取得ステップと、
到来する津波の高さおよび津波到達予測時刻に関する津波情報を取得する津波情報取得ステップと、
前記ユーザの周囲の地図と該地図上の地点の標高とを表わす地図標高データを取得する地図標高データ取得ステップと、
前記津波情報と前記地図標高データと前記現在位置と前記移動速度とを用いて、避難可能距離を算出し、前記ユーザの現在位置から前記避難可能距離内において、前記地図標高データが表わす標高が前記津波の高さよりも高い地点を避難場所として決定し、該避難場所までの避難ルートを決定する決定ステップと、
決定した前記避難場所および前記避難ルートを提示する提示ステップと、
をコンピュータに実行させるための津波避難ナビゲーションプログラムであって、
前記提示ステップは、前記避難ルートを提示する際に、津波時の避難に適さない道としてあらかじめ前記地図標高データに登録されている避難不適道を警告表示することを特徴とする。

本発明によれば、地震が起きてから津波が来るまでの時間に、各人について必要な情報を取得して解析し、精細なデジタル標高データを利用したきめ細かな避難案内を行なうことができる。

本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムの動作を説明するシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムの処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムの動作を説明するシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムの動作を説明するシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る津波避難ナビゲーションシステムによって表示される表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係るデジタル標高データ抽出処理を示すフローチャートである。 衛星によるリモートセンシングを説明する図である。 ステレオペア画像の撮像について説明する図である。 ステレオペア画像から標高を算出する方法について説明する図である。 ステレオペア画像から標高を算出する方法について説明する図である。 ステレオペア画像から標高を算出する方法について説明する図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

《前提》
多くの災害の中でも、津波には以下に示すような複数の特殊性が存在する。
（１）最も大きな特徴は、地震発生を条件とする点である。つまり、他の突発的な災害と異なり、津波が到達する時刻を予測できるため、避難にかけることができる時間が決まる。
（２）気象庁などの発表により、津波の大きさと発生位置は、瞬時に予測できる。津波の大きさと発生位置により、避難場所候補は一定範囲に絞られる。
（３）避難場所までの避難ルートを決定するにあたり、避難ルート上の各点における標高データが重要な意味をもつ。単に最短ルートを設定したのでは、避難中に津波にのまれるケースが起こりえるからである。
（４）どこに避難すべきか、どのように避難すべきかについては、各人の能力、位置および状況によっても大きく異なる。例えば老人や車いす利用者など早い歩行が困難な人、車を持っている人、集団で避難する人など、津波が来た場合に、それぞれ最適な避難場所、避難ルートは異なる。
（５）高い場所に逃げるべきという普遍的なルールが存在する。

以上の特殊性を踏まえ、本実施形態では以下のような構成および動作を実現する津波避難ナビゲーションシステム１００を提案する。

《システム構成》
本発明の第１実施形態としての津波避難ナビゲーションシステム１００について、図１を用いて説明する。津波避難ナビゲーションシステム１００は、ネットワークを介して、携帯端末１１０や、テレビ１２０、カーナビゲーションシステム１３０、ＰＣ１４０、気象庁や放送局などの津波情報サーバ１５０および地図標高データベース１６０と接続されている。

図１に示すように、津波避難ナビゲーションシステム１００は、ユーザ環境情報取得部１０１、津波情報取得部１０２、地図標高データ取得部１０３、避難場所・避難ルート決定部１０５、避難ナビゲーション情報提示部１０６を含む。

まず、ユーザ環境情報取得部１０１は、ネットワークを介して接続された各種の端末からあるいはあらかじめシステム内に用意されたユーザ情報記憶部（不図示）からユーザ環境情報を取得する。ユーザ環境情報としては、ユーザの現在地、歩行（走行）速度、車いす利用の有無、集団避難の有無など、が挙げられる。

津波情報取得部１０２は、気象庁などの津波情報サーバ１５０から津波情報を取得する。津波情報としては、まず津波警報を取得し、その後、津波到達場所・津波到達時刻・津波高さ・津波速さなどの情報を取得する。

地図標高データ取得部１０３は、地図標高データベース１６０から、地図標高データを取得する。地図標高データとは、ユーザの現在位置を含む地図データと、地図上の各地点の標高データとを組み合わせたデータである。図１では、地図標高データベース１６０を津波避難ナビゲーションシステム１００の外側に表わしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、津波避難ナビゲーションシステム１００が地図標高データベース１６０を含んでもよい。

避難場所・避難ルート決定部１０４は、ユーザ環境情報取得部１０１と、津波情報取得部１０２と、地図標高データ取得部１０３とから取得した情報に基づいて、避難場所および避難ルートを決定する。具体的には、ユーザの移動速度と、津波到達時刻までの時間とを積算して、避難可能距離を算出し、現在地から避難可能距離を半径とする円の中に含まれる複数の地点について、標高の高さ、海岸からの遠さ、場所の分かりやすさなどをベースに安全性を評価する。それらの地点の中で、避難場所としての評価が高いものからリストアップして避難場所候補リストを生成する。避難場所候補のそれぞれについて、避難ルートを算出する。地図標高データには、渋滞しやすい道路や、標高の低い場所や、川沿いの道など、避難に適さない道があらかじめ登録されている。したがって、それらの避難に適さない道を通らない避難ルートを生成する。各避難ルートについて、坂道や障害物の存在を考慮して避難場所まで到達するために要する時間を求める。そうして最終的に、安全でかつ最も早く到着できる避難場所およびそこまでの安全な避難ルートを決定する。避難ルートは柔軟に決定する。避難ルートとしては道路に限定されず、最短時間で避難場所まで行くため、畑の中を突っ切るルートなどを決定してもよい。そのためには、地図データ上において、畑の中や低いフェンスを越える道など、人が通れる場所か否かをあらかじめ各地点のメタデータとしてもたせて置く。一方で、渋滞履歴などを参照して、混雑する道を回避する避難ルートを決定してもよい。

避難中に時間に余裕が生じれば、より安全な避難場所を決定して避難ルートを変更してもよい。また、複数の避難場所候補をユーザに提示して、ユーザが分かりやすい場所を選択する仕組みでもよい。

避難ナビゲーション情報提示部１０６は、携帯端末１１０やテレビ１２０などのユーザ端末に対して、避難場所・避難ルート決定部１０４が決定した避難場所および避難ルートを含む避難ナビゲーション情報を提供する。

なお、津波避難ナビゲーションシステム１００は、ネットワーク上に存在するものに限定されない。例えば、家庭のテレビ１２０と接続するセットトップボックスのようなものでもよいし、カーナビゲーションシステム１３０の一部であってもよい。その場合、ユーザ環境情報取得部１０１は、ユーザやサービスマンの入力操作によってユーザ環境情報を直接取得してもよい。また、津波情報取得部１０２は、津波情報サーバ１５０としての放送局から受信したデジタル放送データを解析して、津波警報他の各種津波情報を取得してもよい。また、その場合、地図標高データベース１６０を津波避難ナビゲーションシステム１００の一部として備えてもよい。その場合、ユーザやサービスマンの更新操作によって、定期的に地図標高データを更新すればよい。例えば、インターネットに接続可能であれば、定期的に地図標高データを更新する構成でもよいし、地方自治体などにより配布された地図ＤＶＤなどの記憶メディアから最新データをインストールする構成でもよい。

《携帯端末またはＰＣへのナビゲーション情報提供》
まず、津波避難ナビゲーションシステム１００が携帯端末１１０またはＰＣ１４０に対してサービスを提供する場合について図２乃至図９を参照して説明する。

図２は、津波からの避難誘導を行なうためのシーケンス図である。まず、大きな規模の地震が起こると、津波情報サーバ１５０は、ステップＳ２０１において、津波警報を発令して、ステップＳ２０３において、津波情報を生成する。津波情報としては、津波到達場所・津波到達時刻・津波高さ・津波速さが含まれる。

津波避難ナビゲーションシステム１００は、ステップＳ２１１において津波警報を受信すると、津波情報を受信する準備を行ない、ステップＳ２１２において津波情報を取得する。

一方携帯端末１１０では、ステップＳ２１１において津波警報を受信して、ユーザに対して津波が来る旨を通知すると同時にステップＳ２２２において、津波避難アプリケーションを起動する。携帯端末１１０はこのアプリケーションの起動を自動で行なってもよいが、ユーザに対して「津波避難アプリケーションを起動しますか？」といったメッセージを表示して確認してから起動してもよい。

携帯端末１１０において津波避難アプリケーションが起動されるとあらかじめ設定されたアドレス（津波避難ナビゲーションシステムのアドレス）に対して、ユーザ環境情報を送信する。

津波避難ナビゲーションシステム１００は、ステップＳ２１３において、ユーザ環境情報を受信すると、ステップＳ２１４に進み、ユーザの現在地の周囲の地図標高データを地図標高データベース１６０から読出す。

そして、ステップＳ２１５において、津波避難ナビゲーションシステム１００は、避難場所および避難ルートを決定する。

最後に津波避難ナビゲーションシステム１００が、避難ナビゲーション情報を携帯端末１１０に送信すると（Ｓ２１６）、携帯端末１１０では、受信した避難ナビゲーション情報が表示される（Ｓ２２４）。

次に避難場所および避難ルートの決定方法について図３のフローチャートを用いて説明
する。

まず、ステップＳ３０１において、ユーザ環境情報を用いて、避難可能距離を算出する。具体的には、避難時の歩行速度や走行速度に、現在時刻から津波到達時刻までの時間を積算する。

次にステップＳ３０２において、ユーザの現在位置を中心として、避難可能距離を半径とする円を、地図上に描く。その円の中に存在する複数の地点の中で、標高が津波高さよりも十分に大きい地点を選択する。選択された地点の中で、標高が高いものから順に並べて避難場所候補リストを生成する。津波高さより十分に標高が高い地点であれば、海岸から遠い地点、ユーザの現在地から近い地点、知名度の高い地点（スーパー、市役所、学校、病院、駅など）を評価の高い避難場所候補とする。つまり、複数の地点について、標高の高さ、海岸からの遠さ、場所の分かりやすさなどをベースに点数を加算して、総合的に避難のしやすさおよび安全性を評価する。それらの地点の中で、避難場所としての評価が高いものからリストアップして避難場所候補リストを生成する。

次に、ステップＳ３０３において、避難場所候補のそれぞれについて、避難ルートを生成し、ステップＳ３０４において、避難場所および避難ルートを評価する。地図標高データには、渋滞しやすい道路や、標高の低い場所や、川沿いの道や、海岸線から延びた道路など、避難に適さない道があらかじめ登録されている。したがって、それらの避難に適さない道を通らない避難ルートを生成する。避難に適さない道を通らない避難ルートのなかで、避難にかかる予想時間の小さいルート、避難が容易なルートを選択する。予想時間を求めるにあたり、やはり標高データを用いて、坂道などを考慮に入れることが望ましい。推奨避難ルートは時間の経過と共に変化する。そのため、避難開始処理を行なわない限り、避難ルートを随時更新する。地震から経過する時間に応じて通れる道の選択肢が少なくなる。最後に、ステップＳ３０５において、評価の高い避難場所および避難ルートを決定する。

図４乃至図９は、津波避難ナビゲーションシステム１００によって、携帯端末１１０のディスプレイに表示される画面例を示す図である。図４は、大津波警報が発令された場合の画面例４００を示している。震源地、震源深さ、地震規模の他、津波高さや津波到達時刻に関する情報を表示している。さらに現在地と、避難に用いることのできる時間および最短避難場所までの所要時間を表示する。ここでナビボタンを選択すると、図５の画面が表示される。

図５は、現在地からの避難場所および避難ルートを２次元的に表示するナビゲーション画面例５００を示す図である。このように本実施形態では、通るべきでない避難路を明示する。

図６は、現在地からの避難場所および避難ルートを３次元的に立体表示するナビゲーション画面例６００を示す図である。また、この画面６００では、現在時刻の他、目的地到着予想時刻、津波到達時刻、目的地までの距離、進むべき方向などを表示する。２次元的に表示する下側の画面では、ランドマークとなる建物および経路を表示する。

図７は、交差点にさしかかった場合の、ナビゲーション画面例７００を示す図である。一般のカーナビゲーションシステムと異なり、進んではいけない道路を明確に表示する。さらには、津波到達までの時間、最短避難場所までの所要時間を表示する。

図８は、避難場所に到着した際に表示される画面例８００を示す図である。一方、図９は、推奨する避難場所への避難が困難（間に合わない）と判断した場合に表示される画面例９００を示す図である。

《カーナビゲーションシステムへのナビゲーション情報提供》
まず、津波避難ナビゲーションシステム１００がカーナビゲーションシステム１３０に対してサービスを提供する場合について図１０乃至図１４を参照して説明する。図１０において、図２で説明したものと同じ処理について同じ符号を付してここでは詳細な説明を省略する。カーナビゲーションシステム１３０を利用する場合、津波情報サーバ１５０からの津波警報は、車内システム全体として受信する（Ｓ１０１１）。カーナビゲーションシステム１３０は、津波警報を受信すると津波避難アプリケーションを起動する（Ｓ１０２２）。

カーナビゲーションシステム１３０は、津波避難アプリケーションを起動すると、ユーザ環境情報を津波避難ナビゲーションシステム１００に渡す。ここでのユーザ環境情報は、車両位置、走行速度、渋滞情報などである。津波避難ナビゲーションシステム１００は、ユーザ環境情報を取得する（Ｓ２１３）
次に、カーナビゲーションシステム１３０は、地図標高データを津波避難ナビゲーションシステム１００に渡す。カーナビゲーションシステム１３０は通常地図データを有しているため、標高データのみ、別に津波避難ナビゲーションシステム１００が保有していてもよい。

津波避難ナビゲーションシステム１００は、取得した情報に基づいて、避難場所および避難ルートを決定する（Ｓ２１５）。その際、車両を降りて歩くべきタイミングも含めてカーナビゲーションシステム１３０に通知する。例えば道路が渋滞している場合、津波が近づいている場合、道を間違えてＵターンできない場合など、車両から降りて歩くルートを決定する。その場合ステップＳ２１６では、車両から降りて歩くように促すメッセージをカーナビゲーションシステム１３０に提供する。カーナビゲーションシステム１３０は、津波避難ナビゲーションシステム１００から取得した情報を基に避難ナビゲーション情報を表示する。また、間違った道を選択しないように警告するメッセージや、あるいは間違った道を選択したことを警告するメッセージなどを表示させる。

なお、ここでは、車内に津波避難ナビゲーションシステム１００を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。車内のナビゲーションシステムが車外ネットワークと繋がっている場合には、車外ネットワーク上に津波避難ナビゲーションシステム１００を設け、無線通信などで避難ナビゲーション情報をカーナビゲーションシステム１３０に送信すればよい。その場合、渋滞回避のために、同時刻に、同位置に所定台数以上の車が走らないように、各車両のカーナビゲーションシステム１３０に対して調整して案内することが可能となる。例えば第１候補の避難ルートを選択した車両が一定数に達した場合には、他の車両に対しては第２候補の避難ルートを提示するなどの調整方法が考えられる。

図１１乃至図１４は、津波避難ナビゲーションシステム１００によって、携帯端末１１０のディスプレイに表示される画面例１１００〜１４００を示す図である。図１１は、大津波警報が発令された場合の画面例１１００を示している。警報発令を通知するメッセージの他、震源地、震源深さ、地震規模の他、推定津波高さや推定津波到達時刻に関する情報を表示している。さらに、避難に用いることのできる時間および最短避難場所までの所要時間を表示する。ここでルート探索ボタンを選択すると、図１２〜図１４の画面が表示される。

図１２は、現在地から目指すべき避難場所および避難ルートを２次元的に表示するナビゲーション画面例１２００を示す図である。また、この画面１２００では、現在時刻の他、目的地到着予想時刻、津波到達時刻、目的地までの距離、進むべき方向などを表示してもよい。さらに、この画面において、絶対に走行すべきではない道や領域を警告表示する。

図１３は、交差点にさしかかった場合の、ナビゲーション画面例１３００を示す図である。一般のカーナビゲーションシステムと異なり、進んではいけない道路を明確に表示する。さらには、津波到達までの時間、最短避難場所までの所要時間を表示する。図１４は、車から降りるべきメッセージが表示された画面例１４００を示す図である。

《テレビ受像器へのナビゲーション情報提供》
まず、津波避難ナビゲーションシステム１００がテレビ１２０に対してサービスを提供する場合について図１５、図１６を参照して説明する。この場合、津波避難ナビゲーションシステム１００は、テレビ１２０に直接接続されるセットトップボックスである。あらかじめ地方自治体が作成した集落単位の津波避難経路詳細地図と、テレビ１２０が設置されたユーザ住所を記憶している。これらの情報は、ユーザ自身、市の職員、または電気店の店員などが登録すればよい。

ここでの津波避難ナビゲーションシステム１００は、テレビ局からの放送データを分析することにより津波警報や津波情報を取得する（Ｓ１５１１、Ｓ１５１２）。津波避難ナビゲーションシステム１００は、津波警報を受信すると、テレビ１２０の電源を強制的に投入して、津波避難ナビゲーションシステム１００からの画面を表示させる処理を行なってもよい。

ステップＳ１５１３では、津波避難ナビゲーションシステム１００内にあらかじめ登録されたテレビ設置位置や、ユーザの歩行速度、車いすの有無などを取得する。そして、ステップＳ１５１４でも同様に、津波避難ナビゲーションシステム１００内にあらかじめ登録された地図標高データを取得する。

そして、ステップＳ２１５では、図３を用いて説明したとおり、避難場所および避難ルートを決定し、最後に、テレビ１２０に対して、避難ナビゲーション情報を表示させる（Ｓ１５２４）。

図１６は、現在地から目指すべき避難場所および避難ルートを２次元的にテレビ１２０に表示した場合のナビゲーション画面例１６００を示す図である。また、この画面１６００では、現在時刻の他、目的地到着予想時刻、津波到達時刻、目的地までの距離、進むべき方向、分かりやすいランドマークとなる建物などを表示してもよい。さらに、この画面において、絶対に走行すべきではない道や領域を警告表示してもよい。

以上に説明したような、津波避難ナビゲーションシステム１００を用いて、避難訓練を行なってもよい。その場合、津波到着予想時刻やその規模などを設定して地域全体で同時に訓練を行なうことが望ましい。避難訓練時のユーザの動作データ、移動データなどを津波避難ナビゲーションシステムに蓄積していくことで、避難場所および避難ルートをより精度良く決定可能となる。避難訓練を地域一帯で行なうことによって、実際に起きた時の混雑状況が予測できる。津波がどの時間帯に到達したかに応じて、避難場所や避難ルートを変更することが望ましい。例えば、夜の場合には、分かりやすい幹線道路を通って避難するように避難ルートを決定する。

《地図標高データの生成処理》
次に、図１７のフローチャートを用いて、地図標高データの生成処理について説明する。本実施形態では、上述の避難ナビゲーションの前提として以下の様な処理の流れによって地図標高データを生成する。この生成処理は、例えば一月に１度などの頻度で定期的に行なっても良いし、或いは、津波警報発令を受けて最新の衛星画像データを衛星画像ＤＢから取得して、そのタイミングで地図標高データを生成してもよい。

地図標高データの生成のための最初の処理として、ステップＳ１７０１において、衛星画像データを入力する。ステップＳ１７０１で入力される衛星画像データは、QuickBird衛星によってリモートセンシングされた画像データであり、放射補正、およびセンサ補正がなされたものである。ここで、放射補正とは、センサ素子間の相対放射反応、非反応検知センサ素子の補填、および絶対放射測定に対する補正である。またセンサ補正とは、センサ内部構造、光学ひずみ、走査ひずみなどを考慮した補正である。

衛星によるリモートセンシングの様子を図１８に示す。QuickBird衛星などの撮像衛星は、衛星軌道１８０１上を矢印方向に秒速約８ｋｍの速度で移動しながら、ラインセンサにより地表面１８０２をリモートセンシングする。衛星に搭載されたラインセンサは、地表面１８０２から受信した電磁波をイメージプレーン１８０３に投影してデジタルデータとして保存する。そしてこのデジタルデータに対し、放射補正およびセンサ補正を行ったものがステップＳ１７０１で入力される。QuickBird衛星の場合、リモートセンシングされた画像データの空間分解能は約６１ｃｍ(直下点) から７２ｃｍ（２５度オフナディア角）であり、一度に約１６．５ｋｍ四方の地表面の画像を取込むことができる。

ステップＳ１７０１では、このようにリモートセンシングされた画像データが、少なくとも２種類用意される。それらは、異なる位置にある衛星のセンサ、または、一つの衛星に設けられた異なるセンサから同じ地域をリモートセンシングすることにより得られた画像データである。その関係を図１９に示す。１９０１および１９０２が衛星の軌道であり、１９０３が地表面である。１９０４が撮像対象領域である。QuickBird衛星を用いる場合には、１つの衛星で異なる軌道上から同じ地域を撮像することが可能であるが、それぞれ異なる衛星から同じ地域を撮像してもよい。なお、QuickBird衛星は南北に周回する衛星であるから、その軌道は東西にずれたものとなる。また、QuickBird衛星などの商用衛星では、衛星が１つの軌道を北から南に移動する間にセンサの向きを変更し同一の領域をほぼ同時に２方向から撮像しステレオペア画像を取得する機能がある。この機能を利用した場合には、図１９の１９０１および１９０２は、同一の軌道上の異なる時間の衛星位置を示すことになる。

なお、ステップＳ１７０１では、画像データのみならず、画像サポートデータ（ＩＳＤ）が入力される。画像サポートデータには、少なくともその画像を撮像した衛星の位置および時刻の情報が含まれている。画像サポートデータとしては、例えば、姿勢データ（最初のデータ点の時刻、点数、点間隔と姿勢情報）、衛星軌道暦データ（最初のデータ点の時刻、点数、点間隔と衛星軌道情報）、幾何補正データ（衛星のセンサおよび光学系をモデル化した仮想カメラモデルの写真測量用のパラメータ:焦点距離、中心軸座標など）、画像メタデータ（製品のレベル、画像４隅の座標値(緯度、経度)、地図投影法の情報を含む画像製品などの主要な属性と、画像取得時刻）、ＲＰＣ(RAPID POSITIONING CAPABILITY EXTENSION FORMAT)データ（空間の４隅の座標値と画像の４隅の座標値とを数学的に対応させるデータ）が挙げられる。

ステップＳ１７０１で入力する衛星画像データは、センサ補正がなされているので、衛星・センサの機構が起因する歪みは補正されているが、センサの移動や地球の自転による歪みが含まれている。そこで、ステップＳ１７０２において、そのような歪みを補正する。この補正を狭義の幾何補正と称する。ステップＳ１７０２では、さらに、衛星センサの焦点距離や視野角などの幾何学特性パラメータを用いて、ピクセル座標から衛星座標への変換係数を幾何学的に決定する。

図２０は、そのような座標変換について説明する図である。入力された衛星画像データは、画像データ格納領域において、Ａを原点として、ＸＦ方向（列方向）にセンサの撮像素子ごとのデータが格納され、ＹＦ方向（行方向）にラインごとのデータが格納されている。ステップＳ１７０２では、このように格納されたデータを、Ｃを原点とするｘｙ座標に変換する。ここでＣは、撮像領域の中心点である。

次に、ステップＳ１７０３において、ＧＣＰの設定を行い、ステップＳ１７０４において、空中三角測量を行なう。ＧＣＰには、三角点、水準点、もしくは、測量により得られた地点の座標、標高などが用いられる。日本国内の場合、２５０００分１の地形図が容易に入手できるので、交差点などの緯度経度、およびおよその標高を読み取りその値をＧＣＰとして用いることができる。

空中三角測量とは、衛星のラインアレイセンサで撮像された平面画像上の座標と地上座標系との関係を、センサ中心と、画像上のＧＣＰの座標と、地上におけるＧＣＰの位置が一直線上にあるという、共線条件を用いて解析する測量をいう。

図２１は、空中三角測量について説明する図である。図２１において、衛星座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は、センサ位置Ｏを原点とし、センサの撮像方向をｚ軸とする座標系である。また、地上座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、緯度、経度、標高が共に０の点を原点とし、東をＸ軸に、北をＹ軸に、基準標高面と垂直を成す方向をＺ軸にもつ座標系である。なお、測量学では、通常Ｘ軸を北、Ｙ軸を東とする座標系を用いているが、図２１では、Ｘ軸を東、Ｙ軸を北、Ｚ軸を鉛直上方とした右手座標系を用いている。

ここで、センサ位置Ｏを通る地上座標系と平行な座標系を(x',y',z')とすると、座標系(x',y',z')は、衛星座標系をx軸、y軸、z軸まわりに所定角度だけ回転させた座標系なので、それぞれの軸周りの回転角度をそれぞれ（ω、ψ、κ）とすれば、これらの座標系の変換式は、以下の式で表すことができる。
ここで、
であり、
ｍ₁₁=cosψ×cosκ
ｍ₁₂=−cosψ×cosκ
ｍ₁₃=sinψ
ｍ₂₁=cosω×sinκ＋sinω×sinψ×cosκ
ｍ₂₂=cosω×cosκ−sinω×sinψ×sinκ
ｍ₂₃=sinω×cosψ
ｍ₃₁=sinω×sinκ−cosω×sinψ×cosκ
ｍ₃₂=sinω×cosκ＋cosω×sinψ×sinκ
ｍ₃₃=cosω×cosψ
である。

したがって、衛星座標系と地上座標系のスケール変換率をｋとすると、衛星座標系と地上座標系の関係は、
となる。

また、図２１において、地表面上の点Ｐの座標を、地上座標系で（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）とし、点Ｐを撮像した時点のセンサ位置Ｏの座標を、地上座標系で（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O）とする。さらに、点Ｐの投影点ｐの、画像データ上の座標を（ｘ_P，ｙ_P）とする。画像データ上の原点ｏは、衛星座標系において、焦点距離ｆを用いて、（−ｘ_o，−ｙ_o，−ｆ）で表すことができるので、点Ｐの投影点ｐは、衛星座標系において、（ｘ_P−ｘ_o，ｙ_P−ｙ_o，−ｆ）と表される。

このとき、ＯとｐとＰは一直線上に存在するので、
という関係式を得ることができる。

この式を展開すると、以下の共線条件式が得られる。
この式は、任意の地上の点Pについて成り立つが、ＧＣＰを対象物とした場合、（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）と、（ｘ_P，ｙ_P）は既知であり、さらに、焦点距離ｆも既知であるため、センサ位置（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O）およびセンサの撮像方向（ω、ψ、κ）ならびに、（ｘ_o，ｙ_o）の関係が得られることになる。

ところで、QuickBird衛星などのセンサ位置（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O）およびセンサの撮像方向（ω、ψ、κ）（これらをまとめて評定要素と称する）は、上述の画像サポートデータとして、ある程度まで提供されている。例えば、QuickBird衛星の場合、20μsecごとの評定要素が提供されている。20μsecは、約200スキャンラインに対応するため、各スキャンラインの評定要素は、提供された評定要素から補間する必要がある。衛星の軌道は時間によって変化するが安定しているので、評定要素の変化は小さくまたスムーズである。各スキャンラインの評定要素は、以下のような３次の多項式を用いて表すことができる。
Ｘ_O(t)=a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³
Ｙ_O(t)=ｂ₀+ｂ₁t+ｂ₂t²+ｂ₃t³
Ｚ_O(t)=ｃ₀+ｃ₁t+ｃ₂t²+ｃ₃t³
ω(t)=ｄ₀+ｄ₁t+ｄ₂t²+ｄ₃t³
ψ(t)=ｅ₀+ｅ₁t+ｅ₂t²+ｅ₃t³
κ(t)=ｆ₀+ｆ₁t+ｆ₂t²+ｆ₃t³
ここでa₀、a₁、a₂、a₃などのすべての係数は、画像サポートデータとして提供される評定要素から解析的に算出できる。また、点Ｐの画像ｐを取得した時刻ｔも画像サポートデータから導くことができる。これにより、先の共線条件式の右辺が一意に定まり、１つのＧＣＰのデータから、（ｘ_o，ｙ_o）が求まることになる。上述したように、上記共線条件式は地表面上の任意の点について成り立つので、ステップＳ１７０１で入力した衛星画像データにおいて、対象物の画像の座標（ｘ，ｙ）が分かれば、経度Ｘと緯度Ｙと標高Ｚの関係を示す一次関係式が２つ求まることになる。

なお、複数のＧＣＰについて、上述の共線条件式を適用した場合、評定要素や、ＧＣＰの計測に含まれる誤差により、右辺と左辺がわずかではあるが一致していない場合がある。その場合、両辺の残差を０に近づけるように逐次緩和法を用いて各係数を調整することで、係数の精度を上げることができる。

次に、ステップＳ１７０５において、タイポイントの設定およびステレオマッチングを行なう。タイポイントとは、複数の衛星画像データにおいて同一の地上の対象物(交差点、特徴的な建造物など)を表した対応点である。ステレオマッチングとは、２つの衛星画像データにおいて、タイポイントの座標比較を行なう処理である。

タイポイントは、２枚の画像を見比べることによりオペレータが設定してもよいが、基本的には画像処理プログラムにより自動的に求められる。２枚の画像データからそれぞれ小さな窓領域(例えば７×７ピクセル程度)を抽出し、最も類似度の高い領域同士を探しだし、タイポイントとして定義することが可能である。このようにタイポイントを設定することにより、２つの画像データを対応付けることができる。

ステレオマッチングにより２つの画像データにおける同じタイポイントの座標が導き出されると、その位置のずれから標高を算出することができる。２つの衛星画像により、同一地域について、取得したステレオ画像間では、対応する地表物の位置は、基準標高からの差の分だけ位置ずれ（視差）を生じている。この位置ずれを計測することにより、逆に基準標高からの差、すなわち標高を求めることができる。

図２２を用いて、複数の衛星画像を用いて標高データを導き出す方法について詳しく説明する。図２２は、異なる位置のセンサＯ１,Ｏ２から同一の対象物（タイポイント）Ａを撮像したときの衛星画像上の点ａ１，ａ２とタイポイントの経度Ｘ_A、緯度Ｙ_A、標高Ｚ_Aの関係を示す図である。

センサＯ１の位置を地上座標系で（Ｘ_O1，Ｙ_O1，Ｚ_O1）とし、センサＯ２の位置を地上座標系で（Ｘ_O2，Ｙ_O2，Ｚ_O2）とする。センサＯ１で撮像した画像平面８０１上のタイポイントａ１の座標を（ｘ_a1，ｙ_a1）とし、センサＯ２で撮像した画像平面８０２上の座標をタイポイントａ２の座標を（ｘ_a2，ｙ_a2）とすると、共線条件式として以下の式を得ることができる。
つまり、タイポイント１点に対して４つの方程式が得られる。上述したように、画像サポートデータより、ｍ₁₁〜ｍ₃₃，ｍ'₁₁〜ｍ'₃₃，（Ｘ_O1，Ｙ_O1，Ｚ_O1），（Ｘ_O2，Ｙ_O2，Ｚ_O2）の値を導き出すことができ、ＧＣＰについて得られる値を代入すれば、センサ位置における（ｘ_o1，ｙ_o1），（ｘ_o2，ｙ_o2）を導き出すことができるため、未知数の個数は、地上座標系でのタイポイントの座標（Ｘ_A，Ｙ_A，Ｚ_A）の３個のみとなる。このため、１の冗長性を有しながら、これらの連立方程式の解として、各タイポイントの経度Ｘ、緯度Ｙおよび標高Ｚが求まる。ステップＳ１７０５において、検索されたすべてのタイポイントについて、緯度、経度および標高を求めると、ステップＳ１７０６に進む。

ステップＳ１７０６では、最小二乗法などの逐次近似法を用いて、複数のタイポイントおよびＧＣＰの座標から、画像データ上の全ピクセルのデジタル標高データを求める。このとき、平均二乗誤差も求められるので、求められた標高値の精度評価を同時に行なうことができる。

ステップＳ１７０７では、標高データを用いることで、標高の低い道や、川沿いの道など、避難に適さない道を抽出し、地図の各道路にあらかじめ、津波発生時にナビゲーションすべきでない道路として属性を登録する。または、坂道や通行はできるが障害物が存在する道路などを、避難可能だが通常の道路よりも時間がかかる道路としてあらかじめ属性を登録する。さらに、過去の渋滞履歴などを利用して、渋滞しやすい道路や事故が起こりやすい道路などもあらかじめ登録しておけばよい。そのように地図標高データに詳しい属性を付加することにより、避難時のナビゲーションをより正確かつ詳細に行なうことが可能となる。

本実施形態では、上述のようなステップＳ１７０１〜Ｓ１７０７で、衛星画像データから標高データを随時更新するので、より適確な避難場所および避難ルートをユーザに提示することができる。本発明によれば、生成画像データから生成した詳細な標高データを用いることで、非常に精密な津波避難ナビゲーションを行なうことができる。

以上、本実施形態によれば、地震が起きてから津波が来るまでの時間に、各人について必要な情報を取得して解析し、精細なデジタル標高データを利用したきめ細かな避難案内を行なうことができる。

［他の実施形態］
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。

Claims (6)

1. 津波からの避難方法を提示するための津波避難ナビゲーションシステムであって、
   避難すべきユーザの現在位置とユーザの移動速度とを取得するユーザ情報取得手段と、
   到来する津波の高さおよび津波到達予測時刻に関する津波情報を取得する津波情報取得手段と、
   前記ユーザの周囲の地図と該地図上の地点の標高とを表わす地図標高データを取得する地図標高データ取得手段と、
   前記津波情報と前記地図標高データと前記現在位置と前記移動速度とを用いて、避難可能距離を算出し、前記現在位置から前記避難可能距離内において、前記地図標高データが表わす標高が前記津波の高さよりも高い地点を避難場所として決定し、該避難場所までの避難ルートを決定する決定手段と、
   決定した前記避難場所および前記避難ルートを提示する提示手段と、
   を備え、
   前記提示手段は、前記避難ルートを提示する際に、津波到来時の避難に適さない道として、あらかじめ前記地図標高データに登録されている避難不適道を警告表示することを特徴とする津波避難ナビゲーションシステム。
2. 前記提示手段は、複数の前記避難場所の候補を含む避難場所候補リストを前記ユーザに提示し、前記ユーザに前記避難場所候補リストから前記避難場所を選ばせることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の津波避難ナビゲーションシステム。
3. 前記現在位置を中心として、前記避難可能距離を半径とする円の中で、標高が前記津波高さより高い地点を避難場所候補とし、海岸からの距離、前記現在位置からの距離、または知名度に基づいて前記避難場所候補を並び替えて前記避難場所候補リストを生成する避難場所候補リスト生成手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の津波避難ナビゲーションシステム。
4. 前記決定手段は、生成された前記避難場所候補リストに含まれるそれぞれの前記避難場所候補について、あらかじめ前記地図標高データに登録されている前記避難不適道を通らない避難ルートを生成し、各避難ルートについて、前記避難場所候補への到着に要する時間を求め、該時間に基づいて前記避難場所およびそこまでの前記避難ルートを決定することを特徴とする請求項３に記載の津波避難ナビゲーションシステム。
5. 津波からの避難方法を提示するための津波避難ナビゲーション方法であって、
   避難すべきユーザの現在位置とユーザの移動速度とを取得するユーザ情報取得ステップと、
   到来する津波の高さおよび津波到達予測時刻に関する津波情報を取得する津波情報取得ステップと、
   前記ユーザの周囲の地図と該地図上の地点の標高とを表わす地図標高データを取得する地図標高データ取得ステップと、
   前記津波情報と前記地図標高データと前記現在位置と前記移動速度とを用いて、避難可能距離を算出し、前記ユーザの現在位置から前記避難可能距離内において、前記地図標高データが表わす標高が前記津波の高さよりも高い地点を避難場所として決定し、該避難場所までの避難ルートを決定する決定ステップと、
   決定した前記避難場所および前記避難ルートを提示する提示ステップと、
   を含み、
   前記提示ステップは、前記避難ルートを提示する際に、津波時の避難に適さない道として、あらかじめ前記地図標高データに登録されている避難不適道を警告表示することを特徴とする津波避難ナビゲーション方法。
6. 津波からの避難方法を提示するための津波避難ナビゲーションプログラムであって、
   避難すべきユーザの現在位置とユーザの移動速度とを取得するユーザ情報取得ステップと、
   到来する津波の高さおよび津波到達予測時刻に関する津波情報を取得する津波情報取得ステップと、
   前記ユーザの周囲の地図と該地図上の地点の標高とを表わす地図標高データを取得する地図標高データ取得ステップと、
   前記津波情報と前記地図標高データと前記現在位置と前記移動速度とを用いて、避難可能距離を算出し、前記ユーザの現在位置から前記避難可能距離内において、前記地図標高データが表わす標高が前記津波の高さよりも高い地点を避難場所として決定し、該避難場所までの避難ルートを決定する決定ステップと、
   決定した前記避難場所および前記避難ルートを提示する提示ステップと、
   をコンピュータに実行させるための津波避難ナビゲーションプログラムであって、
   前記提示ステップは、前記避難ルートを提示する際に、津波時の避難に適さない道としてあらかじめ前記地図標高データに登録されている避難不適道を警告表示することを特徴とする津波避難ナビゲーションプログラム。