JP6629023B2 - 河川情報システム及び検知方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、河川情報システム及び検知方法に関する。

従来、河川の氾濫による災害を防止するため、国や地方自治体では管轄地域の河川の監視を行っている。一般に、河川管理者は、テレメータ設備等によって計測される水位を表示する河川情報システムや、ＣＣＴＶ（Closed-circuit Television）設備等で撮影される河川の映像や画像を目視することによって河川の監視を行っている。また、河川の氾濫は、氾濫地点より上流の地点の気象が影響する場合がある。そのため、河川管理者は、河川の監視を行う一方で、河川周辺における気象状況を把握することによって河川水位の変化の予測を行っている。そして、河川周辺における気象状況の把握には、気象庁等によって提供される気象情報が用いられている。

一方、近年では、局地的大雨による河川の氾濫が問題となっている。局地的大雨は、局地的に発生する積乱雲の急激な発達によってもたらされる。しかしながら、気象庁等から提供される気象情報は、このように急激な気象の変化をリアルタイムでかつ継続的に把握するのに必ずしも適していない。そのため、従来は、局地的大雨の発生を適切に予測することが困難な場合があった。

特開２０１３−２２１７８７号公報 特開２０１２−７８２３７号公報

本発明が解決しようとする課題は、局地的大雨の発生を予測することができる河川情報システム及び検知方法を提供することである。

実施形態の河川情報システムは、計測情報取得部と、気象情報取得部と、画像情報取得部と、大気状態判定部と、積乱雲検知部と、を持つ。計測情報取得部は、河川の複数の観測地点から当該河川に関する計測情報を取得する。気象情報取得部は、前記複数の観測地点付近の気象情報を取得する。画像情報取得部は、前記複数の観測地点の上空が撮像された画像情報を取得する。積乱雲検知部は、前記計測情報取得部で取得された前記計測情報、前記気象情報取得部で取得された前記気象情報、前記画像情報取得部で取得された前記画像情報に基づいて、当該観測地点における積乱雲接近の兆候を検知する。

河川情報システムが河川情報を提供する態様の具体例を示す図。 実施形態の河川情報システム１の概要を示す概略図。 実施形態の河川情報システム１の機能構成を示す機能ブロック図。 大気状態判定処理の流れを示すフローチャート。 実施形態の河川情報システム１が積乱雲接近の兆候を検知する処理の流れを示すフローチャート。 実施形態の河川情報システム１が積乱雲接近の兆候を検知する処理の流れを示すフローチャート。 雲が積乱雲に成長する過程を示す図。 積乱雲接近の兆候情報が示された河川情報画面の具体例を示す図。 積乱雲接近の兆候情報が示された河川情報画面の具体例を示す図。

以下、実施形態の河川情報システム及び検知方法を、図面を参照して説明する。

［概略］
河川情報システムは、管轄区域内の河川の状況を示す情報（以下、「河川情報」という。）を提供するシステムである。例えば、河川情報システムは、河川水位や各地点の雨量などを河川情報として提供する。

図１は、河川情報システムが河川情報を提供する態様の具体例を示す図である。例えば、河川情報システムは、図１に示されるような河川情報画面１００の表示によって河川情報を提供する。河川情報画面１００は、河川情報を管轄区域の地図に重畳して表示させた画面である。河川情報画面１００には、管轄区域を流れる河川１０１−１及び１０１−２や、各河川に架けられた橋梁１０２−１〜１０２−８、各地区の境界１０３、河川水位の測定装置や監視カメラ等の設備が設置された観測局１０４−１〜１０４−８などが管轄区域の地図として表示されている。

なお、図１に示す矢印１１０は、河川情報画面１００に対する選択の入力を示す画像である。具体的には、矢印１１０はマウスの入力を示すポインタの画像である。また、河川情報表示領域１２０は、選択された観測局付近の地点に関する河川情報が表示される領域である。例えば、河川情報表示領域１２０は、マウスによっていずれかの観測局が選択された場合において、当該観測局付近にポップアップ表示される。

従来、河川管理者は、このような河川情報画面に表示される河川情報や、監視カメラによって撮影された河川の映像や画像を目視で確認することによって河川の監視を行っている。さらに、河川管理者は、気象庁から提供される気象情報に基づいて河川周辺の気象状況を把握することによって河川水位の変化を予測している。

一方で、局地的大雨をもたらす積乱雲は、発生してから、雨を降らせ消滅するまでの寿命が数十分程度と短く、狭い範囲に短時間で強い雨を降らせる。そのため、局地的大雨の発生を予測するためには、積乱雲が接近している兆候（以下、「積乱雲接近の兆候」という。）を短時間で把握する必要がある。そして、このような積乱雲接近の兆候を把握するためには、局所的な精度が高くかつ広範囲をカバーし、リアルタイム性の高い気象情報が必要である。

しかしながら、気象庁から提供される気象情報は、広い範囲をカバーする情報であっても局地的には精度の低い情報であったり、カバーする範囲が狭く精度の良い情報であってもリアルタイム性に乏しい情報であったりする。また、リアルタイム性を有する精度の良い情報であっても、カバーする範囲が狭かったり、代表地点のみ情報であったりする場合もある。このように、気象庁から提供される気象情報は、積乱雲接近の兆候を人が短時間で把握するのには必ずしも適していない。

そのため、従来は、発生から消滅までのサイクルが短い積乱雲接近の兆候を、気象庁から提供される気象情報のみで把握するのは困難であった。このような問題を解決するため、以下では積乱雲による局地的大雨の発生を予測する機能を備える河川情報システムの詳細について説明する。

［詳細］
図２は、実施形態の河川情報システム１の概要を示す概略図である。河川情報システム１は、管轄区域内に点在する複数の観測局２から河川情報を収集する。例えば図２には、河川Ａ上流部の河川情報を取得する観測局２−１、河川Ａ下流部の河川情報を取得する観測局２−２、河川Ｂの河川情報を取得する観測局２−３が複数の観測局２の例として示されている。

観測局２には、河川水位や河川周辺の気温など河川に関する諸量（以下、「河川諸量」という。）を測定する測定装置２１や、河川を撮像する撮像装置２２などが設置される。図２の測定装置２１−ｉ（ｉは１、２及び３のいずれかの数）及び撮像装置２２−ｉは、観測局２−ｉに対応している。第１ネットワーク３は、測定装置２１とテレメータ設備４とを接続するネットワークである。測定装置２１は、第１ネットワーク３を介してテレメータ設備４と通信可能に構成される。測定装置２１は、河川諸量の測定量を示す電気信号（以下、「測定信号」という。）を、第１ネットワーク３を介して、遠隔地に設置されたテレメータ設備４に送信する。

テレメータ設備４は、測定信号に基づいて河川諸量の計測又は記録を行う計測装置である。テレメータ設備４は、管轄区域内に設置された複数の測定装置２１から測定信号を受信することによって、管轄区域内の河川に関する河川諸量を計測する。第２ネットワーク５は、テレメータ設備４と河川情報システム１とを接続するネットワークである。テレメータ設備４は、第２ネットワーク５を介して河川情報システム１と通信可能に構成される。テレメータ設備４は、管轄区域内の河川について計測された河川諸量を示す情報（以下、「計測情報」という。）を、第２ネットワーク５を介して河川情報システム１に送信する。

観測局２に設置された撮像装置２２は、設置位置の上空を撮像する。撮像装置２２は、上空を撮像する専用の撮像装置として構成されてもよいし、河川監視用の撮像装置を用いて構成されてもよい。例えば、所定時間の間隔で上空を撮像し、それ以外のタイミングでは河川を撮像するように撮像装置２２を制御することによって、撮像装置２２を河川監視用の撮像装置を用いて構成することができる。第３ネットワーク６は、撮像装置２２と河川情報システム１とを接続するネットワークである。撮像装置２２は、第３ネットワーク６を介して河川情報システム１と通信可能に構成される。撮像装置２２は、撮像によって取得された上空の画像データ（以下、「画像情報」という。）を、第３ネットワーク６を介して、河川情報システム１に送信する。

気象庁システム７は、気象庁によって運営されるシステムであり、河川情報システム１に対して気象情報を配信する。第４ネットワーク８は、気象庁システム７と河川情報システム１とを接続するネットワークである。気象庁システム７は、第４ネットワーク８を介して、気象情報を河川情報システム１に送信する。

なお、図１における第１ネットワーク３、第２ネットワーク５、第３ネットワーク６及び第４ネットワーク８の一部又は全部は、ネットワークの構成に応じて、集約又は統合されてもよい。

図３は、実施形態の河川情報システム１の機能構成を示す機能ブロック図である。河川情報システム１は、記憶部１１、表示部１２、計測情報取得部１３、気象情報取得部１４、画像情報取得部１５、積乱雲検知部１６及び表示情報生成部１７を備える。

記憶部１１は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部１１は、観測局２から取得される計測情報及び画像情報と、気象庁システム７から取得される気象情報とを記憶する。また、記憶部１１には、河川情報画面の表示に必要な地図情報などを予め記憶している。

表示部１２は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を用いて構成される。又は、表示部１２は、これらの表示装置を自装置に接続するインターフェースとして構成されてもよい。

計測情報取得部１３は、通信インターフェースを含んで構成され、第１ネットワーク３を介してテレメータ設備４と通信可能に構成される。計測情報取得部１３はテレメータ設備４と通信することによって、テレメータ設備４から河川諸量の計測情報を取得する。計測情報取得部１３は、取得した計測情報を記憶部１１に記憶させる。計測情報には、各観測地点の気温を示す地上温度情報が含まれる。

気象情報取得部１４は、通信インターフェースを含んで構成され、第４ネットワーク８を介して気象庁システム７と通信可能に構成される。気象情報取得部１４は気象庁システム７と通信し、気象庁システム７から気象情報を取得する。気象情報取得部１４は、取得した気象情報を記憶部１１に記憶させる。気象情報には、上空の気温を示す上空気温情報と、大気の状態を示す大気情報とが含まれる。

局地的大雨をもたらす積乱雲の発生原因は様々であるが、多くの場合は地上付近と上空の気温差がもたらす大気の不安定さによって生じる対流性の上昇気流によるものであることが知られている。上空気温情報は、このような大気の不安定さを判定するのに十分な高度の上空における気温を示す情報である。

例えば、上空気温情報には、気象庁の提供する高層天気図を用いることができる。高層天気図は、特定の高度や気圧面における気象要素の分布図である。例えば気象庁は、３００ｈＰａ、５００ｈＰａ、７００ｈＰａ、８５０ｈＰａなどの等圧面天気図を高層天気図として公開している。

また例えば、大気情報には、気象庁の提供する天気概況を用いることができる。天気概況は、各地域における天気の総合的な状況を説明した文章であり、予報区域の現在の気象状況や、過去から現在までの天気変化の状況などが記載されている。一般に天気概況は、天気予報の前文として発表され、天気予報の理解に役立てられる。大気の状態は、天気を左右する大きな要因の一つである。そのため、天気が悪化した状況や悪化することが予想される状況において発表される天気概況には、「大気が不安定である」旨が記載されるのが一般的である。

本実施形態では、気象情報取得部１４は、例えば５００ｈＰａの等圧面天気図及び天気概況を気象情報として取得する。

画像情報取得部１５は、通信インターフェースを含んで構成され、第２ネットワーク５を介して観測局２に設置された撮像装置２２と通信可能に構成される。画像情報取得部１５は撮像装置２２と通信し、撮像装置２２から画像情報を取得する。画像情報取得部１５は、取得した画像情報を記憶部１１に記憶させる。

積乱雲検知部１６は、計測情報取得部１３によって取得された計測情報と、気象情報取得部１４によって取得された気象情報と、画像情報取得部１５によって取得された画像情報とに基づいて、複数の観測地点における積乱雲接近の兆候を検知する。具体的には、積乱雲検知部１６は、計測情報と、気象情報と、画像情報とに基づいて、複数の観測地点における積乱雲接近の兆候を検知するために、大気状態判定部１６１及び兆候検知部１６２を備える。

大気状態判定部１６１は、計測情報取得部１３によって取得された計測情報と、気象情報取得部１４によって取得された気象情報とに基づいて、各観測地点における大気の状態を判定する大気状態判定処理を実行する。大気状態判定部１６１は、大気状態判定処理を実行することによって大気の状態が不安定であるか否かを判定する。大気状態判定部１６１は、大気状態判定処理における判定結果を兆候検知部１６２に出力する。

兆候検知部１６２は、大気状態判定部１６１から出力される大気状態判定処理における判定結果と、画像情報取得部１５によって取得された画像情報とに基づいて、各観測地点における積乱雲接近の兆候を検知する。兆候検知部１６２は、積乱雲接近の兆候を検知すると、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点を示す検知情報を記憶部１１に記憶させる。なお、兆候検知部１６２は、大気状態判定処理において大気の状態が安定していることが判定された場合、記憶部１１にすでに記憶されている検知情報を削除する。

表示情報生成部１７は、表示部１２に河川情報画面を表示させるための表示情報を生成する。表示情報生成部１７は、生成した表示情報を出力することによって、表示部１２に河川情報を表示させる。例えば、図１に例示した河川情報画面１００を生成する場合、表示情報生成部１７は、記憶部１１から計測情報及び地図情報を取得し、各観測地点で取得された計測情報を地図上の対応する観測地点の位置に対応付けることによって表示情報を生成する。

また、表示情報生成部１７は、記憶部１１に検知情報が記憶されている場合には、検知情報が示す観測地点に積乱雲接近の兆候を示す情報（以下、「兆候情報」という。）を表示する表示情報を生成する。

図４は、大気状態判定処理の流れを示すフローチャートである。まず、大気状態判定部１６１は、気象情報として取得された天気概況を記憶部１１から取得する（ステップＳ１０１）。例えば天気概況は、ＸＭＬ（Extensible Markup Language）形式のテキストデータとして取得される。

大気状態判定部１６１は、取得された天気概況に基づいて大気が不安定であるか否かを判定する。例えば、大気状態判定部１６１は、取得された天気概況から大気が不安定であることを示す文字列（以下、「検索文字列」という。）を検索する（ステップＳ１０２）。大気状態判定部１６１は、天気概況から検索文字列が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

天気概況から検索文字列が検出されなかった場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、大気状態判定部１６１は、大気の状態は安定していると判定する（ステップＳ１０４）。一方、天気概況から検索文字列が検出された場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、大気状態判定部１６１は、計測情報として取得された地上気温情報と、気象情報として取得された上空気温情報とを記憶部１１から取得する。大気状態判定部１６１は、取得された地上気温情報及び上空気温情報に基づいて、各観測地点における地上と上空との気温差を取得する（ステップＳ１０５）。

なお、大気の状態が不安定であることが、「大気の状態が不安定」という文字列以外の文字列で表現される可能性がある。その場合、天気概況を検索する検索文字列は複数であってもよい。例えばこの場合、大気状態判定部１６１は、大気の状態が不安定であることを示す文字列として想定される複数の検索文字列を天気概況から検索する。大気状態判定部１６１は、複数の検索文字列の全てが検出された場合にステップＳ１０５を実行してもよいし、複数の検索文字列の一部が検出された場合にステップＳ１０５を実行してもよい。

大気状態判定部１６１は、取得された各観測地点の気温差が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。気温差が所定の閾値以下である場合（ステップＳ１０６−ＮＯ）、大気状態判定部１６１はステップＳ１０４に進み、当該観測地点における大気の状態は安定していると判定する。一方、気温差が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１０６−ＹＥＳ）、大気状態判定部１６１は大気の状態が不安定であると判定する（ステップＳ１０７）。大気状態判定部１６１は、判定結果を兆候検知部１６２に出力して大気状態判定処理を終了する。

図５及び図６は、実施形態の河川情報システム１が積乱雲接近の兆候を検知する処理の流れを示すフローチャートである。
図５において、大気状態判定部１６１が大気状態判定処理を行う（ステップＳ２０１）。大気状態判定部１６１は、大気状態判定処理における判定結果を兆候検知部１６２に出力する。

兆候検知部１６２は、大気状態判定部１６１の出力に基づいて大気の状態を判定する（ステップＳ２０２）。大気の状態が安定していると判定された場合（ステップＳ２０２−「安定」）、兆候検知部１６２は、積乱雲接近の兆候は無いと判定して（ステップＳ２０３）処理を終了する。

一方、ステップＳ２０２において、大気の状態が不安定であると判定された場合（ステップＳ２０２−「不安定」）、兆候検知部１６２は、画像情報取得部１５によって取得された観測地点上空の画像から雲を検出する。兆候検知部１６２は、画像から検出された雲の時系列の変化に基づいて積乱雲接近の兆候の有無を判定する。

図７は、雲が積乱雲に成長する過程を示す図である。雲は空気が上昇気流によって上空に押し上げられることによって発生する。上昇気流は、地表面近くの空気が太陽などで温められて軽くなり上昇を始めることによって発生する。上昇気流が強まるのは、下層（地表面付近）へ暖かく湿った空気が流入したときや、上層（上空）へ冷たい空気が流入したときであり、このような気象状況は「大気の状態が不安定」と呼ばれる。すなわち、「大気の状態が不安定」とは、積乱雲が発達し、大雨になりやすい気象状況であることを意味する。

図７（Ａ）は、発生直後の雲を示している。そして、上昇気流が強まり、雲が成長を続けると、積乱雲となり雨を伴うようになる。図７（Ｂ）は、初期状態の積乱雲を示している。そして、積乱雲がさらに発達を続けると、狭い範囲に短時間で強い雨を降らせるようになる。図７（Ｃ）は、局地的大雨をもたらすまでに成長した積乱雲を示している。局地的大雨をもたらすまでに成長した積乱雲は、図７（Ｃ）のように縦方向（上空方向）に広がった特徴的な形状（以下、「特徴形状」という。）となる。

なお、上述したように、局地的大雨をもたらす積乱雲は、発生してから、雨を降らせ消滅するまでの寿命が数十分程度と短い。そのため、画像情報取得部１５は、このような短時間での雲の変化を捉えることが可能な程度の頻度で撮像された上空の画像を取得する。

図５の説明に戻る。兆候検知部１６２は、各観測地点の上空が撮像された画像を時系列に比較することによって、図７に示したような雲の大きさや形状の変化を取得する。兆候検知部１６２は、取得された雲の大きさや形状の変化に基づいて、積乱雲接近の兆候の有無を判定する。具体的には、兆候検知部１６２は、まず、現在時刻と、現在時刻から過去の所定期間の間に取得された画像を記憶部１１から取得する（ステップＳ２０４）。兆候検知部１６２は、取得された所定期間の画像から雲を検出する（ステップＳ２０５）。画像から雲を検出する手法には、既存のどのような画像認識技術が用いられてもよい。

兆候検知部１６２は、検出された雲の大きさの変化に図７に示すような増大傾向が見られるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。例えば兆候検知部１６２は、雲が検出された領域の画素数（面積）を時系列に比較することによって増大傾向を判定する。雲の大きさの変化に増大傾向が見られない場合（ステップＳ２０６−ＮＯ）、兆候検知部１６２はステップＳ２０３に進み、積乱雲接近の兆候は無いと判定して処理を終了する。

一方、雲の大きさの変化に増大傾向が見られる場合（ステップＳ２０６−ＹＥＳ）、兆候検知部１６２は、現在の雲の形状が特徴形状を有するか否かを判定する（ステップＳ２０７）。例えば兆候検知部１６２は、特徴形状のパターン画像を予め記憶しておき、直近の画像から検出された雲の形状とパターン画像との類似度を求めることによって、現在の雲の形状を判定する。

現在の雲の形状が特徴形状を有さない場合（ステップＳ２０７−ＮＯ）、兆候検知部１６２はステップＳ２０３に進み、積乱雲接近の兆候は無いと判定して処理を終了する。一方、現在の雲の形状が特徴形状を有する場合（ステップＳ２０７−ＹＥＳ）、兆候検知部１６２は、観測地点付近の明るさが低下したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。

一般に、局地的大雨が発生する地点では付近の明るさ及び気温が低下することが知られている。そのため、観測地点付近の明るさの変化や気温の変化を判定することによって、積乱雲接近の兆候の有無をより精度良く判定することができる。

例えば観測地点付近の明るさを示す情報として、画像の平均輝度を用いることができる。兆候検知部１６２は、直近の画像の平均輝度と、現在時刻から所定時間の過去の時刻において取得された画像の平均輝度との比較によって、観測地点付近の明るさの変化を取得することができる。

観測地点の明るさが低下していないと判定された場合（ステップＳ２０８−ＮＯ）、兆候検知部１６２はステップＳ２０３に進み、積乱雲接近の兆候は無いと判定して処理を終了する。一方、観測地点の明るさが低下していると判定された場合（ステップＳ２０８−ＹＥＳ）、兆候検知部１６２は、明るさの低下量が所定の閾値より大きいか否かを判定する（図６のステップＳ２０９）。

図６において、明るさの低下量が所定の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２０９−ＮＯ）、兆候検知部１６２はステップＳ２０３に進み、積乱雲接近の兆候は無いと判定して処理を終了する。一方、明るさの低下量が所定の閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ２０９−ＹＥＳ）、兆候検知部１６２は、記憶部１１から地上気温情報を取得する。兆候検知部１６２は、地上気温情報に基づいて観測地点付近の気温が低下したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。

観測地点付近の気温は低下していないと判定された場合（ステップＳ２１０−ＮＯ）、兆候検知部１６２はステップＳ２０３に進み、積乱雲接近の兆候は無いと判定して処理を終了する。一方、観測地点の気温が低下したと判定された場合（ステップＳ２１０−ＹＥＳ）、気温の低下量が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２１１）。

気温の低下量が所定の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２１１−ＮＯ）、兆候検知部１６２はステップＳ２０３に進み、積乱雲接近の兆候は無いと判定して処理を終了する。一方、気温の低下量が所定の閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ２１１−ＹＥＳ）、兆候検知部１６２は、積乱雲接近の兆候有りと判定する（ステップＳ２１２）。

図８及び図９は、積乱雲接近の兆候情報が示された時の河川情報画面の具体例を示す図である。図８及び図９に示した河川情報画面は、図１に示した河川情報画面１００に積乱雲接近の兆候情報の表示が付加することで、操作者に対して、当該視点でその後に降雨がある可能性が高いとこを警告するものである。
図８において、例えば、河川情報画面１００ａは、観測地点に設置された撮像装置２２の撮像方向を示す方向画像１３０と、観測地点において撮像された上空の画像１４０との表示によって兆候情報が示された例である。図８は、観測局１０４−１において積乱雲接近の兆候が検知されたことを示している。

このような河川情報画面１００ａを表示させる場合、各観測地点の撮像装置２２の向きに応じた方向画像１３０を予め記憶部１１に記憶させておく。表示情報生成部１７は、兆候検知部１６２によってある観測地点の積乱雲接近の兆候が検知された場合、当該観測地点に設置された撮像装置２２に応じた方向画像１３０と、当該観測地点で撮像された直近の上空の画像１４０とを記憶部１１から取得する。表示情報生成部１７は、取得された方向画像１３０及び上空の画像１４０が、地図上の当該観測地点に表示されるように表示情報を生成する。

また、河川情報画面には、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点における局地的大雨の影響を受ける可能性のある地点を示唆する表示が付加されてもよい。
図９において、例えば河川情報画面１００ｂは、積乱雲接近の兆候が検知された地点の観測局２と、その下流に位置する観測局２との表示を他の観測局２の表示と異ならせることによって、局地的大雨の影響を受ける可能性のある地点が示唆された例である。図９は、観測局１０４−１の地点における局地的大雨が、観測局１０４−２〜１０４−６の地点に影響を与えることを示している。

このような河川情報画面１００ｂを表示させる場合、各観測地点の位置関係を示す情報（以下、「位置関係情報」という。）を予め記憶部１１に記憶させておく。表示情報生成部１７は、位置関係情報に基づいて、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点の下流に位置する観測地点を特定する。表示情報生成部１７は、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点と、その下流に位置する観測地点との表示を、局地的大雨の発生が予測されていない観測地点と異なる態様で表示させる。

なお、局地的大雨の影響を受ける可能性のある地点を示唆する表示は、予想される影響の大きさに応じて異なる表示がなされてもよい。例えば、予想される影響の大きさは、表示の色や大きさ、表示される画像の種類などで表現されてもよいし、数値などの文字で表現されてもよい。
例えば、表示情報生成部１７は、積乱雲接近の兆候を検知した観測局２と、その観測局から最も近い下流側に位置する観測局２とについては警報の対象として赤色で表示させる。また、赤色で表示された観測局２の下流側に位置する観測局２については、局地的大雨の発生は無くても上流側で発生した局地的大雨によって河川水位の上昇が予想される。そのため、表示情報生成部１７は、下流側に位置する観測局２については、注意の対象として、例えば黄色で表示させるようにしてもよい。

このように構成された実施形態の河川情報システム１は、上空が撮像された画像から観測地点における気温及び明るさの変化と、雲の発達の状況とを取得することによって、各観測地点における積乱雲接近の兆候を検知することができる。このような機能を備えることにより、河川情報システム１は、局地的大雨の発生を予測することが可能となる。

以下、実施形態の河川情報システム１の変形例について説明する。

図１、図８及び図９に示した河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂは河川情報の表示の一例であり、河川情報画面は、河川情報の表示を他のどのような態様で行うものであってもよい。

例えば、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂは、地図の縮尺を変更可能なように構成されてもよいし、管轄区域の一部を表示するように構成されてもよい。その場合、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂは、表示範囲を他の管轄区域に切り替えられるように構成されてもよい。

また、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂには、地図上の位置に応じた気象情報や河川が撮像された画像など、必要に応じて河川情報以外の情報が表示されてもよい。例えば、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂには、各観測地点における雨量などの情報が表示されてもよい。また、例えば、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂには、各観測地点における天気や天気予報を示す情報が表示されてもよい。

また、河川情報システム１が、河川諸量等を予測する予測部（図示せず）を備える場合、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂには予測部によって予測された情報などが表示されてもよい。例えば、予測部は、各観測地点における雨量に基づいて河川水位の予測を行ってもよい。この場合、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂには、各観測地点について予測された河川水位を示す情報が表示されてもよい。

また、河川情報画面１００ａ及び１００ｂにおいて、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点における上空の画像１４０の表示は、直近の画像を表示する態様の他、時系列に撮像された複数の上空の画像を撮像された順序で連続的に表示（コマ送り）する態様であってもよい。

また、河川情報画面１００ａ及び１００ｂは、上空の画像１４０の表示を、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点だけでなく、全ての観測地点において表示可能なように構成されてもよい。例えば、河川情報画面１００ａ及び１００ｂは、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点については上空の画像１４０を常時表示させておき、矢印１１０が重畳されている観測局２については河川情報とともに上空の画像１４０を表示するように構成されてもよい。

また、表示情報生成部１７は、河川情報を利用者の選択に応じて表示させるのではなく、所定の条件に基づいて表示させてもよい。例えば表示情報生成部１７は、所定の閾値を越えた水位が観測された観測地点の全てについて河川情報を常時表示するように構成されてもよいし、単純に全ての観測地点について河川情報を常時表示するように構成されてもよい。また、表示情報生成部１７は、表示中の河川情報を所定のタイミングで最新の情報に更新するように構成されてもよい。

また、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂは、河川情報を地図上に重畳して表示する態様に限定されない。例えば、河川情報画面１００、１００ａ及び１００ｂは、表形式やグラフ形式で河川情報を表示するように構成されてもよい。

河川情報システム１が備える各機能部は、物理的に異なる装置に分散して実装されてもよいし、１つの河川情報装置（図示せず）として実装されてもよい。この場合、河川情報装置（図示せず）は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。河川情報システム１は、プログラムの実行によって河川情報システム１が備える各機能部を備える装置として機能するように構成される。

なお、河川情報システム及び河川情報装置の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

気象情報は、気象庁システム７によって提供される情報に限定されない。河川情報システム１は、同様の情報が取得可能であれば他のどのような方法又は手段によって気象情報を取得してもよい。また、気象情報が、河川情報システム１の処理可能な状態又は態様で入手できない場合、河川情報システム１は、手入力によって気象情報の入力を受け付けても良い。気象情報が河川情報システム１の処理可能な状態又は態様で入手できない場合とは、例えば、気象情報が画像データなどの形式で提供される場合や、河川情報システム１との通信が不可能な特定端末で受信されるような場合である。

表示情報生成部１７は、各観測地点に設置された撮像装置２２の位置関係や向きに基づいて積乱雲が発生している範囲を推定してもよい。さらに、表示情報生成部１７は、積乱雲が発生していると推定された範囲が河川情報画面に表示されるように表示情報を生成してもよい。

図５のフローチャートのステップＳ２０６では、兆候検知部１６２は、雲の大きさの変化に増大傾向が見られる場合にステップＳ２０７へと進んだが、兆候検知部１６２は、雲の大きさの変化に増大傾向が見られない場合であっても、画像から雲を検出したことでステップＳ２０７に進むように構成されてもよい。兆候検知部１６をこのように構成する理由は、雲の移動速度が速い場合、雲の大きさの変化は、必ずしも画像から取得できない可能性があるためである。このように構成されることによって、兆候検知部１６は、雲の大きさの変化を取得できない場合であっても、雲が特徴形状を有すれば積乱雲接近の兆候を検知することができる。なお、この場合、検出された特徴形状を有する雲が所定の大きさ以上であるか否かを判定してもよい。このような大きさの判定を行うことにより、兆候検知部１６は、積乱雲接近の兆候をより精度よく検知することが可能となる。例えば、特徴形状を有する雲が検出された場合であっても、十分に遠い位置であれば、積乱雲接近の兆候は無いと判定することができる。

また図５及び図６のフローチャートでは、明るさの判定及び気温の判定のいずれか一方又は両方が省略されてもよい。例えば、積乱雲の接近について画像から十分な確度の兆候が検知された場合には、兆候検知部１６２は、画像に基づく判定結果のみで積乱雲接近の兆候有りと判定してもよい。例えば兆候検知部１６２は、十分に大きい（すなわち観測地点に近い）積乱雲が検知されたことをもって、十分な確度の兆候が検知されたと判定してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、計測情報と、気象情報とに基づいて複数の観測地点における大気の状態を判定する大気状態判定部と、計測情報と画像情報と大気の状態とに基づいて複数の観測地点における積乱雲接近の兆候を検知する積乱雲検知部とを持つことにより、局地的大雨の発生を予測することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…河川情報システム、１１…記憶部、１２…表示部、１３…計測情報取得部、１４…気象情報取得部、１５…画像情報取得部、１６…積乱雲検知部、１６１…大気状態判定部、１６２…兆候検知部、１７…表示情報生成部、２，２−１〜２−３…観測局、２１，２１−１〜２１−３…測定装置、２２，２２−１〜２２−３…撮像装置、３…第１ネットワーク、４…テレメータ設備、５…第２ネットワーク、６…第３ネットワーク、７…気象庁システム、８…第４ネットワーク、１００，１００ａ，１００ｂ…河川情報画面、１０１−１，１０１−２…河川、１０２−１〜１０２−２…橋梁、１０３…境界、１０４−１〜１０４−８…観測局、１１０…選択の入力を示す画像である矢印、１２０…河川情報表示領域、１３０…方向画像、１４０…上空の画像

Claims (12)

1. 河川の複数の観測地点から当該河川に関する計測情報を取得する計測情報取得部と、
   前記複数の観測地点付近の気象情報を取得する気象情報取得部と、
   前記複数の観測地点の上空が撮像された画像情報を取得する画像情報取得部と、
   前記計測情報取得部で取得された前記計測情報、前記気象情報取得部で取得された前記気象情報に基づいて、当該観測地点における大気の状態を判定する大気状態判定部と、前記計測情報取得部で取得された計測情報、前記画像情報取得部で取得された前記画像情報、前記大気状態判定部で判定された前記大気の状態とに基づいて、前記複数の観測地点における積乱雲接近の兆候を検知する兆候検知部と、を備える積乱雲検知部と、
   を備える河川情報システム。
2. 前記気象情報は、各地域の天気の概況を示す天気概況と、前記観測地点の上空の温度を示す上空気温情報とを含み、
   前記計測情報は、前記観測地点における気温を示す地上気温情報を含み、
   前記大気状態判定部は、前記上空気温情報と前記地上気温情報とに基づいて前記観測地点と前記観測地点の上空との気温差を取得し、取得した前記気温差と前記天気概況とに基づいて大気の状態が不安定であるか否かを判定する、
   請求項１記載の河川情報システム。
3. 前記兆候検知部は、前記画像情報に基づいて前記複数の観測地点付近における雲の発達の状況と前記複数の観測地点の明るさの変化とを取得し、前記観測地点における気温を示す地上気温情報に基づいて前記複数の観測地点における気温の変化を取得し、前記複数の観測地点について取得された雲の発達の状況、明るさの変化及び気温の変化とに基づいて、前記複数の観測地点における積乱雲接近の兆候の有無を判定する、
   請求項１記載の河川情報システム。
4. 前記兆候検知部は、前記雲の発達の状況を、前記画像情報が示す画像に撮像された雲の大きさの変化及び形状の変化として取得する、
   請求項３に記載の河川情報システム。
5. 情報を表示する表示装置に、前記計測情報及び前記積乱雲接近の兆候を示す情報を表示させるための表示情報を生成する表示情報生成部をさらに備える、
   請求項１に記載の河川情報システム。
6. 前記表示情報生成部は、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点における局地的大雨の影響を示す情報を、当該積乱雲接近の兆候が検知された観測地点に加えて、当該地点の下流側の観測地点においても表示する前記表示情報を生成する、
   請求項５記載の河川情報システム。
7. 河川の複数の観測地点から前記河川に関する計測情報を取得する計測情報取得ステップと、
   前記複数の観測地点付近の気象情報を取得する気象情報取得ステップと、
   前記複数の観測地点の上空が撮像された画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
   前記計測情報取得ステップで取得された前記計測情報、前記気象情報取得ステップで取得された前記気象情報に基づいて、前記複数の観測地点における大気の状態を判定する大気状態判定ステップと、前記計測情報取得ステップで取得された前記計測情報、前記画像情報取得ステップで取得された前記画像情報、前記大気状態判定ステップで判定された前記大気の状態に基づいて、前記複数の観測地点における積乱雲接近の兆候を検知する兆候検知ステップと、を有する積乱雲検知ステップと、
   を有する検知方法。
8. 前記気象情報は、各地域の天気の概況を示す天気概況、前記観測地点の上空の温度を示す上空気温情報を含み、
   前記計測情報は、前記観測地点における気温を示す地上気温情報を含み、
   前記大気状態判定ステップでは、前記上空気温情報と前記地上気温情報とに基づいて前記観測地点と前記観測地点の上空との気温差を取得し、取得した前記気温差と前記天気概況とに基づいて大気の状態が不安定であるか否かを判定する、
   請求項７記載の検知方法。
9. 前記兆候検知ステップでは、前記画像情報に基づいて前記複数の観測地点付近における雲の発達の状況と前記複数の観測地点の明るさの変化とを取得し、前記観測地点における気温を示す地上気温情報に基づいて前記複数の観測地点における気温の変化を取得し、前記複数の観測地点について取得された雲の発達の状況、明るさの変化及び気温の変化とに基づいて、前記複数の観測地点における積乱雲接近の兆候の有無を判定する、
   請求項７記載の検知方法。
10. 前記兆候検知ステップでは、前記雲の発達の状況を、前記画像情報が示す画像に撮像された雲の大きさの変化及び形状の変化として取得する、
    請求項９に記載の検知方法。
11. 情報を表示する表示装置に、前記計測情報及び前記積乱雲接近の兆候を示す情報を表示させるための表示情報を生成する表示情報生成ステップをさらに有する、
    請求項７記載の検知方法。
12. 前記表示情報生成ステップでは、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点における局地的大雨の影響を示す情報を、積乱雲接近の兆候が検知された観測地点に加えて、当該地点の下流側に位置する観測地点においても表示する前記表示情報を生成する、
    請求項１１記載の検知方法。

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