JP7170575B2 - 地すべり面推定装置、及び地すべり面推定方法 - Google Patents

Description

本願発明は、地すべり面を推定する技術に関するものであり、より具体的には、地形量に基づいて地形モデルを画像化した地形画像を２時期で比較することによって地すべり面を推定する地すべり面推定装置と、これを用いた地すべり面推定方法に関するものである。

我が国の国土は、その２／３が山地であるといわれており、その結果、斜面を背後とする土地に住居を構えることも多く、道路や線路などは必ずといっていいほど斜面脇を通過する区間がある。そして斜面は、地すべりや崩壊といった災害の可能性を備えており、これまでもたびたび甚大な被害を被ってきた。

そこで、地すべりの兆候のある斜面（自然斜面や、人工的なのり面を含む）、あるいは崩壊のおそれがある斜面では、その動きを監視するため計測が行われ、さらにその安定性を評価することがある。そして、地すべり等の安定性が十分でない（例えば、計画安全率を下回るなど）場合は、押さえ盛土工や頭部排土工、水抜き工といった抑制工、あるいはグラウンドアンカー工や地すべり抑止杭工といった抑止工が設計され、施工されることもある。

地すべり等の安定性を評価するためには、あるいは抑制工や抑止杭工といった地すべり対策工を設計するためには、的確に地すべり面を推定する必要がある。従来、地すべり面を推定するにあたっては、ボーリングコアを採取する地質調査や、伸縮計や抜き板を利用した計測、孔内傾斜計による計測、地表面変位計測などを実施し、その結果に基づいて推定されていた。ところが、伸縮計や抜き板による計測では、地すべり境界（特に頭部）に亘って設置しなければ効果がなく、孔内伸縮計も地すべり深度を正確に推定しなければ効果がない。そのため、事前に概ねの地すべり面（以下、「一次地すべり面」という。）を想定したうえで、これらの計測を行っていた。換言すれば、伸縮計や孔内伸縮計を用いて地すべり面を推定するケースでは、その地すべり面の正確さは、事前に想定する一次地すべり面の精度に依存するわけである。

的確に地すべり面を推定するには、踏査結果や調査ボーリング結果、あるいは既往の文献などを分析するために相当の知識が要求されるうえ、伸縮計や孔内傾斜計などの計測結果を評価するために相当の知経験や識が要求される。しかしながら、的確に地すべり面を推定することができる高度な専門家は極めて限定的であって確保することは難しく、他方、高度な専門家ではない者が推定すると不正確な地すべり面を推定することもあり、その結果、施工された対策工は有効に機能しないおそれもある。

このように、従来の地すべり面の推定手法は、一次地すべり面を高い精度で推定しなければならないという問題や、的確に地すべり面を推定するための高度な専門家を確保し難いという問題を抱えていた。そこで特許文献１では、高度な専門家が地すべり面を推定することなく、衛星観測システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などによる地表の変位測定値を用いることで地すべり面形状を推定する技術について提案している。

特開２００８－２０２９９４号公報

特許文献１では、地表の変位測定値や境界条件に基づいて、複数ブロックごとの高次元多項式を求め、これらブロックごとの高次元多項式を連ねることで地すべり面形状を推定する。そのため、客観的に地すべり面を推定することができ、すなわち的確に地すべり面を推定するための高度な専門家を確保する必要がない。しかしながら、複数ブロックの境界条件を得るためには、一次地すべり面を推定しなければならない。また、地表に設置された変位計測点の情報のみによって推定するため、情報量が少なく高い精度で地すべり面を推定するとはいえない。さらに特許文献１の技術では、地すべり面の断面形状（鉛直断面）を推定するに留まり、平面的な地すべり面形状（地すべりの範囲）を推定することはできない。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち客観的かつ高精度で地すべり面を推定することができ、しかも地すべり面の断面形状に加え平面的な地すべり面形状も推定することができる地すべり面推定装置と、これを用いた地すべり面推定方法を提供することである。

本願発明は、地表面を面的に表す地形画像の変化に基づいて較差ベクトルを算出するとともに、この地表面における較差ベクトルに基づいて地すべり面を推定する、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。

本願発明の地すべり面推定装置は、同一の領域で得られた２時期の計測点群を用いて、当該領域内の地すべり面を推定する装置であって、地形量算出手段と地形画像作成手段、較差ベクトル算出手段、メッシュ高算出手段を備えた装置である。このうち地形量算出手段は、第１時期の計測点群に基づいて作成された「第１の地形モデル」を構成するメッシュごとに地形量を算出するとともに、第２時期の計測点群に基づいて作成された「第２の地形モデル」を構成するメッシュごとに地形量を算出する手段であり、地形画像作成手段は、地形量に基づいて第１の地形モデルを画像化した「第１の地形画像」を作成するとともに、地形量に基づいて第２の地形モデルを画像化した「第２の地形画像」を作成する手段である。また較差ベクトル算出手段は、第１の地形画像と第２の地形画像を画像照合することによってメッシュごとに較差ベクトルを算出する手段であり、メッシュ高算出手段は、地すべりの上端に位置する起点メッシュから後続のメッシュを順次選定して一連のメッシュ群を生成するとともに、同一のメッシュ群内で先行するメッシュの較差ベクトルに基づいて後続のメッシュの代表点の高さを算出する手段である。そして、同一のメッシュ群に含まれる一連のメッシュの代表点を連結して形成される形状を、地すべり面として推定する。

本願発明の地すべり面推定装置は、２以上の異なるメッシュ群が生成されることにより同一のメッシュの代表点に対して異なる２以上の高さが算出されたとき、算出された２以上の高さの統計値を当該メッシュの代表点の高さとする装置とすることもできる。

本願発明の地すべり面推定装置は、起点メッシュ抽出手段をさらに備えた装置とすることもできる。この起点メッシュ抽出手段は、起点メッシュを抽出する手段であり、２時期間における変位量が閾値を下回るメッシュであって、２時期間における変位量が閾値を上回るメッシュに隣接するメッシュを起点メッシュとして抽出する。

本願発明の地すべり面推定装置は、メッシュの代表点を中心として放射状に設定される複数の方向領域のうち、当該メッシュの較差ベクトルの平面方向が含まれる方向領域に対応するメッシュを後続のメッシュとして選定する装置とすることもできる。

本願発明の地すべり面推定方法は、同一の領域で得られた２時期の計測点群を比較することによって、当該領域内の地すべり面を推定する方法であって、地形量算出工程と地形画像作成工程、較差ベクトル算出工程、メッシュ高算出工程を備えた方法である。このうち地形量算出工程では、第１時期の計測点群に基づいて作成された第１の地形モデルを構成するメッシュごとに地形量を算出するとともに、第２時期の計測点群に基づいて作成された第２の地形モデルを構成するメッシュごとに地形量を算出し、地形画像作成工程では、地形量に基づいて第１の地形モデルを画像化した第１の地形画像を作成するとともに、第２の地形モデルを画像化した第２の地形画像を作成する。また較差ベクトル算出工程では、第１の地形画像と第２の地形画像を画像照合することによって、メッシュごとに較差ベクトルを算出し、メッシュ高算出工程では、地すべりの上端に位置する起点メッシュから後続のメッシュを順次選定して一連のメッシュ群を生成するとともに、同一のメッシュ群内で先行するメッシュの較差ベクトルに基づいて後続のメッシュの代表点の高さを算出する。そして、同一のメッシュ群に含まれる一連のメッシュの代表点を連結して形成される形状を地すべり面として推定する。

本願発明の地すべり面推定装置、及び地すべり面推定方法には、次のような効果がある。
（１）客観的かつ高精度で地すべり面を推定することができ、すなわち高度な専門家に頼る必要がない。
（２）地すべり面の断面形状に加え、平面的な地すべり面形状も推定することができる。
（３）画像の特徴を利用して２時期の地形を比較することから、地形表面に特徴ある計測基準点を必要とせず、すなわち計測基準点設置のための労力を必要とせず、その点で容易かつ低コストで地すべり面を推定することができる。

本願発明によって推定された地すべりを示すモデル図。 本願発明の地すべり面推定装置の主な構成を示すブロック図。 本願発明の地すべり面推定装置の主な処理の流れを示すフロー図。 検索領域の中から選出されたテンプレートを示す説明図。 地形及び地すべり面を表す断面図と、平面的なメッシュとを対応して示すモデル図。 起点メッシュ抽出手段が起点メッシュを自動抽出する主な処理の流れを示すフロー図。 起点メッシュから出発して条件を満たす後続のメッシュを順次選定していくことで生成されるメッシュ群を示す平面図。 （ａ）は、メッシュの代表点を中心として放射状に設定される８個の方向領域と、ベクトル平面方向を示すモデル図、（ｂ）は、メッシュのベクトル平面方向に応じて選定される後続のメッシュを示すモデル図。 先行メッシュと後続メッシュを平面的に示すとともに、先行メッシュの代表点と後続メッシュの代表点を鉛直断面上に示すモデル図。 複数の起点メッシュが設定された地すべり範囲を示す平面図。 同一のメッシュ群内の地すべり構成点を順に連結していくことで設定される地すべり面を示すモデル図。 本願発明の地すべり面推定方法の主な工程を示すフロー図。

１．全体概要
本願発明は、地すべりが生じるおそれがある、あるいは地すべり活動の兆候があるなど地すべりが予測される斜面（以下、「対象斜面」という。）において、その地すべり面の形状を推定する技術であり、斜面の表面の形状（以下、単に「地形」という。）を計測して得られた３次元の座標点（以下、「計測点」という。）を用いて地すべり面の形状を推定することをひとつの特徴としている。

計測点は、平面座標値と高さの情報を持つ３次元の空間情報であり、平面座標値とは、緯度と経度あるいはＸ座標とＹ座標で表されるものであって、高さとは標高など所定の基準水平面からの鉛直方向の距離を意味する。この計測点は、種々の手段によって作成することができる。例えば、２枚１組のステレオ航空写真（衛星写真）を基に作成したり、航空レーザー計測や衛星レーダー計測によって作成したり、あるいは直接現地を測量して作成することもできる。

通常、航空レーザー計測等によって対象斜面を計測すると、多数の計測点（以下、「計測点群」という。）が得られる。本願発明では、２時期（第１時期と第２時期）の計測で得られる計測点群を比較することによって較差ベクトルを算出し、この較差ベクトルに基づいて地すべり面を推定する。図１は、本願発明によって推定された地すべりを示す（ただし、較差ベクトルは一部のみ示す）モデル図である。この図に示すように、較差ベクトルはいわば斜面の表面の変化を表すものであるが、これを地すべりの挙動と同等であると考えて地すべり面を推定するわけである。

２．地すべり面推定装置
本願発明の地すべり面推定装置１００の例を、図に基づいて説明する。なお、本願発明の地すべり面推定方法は、本願発明の地すべり面推定装置を用いて計測する方法であり、したがってまずは本願発明の地すべり面推定装置について説明し、その後に本願発明の地すべり面推定方法について説明することとする。

図２は、本願発明の地すべり面推定装置１００の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように本願発明の地すべり面推定装置１００は、地形量算出手段１０１と地形画像作成手段１０２、較差ベクトル算出手段１０３、メッシュ高算出手段１０４を含んで構成され、さらに起点メッシュ抽出手段１０５や地形モデル作成手段１０６、メッシュ群生成手段１０７、地すべり面設定手段１０８、ディスプレイやプリンタといった出力手段１０９、計測点群記憶手段１１０を含んで構成することもできる。

地すべり面推定装置１００を構成する各手段は、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ｉＰａｄ（登録商標）といったタブレット型ＰＣ、スマートフォンを含む携帯端末などによって構成することができる。コンピュータ装置は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもある。また、計測点群記憶手段１１０は汎用的コンピュータの記憶装置を利用することもできるし、そのほかデータベースサーバに構築することもでき、この場合、ローカルなネットワーク（ＬＡＮ：ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）に置くこともできるし、インターネット経由（つまり無線通信）で保存するクラウドサーバとすることもできる。

以下、図３を参照しながら地すべり面推定装置１００の主な処理について詳しく説明する。図３は、本願発明の地すべり面推定装置１００の主な処理の流れを示すフロー図である。なおこれらのフロー図では、中央の列に実施する行為を示し、左列にはその行為に必要なものを、右列にはその行為から生ずるものを示している。

まず、地形モデル作成手段１０６が、計測点群記憶手段１１０から第１計測点群（第１時期に対象斜面を計測して得られた計測点群）を読み出して第１地形モデル（第１計測点群に基づいて作成された地形モデル）を作成するとともに、計測点群記憶手段１１０から第２計測点群（第２時期に対象斜面を計測して得られた計測点群）を読み出して第２地形モデル（第２計測点群に基づいて作成された地形モデル）を作成する（図３のＳｔｅｐ１１０）。

ここで地形モデルとは、複数のメッシュによって構成されるモデルであり、地表モデルとも言われるＤＥＭ（ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ）や表層モデルとも言われるＤＳＭ（ＤｉｇｉｔａｌＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｅｌ）などを採用することができる。またメッシュとは、例えば直交するグリッドに区切られて形成されるもので、メッシュごとに代表点を備えている。レーザー計測点は通常ランダムデータであるため、メッシュの代表点に高さを与えるには幾何計算されることが多い。この計算方法としては、ランダムデータから形成される不整三角網によって高さを求めるＴＩＮ（Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）による手法、最も近いレーザー計測点を採用する最近隣法（Ｎｅａｒｅｓｔ Ｎｅｉｇｈｂｏｒ）による手法のほか、逆距離加重法（ＩＤＷ）、Ｋｒｉｇｉｎｇ法、平均法など従来から用いられる種々の手法を採用することができる。なお、メッシュを構成するグリッドは必ずしも直交する必要はなく、任意の交差角によるグリッドとすることができる。また、ここで用いる第１の地形モデルと第２の地形モデルは、本願発明のために作成してもよいし、当然ながら既製のものがあればこれを利用することもできる。

第１地形モデルと第２地形モデルを作成すると、地形量算出手段１０１が、第１地形モデルに基づいて第１地形量を算出するとともに、第２地形モデルに基づいて第２地形量を算出する（図３のＳｔｅｐ１２０）。ここで地形量とは、地形の特徴を表すいわば指標であり、メッシュの代表点や元のランダムデータなどに基づいて地形モデルのメッシュごとに算出される。

地形量としては、標高値、ラプラシアン値、地上開度値、地下開度値、傾斜量、あるいはこれらの組み合わせなどを例示することができる。ラプラシアン値とは、一般には傾斜の変化率を表すラプラシアン図を描画するためのものである。このラプラシアン値を表したラプラシアン図は、くぼんだ地形で正、突出した地形で負となり、地形の変化が大きいところで絶対値が大きくなるといった特徴がある。

また地上開度値や地下開度値は、一般には開度図を描画するためのものである。開度図のうち地上開度図は、着目する地点から一定距離内で見える空の広さを表しているもので、周囲から突出している地点ほど地上開度値は大きくなり、例えば、山頂や尾根で大きな地上開度値を示し、その結果、突出した山頂や尾根が強調されるといった特徴がある。一方、開度図のうち地下開度図は、地上開度図とは逆に、地表面から地下を見渡す時、一定距離内における地下の広さを表しており、地下にくい込んでいる地点ほど地下開度値は大きい値を示し、例えば、くぼ地や谷底で大きな地下開度値を示し、その結果、くぼ地や谷地が強調されるといった特徴がある。

傾斜量は、一般に傾斜量図を描画するためのものである。傾斜量図は、地形の傾斜の度合いを示すもので、傾斜が大きいほど大きな傾斜値を示し、逆に緩やかな傾斜であるほど小さな傾斜値を示す。

第１地形量と第２地形量を作成すると、地形画像作成手段１０２が、第１地形量に基づいて第１地形画像を算出するとともに、第２地形量に基づいて第２地形画像を作成する（図３のＳｔｅｐ１３０）。具体的には、画像作成のための画素（ピクセル）に対して地形量に応じた画素情報を付与し、この画素情報を持つ画素を集合することで地形画像を作成する。この画素は、メッシュを基準に形成されるものであり、例えば１メッシュを１画素としたり、４つのメッシュを１画素としたり、９つのメッシュを１画素とするなど、種々のメッシュの組み合わせで画素を形成することができる。

画素に付与する画素情報とは、輝度や色（色相、彩度、及び明度）を表すものであり、ＲＧＢや、ＣＭＹＫ、ＮＣＳのような色モデルを使用することができる。画素情報は、メッシュの地形量に応じて与えられ、例えば地形量が大きな値を示す順に、赤、橙、黄、緑、青と定めたり、地形量のレンジにあわせて２５６階調の濃淡を割り当てたり、あるいは、標高値は色，傾斜量は輝度の組み合わせとするなど、任意に設定することができる。

第１地形画像と第２地形画像を作成すると、較差ベクトル算出手段１０３が、第１地形画像と第２地形画像を画像照合することによって、メッシュごとに較差ベクトルを算出する（図３のＳｔｅｐ１４０）。以下、較差ベクトルを算出する手順について詳しく説明する。

まず、第１地形画像と第２地形画像のうち一方を「検索画像」として選択し、他方を「被検索画像」として選択する。便宜上ここでは、第１地形画像を検索画像とし、第２地形画像を被検索画像とする場合で説明する。較差ベクトル算出手段１０３は、検索画像（第１地形画像）を被検索画像（第２地形画像）に照らし合わせ、いわゆる画像マッチングを実行する。このとき、地形画像全体でマッチングすることもできるが、地形画像をいくつかに分割し、それぞれ分割した単位でマッチングすることもできる。具体的には、検索画像から部分的な領域である「検索領域」を切り出し、この検索領域で被検索画像を走査（スキャン）することで当該検索領域と照合する「照合領域」を検出する。

検索領域によるマッチングを行う際、複数の画素の組み合わせからなるテンプレートを利用することもできる。このテンプレートは、検索領域の中から選出される複数の画素によって形成され、特に特徴的な形状を構成するものが適している。図４は、検索領域の中から選出されたテンプレートを示す説明図である。抽出したテンプレートで、で被検索画像内に同様の画像を見つけるべくスキャンするわけである。なお、テンプレートと全く同じ画像が被検索画像内に存在するケースばかりとは限らない。そこで、照合の程度にある程度の冗長性を持たせることもできる。例えば、比較した画素情報の残差に閾値を設け、この閾値以内であれば同等の画像（画素）と判定したり、相違する画素の数（あるいは割合）が所定の閾値以下であれば同等のテンプレートと照合すると判定したり、あるいはこれらを組み合わせて判定するなど、種々の条件で画像の相違を許容することができる。

第１地形画像と第２地形画像を画像照合すると、第１地形画像を構成する個々のメッシュと、第２地形画像を構成する個々のメッシュがそれぞれ対応付けられる。そして、第１地形画像のメッシュの代表点に与えられた３次元座標と、第２地形画像のメッシュの代表点に与えられた３次元座標に基づいて、較差量と較差の方向からなる較差ベクトルを算出する。したがって較差ベクトルは、メッシュごとに算出されるわけである。

メッシュごとに較差ベクトルを算出すると、起点メッシュを抽出する（図３のＳｔｅｐ１５０）。この起点メッシュは、図５に示すように、鉛直断面で表す地すべり面の頭部（上端）に位置するメッシュのことであり、オペレータが指定する仕様とすることもできるし、起点メッシュ抽出手段１０５が自動抽出する仕様とすることもできる。図５は、地形及び地すべり面を表す断面図と、平面的なメッシュとを対応して示すモデル図である。なおこの図では、メッシュＭＳ１～ＭＳ４の４つのメッシュを示しており、この場合は、メッシュＭＳ２が起点メッシュとなる。

起点メッシュは、それ自身はそれほど大きな変位量（較差ベクトルのうちの較差量）とはならないが、隣接するメッシュ（例えば図５ではメッシュＭＳ３）は相当程度の変位量となるメッシュである。したがって起点メッシュ抽出手段１０５は、図６に示すような処理によって起点メッシュを自動抽出することができる。図６は、起点メッシュ抽出手段１０５が起点メッシュを自動抽出する主な処理の流れを示すフロー図である。この図に示すように、まずは任意のメッシュ（例えば図５ではメッシュＭＳ２）を指定する（図６のＳｔｅｐ１５１）。そして、その指定したメッシュＭＳ２の変位量を、あらかじめ定められた閾値（以下、「変位閾値」という。）と照らし合わせ、メッシュＭＳ２の変位量が変位閾値を超える場合（図６のＳｔｅｐ１５２のＮｏ）は「一般的なメッシュ（つまり起点メッシュではない）」として認識する（図６のＳｔｅｐ１５５）。一方、指定したメッシュＭＳ２の変位量が変位閾値を下回る場合（図６のＳｔｅｐ１５２のＹｅｓ）は、当該メッシュＭＳ２の周辺にあるメッシュ（例えば周辺８個のメッシュ）から、変位閾値を超える変位量を有するメッシュを検出する（図６のＳｔｅｐ１５３）。その結果、変位閾値を超える変位量を有するメッシュ（例えば図５ではメッシュＭＳ３）が検出された場合（図６のＳｔｅｐ１５３のＹｅｓ）は、そのメッシュＭＳ３を起点メッシュとして抽出し（図６のＳｔｅｐ１５４）、変位閾値を超える変位量を有するメッシュが検出されない場合（図６のＳｔｅｐ１５３のＮｏ）は、「一般的なメッシュ」として認識する（図６のＳｔｅｐ１５５）。

起点メッシュを抽出すると、メッシュ群生成手段１０７がメッシュ群を生成する（図３のＳｔｅｐ１６０）。ここでメッシュ群とは、地すべり面を構成する一連のメッシュの集合のことである。地すべりは、ある程度一体として挙動することから、地すべり面を構成する一連のメッシュの較差ベクトルも、相互に連続する方向となり、しかも所定の較差量（変位量）となる。すなわち、図７に示すように、起点メッシュＭＳｆから出発して、条件を満たす後続のメッシュ（図では網がけしたメッシュ）を順次選定していくと、複数のメッシュの集合（すなわちメッシュ群ＭＳＧ）が構成され、このメッシュ群ＭＳＧが地すべり面を構成すると考えられるわけである。

メッシュ群ＭＳＧを生成する際、図８に示すように較差ベクトルの方向に応じて後続のメッシュを選定していくとよい。図８（ａ）では、メッシュＭＳの代表点ＰＲを中心として放射状に設定される８個の方向領域ＲＤ１～ＲＤ８と、このメッシュＭＳの較差ベクトルの平面方向（較差ベクトルを水平面に投影した方向であり、以下、単に「ベクトル平面方向ＶＤ」という。）を示しており、図８（ｂ）では、メッシュＭＳのベクトル平面方向ＶＤに応じて選定される後続のメッシュを示している。なお方向領域ＲＤは、図８に示すようにメッシュＭＳを８分割することで設定することもできるし、４分割で設定するなど任意の分割数で設定することができる。

メッシュＭＳのベクトル平面方向ＶＤは、メッシュＭＳ内のいずれかの方向領域ＲＤに含まれる。そのため、ベクトル平面方向ＶＤを含む方向領域ＲＤに対応するメッシュＭＳを、後続のメッシュＭＳとして選定することができる。図８を参照しながらより具体的に説明する、例えば図８（ｂ）の例では、先行するメッシュＭＳ１のベクトル平面方向ＶＤは、第５の方向領域ＲＤ５に含まれている。そして第５の方向領域ＲＤ５に対応する周辺のメッシュＭＳとしては、図でメッシュＭＳ１の直下に位置するメッシュＭＳ３が適当である。したがって図８（ｂ）の例では、メッシュＭＳ３が後続のメッシュＭＳとして選定されるわけである。同様に、図８に示すベクトル平面方向ＶＤが第４の方向領域ＲＤ４に含まれるときはメッシュＭＳ２が後続のメッシュＭＳとして選定され、第６の方向領域ＲＤ６に含まれるときはメッシュＭＳ４が後続のメッシュＭＳとして選定される。このようにメッシュ群ＭＳＧは、必ずしも図７に示すような直線形状になるとは限らず、途中方向を変えながら（折れ曲がりながら）生成されることもある。

後続のメッシュＭＳとして選定されると、今度はそのメッシュＭＳを先行するメッシュＭＳとして扱い、上記した手順で後続のメッシュＭＳを選定する。これを繰り返すことによってメッシュ群ＭＳＧが生成される。ところで地すべりの範囲外にあるメッシュＭＳ（特に地すべり面の下方に位置するメッシュＭＳ）は、地すべりほど大きな挙動を示さない。したがって、その変位量が変位閾値を下回るメッシュＭＳは、後続のメッシュＭＳとして選定しない仕様にするとよい。つまり、後続のメッシュＭＳを選定する手順を繰り返し実行し、変位量が変位閾値を下回るメッシュＭＳが検出されるとその手順を終了してメッシュ群ＭＳＧを生成するわけである。

メッシュ群ＭＳＧを生成すると、メッシュ高算出手段１０４がメッシュの代表点ＰＲの高さ（以下、「メッシュ高」という。）を算出する（図３のＳｔｅｐ１７０）。以下、図９を参照しながら、代表点ＰＲのメッシュ高を算出する手順について詳しく説明する。この図９の上方には、同一のメッシュ群ＭＳＧ内にあって連続する先行メッシュＭＳａと後続メッシュＭＳｂを平面的に示し、図９の下方には、先行メッシュＭＳａの代表点ＰＲａと後続メッシュＭＳｂの代表点ＰＲｂを鉛直断面上に示している。まず、先行メッシュＭＳａの代表点ＰＲａが始点となるように、当該先行メッシュＭＳａの較差ベクトルＶａを配置する。そして、この較差ベクトルＶａの方向のうち鉛直成分（較差ベクトルＶａが水平面となす角度を示す方向）を維持したまま、後続メッシュＭＳｂの代表点ＰＲｂの平面座標（例えばＸ，Ｙ）に向けて較差ベクトルＶａを延長する。そして、延長した較差ベクトルＶａが代表点ＰＲｂに到達したときの高さが代表点ＰＲｂの高さ、すなわち後続メッシュＭＳｂのメッシュ高として求められる。なお図９では、メッシュＭＳの中心点を代表点ＰＲの位置としているが、これに限らずメッシュＭＳの頂点のいずれかを代表点ＰＲの位置とするなど、代表点ＰＲの位置はメッシュＭＳ内の任意位置に設定することができる。

上記した手順によって、同一のメッシュ群ＭＳＧを構成するすべてのメッシュＭＳに対してメッシュ高を算出する。その結果、これらのメッシュＭＳの代表点ＰＲは、平面座標（例えばＸ，Ｙ）とメッシュ高（例えばＺ）の値を有することとなり、すなわち３次元座標系に配置することができる。以下、メッシュ高が与えられたメッシュＭＳの代表点ＰＲのことを「地すべり構成点ＰＣ」ということとする。

ところで、一般的に地すべりは平面的に広がりをもっていることから、図１０に示すように１の地すべりに対して複数（図では９個）の起点メッシュＭＳｆが設定されることもある。この場合、設定した数だけメッシュ群ＭＳＧが生成されることから、複数のメッシュ群ＭＳＧに共通して含まれるメッシュＭＳが現れることがあり、複数のメッシュ群ＭＳＧに含まれるメッシュＭＳは、それぞれメッシュ群ＭＳＧごとにメッシュ高が設定されることになる。このように同一のメッシュＭＳに対して複数のメッシュ高が設定されたときは、平均値や中央値、あるいは最頻値といった統計値によってメッシュ高を定め、そのメッシュＭＳの地すべり構成点ＰＣを設定するとよい。

同一のメッシュ群ＭＳＧを構成するすべてのメッシュＭＳに対して地すべり構成点ＰＣが設定されると、地すべり面設定手段１０８が地すべり面を設定する（図３のＳｔｅｐ１８０）。具体的には、図１１に示すように同一のメッシュ群ＭＳＧ内の地すべり構成点ＰＣを、順に連結していくことで地すべり面を設定する。

３．地すべり面推定方法
続いて、本願発明の地すべり面推定方法について図１２を参照しながら説明する。なお、本願発明の地すべり面推定方法は、ここまで説明した地すべり面推定装置１００を用いて計測を行う方法であり、したがって地すべり面推定装置１００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明地すべり面推定方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．地すべり面推定装置」で説明したものと同様である。

図１２は、本願発明の地すべり面推定方法の主な工程を示すフロー図である。まず、地形モデル作成手段１０６によって、第１計測点群に基づいて第１地形モデルを作成するとともに、第２計測点群に基づいて第２地形モデルを作成する（地形モデル作成工程：Ｓｔｅｐ２１０）。そして、地形量算出手段１０１によって第１地形量と第２地形量を算出し（地形量算出工程：Ｓｔｅｐ２２０）、地形画像作成手段１０２によって第１地形画像と第２地形画像を作成し（地形画像作成工程：Ｓｔｅｐ２３０）、さらに較差ベクトル算出手段１０３によって較差ベクトルを算出する（較差ベクトル算出工程：Ｓｔｅｐ２４０）。

較差ベクトルを算出すると、起点メッシュ抽出手段１０５によって起点メッシュＭＳｆを抽出し（起点メッシュ抽出工程：Ｓｔｅｐ２５０）、メッシュ群生成手段１０７によってメッシュ群ＭＳＧを生成する（メッシュ群生成工程：Ｓｔｅｐ２６０）。そしてメッシュ群ＭＳＧを生成すると、メッシュ高算出手段１０４によって、同一のメッシュ群ＭＳＧを構成するすべてのメッシュＭＳに対してメッシュ高を算出して地すべり構成点ＰＣを設定し（メッシュ高算出工程：Ｓｔｅｐ２７０）、地すべり面設定手段１０８によって地すべり面を設定する（地すべり面設定工程：Ｓｔｅｐ２８０）。

本願発明の地すべり面推定装置、及び地すべり面推定方法は、自然斜面のほか盛土のり面や切土のり面などあらゆる斜面で生じる地すべりに対して利用することができる。本願発明によれば、適切に地すべり面を推定し得ることから効果的な地すべり対策を行うことができ、その結果、地すべり災害を防ぐことができることを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく、社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。

１００ 本願発明の地すべり面推定装置
１０１ （地すべり面推定装置の）地形量算出手段
１０２ （地すべり面推定装置の）地形画像作成手段
１０３ （地すべり面推定装置の）較差ベクトル算出手段
１０４ （地すべり面推定装置の）メッシュ高算出手段
１０５ （地すべり面推定装置の）起点メッシュ抽出手段
１０６ （地すべり面推定装置の）地形モデル作成手段
１０７ （地すべり面推定装置の）メッシュ群生成手段
１０８ （地すべり面推定装置の）地すべり面設定手段
１０９ （地すべり面推定装置の）出力手段
１１０ （地すべり面推定装置の）計測点群記憶手段
ＭＳ メッシュ
ＭＳｆ 起点メッシュ
ＭＳａ 先行メッシュ
ＭＳｂ 後続メッシュ
ＭＳＧ メッシュ群
ＰＲ メッシュの代表点
ＰＲａ 先行メッシュの代表点
ＰＲｂ 後続メッシュの代表点
ＶＤ ベクトル平面方向

Claims (5)

1. 同一の領域で得られた２時期の計測点群を用いて、当該領域内の地すべり面を推定する装置であって、
   第１時期の計測点群に基づいて作成された第１の地形モデルを構成するメッシュごとに地形量を算出するとともに、第２時期の計測点群に基づいて作成された第２の地形モデルを構成するメッシュごとに地形量を算出する地形量算出手段と、
   前記地形量に基づいて、前記第１の地形モデルを画像化した第１の地形画像を作成するとともに、前記第２の地形モデルを画像化した第２の地形画像を作成する地形画像作成手段と、
   前記第１の地形画像と前記第２の地形画像を画像照合することによって、メッシュごとに較差ベクトルを算出する較差ベクトル算出手段と、
   地すべりの上端に位置する起点メッシュから後続のメッシュを順次選定して一連のメッシュ群を生成するとともに、同一の該メッシュ群内で先行するメッシュの前記較差ベクトルに基づいて後続のメッシュの代表点の高さを算出するメッシュ高算出手段と、を備え、
   同一の前記メッシュ群に含まれる一連のメッシュの代表点を連結して形成される形状を、地すべり面として推定する、
   ことを特徴とする地すべり面推定装置。
2. ２以上の異なる前記メッシュ群が生成されることにより同一のメッシュの代表点に対して異なる２以上の高さが算出されたとき、前記メッシュ高算出手段は、算出された２以上の高さの統計値を当該メッシュの代表点の高さとする、
   ことを特徴とする請求項１記載の地すべり面推定装置。
3. 前記起点メッシュを抽出する起点メッシュ抽出手段を、さらに備え、
   前記起点メッシュ抽出手段は、２時期間における変位量が閾値を下回るメッシュであって、２時期間における変位量が閾値を上回るメッシュに隣接するメッシュを、前記起点メッシュとして抽出する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地すべり面推定装置。
4. メッシュの代表点を中心として放射状に設定される複数の方向領域のうち、当該メッシュの前記較差ベクトルの平面方向が含まれる該方向領域に対応するメッシュを、後続のメッシュとして選定する、
   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すべり面推定装置。
5. 同一の領域で得られた２時期の計測点群を比較することによって、当該領域内の地すべり面を推定する方法であって、
   第１時期の計測点群に基づいて作成された第１の地形モデルを構成するメッシュごとに地形量を算出するとともに、第２時期の計測点群に基づいて作成された第２の地形モデルを構成するメッシュごとに地形量を算出する地形量算出工程と、
   前記地形量に基づいて、前記第１の地形モデルを画像化した第１の地形画像を作成するとともに、前記第２の地形モデルを画像化した第２の地形画像を作成する地形画像作成工程と、
   前記第１の地形画像と前記第２の地形画像を画像照合することによって、メッシュごとに較差ベクトルを算出する較差ベクトル算出工程と、
   地すべりの上端に位置する起点メッシュから後続のメッシュを順次選定して一連のメッシュ群を生成するとともに、同一の該メッシュ群内で先行するメッシュの前記較差ベクトルに基づいて後続のメッシュの代表点の高さを算出するメッシュ高算出工程と、を備え、
   同一の前記メッシュ群に含まれる一連のメッシュの代表点を連結して形成される形状を、地すべり面として推定する、
   ことを特徴とする地すべり面推定方法。

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