JP6812829B2 - 浸水状況推定システム、浸水状況推定プログラム、浸水状況推定方法 - Google Patents

浸水状況推定システム、浸水状況推定プログラム、浸水状況推定方法 Download PDF

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Description

本開示は、浸水状況推定システム、浸水状況推定プログラム、浸水状況推定方法に関する。
浸水状況をリアルタイムで推定する技術が知られている。
特開2004-197554号公報 特開2012-141840号公報
しかしながら、上記のような従来技術では、ある対象エリア内の浸水状況を推定するのに必要となる同対象エリア内の浸水深さの観測地点の数を低減することが難しい。例えば、多数の地点に浸水センサなどのセンサを配置できれば、ある降雨イベントにおける浸水状況を正確に推定することが可能となり得るが、多数の地点にセンサを配置することが難しい地域もありうる。また、電子機器としてのセンサは浸水等で故障する場合もあるため、センサに代えて、人目で読み取る水位標を用いる地域もあるが、水位標の場合は、観測を人目で行うが故に、観測地点を増加することがより難しい。
そこで、1つの側面では、本発明は、比較的少ない数の地点での浸水深さの観測値に基づいて浸水状況情報を出力可能とすることを目的とする。
1つの側面では、対象エリア内の基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を表す浸水深さ情報であって、前記基準地点まわりの対象方位に係る浸水深さ情報を記憶する記憶部と、
一の降雨イベントにおける浸水深さの観測値であって、前記対象エリア内の一の観測地点での浸水深さの観測値を取得する観測値取得部と、
前記記憶部内の前記浸水深さ情報と、前記観測値取得部が取得した前記観測値とに基づいて、前記一の降雨イベントにおける浸水状況を表す浸水状況情報であって、前記対象エリア内の浸水状況情報を出力する浸水状況出力部とを含む、浸水状況推定システムが提供される。
1つの側面では、本発明によれば、比較的少ない数の地点での浸水深さの観測値に基づいて浸水状況情報を出力可能となる。
一実施例による浸水状況推定システムのハードウェア構成の一例を示す図である。 浸水状況推定システムの機能の一例を示す図である。 一の推定対象エリアに係る浸水深さ導出関数fで用いる基準地点の説明図である。 ある推定対象エリアにおける方位別の浸水深さ導出関数fの一例を示す図である。 基準地点Prefまわりの地形と、対象方位θαとの関係の一例を示す図である。 排水区の説明図である。 境界地点の導出方法の説明図である。 浸水エリア表示の出力態様の一例を示す図である。 観測値データに基づいて浸水深さ導出関数fを導出した例を示す図である。 観測値データに基づいて浸水深さ導出関数fを導出した例を示す図である。 観測値データに基づいて浸水深さ導出関数fを導出した例を示す図である。 観測値データに基づいて浸水深さ導出関数fを導出した例を示す図である。 浸水状況推定システムの使用方法の一例を示す概略フローチャートである。 観測値データの一例を示す図である。 浸水状況推定システムにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。 導出関数記憶部内のデータの一例を示す図である。 学習処理の一例を示すフローチャートである。 実測データ記憶部内のデータの一例を示す図である。 推定対象エリア規定処理の一例を示すフローチャートである。 図17に示す処理の説明図である。 図17に示す処理の説明図である。 図17に示す処理の説明図である。 推定対象エリア規定処理の他の一例を示すフローチャートである。 図19に示す処理の説明図である。 図19に示す処理の説明図である。
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
図1は、一実施例による浸水状況推定システム100のハードウェア構成の一例を示す図である。
図1に示す例では、浸水状況推定システム100は、例えばPC(Personal Computer)の形態であり、制御部101、主記憶部102、補助記憶部103、ドライブ装置104、ネットワークI/F部106、入力部107を含む。
制御部101は、主記憶部102や補助記憶部103に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、入力部107や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工した上で、記憶装置などに出力する。
主記憶部102は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などである。主記憶部102は、制御部101が実行する基本ソフトウェアであるOS(Operating System)やアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。
補助記憶部103は、HDD(Hard Disk Drive)などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。
ドライブ装置104は、記録媒体105、例えばフレキシブルディスクからプログラムを読み出し、記憶装置にインストールする。
記録媒体105は、所定のプログラムを格納する。この記録媒体105に格納されたプログラムは、ドライブ装置104を介して浸水状況推定システム100にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、浸水状況推定システム100により実行可能となる。
ネットワークI/F部106は、有線及び/又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたネットワークを介して接続された通信機能を有する周辺機器と浸水状況推定システム100とのインターフェースである。
入力部107は、カーソルキー、数字入力及び各種機能キー等を備えたキーボード、マウスやタッチパッド等を有する。
尚、図1に示す例において、以下で説明する各種処理等は、プログラムを浸水状況推定システム100に実行させることで実現することができる。また、プログラムを記録媒体105に記録し、このプログラムが記録された記録媒体105を浸水状況推定システム100に読み取らせて、以下で説明する各種処理等を実現させることも可能である。なお、記録媒体105は、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。例えば、記録媒体105は、CD(Compact Disc)−ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的,電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ROM、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等であってよい。なお、記録媒体105には、搬送波は含まれない。
図2は、浸水状況推定システム100の機能の一例を示す図である。
図2には、浸水状況推定システム100に接続可能な出力装置200が併せて示されている。浸水状況推定システム100と出力装置200との接続は、有線による通信路、無線による通信路、又はこれらの組み合わせで実現されてよい。出力装置200は、ディスプレイやプリンタ等である。尚、浸水状況推定システム100が出力装置200に対して比較的近傍に配置される場合、無線による通信路は、近距離無線通信、ブルーツース(登録商標)、Wi−Fi(Wireless Fidelity)等により実現されてもよい。
浸水状況推定システム100は、図2に示すように、導出関数記憶部150(記憶部の一例)と、推定対象エリア規定部151と、観測値取得部152と、境界地点導出部154と、浸水状況出力部156と、学習部158と、実測データ記憶部160を含む。導出関数記憶部150及び実測データ記憶部160は、例えば図1に示した補助記憶部103により実現できる。推定対象エリア規定部151、観測値取得部152、境界地点導出部154、浸水状況出力部156、及び学習部158は、図1に示した制御部101が主記憶部102や補助記憶部103に記憶された1つ以上のプログラムを実行することで実現できる。
導出関数記憶部150は、浸水深さ導出関数fを記憶する。浸水深さ導出関数fは、浸水状況の推定対象エリア(対象エリアの一例)ごとに記憶される。推定対象エリアは、図5等を参照して後述する。浸水深さ導出関数fは、基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を、基準地点まわりの方位ごとに表す浸水深さ情報の一例である。
図3Aは、一の推定対象エリアに係る浸水深さ導出関数fで用いる基準地点の説明図である。本実施例では、一例として、平面地図上の距離及び方位(角度)が用いられる。具体的には、図3Aに示す基準地点Pref及び地点Pは、平面地図上であるとする。ある地点Pは、基準地点からの距離がrであり、方位はθである。基準地点Prefは、例えば推定対象エリアの図心(面積の重心位置)であってもよい。但し、本実施例では、基準地点Prefは、推定対象エリア内における浸水深さの観測値が最大となる地点である。ある地点での浸水深さとは、該地点での地面を0としたときの水位である。基準地点Prefは、ハザードマップや過去の浸水時のデータに基づいて設定されてよく、浸水深さの観測値が最大となる地点が変化した場合等、事後的に変更されてもよい。基準地点Prefは、推定対象エリアごとに1つ存在する。
図3Bは、ある推定対象エリアにおける方位別の浸水深さ導出関数fの一例を示す図である。図3Bには、横軸に距離rを取り、縦軸に正規化浸水深さDn(指標値の一例)を取り、距離rと正規化浸水深さDnとの関係を表す近似曲線C0,C1が示される。正規化浸水深さDnとは、基準地点Prefでの浸水深さの観測値を“1”としたときの各値を表す。例えば、ある地点の正規化浸水深さDnは、該時点での浸水深さの観測値を観測値dαとし、基準地点Prefでの浸水深さの観測値をdmaxとしたとき、dα/dmaxで表される。本明細書では、このような正規化された浸水深さを表すときは、正規化浸水深さDnと称することで、正規化されていない浸水深さ(即ち観測値のままの値)と区別する場合がある。
近似曲線C0は、θ=θ0のときの浸水深さ導出関数fを表し、近似曲線C1は、θ=θ1(≠θ0)のときの浸水深さ導出関数fを表す。図3Bでは、×マーク400,401は、浸水深さの過去の実績データに基づくプロット点であり、×マーク400は、θ=θ0の各地点に係るプロット点であり、×マーク401は、θ=θ1の各地点に係るプロット点である。
図3Bに示すように、基準地点からの距離と浸水深さとは、基準地点まわりの方位ごとに相関性があることが分かる。従って、かかる相関性を表す浸水深さ導出関数fを利用すれば、比較的少ない数の地点での浸水深さの観測値に基づいて高い精度の浸水状況情報を出力できることが分かる。
例えば、近似曲線C0,C1は、多項式近似やスプライン補間などを用いて導出できる。従って、例えば、θ=θ1のときの浸水深さ導出関数fは、θ=θ0の各地点に係るプロット点に基づいて、多項式近似やスプライン補間などを用いて導出できる。プロット点の数は多いほど浸水深さ導出関数fの信頼性を高めることができる(観測値であるプロット点に対する誤差を低減できる)。この点、正規化浸水深さDnを用いることで、異なる時期に起きた降雨イベントにおける観測値を用いることができるので、浸水深さ導出関数fの信頼性を高めることができる。尚、この点は、後述の学習部158による学習に関連する。
このようにして基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係は、入力パラメータを距離rとして正規化浸水深さDnを出力する浸水深さ導出関数fとして導出関数記憶部150に記憶しておくことができる。即ち、例えば方位θ=θ0のとき、方位θ=θ0における距離rと正規化浸水深さDnとの関係は、以下で表される。
Dn=fθ0(r)
ここで、fθ0(r)は、方位θ=θ0のとき浸水深さ導出関数である。浸水深さ導出関数は、好ましくは、複数の方位に対して、方位ごとに用意される。以下では、浸水深さ導出関数fが用意される方位θを、「対象方位θα」と称する。対象方位θαの数は多いほど、広範な浸水状況を推定できるようになる。例えば、基準地点Prefまわりの360度の全方位に関して、10度毎に用意されてもよい。或いは、対象方位θαは、基準地点Prefまわりの地形に応じて決定されてもよい。
図4は、基準地点Prefまわりの地形と、対象方位θαとの関係の一例を示す図である。図4には、基準地点Prefまわりの地形として等高線500が模式的に示される。一般的に知られているように、等高線500の間隔が狭い方位は、勾配が高く、等高線500の間隔が広い方位は、勾配が緩やか(平坦)である。対象方位θαは、例えば、勾配が高い方位θ11や、勾配が緩やか方位θ10を含むように決定されてもよい。この場合、勾配に応じた浸水深さの変化特性を把握できる。例えば、勾配が高い方位θ11では、後述の浸水エリアが拡がり難く、かつ、勾配が緩やか方位θ10では、後述の浸水エリアが拡がり易く、かかる変化特性を利用して、他の方位での浸水深さの変化特性を予測することも可能となる。
推定対象エリア規定部151は、推定対象エリアを規定する。推定対象エリア規定部151は、ユーザからの入力部107を介した入力に基づいて、推定対象エリアを規定してもよい。推定対象エリアは、例えば、浸水が生じやすいエリアや、浸水の可能性があるエリアのように、浸水に関してユーザが関心を持つエリアである。本実施例では、一例として、推定対象エリアは、複数分離して規定される。推定対象エリアの規定方法は、任意であり、例えば図5に示すように、排水区ごとに規定される。排水区は、下水道の配管図に基づくものであってよい。図5に示す例では、1号幹線排水区には、3つの推定対象エリア501が規定され、2号幹線排水区には、4つの推定対象エリア502が規定され、3号幹線排水区には、3つの推定対象エリア503が規定されている。また、4号幹線排水区には、3つの推定対象エリア504が規定されている。
観測値取得部152は、浸水状況の推定対象の降雨イベントごとに、浸水深さの観測値データを取得する。例えば、浸水状況の推定対象の降雨イベントの発生日が2017年*月*日であるとすると、当該発生日における浸水深さの観測値データを取得する。浸水深さの観測値データは、推定対象エリアごとに、少なくとも1つの地点の観測値を含む。観測値データは、一の降雨イベントにおける観測値の時系列を含んでもよい。以下、観測値取得部152が取得する観測値に係る地点を、「観測地点」と称する。上述のように、観測地点は、推定対象エリアごとに、少なくとも1つあればよい。但し、推定対象エリアにおける観測地点は、好ましくは、基準地点Prefを含む。これは、基準地点Prefでは、浸水深さが最大となるので、その分だけ誤差の割合の小さい観測値が得られるためである。尚、例えば観測値の読み取り誤差が0.1mmで一定であるとすると、誤差の割合は、浸水深さの観測値が大きいほど小さくなる。
本実施例では、一例として、観測値は、水位標の読み取り値である。水位標は、量水標の類であり、観測地点に設けられる。この場合、水位標の読み取りは、ユーザにより実現される。また、観測値データは、ユーザにより手動で生成される。この場合、観測値取得部152は、入力部107や記録媒体105等を介して、観測値データを取得できる。
境界地点導出部154は、導出関数記憶部150内の浸水深さ導出関数fと、観測値取得部152により取得された観測値データとに基づいて、推定対象エリア内の基準地点まわりの対象方位θαに係る境界地点を、算出する。境界地点とは、浸水エリアと非浸水エリアとの間の境界地点であり、本実施例では、一例として、浸水エリアとは、浸水深さが所定値Th1以上となる領域である。従って、非浸水エリアとは、浸水深さが所定値Th1未満となる領域である。所定値Th1は、10[cm]や15[cm]といったように、ユーザにより任意に定められる。例えば、所定値Th1は、自治体によって異なる。境界地点導出部154は、推定対象エリアごとかつ対象方位θαごとに、境界地点を算出する。
図6は、境界地点の導出方法の説明図である。図6には、一例として、ある一の推定対象エリアに関して、対象方位θα=θα1の浸水深さ導出関数f=fθα1(r)と、浸水深さ導出関数fθα1(r)をk倍した関数(=k・fθα1(r))が示される。また、図6には、所定値Th1が模式的に示される。
先ず、境界地点導出部154は、観測値取得部152により取得された観測値データに基づいて、係数kを求める。係数kは、正規化浸水深さDnと実際の浸水深さとの間の変換用の係数である。本実施例では、上述のように、正規化浸水深さDnは、基準地点Prefでの浸水深さの観測値を“1”としたときの値であるので、係数kは、基準地点Prefでの浸水深さの観測値をdrefとすると、k=drefである。
図6に示す例では、r=rθα1のときに、浸水深さ導出関数fθα1の出力値をk倍した値がTh1となるので、対象方位θα=θα1に係る境界地点は、基準地点Prefからの距離rがr=rθα1の地点となる。
尚、図6では、境界地点導出部154は、基準地点Prefでの浸水深さの観測値に基づいて、境界地点を導出したが、これに限られない。例えば、境界地点導出部154は、基準地点Prefでの浸水深さの観測値に代えて、対象方位θα=θα1かつ距離r=r5の観測地点の観測値に基づいて、境界地点を導出してもよい。図6に示すように、fθα1(r5)=d5calとし、距離r=r5の観測地点の観測値d5とすると、係数kは、以下の通り表すことができる。
k=d5/d5cal
尚、上記から分かるように、係数kは、一の推定対象エリアにおいてどの対象方位θαに対しても共通に使用できる。即ち、係数kは、一の推定対象エリアにおいて、降雨イベントごとに共通に使用できる。
浸水状況出力部156は、導出関数記憶部150内の浸水深さ導出関数fと、観測値取得部152により取得された観測値データとに基づいて、浸水状況を表す浸水状況情報を出力する。浸水状況とは、浸水深さの状況であり、例えば浸水深さの分布(等高線のような表示や数値表示等)で表現されてもよい。本実施例では、一例として、浸水状況出力部156は、浸水エリア表示を、浸水状況情報として出力する。
具体的には、浸水エリア表示は、境界地点導出部154により導出された境界地点で囲まれる領域を示す表示である。即ち、浸水エリア表示は、浸水深さが所定値Th1以上であると推定される領域を示す表示である。
図7は、浸水エリア表示の出力態様の一例を示す図である。図7には、対象となる地域内の区画710が模式的に示される。対象となる地域とは、例えば自治体管轄の地域であり、例えば市町村などの単位の地域である。図7において、×マークは、各推定対象エリア内の基準地点Prefを表す。図7に示す例では、3つの浸水エリア表示700,701,702が示される。浸水エリア表示700,701,702の各境界線(外周線)は、上述した境界地点を通る。例えば、浸水状況出力部156は、各推定対象エリア内の基準地点Prefの位置情報と、境界地点導出部154により導出された境界地点とに基づいて、地図表示上に浸水エリア表示700,701,702を描画し、出力装置200に出力する。この場合、ユーザは、例えば浸水エリア表示700,701,702を見ることで、浸水エリアを容易に理解できる。尚、一の浸水エリア表示(例えば浸水エリア表示700)は、境界内で囲まれた領域の各地点の浸水深さ(即ち、浸水深さが所定値Th1以上であること)を表す表示である。
尚、図7に示した出力態様はあくまで一例であり、浸水エリア表示の出力態様は、多様でありうる。例えば、浸水エリア表示は、浸水深さの分布表示と組み合わせされてもよい。この場合、例えば、浸水深さの分布表示は、浸水深さが所定値Th1を示す境界表示部分を含んでよく、この場合、該境界表示部分が浸水エリア表示となる。また、浸水エリア表示は、ハザードマップと重ねて表示されてもよい。
学習部158は、基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係に基づいて、浸水深さ導出関数fを学習により導出(更新)する。従って、学習部158を備える場合は、過去の実績データが初期的に不足している場合でも、その後の降雨イベントに基づいて得られる観測値データに基づいて、浸水深さ導出関数fを導出(更新)できる。尚、十分な観測値データに基づいて浸水深さ導出関数fが初期的に用意されている場合は、学習部158は省略されてもよい。
実測データ記憶部160は、学習部158による学習に利用される浸水深さの過去の実績データを記憶する。浸水深さの過去の実績データは、推定対象エリアごとかつ対象方位θαごとに分離して記憶される。この場合、学習部158は、推定対象エリアごとかつ対象方位θαごとに、浸水深さ導出関数fを導出(更新)できる。
次に、図8乃至図11を参照して、本実施例の効果について説明する。
図8及び図9は、A町における一の推定対象エリアかつ一の対象方位θαに係る観測値データに基づいて浸水深さ導出関数fを導出した例を示す図である。図8及び図9では、ダイヤマークは、平成22年7月9日の降雨イベントの観測値データ(プロット点)であり、四角マークは、平成23年9月21日の降雨イベントの観測値データ(プロット点)である。また、図8及び図9では、三角マークは、ハザードマップに基づくデータである。図8では、横軸は、基準地点Prefからの距離であり、縦軸は、浸水深さである。また、図9では、横軸は、基準地点Prefからの距離であり、縦軸は、正規化浸水深さDnである。図9には、同観測値データに基づく浸水深さ導出関数fが併せて示される。
図9に示すように、正規化浸水深さDnは、異なる降雨イベント(H22.7.9とH23.9.21)でもほぼ同じ曲線上に乗ることがわかり、浸水状況は過去と同じ傾向で発生していることがわかる。従って、異なる降雨イベントに係る観測値データに対しても整合する浸水深さ導出関数fを導出できることが分かる。他方、図8及び図9に示すハザードマップに基づくデータは、実際の浸水状況と乖離していることが分かる。
図10及び図11は、B町における一の推定対象エリアかつ一の対象方位θαに係る観測値データに基づいて浸水深さ導出関数fを導出した例を示す図である。図10及び図11では、ダイヤマークは、平成22年7月9日の降雨イベントの観測値データ(プロット点)であり、四角マークは、平成23年9月21日の降雨イベントの観測値データ(プロット点)である。また、図10及び図11では、三角マークは、ハザードマップに基づくデータである。同様に、図10では、横軸は、基準地点Prefからの距離であり、縦軸は、浸水深さである。また、図11では、横軸は、基準地点Prefからの距離であり、縦軸は、正規化浸水深さDnである。図11には、同観測値データに基づく浸水深さ導出関数fが併せて示される。
図10及び図11に示す例においても、同様に、正規化浸水深さDnは、異なる降雨イベント(H22.7.9とH23.9.21)でもほぼ同じ曲線上に乗ることがわかり、浸水状況は過去と同じ傾向で発生していることがわかる。従って、異なる降雨イベントに係る観測値データに対しても整合する浸水深さ導出関数fを導出できることが分かる。他方、図10及び図11に示すハザードマップに基づくデータは、実際の浸水状況と乖離していることが分かる。
このようにして、本実施例によれば、基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとが方位θごとに相関性を有することを利用して、信頼性の高い浸水深さ導出関数fを得ることができる。信頼性の高い浸水深さ導出関数fを利用すれば、比較的少ない数の地点での浸水深さの観測値に基づいて高い精度の浸水状況情報を導出できる。例えば、ある対象方位θαに関して観測地点の数が1つであっても、観測値と、該対象方位θαに係る浸水深さ導出関数fとに基づいて、該対象方位θαの各地点での浸水深さを精度良くかつ迅速に推定できる。
次に、図12乃至図14Aを参照して、浸水状況推定システム100の使用方法及び動作例について説明する。ここでは、対象の地域をC町とし、C町の浸水状況を推定するために浸水状況推定システム100を利用するユーザを想定する。C町には、N1個の推定対象エリアが設定されており、各推定対象エリアには、N2個の対象方位θαが設定されているものとする。
図12は、浸水状況推定システム100の使用方法の一例を示す概略フローチャートである。
ステップS1200では、ユーザは、今回の一の降雨イベントを調査対象として決定する。例えば、ユーザは、今回の一の降雨イベントに起因して浸水被害が生じた場合に、今回の一の降雨イベントを調査対象として決定する。尚、ユーザは、後出のステップS1202の情報が得られるのであれば、過去の一の降雨イベントを調査対象として決定してもよい。
ステップS1202では、ユーザは、今回の降雨イベントにおける各推定対象エリアでの水位標の読み取り値を得る。ここでは、一例として、水位標は、各推定対象エリア内の基準地点Prefに設けられているものとする。
ステップS1204では、ユーザは、ステップS1202で得た各推定対象エリアでの水位標の読み取り値に基づいて、今回の降雨イベントにおける観測値データを生成する。図13は、観測値データの一例を示す図である。図13に示す例では、観測値データは、推定対象エリアID(Identification)ごとに、水位標の読み取り値を含む。例えば、ユーザは、入力部107を介してユーザインターフェースによる対話方式で観測値データを入力してもよい。
ステップS1206では、ユーザは、ステップS1204で生成した観測値データを浸水状況推定システム100に与えるとともに、浸水状況の推定指令を与える。浸水状況の推定指令は、例えば入力部107を介した観測値データの入力完了ボタンの操作により実現されてもよい。
図14Aは、浸水状況の推定指令に応答して浸水状況推定システム100により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図14Aに示す処理は、図12に示した処理に基づいて観測値データ及び浸水状況の推定指令が入力された際に実行されてよい。
ステップS1400では、浸水状況推定システム100は、i=1にセットする。
ステップS1402では、浸水状況推定システム100の観測値取得部152は、例えば推定対象エリアID順にソートされたN1個の推定対象エリアに対して、i番目の推定対象エリアを処理対象として選択し、i番目の推定対象エリアに係る観測値データを読み出す。具体的には、観測値取得部152は、i番目の推定対象エリアに係る基準地点Prefでの水位標の読み取り値d(i)を読み出す。
ステップS1404では、浸水状況推定システム100の境界地点導出部154は、i番目の推定対象エリアに係る浸水深さ導出関数fを導出関数記憶部150から読み出す。図14Bは、導出関数記憶部150内のデータの一例を示す図である。図14Bに示す例では、浸水深さ導出関数fは、推定対象エリアIDごとかつ対象方位θαごとに、用意されている。図14Bにおいて、F1〜F6は、浸水深さ導出関数fの式を表し、実際には、例えば距離rをパラメータとする多項式である。
ステップS1406では、浸水状況推定システム100は、m=1にセットする。
ステップS1408では、浸水状況推定システム100の境界地点導出部154は、m番目の対象方位θαmを処理対象として選択し、m番目の対象方位θαmに係る浸水深さ導出関数fを選択する。尚、m番目は、例えば、N2個の対象方位θαのうちの、θαの値が小さい順であってよい。具体的には、境界地点導出部154は、ステップS1404で読み出した浸水深さ導出関数fのうちの、m番目の対象方位θαmに係る浸水深さ導出関数fθαmを抽出する。
ステップS1410では、境界地点導出部154は、浸水深さ導出関数fθαmと、ステップS1402で読み出した観測値データ(水位標の読み取り値d(i))とに基づいて、m番目の対象方位θαmに係る境界地点を導出する。境界地点の導出方法は、図6を参照して上述した通りである。この場合、水位標の読み取り値d(i)が基準地点Prefでの浸水深さの観測値drefとして用いられる。尚、以下では、i番目の推定対象エリアにおけるm番目の対象方位θαmに係る境界地点を、境界地点BP(i、θαm)で表す。
ステップS1412では、浸水状況推定システム100は、mを“1”だけインクリメントする。
ステップS1414では、浸水状況推定システム100は、mが対象方位θαの総数N2を超えたか否かを判定する。判定結果が“YES”の場合は、ステップS1416に進み、それ以外の場合は、ステップS1408に戻り、1だけインクリメントされたmに関してステップS1408からの処理を行う。
ステップS1416では、浸水状況推定システム100の浸水状況出力部156は、i番目の推定対象エリアにおける各境界地点BP(i、θαm)(m=1〜N2)に基づいて、浸水エリア表示を生成し、補助記憶部103等に記憶する。浸水エリア表示は、図7を参照して上述した通りである。
ステップS1418では、浸水状況推定システム100は、iを“1”だけインクリメントする。
ステップS1420では、浸水状況推定システム100は、iが推定対象エリアの総数N1を超えたか否かを判定する。判定結果が“YES”の場合は、ステップS1422に進み、それ以外の場合は、ステップS1402に戻り、1だけインクリメントされたiに関してステップS1402からの処理を行う。
ステップS1422では、浸水状況推定システム100の浸水状況出力部156は、ステップS1416で生成した浸水エリア表示に基づいて、浸水エリア表示を出力する。浸水エリア表示の出力態様は、図7を参照して上述した通りである。この際、浸水状況出力部156は、推定対象エリアごとに浸水エリア表示を出力してもよいし、複数又は全ての推定対象エリアにわたる浸水エリア表示を出力してもよい。
ところで、ゲリラ豪雨や台風などにより、毎年多くの浸水箇所が発生する地域がある。地域の担当者は、どこで浸水被害が発生したか、すなわち浸水エリアを国や県などに報告する必要がある。この際、地域の住人等にヒアリングする方法があるが、浸水地域で浸水後に家屋などの水の跡から、どこまで水が上がったのかを調べたりするが、時間が経ってしまうと正確にはわからない場合が多い。また浸水エリアがどこまで拡がっていたのかがわからず、また後から多数の観測地点に関して調べることは煩雑となる。
これに対して、例えば、浸水時にカメラなどを用いて撮影する方法も考えられるが、撮影時点が浸水の最もひどい場合とは限らず、また自治体管轄の地域で数多くの浸水が発生した場合にはすべての地点で撮影することは困難である。また浸水被害が発生している最中は、その他の業務で忙しく、浸水エリアの正確な把握は難しい場合が多い。
一方、各自治体で作成されている浸水ハザードマップは、想定しうる最大の雨量が均一に降ったと仮定して、最悪の条件で作成されている。しかし、実際のゲリラ豪雨などでは、局所的な降雨が発生するので、通常は降雨の多い場所などハザードマップ上の一部のみで被害が発生する。また、各地域は、雨水を流す下水道幹線ごとに、所定の排水区で分割されており、浸水状況も各排水区ごとに区分けされることになる。
この点、図14Aに示す処理によれば、降雨イベントごとかつ推定対象エリアごとに、1つの水位標の読み取り値に基づいて、浸水エリア表示を生成して出力できる。従って、図14Aに示す処理によれば、推定対象エリアごとに、一の観測地点での浸水深さの観測値に基づいて高い精度の浸水状況情報(浸水エリア表示)を出力できる。
また、図14Aに示す処理によれば、観測値データとして、リアルタイムの観測値を用いる場合は、ユーザは、浸水エリア表示に基づいて、リアルタイムに浸水エリアの拡がり態様を把握することも可能となる。他方、観測値データとして、水が引いた後の観測値(今回の降雨イベントにおける最高水位標の値)を用いる場合は、ユーザは、今回の降雨イベントにおける浸水エリアの最大エリアを把握できる。
図15は、浸水状況推定システム100の学習部158により実行される学習処理の一例を示すフローチャートである。図15に示す処理は、新たな観測値データが浸水深さの過去の実績データに追加された際に実行されてよい。新たな観測値データは、ユーザにより追加できる。
ステップS1500では、学習部158は、i=1にセットする。
ステップS1502では、学習部158は、例えば推定対象エリアID順にソートされたN1個の推定対象エリアに対して、i番目の推定対象エリアを処理対象として選択し、i番目の推定対象エリアに係る実績データを読み出す。図16は、実測データ記憶部160内のデータの一例を示す図である。図16に示す例では、実績データは、推定対象エリアIDごとかつ対象方位θαごとに、各距離における水位標の読み取り値を含む。図16では、対象方位θα1に関して、距離rr1、rr2、rr3、...、rrN3のN3個の距離について、水位標の読み取り値を含む。距離rr1の水位標の読み取り値は、例えば、dd1(t1)、・・・・、dd1(tn)であり、括弧内のt1、tnは、降雨イベントのIDを表す。例えば図15に示す例では、新たな観測値データとして、降雨イベントのID=tnでの水位標の読み取り値dd1(tn)が追加されているものとする。尚、距離rr1は0であり、この場合、距離rr1の水位標の読み取り値dd1は、基準地点Prefでの水位標の読み取り値である。
ステップS1504では、学習部158は、m=1にセットする。
ステップS1506では、学習部158は、m番目の対象方位θαmを処理対象として選択し、m番目の対象方位θαmに係る実績データを抽出する。尚、m番目は、例えば、N2個の対象方位θαのうちの、θαの値が小さい順であってよい。
ステップS1508では、学習部158は、ステップS1506で抽出したm番目の対象方位θαmに係る実績データに基づいて、対象方位θαmに係る浸水深さ導出関数fを導出する。浸水深さ導出関数fの導出方法は、上述したように、多項式近似等を用いて実現できる。学習部158は、対象方位θαmに係る浸水深さ導出関数fを導出すると、導出関数記憶部150内におけるi番目の推定対象エリアの浸水深さ導出関数fであって、対象方位θαmに係る浸水深さ導出関数fを更新する。
ステップS1510では、学習部158は、mを“1”だけインクリメントする。
ステップS1512では、学習部158は、mが対象方位θαの総数N2を超えたか否かを判定する。判定結果が“YES”の場合は、ステップS1514に進み、それ以外の場合は、ステップS1506に戻り、1だけインクリメントされたmに関してステップS1506からの処理を行う。
ステップS1514では、学習部158は、iを“1”だけインクリメントする。
ステップS1516では、学習部158は、iが推定対象エリアの総数N1を超えたか否かを判定する。判定結果が“YES”の場合は、終了となり、それ以外の場合は、ステップS1502に戻り、1だけインクリメントされたiに関してステップS1502からの処理を行う。
図15に示す処理によれば、実測データ記憶部160内の実績データが更新されると、それに応じて、浸水深さ導出関数fを更新できる。これにより、浸水状況推定システム100の納品後においても、ユーザが新たな実績データを蓄積していくことで、学習により浸水深さ導出関数fの信頼性を高めることができる。
尚、図15に示す処理は、浸水深さ導出関数fの更新するための処理であるが、浸水深さ導出関数fを新たに導出する際にも利用できる。例えば、対象方位θαを新たに追加する場合、新たな対象方位θαに係る浸水深さ導出関数fは、新たな対象方位θαに係る実績データに基づいて、学習部158により導出されてもよい。
図17は、浸水状況推定システム100の推定対象エリア規定部151により実行される推定対象エリア規定処理の一例を示すフローチャートである。図17に示す処理は、浸水状況推定システム100の納入後の初期化時に実行されてよい。
ステップS1700では、推定対象エリア規定部151は、対象の地域であるC町の地形データや排水区データ、ハザードマップ、浸水実績図などのデータ(以下、「地域データ」と称する)を読み込む。尚、地域データは、ユーザにより用意される。尚、地形データ、及びハザードマップ又は浸水実績図については、いずれか一方だけが用意されてもよい。
ステップS1702では、推定対象エリア規定部151は、i=1にセットする。
ステップS1704では、推定対象エリア規定部151は、i番目の排水区を処理対象として選択し、i番目の排水区における基準地点候補を決定する。基準地点候補は、i番目の排水区の対象領域Sのうちの、例えば、地形データに基づいて、標高が最も低い地点を、基準地点候補として決定する。或いは、基準地点候補は、i番目の排水区の対象領域Sのうちの、例えば、ハザードマップや浸水実績図に基づいて、浸水深さが最大である地点を、基準地点候補として決定する。
ステップS1706では、推定対象エリア規定部151は、地形データや、ハザードマップ、浸水実績図に基づいて、基準地点候補での標高が所定基準高さH1以下であるか、又は、基準地点候補での浸水深さが所定基準深さD1以上であるか否かを判定する。判定結果が“YES”の場合は、ステップS1708に進む。他方、基準地点候補での標高が所定基準高さH1以下でなく、かつ、基準地点候補での浸水深さが所定基準深さD1以上でない場合は、ステップS1714に進む。
ステップS1708では、推定対象エリア規定部151は、地形データに基づいて、i番目の排水区の対象領域Sのうちの、基準地点候補を含んで連続的に広がる領域であって、標高が所定基準高さH1以下の領域を、一の推定対象エリアとして決定する。或いは、推定対象エリア規定部151は、ハザードマップや浸水実績図に基づいて、i番目の排水区の対象領域Sのうちの、基準地点候補を含んで連続的に広がる領域であって、浸水深さが所定基準深さD1以上の領域を、一の推定対象エリアとして決定する。尚、基準地点候補を含む領域が一の推定対象エリアとして決定されると、該基準地点候補は、基準地点Prefとなる。
ステップS1710では、推定対象エリア規定部151は、ステップS1708で決定した推定対象エリアに、IDを付与する。
ステップS1712では、推定対象エリア規定部151は、ステップS1708で決定した推定対象エリアを、i番目の排水区の対象領域Sから削除することで、対象領域Sを狭める。ステップS1712が終了すると、ステップS1704に戻り、狭めた対象領域Sに基づいて、ステップS1704からの処理を行う。
ステップS1714では、推定対象エリア規定部151は、iを“1”だけインクリメントする。
ステップS1716では、推定対象エリア規定部151は、iが排水区の総数を超えたか否かを判定する。判定結果が“YES”の場合は、終了となり、それ以外の場合は、ステップS1704に戻り、新たな排水区に関してステップS1704からの処理を行う。
図17に示す処理によれば、地域データに基づいて、排水区ごとに推定対象エリアを設定できる。
図18A乃至図18Cは、図17に示す処理の説明図であり、i番目の排水区の対象領域S等を示す図である。
図18Aに示す状態では、i番目の排水区の全体領域S1が対象領域Sであり、基準地点候補1801が選択される。このとき、基準地点候補1801を含む領域1820が一の推定対象エリアとして決定される。この結果、図18Bに示すように、i番目の排水区の全体領域S1のうちの、領域1820を削除した残りの領域S2が、対象領域Sとなる。このとき、基準地点候補1802を含む領域1821が、次の一の推定対象エリアとして決定される。この結果、図18Cに示すように、i番目の排水区の全体領域S1のうちの、領域1821を更に削除した残りの領域S3が、対象領域Sとなる。このとき、基準地点候補1803を含む領域1822が、更なる次の一の推定対象エリアとして決定される。このようにして、一の推定対象エリアごとに、所定の条件(ステップS1708参照)を満たす推定対象エリアが順に規定されていく。
図19は、浸水状況推定システム100の推定対象エリア規定部151により実行される推定対象エリア規定処理の他の一例を示すフローチャートである。
図19に示す処理は、図17に示した推定対象エリア規定処理に対して、ステップS1708がステップS1900で置換された点が異なる。以下では、図19に示す処理において、図17に示す処理に対して異なる点について説明する。
ステップS1900では、推定対象エリア規定部151は、地形データに基づいて、i番目の排水区の対象領域Sのうちの、基準地点候補を中心とした所定半径Rth内の領域であって、標高が所定基準高さH1以下の領域を、一の推定対象エリアとして決定する。或いは、推定対象エリア規定部151は、ハザードマップや浸水実績図に基づいて、i番目の排水区の対象領域Sのうちの、基準地点候補を中心とした所定半径Rth内の領域であって、浸水深さが所定基準深さD1以上の領域を、一の推定対象エリアとして決定する。所定半径Rthは、一の推定対象エリアのサイズの上限値を定める閾値である。
図20A及び図20Bは、図19に示す処理の説明図である。
図20Aには、基準地点候補2001を含む領域2004が示される。領域2004は、例えば、基準地点候補2001を含む領域であって、標高が所定基準高さH1以下の領域である。図20Aには、基準地点候補2001を中心とした所定半径Rth内の領域2003が示される。この場合、図20Bに示すように、領域2004のうちの、領域2003外の領域2020は、分離され、領域2004のうちの、領域2003内の領域2010だけが、一の推定対象エリアとして決定される。尚、この場合、領域2020は、領域2010とは別の一の推定対象エリアとして決定されうる。
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
例えば、上述した実施例において、浸水状況推定システム100の機能の一部又は全部は、サーバの形態で実現されてもよい。この場合、浸水状況推定システム100は、ネットワークを介して、ユーザ側の出力装置200に接続されてもよい。この場合、ネットワークは、例えば、携帯電話の無線通信網、インターネット、World Wide Web、VPN(virtual private network)、WAN(Wide Area Network)、有線ネットワーク、又はこれらの任意の組み合わせ等を含んでもよい。
また、上述した実施例では、観測値は、水位標の読み取り値であるが、他のセンサを利用した観測値であってもよいし、ユーザが現場の状況(家屋などにおける水の跡)から測定する測定値等であってもよい。
また、上述した実施例では、一の基準地点Prefに対して一の水位標が設けられることが想定されているが、一の基準地点Prefに対して、狭い範囲内で複数の水位標が設けられてもよい。この場合には、複数の水位標の読み取り値をグラフ上にプロットして、最も確からしい最深地点での浸水深さdmaxを、基準地点Prefでの読み取り値として利用してもよいし、平均値が利用されてもよい。
また、上述した実施例では、浸水エリア表示が、浸水状況情報として出力されるが、浸水状況情報は、他の態様で出力されてもよい。例えば、浸水状況情報は、境界地点導出部154により導出された境界地点の地名や住所として出力されてもよいし、浸水状況情報は、浸水深さが所定値Th1以上となる領域内の各地名や住所として出力されてもよい。また、浸水エリア表示は、対象方位θαに係る各境界地点を結ぶ表示であるが、これに限られない。浸水エリア表示は、対象方位θαに係る各境界地点を所定マーク等でそれぞれ示す表示であってもよい。
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
[付記1]
対象エリア内の基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を表す浸水深さ情報であって、前記基準地点まわりの対象方位に係る浸水深さ情報を記憶する記憶部と、
一の降雨イベントにおける浸水深さの観測値であって、前記対象エリア内の一の観測地点での浸水深さの観測値を取得する観測値取得部と、
前記記憶部内の前記浸水深さ情報と、前記観測値取得部が取得した前記観測値とに基づいて、前記一の降雨イベントにおける前記対象エリア内の浸水状況を表す浸水状況情報を出力する浸水状況出力部とを含む、浸水状況推定システム。
[付記2]
前記対象方位は、複数設定され、
前記一の観測地点は、前記基準地点、又は、前記対象エリア内の前記基準地点まわりの前記対象方位に位置する地点であり、
前記浸水状況情報は、前記対象方位のそれぞれについて、前記対象エリア内の前記基準地点まわりの前記対象方位に位置する複数の地点の浸水状況を表す、付記1に記載の浸水状況推定システム。
[付記3]
前記記憶部内の前記浸水深さ情報と、前記観測値とに基づいて、前記対象方位のそれぞれについて、前記対象エリア内の前記基準地点まわりの前記対象方位に位置する境界地点であって、浸水深さが所定値以上となる境界地点を、算出する境界地点導出部を更に含み、
前記浸水状況出力部は、前記境界地点に基づいて、前記浸水状況情報を出力する、付記2に記載の浸水状況推定システム。
[付記4]
前記浸水状況出力部は、複数の前記対象方位に係る前記境界地点で囲まれる領域を示す表示を出力する、付記3に記載の浸水状況推定システム。
[付記5]
前記浸水深さ情報は、関数で表現されており、
前記関数は、前記基準地点からの距離を入力として、前記基準地点から前記対象方位に該入力に係る該距離だけ離れた地点での浸水深さを表す指標値を出力する、付記1〜4のうちのいずれか1項に記載の浸水状況推定システム。
[付記6]
前記指標値は、前記基準地点での浸水深さに基づき正規化された値である、付記5に記載の浸水状況推定システム。
[付記7]
前記関数は、前記関係に応じた近似式に基づく、付記5又は6に記載の浸水状況推定システム。
[付記8]
前記関数を学習により導出する学習部を更に含む、付記7に記載の浸水状況推定システム。
[付記9]
前記観測値は、人目による水位標の読み取り値である、付記1〜8のうちのいずれか1項に記載の浸水状況推定システム。
[付記10]
前記基準地点は、前記対象エリア内の浸水深さが最大となる地点である、付記1〜9のうちのいずれか1項に記載の浸水状況推定システム。
[付記11]
前記対象エリアは、複数設定され、
前記浸水深さ情報は、更に、前記対象エリアごとに記憶される、付記1〜10のうちのいずれか1項に記載の浸水状況推定システム。
[付記12]
対象エリア内の基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を表す浸水深さ情報であって、前記基準地点まわりの対象方位に係る浸水深さ情報を取得し、
一の降雨イベントにおける浸水深さの観測値であって、前記対象エリア内の一の観測地点での浸水深さの観測値を取得し、
取得した前記浸水深さ情報と、取得した前記観測値とに基づいて、前記一の降雨イベントにおける前記対象エリア内の浸水状況を表す浸水状況情報を出力することを含む、コンピュータにより実行される浸水状況推定方法。
[付記13]
対象エリア内の基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を表す浸水深さ情報であって、前記基準地点まわりの対象方位に係る浸水深さ情報を取得し、
一の降雨イベントにおける浸水深さの観測値であって、前記対象エリア内の一の観測地点での浸水深さの観測値を取得し、
取得した前記浸水深さ情報と、取得した前記観測値とに基づいて、前記一の降雨イベントにおける前記対象エリア内の浸水状況を表す浸水状況情報を出力する、
処理をコンピュータに実行させる浸水状況推定プログラム。
100 浸水状況推定システム
150 導出関数記憶部
151 推定対象エリア規定部
152 観測値取得部
154 境界地点導出部
156 浸水状況出力部
158 学習部
160 実測データ記憶部
200 出力装置

Claims (10)

  1. 対象エリア内の基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を表す浸水深さ情報であって、前記基準地点まわりの対象方位に係る浸水深さ情報を記憶する記憶部と、
    一の降雨イベントにおける浸水深さの観測値であって、前記対象エリア内の一の観測地点での浸水深さの観測値を取得する観測値取得部と、
    前記記憶部内の前記浸水深さ情報と、前記観測値取得部が取得した前記観測値とに基づいて、前記一の降雨イベントにおける前記対象エリア内の浸水状況を表す浸水状況情報を出力する浸水状況出力部とを含む、浸水状況推定システム。
  2. 前記対象方位は、複数設定され、
    前記一の観測地点は、前記基準地点、又は、前記対象エリア内の前記基準地点まわりの前記対象方位に位置する地点であり、
    前記浸水状況情報は、前記対象方位のそれぞれについて、前記対象エリア内の前記基準地点まわりの前記対象方位に位置する複数の地点の浸水状況を表す、請求項1に記載の浸水状況推定システム。
  3. 前記記憶部内の前記浸水深さ情報と、前記観測値とに基づいて、前記対象方位のそれぞれについて、前記対象エリア内の前記基準地点まわりの前記対象方位に位置する境界地点であって、浸水深さが所定値以上となる境界地点を、算出する境界地点導出部を更に含み、
    前記浸水状況出力部は、前記境界地点に基づいて、前記浸水状況情報を出力する、請求項2に記載の浸水状況推定システム。
  4. 前記浸水状況出力部は、複数の前記対象方位に係る前記境界地点で囲まれる領域を示す表示を出力する、請求項3に記載の浸水状況推定システム。
  5. 前記浸水深さ情報は、関数で表現されており、
    前記関数は、前記基準地点からの距離を入力として、前記基準地点から前記対象方位に該入力に係る該距離だけ離れた地点での浸水深さを表す指標値を出力する、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の浸水状況推定システム。
  6. 前記関数は、前記関係に応じた近似式に基づく、請求項5に記載の浸水状況推定システム。
  7. 前記関数を学習により導出する学習部を更に含む、請求項6に記載の浸水状況推定システム。
  8. 前記基準地点は、前記対象エリア内の浸水深さが最大となる地点である、請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の浸水状況推定システム。
  9. 対象エリア内の基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を表す浸水深さ情報であって、前記基準地点まわりの対象方位に係る浸水深さ情報を取得し、
    一の降雨イベントにおける浸水深さの観測値であって、前記対象エリア内の一の観測地点での浸水深さの観測値を取得し、
    取得した前記浸水深さ情報と、取得した前記観測値とに基づいて、前記一の降雨イベントにおける前記対象エリア内の浸水状況を表す浸水状況情報を出力することを含む、コンピュータにより実行される浸水状況推定方法。
  10. 対象エリア内の基準地点からの距離と浸水深さの過去の実績データとの関係を表す浸水深さ情報であって、前記基準地点まわりの対象方位に係る浸水深さ情報を取得し、
    一の降雨イベントにおける浸水深さの観測値であって、前記対象エリア内の一の観測地点での浸水深さの観測値を取得し、
    取得した前記浸水深さ情報と、取得した前記観測値とに基づいて、前記一の降雨イベントにおける前記対象エリア内の浸水状況を表す浸水状況情報を出力する、
    処理をコンピュータに実行させる浸水状況推定プログラム。
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