JP6520290B2 - 土砂災害予測システム、及び土砂災害予測方法 - Google Patents

Description

本発明は、土砂災害予測システム、及び土砂災害予測方法に関する。

土石流、地すべり、急傾斜の崩壊が発生するおそれがある土砂災害危険箇所は、日本全国で約５２万箇所存在する。中でも土石流が発生するおそれがある土石流危険渓流と認められた川や沢は、日本全国で約１８万箇所に及び、土砂災害防止を目的とする土砂災害予測手法が求められている。特許文献１には、豪雨時等に、関係する行政機関が観測した情報（雨量計、土石流計、地すべり計からの情報、及びその加工データ等）を収集・管理し、インターネットを介して防災情報提供サイトや住民に提供する土砂災害危機管理システムが記載されている。また、特許文献２には、斜面崩壊の恐れのある山体をレーザー距離計及び複数の反射板で計測し、相対変位から山体の変位量を確認できる土砂災害監視システムが記載されている。また、特許文献３には、斜面崩壊の恐れのある山体をカメラで監視し、画像処理とＧＩＳ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）機能を駆使して山体の変位量を立体的に確認できる土砂災害予測システムが記載されている。

特開２００３−２４７２３８号公報 特開２００３−３１５１１４号公報 特開２００２−３６５３７２号公報

上記特許文献１に記載されたものは、降雨データと地理データ及びスネーク曲線データを組み合わせた土砂災害発生の可能性を示すスネーク曲線表示データをウェブブラウザに表示することで、降雨による土砂災害の発生の可能性の有無を視覚的に把握できるが、落石や渓流水の急激な減少等の前兆現象は、住民からの電話等による情報あるいは、自主防災組織の構成員が携帯端末から送信する必要がある。また、上記特許文献２，３に記載されたものは、山体変位をレーザー光やカメラを用いて計測あるいは観測して、土砂災害の発生を予測している。しかしながら、落石や渓流水の急激な減少等の前兆現象や山体変位の直後に斜面崩壊して土石流が発生するケースが多く、また、土砂災害発生の際の土石流の速度は、時速１００ｋｍを超える場合もあるため、住民が安全に避難するためには、土砂災害の発生をより早いタイミングで予測する必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、土砂災害の発生をより早いタイミングで予測可能な土砂災害予測システム、及び土砂災害予測方法を提供する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の土砂災害予測システムは、予測対象の被害想定区域にある複数の測点にそれぞれ設置され、においの強弱を検知する複数個のにおいセンサーと、前記測点における、においの強弱と、前記被害想定区域を含む地域の降水量の情報とに基づき、前記被害想定区域に対する土砂災害予測を行う土砂災害予測処理装置と、を含む。

本発明の望ましい態様として、複数の前記測点は、所定間隔で配置され、前記土砂災害予測処理装置は、複数の前記測点における、においの強弱の経時変化に基づき、前記被害想定区域に対する土砂災害予測を行う。

本発明の望ましい態様として、前記複数の測点のうち、前記においセンサーが検知した、においの強さを示す数値が所定の閾値以上である測点を警戒測点とした場合、前記土砂災害予測処理装置は、前記警戒測点が近接して複数存在し、該警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある場合に、前記警戒測点における降水量に応じて、前記被害想定区域に対する土砂災害予測を行う。

本発明の望ましい態様として、前記土砂災害予測処理装置は、所定時間内の降水量が第１の閾値以上である場合に、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測する。

本発明の望ましい態様として、前記土砂災害予測処理装置は、前記所定時間内の降水量が０よりも大きく前記第１の閾値よりも小さく、且つ、所定日数の累積降水量が第２の閾値を超える場合に、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測する。

本発明の望ましい態様として、前記土砂災害予測処理装置は、前記被害想定区域において土砂災害が発生する可能性があると予測した場合に、ネットワークを介して前記被害想定区域内の端末機器に土砂災害警戒情報を配信する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の土砂災害予測方法は、予測対象の被害想定区域にある複数の測点のうち、においの強さを示す数値が所定の閾値以上である警戒測点が近接して複数存在し、該警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある場合に、前記警戒測点における降水量に応じて、前記被害想定区域に対する土砂災害予測を行う。

本発明の望ましい態様として、所定時間内の降水量が第１の閾値以上であるか、あるいは、前記所定時間内の降水量が０よりも大きく前記第１の閾値よりも小さく、且つ、所定日数の累積降水量が第２の閾値を超える場合に、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測する。

本発明の望ましい態様として、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測した場合に、ネットワークを介して前記被害想定区域内の端末機器に土砂災害警戒情報を配信する。

本発明によれば、土砂災害の発生をより早いタイミングで予測可能な土砂災害予測システム、及び土砂災害予測方法を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る土砂災害予測システムの一例を示す図である。 図２は、土砂災害危険箇所においてにおいセンサーが設置される測点の配置例を模式的に示す図である。 図３は、本実施形態に係る土砂災害予測システムの土砂災害予測処理装置の一構成例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る土砂災害予測システムにおける土砂災害予測処理フローの一例を示すフローチャートである。 図５は、土砂災害危険箇所における各測点のにおい値の強弱の経時変化パターンを説明する図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

土砂災害が発生するおそれがある危険箇所は、国土交通省の要請により各都道府県が調査を実施して土砂災害危険箇所として想定されている。この土砂災害危険箇所は、土石流が発生するおそれがある土石流危険渓流、地すべりが発生するおそれがある地すべり危険箇所、急傾斜の崩壊が発生するおそれがある急傾斜地崩壊危険箇所を含んでいる。以下、土砂災害危険箇所における土砂災害の発生時に被害が予想される区域を、本実施形態の予測対象として被害想定区域と称する。

土砂災害発生の前兆現象として、例えば、落石や樹木が折れる際の音や地鳴りの発生、渓流水の減少等が知られており、同様に、「土臭いにおい」がすることも土砂災害発生の前兆現象として知られてきている。「土臭いにおい」の発生要因としては、例えば、地下水の上昇や、山腹や岩に生じた亀裂によって地中の土や岩石のにおいが拡散すること等が考えられる。本実施形態では、土砂災害危険箇所における、上述したような所謂「土臭いにおい」を検知することで、被害想定区域の土砂災害予測を行う。

図１は、本実施形態に係る土砂災害予測システムの一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る土砂災害予測システム１００は、土砂災害危険箇所２００内の複数箇所（測点）にそれぞれ設置されたにおいセンサー１（１−１，１−２，・・・，１−ｎ：ｎは自然数）と、各においセンサー１（１−１，１−２，・・・，１−ｎ；ｎは自然数）により検知されたにおいの強さを示す値（以下、「におい値」ともいう）と土砂災害危険箇所２００における降水量情報とに基づき、土砂災害危険箇所２００における土砂災害発生時に被害が予想される被害想定区域３００に対する土砂災害予測を行い、ネットワーク３を介して被害想定区域３００内の端末機器４（４−１，４−２，・・・，４−ｍ；ｍは自然数）に土砂災害警戒情報を配信する土砂災害予測処理装置２を含む。

土砂災害危険箇所２００における降水量情報は、例えば、気象庁のアメダス観測データのデータベース５から被害想定区域３００（土砂災害危険箇所２００）を含む地域の降水量の情報を抽出して、入力される。この土砂災害危険箇所２００における降水量情報の入力経路により本発明が限定されるものではない。

各においセンサー１−１，１−２，・・・，１−ｎからのにおい値データは、例えば、無線あるいは有線の通信手段で土砂災害予測処理装置２に送信される。この各においセンサー１−１，１−２，・・・，１−ｎと土砂災害予測処理装置２との間の通信手段により本発明が限定されるものではない。

ネットワーク３は、例えばインターネット等の公共ネットワーク網でもよいし、本実施形態に係る土砂災害予測システム１００専用のネットワーク網であってもよい。このネットワーク網により本発明が限定されるものではない。

端末機器４−１，４−２，・・・，４−ｍは、例えばスマートフォン等の携帯端末であってもよいし、本実施形態に係る土砂災害予測システム１００専用の端末機器であってもよい。また、端末機器４−１，４−２，・・・，４−ｍは、土砂災害予測処理装置２から配信された土砂災害警戒情報を受信した際に、警報音や警報表示等により端末利用者に避難を促す機能を有するものとする。この機能は、例えば、各端末機器４−１，４−２，・・・，４−ｍ専用のアプリケーションにより実現してもよいし、汎用あるいは緊急用のプッシュ通知機能を利用して実現してもよく、この機能の実現手段により本発明が限定されるものではない。

図２は、土砂災害危険箇所においてにおいセンサーが設置される測点の配置例を模式的に示す図である。図２中に黒丸で示す測点は、土砂災害危険箇所２００において所定間隔（ここでは、１０ｍ間隔）で行列配置されている。各においセンサー１−１，１−２，・・・，１−ｎは、図２中に示す各測点にそれぞれ設置される。なお、土砂災害危険箇所２００における測点の配置は、図２に示す例に限らず、列毎に所定間隔の半分ずつずれた配置としてもよいし、正三角形の各頂点に位置する配置としてもよい。また、正方形の頂点と各頂点の交点とに測点を配置してもよい。この土砂災害危険箇所２００における測点の配置により本発明が限定されるものではない。

図３は、本実施形態に係る土砂災害予測システムの土砂災害予測処理装置の一構成例を示す図である。土砂災害予測処理装置２は、例えば、各地方自治体が設けた災害対策本部等に設置されるものであり、例えばコンピュータシステムで構成されており、図３に示すように、処理部２１と、記憶部２２と、送信部２３とを含み構成される。処理部２１と記憶部２２との間、及び、処理部２１と送信部２３との間で各種情報の伝達が行われる。

処理部２１には、土砂災害危険箇所２００の各測点に設置された各においセンサー１−１，１−２，・・・，１−ｎからのにおい値と、土砂災害危険箇所２００における降水量情報とが入力されている。

処理部２１は、土砂災害危険箇所２００の各測点におけるにおい値の強弱を判定し、そのにおい値の強弱の経時変化と土砂災害危険箇所２００における降水量情報とに基づき、被害想定区域３００の土砂災害予測を行い、後述する土砂災害予測処理フローにおいて被害想定区域３００に土砂災害による被害の発生を予測した際に、土砂災害警戒情報を出力する。

記憶部２２には、処理部２１における土砂災害危険箇所２００の各測点のにおい値の強弱判定に用いる閾値と、処理部２１における土砂災害危険箇所２００の降水量判定に用いる所定時間内の降水量閾値（第１の閾値）と所定日数の累積降水量閾値（第２の閾値）と、土砂災害危険箇所２００における各測点のにおい値の強弱の経時変化パターンとが記憶されている。この土砂災害危険箇所２００における各測点のにおい値の強弱の経時変化パターンについては後述する。なお、処理部２１における土砂災害危険箇所２００の各測点のにおい値の強弱判定に用いる閾値は、予め実験等により決定した値が設定されているものとする。

また、記憶部２２には、処理部２１に入力される土砂災害危険箇所２００の各測点のにおい値と、土砂災害危険箇所２００における降水量との経時変化が記憶される。なお、記憶部２２に記憶された各測点のにおい値と土砂災害危険箇所２００の降水量との経時変化は、処理部２１あるいは外部システムにおいて統計処理され、以後の土砂災害予測において利用される。

送信部２３は、処理部２１から出力された土砂災害警戒情報を、ネットワーク３を介して各端末機器４−１，４−２，・・・，４−ｍに配信する。

次に、本実施形態に係る土砂災害予測システム１００における土砂災害予測処理フローについて説明する。図４は、本実施形態に係る土砂災害予測システムにおける土砂災害予測処理フローの一例を示すフローチャートである。ここでは、土砂災害予測処理装置２における処理について説明する。

処理部２１は、土砂災害危険箇所２００内の各測点のにおい値を監視するにおい値監視ステップ（ステップＳ１，Ｓ２）を実施する。

におい値が閾値を超える測点が発生すると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、当該測点を「警戒測点」として処理部２１が認識し、土砂災害危険箇所２００内に警戒測点が複数存在している場合には（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、記憶部２２に記憶された土砂災害危険箇所２００における各測点のにおい値の強弱の経時変化パターンに照らし合わせる経時変化パターン照合ステップ（ステップＳ３）に移行する。

ここで、上述した土砂災害危険箇所２００における各測点のにおい値の強弱の経時変化パターンについて説明する。

図５は、土砂災害危険箇所における各測点のにおい値の強弱の経時変化パターンを説明する図である。図５において、土砂災害危険箇所２００内の破線の交点が各測点を示し、×印で示す測点は、におい値が閾値を超えた警戒測点である。

例えば、においセンサー１が強いにおい値を観測する例として、前述した土砂災害発生の前兆現象である「土臭いにおい」の他に、動物が測点付近に存在する場合が想定される。このような場合、図５（ａ）に示すように、警戒測点Ａ，Ｂ，Ｃが局所的に発生する場合が多い。また、動物が発するにおいにより発生した警戒測点は、そのにおいの原因となる動物の移動により移動する。このように、図５（ａ）に示すような、局所的に警戒測点が発生し、時間の経過と共に警戒測点が移動するような経時変化パターンを、第１経時変化パターンとする。

これに対し、土砂災害発生の前兆現象である「土臭いにおい」は、初期段階には、図５（ａ）に示すように、警戒測点Ａ，Ｂ，Ｃが局所的に発生するが、時間の経過と共ににおい値が閾値を超える警戒測点が密集して発生していき、警戒測点群Ａ’，Ｂ’，Ｃ’のように拡大していくことが考えられる。このように、初期段階では、図５（ａ）に示すように局所的に警戒測点が発生し、時間の経過と共に、図５（ｂ）に示すように警戒測点の発生エリアが拡大するような経時変化パターンを、第２経時変化パターンとする。

記憶部２２には、上述した第１経時変化パターンと第２経時変化パターンとをそれぞれ複数種記憶しており、処理部２１は、ステップＳ３においてこれらの経時変化パターンと照合する。

警戒測点が近接して複数存在し、この警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある第２経時変化パターンに類似する場合には（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、処理部２１は、土砂災害発生の前兆現象である可能性があるものとして、土砂災害危険箇所２００における降水量判定ステップ（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６）に移行する。これにより、局所的に警戒測点が発生し、時間の経過と共に警戒測点が移動する第１経時変化パターンを除外することができるので、動物が発するにおいによる誤判定を防ぐことができる。

土砂災害危険箇所２００における現在の所定時間内の降水量ｒ（ここでは、１時間降水量）が第１の閾値（ここでは、１００ｍｍ）以上であれば（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、処理部２１は、被害想定区域３００に土砂災害による被害が発生する可能性があるものとして、送信部２３に土砂災害警戒情報を出力し、土砂災害警戒情報配信ステップ（ステップＳ７）に移行する。また、土砂災害危険箇所２００における現在の所定時間内の降水量ｒ（ここでは、１時間降水量）が０よりも大きく第１の閾値（ここでは、１００ｍｍ）よりも小さく（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、且つ、土砂災害危険箇所２００における所定日数の累積降水量が第２の閾値（ここでは、３００ｍｍ）を超える場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、処理部２１は、被害想定区域３００に土砂災害による被害が発生する可能性があるものとして、送信部２３に土砂災害警戒情報を出力し、土砂災害警戒情報配信ステップ（ステップＳ７）に移行する。

そして、送信部２３は、処理部２１から出力された土砂災害警戒情報を、ネットワーク３を介して被害想定区域３００内の各端末機器４−１，４−２，・・・，４−ｍに配信し（ステップＳ７）、本土砂災害予測処理フローを終了する。

なお、におい値監視ステップ（ステップＳ１，Ｓ２）においてＮｏ判定、経時変化パターン照合ステップ（ステップＳ３）においてＮｏ判定、降水量判定ステップ（ステップＳ５，Ｓ６）においてＮｏ判定である場合には、ステップＳ１に戻るものとする。

以上説明したように、本実施形態に係る土砂災害予測システムは、土砂災害が発生するおそれがある土砂災害危険箇所２００の複数の測点にそれぞれ設置され、各測点におけるにおいの強さを示すにおい値を検知する複数個のにおいセンサー１（１−１，１−２，・・・，１−ｎ；ｎは自然数）と、各測点におけるにおい値と、少なくとも土砂災害危険箇所２００における降水量とに基づき、土砂災害危険箇所２００における土砂災害発生時に被害が予想される被害想定区域３００に対する土砂災害予測を行う土砂災害予測処理装置２と、を含む。

上記構成により、土砂災害危険箇所２００における土砂災害の発生をより早いタイミングで予測可能となる。また、土砂災害危険箇所２００において土砂災害が発生する可能性があると予測した場合に、ネットワーク３を介して被害想定区域３００内の端末機器４（４−１，４−２，・・・，４−ｍ；ｍは自然数）に土砂災害警戒情報を配信することにより、被害想定区域３００における人的被害の発生を抑制することができる。

また、本実施形態に係る土砂災害予測システムは、におい値が所定の閾値以上である警戒測点が近接して複数存在し、この警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある場合に、土砂災害発生の前兆現象である可能性があるものとすることで、動物が発するにおいによる誤判定を防ぐことができる。

また、本実施形態に係る土砂災害予測方法は、土砂災害が発生するおそれがある土砂災害危険箇所２００に設けられた複数の測点のうち、においの強さを示すにおい値が所定の閾値以上である警戒測点が近接して複数存在し、この警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある場合に、少なくとも土砂災害危険箇所２００における降水量に応じて、土砂災害危険箇所２００における土砂災害発生時に被害が予想される被害想定区域３００に対する土砂災害予測を行う。これにより、動物が発するにおいによる誤判定を防ぎ、土砂災害発生の前兆現象である可能性があるものとして土砂災害危険箇所２００における土砂災害の発生をより早いタイミングで予測可能となる。また、土砂災害危険箇所２００において土砂災害が発生する可能性があると予測した場合に、ネットワーク３を介して被害想定区域３００内の端末機器４（４−１，４−２，・・・，４−ｍ；ｍは自然数）に土砂災害警戒情報を配信することにより、被害想定区域３００における人的被害の発生を抑制することができる。

１，１−１，１−２，・・・，１−ｎ においセンサー
２ 土砂災害予測処理装置
３ ネットワーク
４，４−１，４−２，・・・，４−ｍ 端末機器（携帯端末）
５ データベース
２１ 処理部
２２ 記憶部
２３ 送信部
１００ 土砂災害予測システム
２００ 土砂災害危険箇所
３００ 被害想定区域

Claims (4)

1. 予測対象の被害想定区域に配置された複数の測点のそれぞれにおいて、においの強弱を検知する複数個のにおいセンサーと、
   前記測点における、においの強弱と、前記被害想定区域を含む地域の降水量の情報とに基づき、前記被害想定区域に対する土砂災害予測を行う土砂災害予測処理装置と、
   を含み、
   前記土砂災害予測処理装置は、
   前記複数の測点のうち、前記においセンサーが検知した、においの強さを示す数値が所定の閾値以上である測点を警戒測点として、時間の経過と共に前記警戒測点が移動する第１経時変化パターンと、
   前記警戒測点が近接して複数存在し、該警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある第２経時変化パターンと、
   を記憶する記憶部を備え、
   前記においセンサーが検知した、においの強さを示す数値に基づいて、前記警戒測点があり、かつ前記警戒測点の経時変化が前記第１経時変化パターンの場合は、当該警戒測点は除外され、
   前記においセンサーが検知した、においの強さを示す数値に基づいて、前記警戒測点があり、かつ前記警戒測点の経時変化が前記第２経時変化パターンであって、所定時間内の降水量が第１の閾値以上である場合に、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測し、
   若しくは、前記においセンサーが検知した、においの強さを示す数値に基づいて、前記警戒測点があり、かつ前記警戒測点の経時変化が前記第２経時変化パターンであって、前記所定時間内の降水量が０よりも大きく前記第１の閾値よりも小さく、且つ、所定日数の累積降水量が第２の閾値を超える場合に、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測する、
   土砂災害予測システム。
2. 前記土砂災害予測処理装置は、前記被害想定区域において土砂災害が発生する可能性があると予測した場合に、ネットワークを介して前記被害想定区域内の端末機器に土砂災害警戒情報を配信する、
   請求項１に記載の土砂災害予測システム。
3. 予測対象の被害想定区域に配置された複数の測点のそれぞれにおいて、においの強弱を検知し、においの強さを示す数値が所定の閾値以上である警戒測点として、
   前記警戒測点があり、かつ前記警戒測点の経時変化が時間の経過と共に前記警戒測点が移動する第１経時変化パターンである場合、判断対象から除外し、
   前記警戒測点が近接して複数存在し、前記警戒測点の経時変化が、該警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある第２経時変化パターンであり、所定時間内の降水量が第１の閾値以上である場合、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測し、
   若しくは、前記警戒測点が近接して複数存在し、前記警戒測点の経時変化が、該警戒測点が存在するエリアが拡大傾向にある第２経時変化パターンであり、前記所定時間内の降水量が０よりも大きく前記第１の閾値よりも小さく、且つ、所定日数の累積降水量が第２の閾値を超える場合、前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測する、
   土砂災害予測方法。
4. 前記警戒測点において土砂災害が発生する可能性があると予測した場合に、ネットワークを介して前記被害想定区域内の端末機器に土砂災害警戒情報を配信する、
   請求項３に記載の土砂災害予測方法。

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