JP6686262B2 - 地形変化点抽出システム、及び地形変化点抽出方法 - Google Patents

Description

本願発明は、地形モデルを用いて地形の変化点を抽出する技術に関するものであり、より具体的には、地形モデルを構成する単位区画ごとに平均傾斜量と傾斜量の標準偏差（以下、「傾斜標準偏差」という。）を求め、その平均傾斜量と傾斜標準偏差をもとに地形変化点を選別するシステムと方法に関するものである。

我が国は、国土に占める山地の割合が多く、しかも雨が多いことから、地すべりや斜面崩壊といった斜面災害による被害を受けやすい。特に、ひとたび地すべりや深層崩壊が生ずると、甚大な被害を伴うこともある。このような斜面災害による被害を受けないように（あるいは軽減するように）、これまで原因となる斜面で対策工が施され、災害時における避難計画が策定されてきた。

ところで、斜面対策工を行うにしても、住民の避難計画を策定するにしても、災害原因となる斜面を特定する必要がある。従来、地すべりが生じそうな地形（以下、「地すべり地形」という。）や、斜面崩壊が生じそうな地形（以下、「崩壊地形」という。）は、専門技術を有する技術者によって抽出されてきた。その際、膨大な範囲の地形から直ちに地すべり地形や崩壊地形を特定することは難しく、まずは地形的な特徴を糸口として候補となる地形を挙げ、その候補地形を詳細に検討することで地すべり地形や崩壊地形を抽出するのが一般的であった。

地すべり地形や崩壊地形の候補を挙げるためには、斜面勾配が急激に変化する地形に着目するのが有効であり、このような地形としては、斜面上方から見て緩斜面から急斜面に変化する「遷急線」と、急斜面から緩斜面に変化する「遷緩線」が知られている。またある断面に着目し、その断面のうち遷急線を構成する点を「遷急点」、遷緩線を構成する点を「遷緩点」と呼ぶこともある。なおここでは、遷急線と遷緩線の総称を「地形変化線」ということとし、遷急点と遷緩点の総称を「地形変化点」ということとする。

地すべり地形や崩壊地形と同様、地形変化線や地形変化点もまた専門技術者によってこれまで抽出されてきた。専門技術者が有する知識とともに過去の経験にしたがって地形変化線等を抽出するわけであるが、そのため技術者によってその結果はそれぞれ異なることもあり、つまり技術者によって地形変化線等の適否判断が分かれていた。既述のとおり地形変化線等の抽出は、地すべり地形等の候補地形を挙げるために行うものであり、地形変化線等の抽出漏れはすなわち地すべり地形等の抽出漏れを意味する。

このような人為的なばらつきを回避するため、言い換えれば客観的な結果を得る目的で、機械的に地形の特徴を抽出する取り組みはこれまでも行われてきた。特許文献１では、地形図に地すべりブロック（平面形状）を与えることで、その地すべり方向を自動的に求める技術について提案している。

特開２００５−１６４４２１号公報

ところが特許文献１を含めこれまで、遷急線や遷緩線といった地形変化線（あるいは地形変化点）を機械的（自動的）に抽出する技術が提示されることはなく、関係者の間ではこのような技術が強く要望されるところであった。

本願発明の課題は、従来が抱える問題を解決することであり、すなわち技術者によるばらつきを回避し、つまり客観的な判断によって地形変化点（地形変化線）を抽出することができる地形変化点抽出システム、及び地形変化点抽出方法を提供することである。

本願発明は、地形モデルを構成する単位区画ごとに求められる平均傾斜量と傾斜標準偏差に基づいて地形変化点を選別する、という点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。

本願発明の地形変化点抽出システムは、地形モデルを用いて地形の変化点を抽出するシステムであり、地形量算出手段と、サンプル領域抽出手段、散布図作成手段、地形変化条件設定手段、地形変化点選別手段を備えたものである。ここで地形モデルとは、所定領域を平面分割して得られる多数の単位区画と、これら単位区画がそれぞれ具備する標高値を含んで構成されるものである。地形量算出手段は、単位区画に対して平均傾斜量と傾斜標準偏差を求めるもので、サンプル領域抽出手段は、オペレータの操作により所定領域のうち地形の特徴に着目してサンプル領域を抽出するものである。また散布図作成手段は、サンプル領域内にある単位区画の平均傾斜量と傾斜標準偏差を、平均傾斜量軸及び傾斜標準偏差軸からなる２軸平面に配置して散布図を作成するもので、地形変化条件設定手段は、散布図に基づいて閾値線を設定するとともにこの閾値線を基準として上限閾値線と下限閾値線を設定するものである。そして地形変化点選別手段は、平均傾斜量と傾斜標準偏差の組み合わせが上限閾値線と下限閾値線の間となる単位区画を、地形変化点として選別するものである。なお、平均傾斜量は、単位区画の周辺にある複数の単位区画の組み合わせによって算出される複数の周辺傾斜量に基づいて求められるもので、傾斜標準偏差は、複数の周辺傾斜量に基づいて求められるものである。

本願発明の地形変化点抽出システムは、回帰線を利用して閾値線を設定するものとすることもできる。この場合、地形変化条件設定手段は、散布図に配置された平均傾斜量と傾斜標準偏差の関係を代表する回帰線を求め、この回帰線を閾値線として設定する。

本願発明の地形変化点抽出システムは、複数の地形変化点を繋ぐことで地形変化線を生成する地形変化線生成手段を、さらに備えたものとすることもできる。

本願発明の地形変化点抽出システムは、地形変化点選別手段によって選別された地形変化点に対してその適正を判定する適正判定手段を、さらに備えたものとすることもできる。適正判定手段は、適正判定する地形変化点を注目地形変化点として認識するとともに、この注目地形変化点の周辺にある複数の単位区画のうち、地形変化点として選別された単位区画の数に基づいて注目地形変化点としての適正を判定するものである。

本願発明の地形変化点抽出システムは、地形変化点の傾斜方向を設定する傾斜方向設定手段と、地形変化点に対して遷緩点又は遷急点のいずれかに選別する緩急選別手段を、さらに備えたものとすることもできる。傾斜方向設定手段は、傾斜方向を設定しようとする地形変化点を注目地形変化点として認識するとともに、この注目地形変化点の周辺にある複数の単位区画のうち、最も標高値が小さい単位区画を傾斜方向点として抽出し、この傾斜方向点に向かう方向を注目地形変化点の傾斜方向として設定するものである。緩急選別手段は、注目地形変化点の平均傾斜量が、傾斜方向点の平均傾斜量より大きいときにその注目地形変化点を遷緩点として選別し、注目地形変化点の平均傾斜量が、傾斜方向点の平均傾斜量より小さいときにその注目地形変化点を遷急点として選別するものである。

本願発明の地形変化点抽出方法は、地形モデルを用いて地形の変化点を抽出する方法であり、地形量算出工程と、サンプル領域抽出工程、散布図作成工程、地形変化条件設定工程、地形変化点選別工程を備えたものである。地形量算出工程では、単位区画に対して平均傾斜量と傾斜標準偏差を求め、サンプル領域抽出工程では、所定領域のうち地形の特徴に着目したサンプル領域をオペレータが抽出する。また散布図作成工程では、サンプル領域内にある単位区画の平均傾斜量と傾斜標準偏差を平均傾斜量軸及び傾斜標準偏差軸からなる２軸平面に配置することで散布図を作成し、地形変化条件設定工程では、散布図に基づいて閾値線を設定するとともにこの閾値線を基準として上限閾値線と下限閾値線を設定する。そして地形変化点選別工程では、平均傾斜量と傾斜標準偏差の組み合わせが上限閾値線と下限閾値線の間となる単位区画を、地形変化点として選別する。なお、平均傾斜量は、単位区画の周辺にある複数の単位区画の組み合わせによって算出される複数の周辺傾斜量に基づいて求められるもので、傾斜標準偏差は、複数の周辺傾斜量に基づいて求められるものである。

本願発明の地形変化点抽出システム、及び地形変化点抽出方法には、次のような効果がある。
（１）技術者によるばらつきを回避し、客観的な判断によって地形変化点（地形変化線）を抽出することができる。その結果、地すべり地形や崩壊地形の抽出漏れを防ぐことができる。
（２）人による作業を大幅に省略できることから、作業コストを低減することができるとともに、地すべり地形等をこれまでより迅速に抽出することができる。

本願発明の地形変化点抽出システムを示すブロック図。 地形変化点を抽出するための条件を設定するための主な処理（工程）を示すフロー図。 条件設定手段を示すブロック図。 地形モデルと単位区画を説明するモデル図。 平均傾斜量の算出手法を説明するモデル図。 （ａ）は急斜面から比較的緩やかな堆積斜面に変化する地形に着目したサンプル領域で作成した散布図、（ｂ）は山頂緩斜面からさらに緩斜面に変化する地形に着目したサンプル領域で作成した散布図、（ｃ）は緩斜面から急斜面に変化する崖状の中規模地形に着目したサンプル領域で作成した散布図、（ｄ）は緩斜面から急斜面に変化する崖状の小規模地形に着目したサンプル領域で作成した散布図。 所定領域に対して地形変化点を抽出するための主な処理（工程）を示すフロー図。 地形変化抽出手段を示すブロック図。 （ａ）は注目した地形変化点の周辺に３つの地形変化点が配置されたモデル図、（ｂ）は注目した地形変化点の周辺に６つの地形変化点が配置されたモデル図。 注目した地形変化点と傾斜方向点説明するモデル図。 （ａ）は注目地形変化点の平均傾斜量と傾斜方向点の平均傾斜量を比較した結果「遷急点」とされたモデル図、（ｂ）は注目地形変化点の平均傾斜量と傾斜方向点の平均傾斜量を比較した結果「遷緩点」とされたモデル図。

本願発明の地形変化点抽出システム、及び地形変化点抽出方法の一例を、図を参照しながら説明する。

１．全体概要
図１は、本願発明の地形変化点抽出システム１００を示すブロック図である。この図に示すように地形変化点抽出システム１００は、条件設定手段１１０と地形変化抽出手段１２０を含んで構成され、プリンタやディスプレイといった出力手段１３０を含むこともできる。条件設定手段１１０は、地形変化点を抽出するための条件（以下、「地形変化条件」という。）を設定するもので、この地形変化条件に基づいて地形変化抽出手段１２０が地形変化点を抽出する。なお本願発明の地形変化点抽出システム１００は、プログラムを実行するコンピュータを利用して構成するとよい。以下、条件設定手段１１０と地形変化抽出手段１２０について詳しく説明する。

２．条件設定手段
図２は、地形変化条件を設定するための主な処理（工程）を示すフロー図であり、図３は、条件設定手段１１０を示すブロック図である。なお、図２の中央の列には実施する処理（工程）を示しており、左列にはその処理（工程）に必要な入力情報を、右列にはその処理（工程）から生まれる出力情報を示している。以下、これらの図を参照しながら条件設定手段１１０について説明する。

（地形モデル）
図４は、地形モデルと単位区画を説明するモデル図である。この図に示すように地形モデルＴＭは、所定領域ＡＲを平面分割した網目状のモデルであり、単位区画ＢＬは平面分割された結果得られる小領域のことである。言い換えれば、地形モデルＴＭは多数の単位区画ＢＬによって構成される。例えば、図４左側の破線領域は、２４個の単位区画ＢＬで構成されていることが分かる。なお、この図にも示すように、それぞれの単位区画ＢＬには識別番号（図ではＢＬ３２３〜ＢＬ８２４）が付与されることが多い。また地形モデルＴＭは、平面座標（あるいは緯度経度）が付与されており、通常は単位区画ＢＬの格子点に平面座標等が付与されている。

このような地形モデルＴＭとして代表的なのが、ＤＥＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）やＤＳＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ）である。地表モデルとも言われるＤＥＭは、地形モデルＴＭを構成する個々の単位区画ＢＬに標高値が付与され、一方表層モデルとも言われるＤＳＭは、地形モデルＴＭを構成する個々の単位区画ＢＬに、被覆物等の標高値が付与される。これら標高値は、単位区画ＢＬのうち中心点や格子点に付与されるのが一般的である。なお図４では所定領域ＡＲが略正方格子状に区切られ、単位区画ＢＬの形状も略正方形となっているが、これに限らず、単位区画ＢＬの形状を長方形やひし形、あるいは長円形など任意の形状とすることが可能で、さらにそれぞれの単位区画ＢＬの形状や大きさを変えることもできる。

地形モデルＴＭは、図３に示す地形モデル記憶手段１１１に記憶され、地形モデル読出し手段１１２によって読み出される（Ｓｔｅｐ１０１：図２）。

（サンプル領域）
ここでサンプル領域とは、地形（特に勾配の変化）に特徴がある領域であり、操作者（オペレータ）によって選定される。サンプル領域としては、例えば、急斜面から比較的緩やかな堆積斜面に変化する地形に着目したり、山頂緩斜面からさらに緩斜面に変化する地形に着目したり、緩斜面から急斜面に変化する崖状の地形に着目して選定することができる。さらに、これらの特徴に加え、規模（面積）に応じて細分化してもよい。なおサンプル領域は、地形の変化点を抽出しようとする所定領域ＡＲに対して１種類のみ抽出してもよいし、２種類以上を抽出してもよい。２種類以上のサンプル領域を抽出する場合、地形変化条件はサンプル領域の数だけ設定される。

サンプル領域は、図３に示すサンプル領域抽出手段１１３をオペレータが操作することで抽出される（Ｓｔｅｐ１０２：図２）。具体的には、表示手段１３０に表示した地形モデルＴＭを確認しながら、オペレータがマウスなどポインティングデバイスを利用して所定の領域を指定するとよい。

（平均傾斜量）
サンプル領域が抽出されると、そのサンプル領域内にある単位区画ＢＬに対して平均傾斜量Ｉを求める。通常、サンプル領域内には複数の単位区画ＢＬがあり、これらの単位区画ＢＬに対してそれぞれ平均傾斜量Ｉを求める。平均傾斜量Ｉは、算出対象の単位区画ＢＬの周辺にある複数の単位区画ＢＬを用いて算出される。ここでは混乱を避けるため、平均傾斜量Ｉを求める対象となる単位区画ＢＬを「対象単位区画ＢＬａ」と、対象単位区画ＢＬａの周辺にある単位区画ＢＬのうち平均傾斜量Ｉの算出に用いられる単位区画ＢＬを「周辺単位区画ＢＬｓ」ということとする。

図５は、平均傾斜量Ｉの算出手法を説明するモデル図である。この図では、Ｘ軸とＹ軸からなる平面上に配置された地形モデルＴＭの一部を示しており、中央の網掛けされたものを対象単位区画ＢＬａとし、その周辺にあるものを周辺単位区画ＢＬｓとしている。

対象単位区画ＢＬａの平均傾斜量Ｉを算出するに当たって、まず周辺単位区画ＢＬｓの範囲（以下、「窓領域」という。）を設定する（Ｓｔｅｐ１０３：図２）。例えば図５では、対象単位区画ＢＬａを中心に９（Ｎｘ）×９（Ｎｙ）を窓領域とし、計８０個の周辺単位区画ＢＬｓが設定されている。なお窓領域は、あらかじめ定められた範囲（Ｎｘ×Ｎｙ）に基づいて自動生成することもできるし、その都度範囲（Ｎｘ×Ｎｙ）を入力し、その範囲に基づいて設定することもできる。

窓領域が設定できると、周辺単位区画ＢＬｓを用いて「周辺傾斜量」が算出される。具体的には、隣接する２つの周辺単位区画ＢＬｓを用い、その標高値の差を距離で除したものが周辺傾斜量として算出される。このとき、Ｘ軸方向に隣接する周辺単位区画ＢＬｓの組み合わせ、Ｙ軸方向に隣接する周辺単位区画ＢＬｓの組み合わせ、その両方で算出され、図５の場合であれば８×９×２通りの組み合わせで周辺傾斜量が算出される。

周辺傾斜量が算出できると、対象単位区画ＢＬａの平均傾斜量Ｉを算出する（Ｓｔｅｐ１０４：図２）。平均傾斜量Ｉは、周辺傾斜量に基づいて求められる値であり、種々の手法で算出することができる。例えば、次に示す数式（１）によって平均傾斜量Ｉを算出する手法が挙げられる。この数式では、Ｘ軸方向に隣接する周辺単位区画ＢＬｓの組み合わせによる周辺傾斜量の総和と、Ｙ軸方向に隣接する周辺単位区画ＢＬｓの組み合わせによる周辺傾斜量の総和を求め、両者（Ｘ軸の総和とＹ軸の総和）の二乗和の平方根を平均傾斜量Ｉ（＝ｔａｎθ）としている。

（傾斜標準偏差）
周辺傾斜量が得られると、平均傾斜量Ｉのほかに傾斜標準偏差σも算出する（Ｓｔｅｐ１０５：図２）。この傾斜標準偏差σは、対象単位区画ＢＬａに対して求められた複数（図５では１４４個）の周辺傾斜量の標準偏差として計算された値である。

（地形量）
平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σ（以下、これらを総称して「地形量」という。）は、図３に示す地形量算出手段１１４によって算出される。なお地形量は、サンプル領域内にあるできるだけ多くの（全てでもよい）単位区画ＢＬに対して繰り返し算出される（図２）。

（散布図）
サンプル領域内にある単位区画ＢＬの地形量が得られると、平均傾斜量Ｉを縦軸、傾斜標準偏差σを横軸（あるいは、傾斜標準偏差σを縦軸、平均傾斜量Ｉを横軸）とする座標軸平面の上に、個々の単位区画ＢＬの地形量を配置した散布図を作成する（Ｓｔｅｐ１０６：図２）。いわば、平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σの組み合わせを座標として、２軸座標平面上にプロットしたものが散布図である。図６は、種々のサンプル領域に対して作成した散布図であり、（ａ）は急斜面から比較的緩やかな堆積斜面に変化する地形に着目して抽出したサンプル領域の場合、（ｂ）は山頂緩斜面からさらに緩斜面に変化する地形に着目して抽出したサンプル領域の場合、（ｃ）は緩斜面から急斜面に変化する崖状の中規模地形に着目して抽出したサンプル領域の場合、（ｄ）は緩斜面から急斜面に変化する崖状の小規模地形に着目して抽出したサンプル領域の場合である。散布図は、図３に示す散布図作成手段１１５によって作成される。

（閾値線）
散布図が得られると、閾値線が設定される（Ｓｔｅｐ１０７：図２）。この閾値線は、平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σを変数とする関数であり、散布図上に散布された点群（つまり、地形量）に基づいて設定される。したがって、平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σからなる座標軸平面の上に、閾値線を描くと連続した直線又は曲線として表される。このとき、散布図上の点群の平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σの関係を代表する回帰線を求め、この回帰線をそのまま閾値線として設定することができる。あるいは技術者等によって、散布図上の点群を概ね上下に２分するような境界線を定め、この境界線を閾値線として設定することもできる。

閾値線は、平均傾斜量Ｉのばらつきを考慮したうえで、急傾斜の点と緩傾斜の点を分けた境界線といえることから、閾値線上の地形量を示す単位区画が地形変化点と推定される。しかしながら、閾値線上の地形量のみを地形変化点とするのは種々の精度上の問題から適当とはいえない。そこで、閾値線の周辺にある地形量の単位区画を地形変化点とすることとした。この「閾値線の周辺」を定義するのが、図６に破線で示す上限閾値線と下限閾値線である。この上限閾値線と下限閾値線は閾値線に基づいて設定され、具体的には、閾値線を縦軸上方にシフトしたものが上限閾値線であり、閾値線を縦軸下方にシフトしたものが下限閾値線である。そして、上限閾値線を上限とし、下限閾値線を下限とする所定の範囲が、地形変化条件である（Ｓｔｅｐ１０８：図２）。地形変化条件は、図３に示す地形変化条件設定手段１１６によって設定され、地形変化条件記憶手段１１７に記憶される。

３．地形変化抽出手段
図７は、所定領域ＡＲ（地形モデルＴＭ）に対して地形変化点を抽出するための主な処理（工程）を示すフロー図であり、図８は、地形変化抽出手段１２０を示すブロック図である。なお、図７の中央の列には実施する処理（工程）を示しており、左列にはその処理（工程）に必要な入力情報を、右列にはその処理（工程）から生まれる出力情報を示している。以下、これらの図を参照しながら地形変化抽出手段１２０について説明する。

（地形モデルの読出し）
まず、地形モデル記憶手段１１１に記憶された地形モデルＴＭを、地形モデル読出し手段１１２によって読み出し（Ｓｔｅｐ２０１：図７）、地形量（平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σ）を算出するための窓領域を設定する（Ｓｔｅｐ２０２：図７）。なお、ここで設定する窓領域は、地形変化条件を設定する際の窓領域（図５の９×９）と同じとすることもできるし、異なる大きさの領域を設定することもできる。

（地形量の算出）
次に、対象領域ＡＲを構成するそれぞれの単位区画ＢＬに対して、順に所定の処理（工程）を繰り返し行う。はじめに、単位区画ＢＬの平均傾斜量Ｉが算出される（Ｓｔｅｐ２０３：図７）。この場合も条件設定手段１１０と同様、算出対象となる単位区画ＢＬを「対象単位区画ＢＬａ」と、対象単位区画ＢＬａの窓領域内にある単位区画ＢＬを「周辺単位区画ＢＬｓ」ということとする。既述のとおり平均傾斜量Ｉは、周辺単位区画ＢＬｓに基づいて求められた周辺傾斜量から得られる。具体的には、数式（１）を用いて平均傾斜量Ｉを求めることができる。

平均傾斜量Ｉのほか、条件設定手段１１０と同様の手法で、すなわち周辺傾斜量に基づいて対象単位区画ＢＬａの傾斜標準偏差σを求める（Ｓｔｅｐ２０４：図７）。平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σは、図８に示す地形量算出手段１２１によって算出される。

（地形変化点の選別）
対象単位区画ＢＬａの地形量が得られると、地形変化条件記憶手段１１７に記憶された地形変化条件が、図８に示す地形変化条件読出し手段１２２によって読み出される（Ｓｔｅｐ２０５：図７）。そして、対象単位区画ＢＬａの地形量と、読み出した地形変化条件を照らし合わせて、その対象単位区画ＢＬａが地形変化点に該当するか否か選別する（Ｓｔｅｐ２０６：図７）。具体的には、対象単位区画ＢＬａの平均傾斜量Ｉと傾斜標準偏差σの組み合わせが、上限閾値線以下であって下限閾値線以上であれば（つまり、上限閾値線と下限閾値線の間にあれば）、この対象単位区画ＢＬａを地形変化点と判定する。この地形変化点の選別は、図８に示す地形変化点選別手段１２３によって行われる。なお、地形変化が認められるのは直接的には単位区画ＢＬであるが、地形変化線を形成する意味では「点」とする方が好適であることから、ここでは「地形変化単位区画」とはせず「地形変化点」とした。

（地形変化点の適正判定）
地形変化点選別手段１２３で選別された点（単位区画ＢＬ）をそのまま地形変化点としてもよいが、地形変化点としての適正を判定した上で確定する方が好適である。地形変化点が地形変化線を構成することを考えれば、地形変化点が単独の点として存在することは考えにくく、また地形変化点が面的に集合して存在することも考えにくい。そこで、周辺の地形変化点の配置状況に応じて、地形変化点としての適正を判定するわけである（Ｓｔｅｐ２０７：図７）。地形変化点としての適正判定は、図８に示す適正判定手段１２４によって行われる。

図９は、地形変化点と選別されない点（以下、「一般点Ｐｇ」という。）と地形変化点Ｐｃの配置を示すモデル図であり、（ａ）は注目した地形変化点（以下、「注目地形変化点Ｐｃａ」という。）の周辺に３つの地形変化点Ｐｃが配置されたモデル図、（ｂ）は注目地形変化点Ｐｃａの周辺に６つの地形変化点Ｐｃが配置されたモデル図である。図９（ａ）で、中央の点（単位区画ＢＬ）を注目地形変化点Ｐｃａとすると、その周辺には５つの一般点Ｐｇと３つの地形変化点Ｐｃが配置されている。このような配置であれば、４つの地形変化点Ｐｃを繋ぐことで容易に地形変化線を形成することができる。一方、図９（ｂ）では、中央の注目地形変化点Ｐｃａの周辺に２つの一般点Ｐｇと６つの地形変化点Ｐｃが配置されている。このような配置では、地形変化点Ｐｃを繋ぐことで容易ではない。また、図示していないが、注目地形変化点Ｐｃａの周辺に地形変化点Ｐｃが１つだけ配置されていた場合、２つの地形変化点Ｐｃを繋いだだけでは途切れた地形変化線となってしまう。

図９からも分かるように、注目地形変化点Ｐｃａの周辺に配置された地形変化点Ｐｃの数によって、その注目地形変化点Ｐｃａの適正を判定することは有効である。例えば、周辺に３個以上であって６個以下の地形変化点Ｐｃが配置された注目地形変化点Ｐｃａは、地形変化点としての適正があると判断し、周辺に２個以下又は７個以以上の地形変化点Ｐｃが配置された注目地形変化点Ｐｃａは、地形変化点としての適正がないと判断することができる。もちろん、周辺にある地形変化点Ｐｃの数の条件は、地形や状況に応じて適宜設計することができる。

（緩急点の選別）
地形変化点Ｐｃとして選別されると、図８に示す傾斜方向設定手段１２５によってその傾斜方向が算出され（Ｓｔｅｐ２０８：図７）、緩急選別手段１２６によって遷急点あるいは遷緩点の選別が行われる（Ｓｔｅｐ２０９：図７）。遷急線を生成するためには遷急点どうしを、遷緩線を生成するためには遷緩点どうしを繋ぐ必要があり、その地形変化点Ｐｃが遷急点か遷緩点を選別するわけである。そして、その選別を行うためには、その地形変化点Ｐｃが傾斜している方向が必要となる。

図１０は、注目した地形変化点（注目地形変化点Ｐｃａ）と傾斜方向点Ｐｓｄを説明するモデル図である。この図に示す矢印が、中央に示す注目地形変化点Ｐｃａの傾斜方向であり、その傾斜方向の終点となるのが傾斜方向点Ｐｓｄである。この傾斜方向点Ｐｓｄは、注目地形変化点Ｐｃａの周囲にある周辺地形点Ｐｓ（つまり周辺単位区画ＢＬｓ）から選ばれ、そのうち最も標高値が低いものを選択するとよい。図１０の例では、注目地形変化点Ｐｃａの周囲にある８個の周辺地形点Ｐｓのうち左下にある周辺地形点Ｐｓ６の標高値が最も低く、これが傾斜方向点Ｐｓｄとして選択されている。

注目地形変化点Ｐｃａに対して傾斜方向点Ｐｓｄが選択されると、その注目地形変化点Ｐｃａが遷急点であるか遷緩点であるか判定する。この場合、注目地形変化点Ｐｃａの平均傾斜量Ｉｃと傾斜方向点Ｐｓｄの平均傾斜量Ｉｓを比較した結果に応じて判定することができる。図１１は、注目地形変化点Ｐｃａの平均傾斜量Ｉｃと傾斜方向点Ｐｓｄの平均傾斜量Ｉｓを比較したモデル図であり、（ａ）は注目地形変化点Ｐｃａが遷急点の場合、（ｂ）は注目地形変化点Ｐｃａが遷緩点の場合である。図１１（ａ）に示すように、注目地形変化点Ｐｃａの平均傾斜量Ｉｃが、傾斜方向点Ｐｓｄの平均傾斜量Ｉｓよりも小さいときは、その注目地形変化点Ｐｃａが遷急点であることが分かる。また、図１１（ｂ）に示すように、注目地形変化点Ｐｃａの平均傾斜量Ｉｃが、傾斜方向点Ｐｓｄの平均傾斜量Ｉｓよりも大きいときは、その注目地形変化点Ｐｃａが遷緩点であることが分かる。

（地形変化線の生成）
遷急点又は遷緩点が選別されると、図８に示す地形変化線生成手段１２７によって緩急線又は遷緩線が生成される（Ｓｔｅｐ２１０：図７）。緩急線は、隣接する遷急点どうしが順に繋がれていくことで生成され、一方の遷緩線は、隣接する遷緩点どうしが順に繋がれていくことで生成される。

本願発明の地形変化点抽出システム、及び地形変化点抽出方法は、種々の斜面において地すべり地形や深層崩壊地形、表層・浅層崩壊地形を抽出する際に、極めて有効な手がかりを提供することができる。本願発明を利用すれば、地すべり地形等の抽出に役立つとともに、地すべり等のメカニズムの把握につながることを考えれば、自然災害を未然に防ぎ、被害を軽減させることが可能となり、産業上利用できるうえに社会的にも貢献が期待できる発明といえる。

１００ 本願発明の地形変化点抽出システム
１１０ （地形変化点抽出システムの）条件設定手段
１１１ （条件設定手段の）地形モデル記憶手段
１１２ （条件設定手段の）地形モデル読出し手段
１１３ （条件設定手段の）サンプル領域抽出手段
１１４ （条件設定手段の）地形量算出手段
１１５ （条件設定手段の）散布図作成手段
１１６ （条件設定手段の）地形変化条件設定手段
１１７ （条件設定手段の）地形変化条件記憶手段
１２０ （地形変化点抽出システムの）地形変化抽出手段
１２１ （地形変化抽出手段の）地形量算出手段
１２２ （地形変化抽出手段の）地形変化条件読出し手段
１２３ （地形変化抽出手段の）地形変化点選別手段
１２４ （地形変化抽出手段の）適正判定手段
１２５ （地形変化抽出手段の）傾斜方向設定手段
１２６ （地形変化抽出手段の）緩急選別手段
１２７ （地形変化抽出手段の）地形変化線生成手段
１３０ （地形変化点抽出システムの）出力手段
ＡＲ 所定領域
ＢＬ 単位区画
ＴＭ 地形データ

Claims (6)

1. 地形モデルを用いて地形の変化点を抽出するシステムであって、
   前記地形モデルは、所定領域を平面分割して得られる多数の単位区画と、該単位区画が具備する標高値と、を含んで構成され、
   単位区画に対して、平均傾斜量と傾斜標準偏差を求める地形量算出手段と、
   オペレータの操作により、前記所定領域のうち地形勾配の変化の特徴に着目してサンプル領域を抽出するサンプル領域抽出手段と、
   前記サンプル領域内にある単位区画の前記平均傾斜量及び前記傾斜標準偏差を、平均傾斜量軸及び傾斜標準偏差軸からなる２軸平面に配置して散布図を作成する散布図作成手段と、
   前記散布図に基づいて、閾値線を設定するとともに、該閾値線を基準として上限閾値線及び下限閾値線を設定する地形変化条件設定手段と、
   前記平均傾斜量及び前記傾斜標準偏差の組み合わせが前記上限閾値線と前記下限閾値線の間となる単位区画を、地形変化点として選別する地形変化点選別手段と、
   を備え、
   前記平均傾斜量は、単位区画の周辺にある複数の単位区画の組み合わせによって算出される複数の周辺傾斜量に基づいて求められ、
   前記傾斜標準偏差は、複数の前記周辺傾斜量に基づいて求められる、
   ことを特徴とする地形変化点抽出システム。
2. 前記地形変化条件設定手段は、前記散布図に配置された前記平均傾斜量と前記傾斜標準偏差の関係を代表する回帰線を求め、該回帰線を前記閾値線として設定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の地形変化点抽出システム。
3. 複数の前記地形変化点を繋ぐことで地形変化線を生成する地形変化線生成手段を、
   さらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地形変化点抽出システム。
4. 前記地形変化点選別手段によって選別された前記地形変化点に対して、地形変化点としての適正を判定する適正判定手段を、さらに備え、
   前記適正判定手段は、適正判定する地形変化点を注目地形変化点として認識するとともに、該注目地形変化点の周辺にある複数の単位区画のうち、地形変化点として選別された単位区画の数に基づいて、該注目地形変化点の適正を判定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の地形変化点抽出システム。
5. 前記地形変化点の傾斜方向を設定する傾斜方向設定手段と、
   前記地形変化点に対して、遷緩点又は遷急点のいずれかに選別する緩急選別手段と、
   をさらに備え、
   前記傾斜方向設定手段は、傾斜方向を設定する地形変化点を注目地形変化点として認識するとともに、該注目地形変化点の周辺にある複数の単位区画のうち、最も標高値が小さい単位区画を傾斜方向点として抽出し、該傾斜方向点に向かう方向を該注目地形変化点の傾斜方向として設定し、
   前記緩急選別手段は、前記注目地形変化点の前記平均傾斜量が前記傾斜方向点の前記平均傾斜量より大きいときに該注目地形変化点を遷緩点として選別し、前記注目地形変化点の前記平均傾斜量が前記傾斜方向点の前記平均傾斜量より小さいときに該注目地形変化点を遷急点として選別する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の地形変化点抽出システム。
6. 地形モデルを用いて地形の変化点を抽出する方法であって、
   前記地形モデルは、所定領域を平面分割して得られる多数の単位区画と、該単位区画が具備する標高値と、を含んで構成され、
   単位区画に対して、平均傾斜量と傾斜標準偏差を求める地形量算出工程と、
   前記所定領域のうち地形勾配の変化の特徴に着目したサンプル領域を、オペレータが抽出するサンプル領域抽出工程と、
   前記サンプル領域内にある単位区画の前記平均傾斜量及び前記傾斜標準偏差を、平均傾斜量軸及び傾斜標準偏差軸からなる２軸平面に配置して散布図を作成する散布図作成工程と、
   前記散布図に基づいて、閾値線を設定するとともに、該閾値線を基準として上限閾値線及び下限閾値線を設定する地形変化条件設定工程と、
   前記平均傾斜量及び前記傾斜標準偏差の組み合わせが前記上限閾値線と前記下限閾値線の間となる単位区画を、地形変化点として選別する地形変化点選別工程と、
   を備え、
   前記平均傾斜量は、単位区画の周辺にある複数の単位区画の組み合わせによって算出される複数の周辺傾斜量に基づいて求められ、
   前記傾斜標準偏差は、複数の前記周辺傾斜量に基づいて求められる、
   ことを特徴とする地形変化点抽出方法。

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