WO2022201427A1 - 誘導支援装置、誘導支援方法及びプログラム - Google Patents

誘導支援装置、誘導支援方法及びプログラム Download PDF

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WO2022201427A1
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capacity
shelter
cost
victim
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仁 清水
具治 岩田
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日本電信電話株式会社
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B27/00—Alarm systems in which the alarm condition is signalled from a central station to a plurality of substations
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/40—Controlling or monitoring, e.g. of flood or hurricane; Forecasting, e.g. risk assessment or mapping

Definitions

  • the present invention relates to a guidance support device, a guidance support method, and a program.
  • Techniques for guiding disaster victims to evacuation shelters include a technology for notifying victims of information prompting them to evacuate using a disaster simulation (Patent Document 1), and a technology for presenting evacuation shelters to victims on mobile terminals. (Non-Patent Document 1) and the like are being considered.
  • Patent Document 1 provides disaster victims with information prompting them to evacuate, so it is up to the victims to decide which shelter to go to. .
  • the technique of Non-Patent Document 1 makes it possible to guide disaster victims to another evacuation center, there are cases where the movement costs such as travel time and travel distance become excessive.
  • the present invention was made in view of the above points, and aims to support the guidance of disaster victims to evacuation shelters in consideration of transportation costs.
  • the guidance support device includes a starting point, a plurality of first nodes corresponding to each of the plurality of shelters, and a plurality of second nodes corresponding to each of the plurality of shelters.
  • the edge from the start point to the first node has the number of victims estimated to arrive at the evacuation center corresponding to the first node as the capacity, and the cost is set to 0, and on the edge from the first node to the second node, the number of victims estimated to arrive at the evacuation center corresponding to the first node as the capacity is set as the cost
  • a generating unit that sets a movement distance of the side, sets an empty capacity of a shelter corresponding to the second node as a capacity, and sets 0 as a cost for the side from the second node to the end point; a derivation unit that derives the number of victims to be guided to another evacuation center for each evacuation center by solving a minimum cost flow problem of a directed graph.
  • FIG. 12 illustrates an example of a directed graph according to the second embodiment;
  • FIG. It is a figure which shows an example of a guidance victim list. It is a figure which shows the result of a simulation experiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a guidance support system according to the first embodiment.
  • the guidance support device 10 is connected to multiple shelter terminals 20 and multiple victim terminals 30 via a network such as the Internet.
  • the shelter terminal 20 is a terminal such as a PC (Personal Computer) installed at each shelter in the area where the disaster occurred (hereinafter referred to as "area A").
  • the shelter terminal 20 transmits information about the shelter (capacity, number of people already accommodated, etc.) to the guidance support device 10 and receives processing results by the guidance support device 10 from the guidance support device 10 .
  • the victim terminal 30 is a mobile terminal such as a smart phone carried by each victim in area A.
  • the victim terminal 30 is information indicating the position of the victim terminal 30 (that is, the position of the victim carrying the victim terminal 30) measured using GPS (Global Positioning System) or the like (hereinafter referred to as (referred to as “positional information”) to the guidance support device 10 .
  • GPS Global Positioning System
  • the guidance support device 10 is one or more computers that execute processing for supporting guidance to evacuation centers in consideration of the movement cost of each disaster victim.
  • FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration example of the guidance support device 10 according to the first embodiment.
  • the guidance support device 10 of FIG. 2 has a drive device 100, an auxiliary storage device 102, a memory device 103, a processor 104, an interface device 105, etc., which are interconnected by a bus B, respectively.
  • a program that implements the processing in the guidance support device 10 is provided by a recording medium 101 such as a CD-ROM.
  • a recording medium 101 such as a CD-ROM.
  • the program is installed from the recording medium 101 to the auxiliary storage device 102 via the drive device 100 .
  • the program does not necessarily need to be installed from the recording medium 101, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 102 stores installed programs, as well as necessary files and data.
  • the memory device 103 reads and stores the program from the auxiliary storage device 102 when a program activation instruction is received.
  • the processor 104 is a CPU or a GPU (Graphics Processing Unit), or a CPU and a GPU, and executes functions related to the guidance support device 10 according to programs stored in the memory device 103 .
  • the interface device 105 is used as an interface for connecting to a network.
  • FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration example of the guidance support device 10 according to the first embodiment.
  • the guidance support device 10 has a shelter information collection unit 11 , a disaster victim information collection unit 12 , a shelter allocation unit 13 and a guidance information distribution unit 14 . Each of these units is implemented by processing that one or more programs installed in the guidance support device 10 cause the processor 104 to execute.
  • the guidance support device 10 also uses databases (storage units) such as a shelter capacity DB 121, a victim information DB 122, and a road network DB 123. Each of these databases can be realized using, for example, the auxiliary storage device 102 or a storage device or the like connectable to the guidance support device 10 via a network.
  • the evacuation center information collection unit 11 collects information about each evacuation center (hereinafter referred to as "evacuation center information") from each evacuation center terminal 20, and sends the collected evacuation center information to the evacuation center. Register in the capacity DB 121 .
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the evacuation center capacity DB 121.
  • the evacuation center capacity DB 121 stores the evacuation center ID, point ID, capacity, accommodated number of people, etc. for each evacuation center.
  • the shelter ID is identification information of the shelter.
  • the point ID is identification information of the point where the shelter is located.
  • the capacity is the upper limit of the number of people that can be accommodated in the shelter.
  • the number of people accommodated is the number of victims already accommodated by the shelter.
  • the evacuation center information collection unit 11 collects evacuation center information from each evacuation center terminal 20 at regular intervals (for example, every few minutes) and updates the evacuation center capacity DB 121 .
  • the accommodated number of people in the evacuation center capacity DB 121 indicates the number of people accommodated in each evacuation center at approximately the present time. Since the spot ID and capacity are fixed, it is sufficient that the evacuation center information collected at regular intervals includes the evacuation center ID and the number of accommodated people.
  • the victim information collection unit 12 collects information about each victim (hereinafter referred to as "victim information") from each victim terminal 30 and registers the collected victim information in the victim information DB 122.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the victim information DB 122 in the first embodiment.
  • the victim information DB 122 stores a victim ID, a point ID, an estimated refuge ID, and the like for each victim terminal 30 (for each victim).
  • the victim ID is identification information for each victim terminal 30 (each victim).
  • the point ID is a point ID corresponding to the point closest to the current position of the victim terminal 30 (victim) among the point IDs registered in advance.
  • Each point ID registered in advance is associated with position information (latitude and longitude) of the corresponding point, and is stored in advance in, for example, the auxiliary storage device 102 or the like.
  • the estimated shelter ID is the shelter ID of the shelter where the victim associated with the victim ID is estimated to arrive (hereinafter referred to as "estimated shelter").
  • the presumed evacuation shelter for a certain disaster victim is the nearest evacuation shelter from the current position of the disaster victim.
  • the victim information collection unit 12 collects the victim ID and the spot ID from each victim terminal 30 at regular intervals (for example, every few minutes), and stores the spot corresponding to the victim ID in the victim information DB 122. Update ID. Therefore, the point ID is a value indicating the approximate current position of the victim.
  • the victim information collecting unit 12 also estimates an estimated shelter for the victim whose point ID has been updated, and updates the estimated shelter ID for the victim in the victim information DB 122 . For example, the victim information collection unit 12 estimates the nearest evacuation center from the victim's current location as the estimated evacuation center for the victim.
  • the nearest evacuation center from the victim's current position can be specified using road network information stored in the road network DB 123, for example. Also, for example, when a disaster victim is guided to a certain evacuation center, the evacuation center is estimated as an estimated evacuation center for the disaster victim.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the road network DB 123.
  • One record of road network DB123 contains point ID1, point ID2, and distance.
  • Point ID1 and point ID2 are point IDs corresponding to respective points of one node and the other of two adjacent nodes in a graph representing a road network. For example, intersections, branch points, and the like in a road network are nodes of the graph. Also, each shelter becomes a node of the graph.
  • the distance is the distance of the road section between point ID1 and point ID2.
  • point ID in evacuation center capacity DB121 and point ID in disaster victim information DB122 are values registered as point ID1 or point ID2 in road network DB123.
  • the victim information collection unit 12 uses the graph of the road network shown by the road network DB 123 to search for the nearest shelter by the Dijkstra method, with the point ID of the victim as the starting point and the distance of each road section as the cost. can do.
  • victim information collection unit 12 deletes the record of the victim from the victim information DB 122 when detecting that a certain victim has been accommodated in one of the shelters. Accomodation of the victims in the shelter may be detected based on a predetermined notification from the victim terminal 30, for example.
  • victims refer to those who are not housed in evacuation centers.
  • the evacuation center allocation unit 13 executes processing for guiding (allocating) each disaster victim to an evacuation center so as to optimize (minimize) the overall movement cost of each disaster victim.
  • the shelter allocation unit 13 outputs the processing result (the number of people guided from each shelter to another shelter, etc.) to the guidance information distribution unit 14 .
  • the guidance information distribution unit 14 distributes the results of processing by the evacuation center allocation unit 13 to each evacuation center terminal 20 .
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of a process procedure for guiding a victim according to the first embodiment.
  • the process of FIG. 7 is executed, for example, at regular intervals (for example, every few minutes) after the occurrence of a disaster.
  • the evacuation center allocation unit 13 calculates, for each combination of two evacuation centers from a set of all evacuation centers registered in the evacuation center capacity DB 121, the travel distance between the evacuation centers according to the combination. .
  • the distance traveled between two certain shelters can be calculated with reference to the road network DB 123 .
  • the shelter allocation unit 13 assigns a point ( node) and the point (node) corresponding to the point ID stored in the evacuation center capacity DB 121 for the other evacuation center. It may be a distance.
  • the evacuation center allocation unit 13 refers to the disaster victim information DB 122 ( FIG. 5 ), and for each evacuation center, the estimated number of victims who are estimated to arrive at the evacuation center (hereinafter referred to as “estimated disaster number of persons”) is calculated (S102). Specifically, the shelter allocation unit 13 classifies the records (victim IDs) stored in the disaster victim information DB 122 into groups having the same estimated shelter ID, and counts the number of records belonging to each group. Calculated as the estimated number of affected people in evacuation centers corresponding to each group. Note that Im represents the estimated number of victims for shelter m.
  • the shelter allocation unit 13 may update the estimated shelter ID in the disaster victim information DB 122.
  • V is a set of nodes in a directed graph, classified into (O, S, G, D) described later.
  • the capacity and outflow shall satisfy the following constraints.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a directed graph according to the first embodiment.
  • the nodes of Sm ⁇ S and Gm′ ⁇ G correspond to shelter m.
  • the directed graph G contains edges corresponding to all combinations of two shelters.
  • the shelter allocation unit 13 sets Im as the capacity and 0 as the cost for the side (O, Sm) from the starting point O (Origin) to S (Start).
  • the shelter allocation unit 13 also sets Im as the capacity for the side (Sm, Gm') from Sm to Gm' (Goal), and sets the moving distance between shelters as the cost.
  • the evacuation center allocation unit 13 solves the minimum cost flow problem of the directed graph G, and calculates the number of disaster victims to be guided to another evacuation center (hereinafter referred to as the “guided disaster victim number”) for each evacuation center. It derives (S104).
  • the cost is set as the distance traveled from the shelter m to the shelter m' with respect to the side (Sm, Gm'). Therefore, the number of guided victims is calculated so as to minimize the total distance traveled by each victim under the constraints of the capacity of each evacuation center.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the calculation result of the number of victims to be guided.
  • information including the number of people is obtained for each combination of the guidance source shelter ID and the guidance destination shelter ID.
  • the guidance source shelter ID is the shelter ID of the guidance source shelter.
  • the referral shelter is a shelter corresponding to one of the presumed shelters for the victims.
  • the guidance destination shelter ID is the shelter ID of the guidance destination shelter.
  • the number of people is the number of disaster victims guided from the guidance source evacuation center to the guidance destination evacuation center.
  • the number of people assigned to the side where Sm and Gm' are the same shelter is the number of people who are not guided to another shelter (the number of people accommodated (guided) to Sm number of people).
  • a record with the same guide source shelter ID and guide destination shelter ID corresponds to such a side.
  • the guidance information distribution unit 14 distributes the information shown in FIG. 9 to each evacuation center terminal 20 (S105). For example, the guidance information distribution unit 14 sends the evacuation shelter terminal 20 associated with each guidance source shelter ID in FIG. number) may be transmitted. By doing so, it is possible to determine how many disaster victims should be guided to which evacuation shelter at the evacuation center that is the guidance source.
  • first-come, first-served short-distance guidance Victims may be guided to evacuation shelters farther from the evacuation center in the first-come-first-served order (hereinafter referred to as "first-come, first-served long-distance guidance").
  • the first embodiment it is possible to support guidance to evacuation centers in consideration of the movement cost (movement distance) of victims.
  • 2nd Embodiment demonstrates a different point from 1st Embodiment. Points not specifically mentioned in the second embodiment may be the same as in the first embodiment.
  • travel time is used as travel cost
  • FIG. 10 is a flow chart for explaining an example of the procedure of guidance processing for victims according to the second embodiment.
  • the same steps as in FIG. 7 are given the same step numbers, and the description thereof is omitted.
  • the evacuation center allocation unit 13 calculates an estimated travel time (hereinafter simply referred to as "travel time") for each section from the estimated evacuation center to each other evacuation center for each disaster victim. Calculate (S203).
  • the presumed shelter can be identified by referring to the disaster victim information DB 122 .
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the victim information DB 122 according to the second embodiment.
  • the victim information DB 122 of FIG. 11 further has a column (item) of estimated moving speed in addition to the victim information DB 122 of FIG.
  • the estimated moving speed is an estimated walking speed of the victim associated with the victim ID.
  • the evacuation center allocation unit 13 divides the movement distance of each section from the estimated evacuation center of the victim to each other evacuation center by the estimated movement speed of the disaster victim, so that the distance of each section is calculated for the disaster victim. can be calculated.
  • the estimated moving speed of the victim can be calculated, for example, by applying existing technology to the history of location information of the GPS (Global Positioning System) function of the victim terminal 30.
  • GPS Global Positioning System
  • the node with Pn ⁇ P corresponds to the victim n
  • the node with Gm ⁇ G corresponds to the shelter m. Therefore, the directed graph G includes edges corresponding to all combinations of all victims and all shelters.
  • the shelter allocation unit 13 sets a capacity of 1 person and a cost of 0 for the side (O, Pn) from the starting point O (Origin) to P (Person).
  • the evacuation center allocation unit 13 solves the minimum cost flow problem of the directed graph G to generate a list of victims to be guided from each evacuation center to another evacuation center (hereinafter referred to as a “guided victim list”). It is derived (S205).
  • the travel time of the victim n from the estimated evacuation center to the evacuation center m is set as the cost for the side (Pn, Gm). Therefore, a guided victim list is derived so that the total travel time of each victim is minimized under the constraints of the capacity of each evacuation center.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a guided victim list.
  • the guided victim list is a list of sets of evacuation center IDs, guidance victim IDs, and guidance destination shelter IDs.
  • the guidance source shelter ID and the guidance destination shelter ID are as described with reference to FIG.
  • the guidance victim ID is the victim ID of a disaster victim who is guided from the evacuation center associated with the guidance source evacuation center ID to the evacuation center associated with the guidance destination evacuation center ID.
  • the victims assigned to the side where Gm is the presumed shelter of Pn are the victims who do not need to be guided to another shelter (accommodated in the presumed shelter (guided ) are affected).
  • a record with the same guide source shelter ID and guide destination shelter ID corresponds to such a side.
  • the guidance information distribution unit 14 distributes the guidance victim list to each evacuation center terminal 20 (S206). For example, the guidance information distribution unit 14 sends a guidance victim ID and a guidance destination evacuation shelter terminal 20 associated with each guidance source shelter ID in the guidance victim list (FIG. 13). A list of location IDs may be sent. By doing so, the evacuation shelter from which the evacuation center is guided can inform the disaster victims associated with the guidance disaster victim ID that they should move to the evacuation shelter associated with the guidance destination evacuation shelter ID.
  • the second embodiment it is possible to support guidance to evacuation centers in consideration of the movement cost (movement time) of disaster victims.
  • Fig. 14 shows the results of a simulation experiment in which 5000 victims and 19 evacuation shelters were set, which was conducted by the inventor of the present application regarding the conventional technology and each of the above-described embodiments.
  • the rule base is a method of guiding victims who exceed the capacity to the nearest evacuation center that is not full.
  • Non-Patent Document 1 is a method of guiding victims who exceed the capacity to the nearest evacuation shelter that is not full and has vacancies, and makes a reservation at the evacuation shelter at the time of guidance. be.
  • the first embodiment (a) is a method that corresponds to the first-come, first-served short-distance guidance in the first embodiment.
  • the first embodiment (b) is a method for coping with first-come-first-served long-distance guidance in the first embodiment.
  • the shelter allocation unit 13 is an example of a generation unit and a derivation unit.
  • Guidance support device 11 Evacuation center information collection unit 12 Victim information collection unit 13 Evacuation center allocation unit 14
  • Guidance information distribution unit 20 Evacuation center terminal 30 Multiple victim terminals 100 Drive device 101 Recording medium 102 Auxiliary storage device 103 Memory device 104 Processor 105 Interface device 121 Evacuation center capacity DB 122 Victim Information DB 123 Road network database B bus

Abstract

誘導支援装置は、始点と、複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第１のノードと、前記複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第２のノードと、終点とを含む有向グラフを生成し、前記始点から前記第１のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして０を設定し、前記第１のノードから前記第２のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして当該辺の移動距離を設定し、前記第２のノードから終点への辺には、容量として当該第２のノードに対応する避難所の空き容量を、コストとして０を設定する生成部と、前記有向グラフの最小費用流問題を解くことで、前記避難所ごとに別の避難所へ誘導する被災者の数を導出する導出部と、を有することで、被災者の移動コストが考慮された避難所への誘導を支援する。

Description

誘導支援装置、誘導支援方法及びプログラム
　本発明は、誘導支援装置、誘導支援方法及びプログラムに関する。
　被災者を避難所へ誘導するための技術として、災害シミュレーションを用いて被災者に避難を促す情報を通知する技術（特許文献１）や、被災者の携帯端末に向かうべき避難所を提示する技術（非特許文献１）等が検討されている。
特開２０２０－５２５２７号公報
梅木　寿人、他、"混雑度の偏りを考慮した避難所決定方法"、情報処理学会論文誌 Vol.60 No.2 pp.608-616.、［online］、インターネット＜ＵＲＬ：http://arakawa-lab.com/wp-content/uploads/2019/03/umeki.pdf＞
　しかしながら、特許文献１の技術は、避難を促す情報を被災者個人に提供するため、どの避難所に向かうかは被災者に委ねられており、誘導先の避難所が満員で入れない場合が生じる。また、非特許文献１の技術は、被災者を別の避難所に誘導することを可能とするが、その移動時間や移動距離等の移動コストが過大になる場合が生じる。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、被災者の移動コストが考慮された避難所への誘導を支援することを目的とする。
　そこで上記課題を解決するため、誘導支援装置は、始点と、複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第１のノードと、前記複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第２のノードと、終点とを含む有向グラフを生成し、前記始点から前記第１のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして０を設定し、前記第１のノードから前記第２のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして当該辺の移動距離を設定し、前記第２のノードから終点への辺には、容量として当該第２のノードに対応する避難所の空き容量を、コストとして０を設定する生成部と、前記有向グラフの最小費用流問題を解くことで、前記避難所ごとに別の避難所へ誘導する被災者の数を導出する導出部と、を有する。
　被災者の移動コストが考慮された避難所への誘導を支援することができる。
第１の実施の形態における誘導支援システムの構成例を示す図である。 第１の実施の形態における誘導支援装置１０のハードウェア構成例を示す図である。 第１の実施の形態における誘導支援装置１０の機能構成例を示す図である。 避難所容量ＤＢ１２１の構成例を示す図である。 第１の実施の形態における被災者情報ＤＢ１２２の構成例を示す図である。 道路網ＤＢ１２３の構成例を示す図である。 第１の実施の形態における被災者の誘導処理の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。 第１の実施の形態における有向グラフの一例を示す図である。 誘導被災者数の算出結果の一例を示す図である。 第２の実施の形態における被災者の誘導処理の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態における被災者情報ＤＢ１２２の構成例を示す図である。 第２の実施の形態における有向グラフの一例を示す図である。 誘導被災者リストの一例を示す図である。 シミュレーション実験の結果を示す図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態における誘導支援システムの構成例を示す図である。
　図１において、誘導支援装置１０は、インターネット等のネットワークを介して複数の避難所端末２０及び複数の被災者端末３０に接続する。
　避難所端末２０は、災害が発生した地域（以下、「地域Ａ」という。）における避難所ごとに配置されるＰＣ（Personal Computer）等の端末である。避難所端末２０は、避難所に関する情報（定員や既に収容済みの人数等）を誘導支援装置１０へ送信したり、誘導支援装置１０による処理結果を誘導支援装置１０から受信したりする。
　被災者端末３０は、地域Ａにおける各被災者が携帯するスマートフォン等の携帯端末である。被災者端末３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用して測定される、当該被災者端末３０の位置（すなわち、当該被災者端末３０を携帯する被災者の位置）を示す情報（以下、「位置情報」という。）を誘導支援装置１０へ提供する。
　誘導支援装置１０は、各被災者の移動コストを考慮して避難所への誘導を支援するための処理を実行する１以上のコンピュータである。
　図２は、第１の実施の形態における誘導支援装置１０のハードウェア構成例を示す図である。図２の誘導支援装置１０は、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１００、補助記憶装置１０２、メモリ装置１０３、プロセッサ１０４、及びインタフェース装置１０５等を有する。
　誘導支援装置１０での処理を実現するプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体１０１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１０１がドライブ装置１００にセットされると、プログラムが記録媒体１０１からドライブ装置１００を介して補助記憶装置１０２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１０１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１０２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１０３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１０２からプログラムを読み出して格納する。プロセッサ１０４は、ＣＰＵ若しくはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ及びＧＰＵであり、メモリ装置１０３に格納されたプログラムに従って誘導支援装置１０に係る機能を実行する。インタフェース装置１０５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。
　図３は、第１の実施の形態における誘導支援装置１０の機能構成例を示す図である。図３が示すように、誘導支援装置１０は、避難所情報収集部１１、被災者情報収集部１２、避難所割当部１３及び誘導情報配信部１４を有する。これら各部は、誘導支援装置１０にインストールされた１以上のプログラムが、プロセッサ１０４に実行させる処理により実現される。誘導支援装置１０は、また、避難所容量ＤＢ１２１、被災者情報ＤＢ１２２及び道路網ＤＢ１２３等のデータベース（記憶部）を利用する。これら各データベースは、例えば、補助記憶装置１０２、又は誘導支援装置１０にネットワークを介して接続可能な記憶装置等を用いて実現可能である。
　避難所情報収集部１１は、例えば、災害の発生後において、各避難所端末２０から各避難所に関する情報を（以下、「避難所情報」という。）収集し、収集した避難所情報を避難所容量ＤＢ１２１へ登録する。
　図４は、避難所容量ＤＢ１２１の構成例を示す図である。避難所容量ＤＢ１２１は、避難所ごとに、避難所ＩＤ、地点ＩＤ、定員及び収容済み人数等を記憶する。避難所ＩＤは、避難所の識別情報である。地点ＩＤは、避難所が所在する地点の識別情報である。なお、定員は、避難所の収容人数の上限である。収容済み人数は、避難所が既に収容している被災者の人数である。
　避難所情報収集部１１は、例えば、一定時間ごと（例えば、数分ごと等）に各避難所端末２０から避難所情報を収集し、避難所容量ＤＢ１２１を更新する。時事刻々と被災者が避難所へ到達し、収容済み人数が変化するからである。したがって、避難所容量ＤＢ１２１の収容済み人数は、各避難所が、ほぼ現時点において収容している人数を示す。なお、地点ＩＤ及び定員は固定であるため、一定時間ごとに収集される避難所情報には、避難所ＩＤ及び収容済み人数が含まれていればよい。
　被災者情報収集部１２は、各被災者に関する情報（以下、「被災者情報」という。）を各被災者端末３０から収集し、収集した被災者情報を被災者情報ＤＢ１２２へ登録する。
　図５は、第１の実施の形態における被災者情報ＤＢ１２２の構成例を示す図である。被災者情報ＤＢ１２２は、被災者端末３０ごと（被災者ごと）に、被災者ＩＤ、地点ＩＤ及び推定避難所ＩＤ等を記憶する。被災者ＩＤは、被災者端末３０ごと（被災者ごと）の識別情報である。地点ＩＤは、予め登録されている地点ＩＤのうち、被災者端末３０（被災者）の現在位置に最も近い地点に対応する地点ＩＤである。予め登録されている各地点ＩＤは、それぞれに対応する地点の位置情報（緯度及び経度）に関連付けられて、例えば、補助記憶装置１０２等に予め記憶されている。推定避難所ＩＤは、被災者ＩＤに係る被災者が到着することが推定される避難所（以下、「推定避難所」という。）の避難所ＩＤである。例えば、或る被災者の推定避難所は、当該被災者の現在位置から最寄りの避難所である。
　被災者情報収集部１２は、一定時間ごと（例えば、数分ごと等）に各被災者端末３０から被災者ＩＤ及び地点ＩＤを収集し、被災者情報ＤＢ１２２において、当該被災者ＩＤに対応する地点ＩＤを更新する。したがって、地点ＩＤは、被災者のほぼ現在位置を示す値となる。被災者情報収集部１２は、また、地点ＩＤが更新された被災者について推定避難所を推定し、被災者情報ＤＢ１２２において、当該被災者に対する推定避難所ＩＤを更新する。例えば、被災者情報収集部１２は、被災者の現在位置から最寄りの避難所を当該被災者の推定避難所として推定する。被災者の現在位置から最寄りの避難所は、例えば、道路網ＤＢ１２３に記憶されている道路網情報を用いて特定することができる。また、例えば、被災者がある避難所への誘導を受けた場合は、当該避難所を当該被災者の推定避難所として推定する。
　図６は、道路網ＤＢ１２３の構成例を示す図である。道路網ＤＢ１２３の１つのレコードは、地点ＩＤ１、地点ＩＤ２及び距離を含む。地点ＩＤ１及び地点ＩＤ２は、道路網を表現するグラフにおいて、隣接する２ノードの一方のノードと他方のノードのそれぞれの地点に対応する地点ＩＤである。例えば、道路網における交差点や分岐点等が当該グラフのノードとなる。また、各避難所も当該グラフのノードとなる。距離は、地点ＩＤ１と地点ＩＤ２との間の道路区間の距離である。なお、避難所容量ＤＢ１２１における地点ＩＤや、被災者情報ＤＢ１２２における地点ＩＤは、道路網ＤＢ１２３において地点ＩＤ１又は地点ＩＤ２として登録されている値である。
　被災者情報収集部１２は、例えば、道路網ＤＢ１２３が示す道路網のグラフを用いて、被災者の地点ＩＤを起点とし、各道路区間の距離をコストとして、ダイクストラ法によって最寄りの避難所を探索することができる。
　なお、被災者情報が被災者情報ＤＢ１２２に登録される者は、未だいずれの避難所にも収容されていない被災者である。「未だいずれの避難所にも収容されていない被災者」には、当該被災者の推定避難所に到着後、当該推定避難所において別の避難所に誘導されたが、当該別の避難所に収容されていない者も含まれる。被災者情報収集部１２は、或る被災者がいずれかの避難所に収容されたことを検知すると、当該被災者のレコードを被災者情報ＤＢ１２２から削除する。避難所への被災者の収容は、例えば、被災者端末３０からの所定の通知に基づいて検知されてもよい。以下、特に断りがない限り、被災者とは、避難所に収容されていない者をいう。
　避難所割当部１３は、各被災者の総合的な移動コストが最適化（最小化）されるように、各被災者を避難所へ誘導する（割り当てる）ための処理を実行する。避難所割当部１３は、処理結果（各避難所から他の避難所への誘導人数等）を誘導情報配信部１４へ出力する。
　誘導情報配信部１４は、避難所割当部１３による処理結果を各避難所端末２０へ配信する。
　以下、誘導支援装置１０が実行する処理手順について説明する。図７は、第１の実施の形態における被災者の誘導処理の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。図７の処理は、例えば、災害の発生後に一定時間ごと（例えば、数分ごと）に実行される。
　ステップＳ１０１において、避難所割当部１３は、避難所容量ＤＢ１２１に登録されている全ての避難所の集合からの２つの避難所の組み合わせごとに、当該組み合わせに係る避難所間の移動距離を算出する。或る２つの避難所間の移動距離は、道路網ＤＢ１２３を参照して計算可能である。例えば、避難所割当部１３は、道路網ＤＢ１２３が示す道路網（グラフ）において、当該２つの避難所のうちの一方の避難所について避難所容量ＤＢ１２１に記憶されている地点ＩＤに対応する地点（ノード）と他方の避難所について避難所容量ＤＢ１２１に記憶されている地点ＩＤに対応する地点（ノード）との間の経路のうちの最短経路をダイクストラ法によって計算し、当該最短経路の距離を移動距離としてもよい。
　続いて、避難所割当部１３は、被災者情報ＤＢ１２２（図５）を参照して、避難所ごとに、当該避難所に到着することが推定される被災者の推定人数（以下、「推定被災者数」という。）を算出する（Ｓ１０２）。具体的には、避難所割当部１３は、被災者情報ＤＢ１２２に記憶されているレコード（被災者ＩＤ）を、推定避難所ＩＤが共通するグループごと）に分類し、各グループに属するレコード数を各グループに対応する避難所の推定被災者数として算出する。なお、避難所ｍに対する推定被災者数をＩｍと表記する。
　なお、このタイミングで（ステップＳ１０２の直前に）避難所割当部１３が、被災者情報ＤＢ１２２の推定避難所ＩＤを更新してもよい。
　続いて、避難所割当部１３は、被災者の避難所間の誘導（避難所への割当）を最小費用流問題によって定式化するための有向グラフＧ＝（Ｖ，Ｅ）を生成する（Ｓ１０３）。Ｖは、有向グラフのノードの集合であり、後述の（Ｏ，Ｓ，Ｇ，Ｄ）に分類される。
　最小費用流問題とは、有向グラフＧ＝（Ｖ，Ｅ）において、各辺ｅ∈Ｅの容量ｕｅ＞０およびコストｃｅが与えられ、各頂点ｖ∈Ｖの流出量ｂｖが与えられたとき、総費用Σｅ∈Ｅｃｅｘｅが最小となる各辺のフローｘｅを求める問題をいう。但し、容量と流出量について以下の制約条件を満たすものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　図８は、第１の実施の形態における有向グラフの一例を示す図である。図８の有向グラフＧにおいて、Ｓｍ∈ＳとＧｍ'∈Ｇのノードは避難所ｍに対応する。したがって、有向グラフＧは、２つの避難所の全ての組み合わせに対応する辺を含む。避難所割当部１３は、始点Ｏ（Ｏｒｉｇｉｎ）からＳ（Ｓｔａｒｔ）への辺（Ｏ，Ｓｍ）には、容量としてＩｍを設定し、コストとして０を設定する。避難所割当部１３は、また、ＳｍからＧｍ'（Ｇｏａｌ）への辺（Ｓｍ，Ｇｍ'）には、容量としてＩｍを設定し、コストとして避難所間の移動距離を設定する。当該移動距離は、ステップＳ１０１において算出された値である（但し、ＳｍとＧｍ'とが同じ避難所である場合、移動距離＝０である）。避難所割当部１３は、更に、Ｇから終点Ｄ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）への辺（Ｇｎ，Ｄ）には、容量として避難所ｍの空き容量（＝定員Ｃｍ－収容済み人数）を設定し、コストとして０を設定する。なお、定員及び収容済み人数は、いずれも避難所容量ＤＢ１２１（図４）を参照して特定可能である。
　続いて、避難所割当部１３は、有向グラフＧの最小費用流問題を解くことで、避難所ごとに、別の避難所に誘導する被災者数（以下、「誘導被災者数」という。）を導出する（Ｓ１０４）。第１の実施の形態では、有向グラフＧにおいて、辺（Ｓｍ，Ｇｍ'）に対して避難所ｍから避難所ｍ'への移動距離がコストとして設定される。したがって、各避難所の定員の制約下において、各被災者の移動距離の総和が最小化されるように、誘導被災者数が算出される。
　図９は、誘導被災者数の算出結果の一例を示す図である。図９に示されるように、第１の実施の形態では、最小費用流問題の解として、誘導元避難所ＩＤ及び誘導先避難所ＩＤの組み合わせごとに、人数を含む情報が得られる。誘導元避難所ＩＤは、誘導元の避難所の避難所ＩＤである。誘導元の避難所とは、いずれかの被災者の推定避難所に相当する避難所である。一方、誘導先避難所ＩＤとは、誘導先の避難所の避難所ＩＤである。人数は、誘導元の避難所から誘導先の避難所への誘導被災者数である。
　なお、最小費用流問題の解において、ＳｍとＧｍ'とが同じ避難所である辺に対して割り当てられた人数は、別の避難所には誘導しない人数（Ｓｍに対して収容（誘導）される人数）である。図９において、誘導元避難所ＩＤと誘導先避難所ＩＤとが同じレコードが、このような辺に対応する。
　なお、最小費用流のアルゴリズムについては、例えば、「Korte, B., Vygen, J., Korte (2012). Combinatorial optimization (Vol. 2, p. 2). Heidelberg: Springer.」（和訳「B. コルテ  (著), J. フィーゲン  (著), 浅野 孝夫 (翻訳), 浅野 泰仁 (翻訳), 小野 孝男 (翻訳), & 1 その他、組合せ最適化 第2版 (理論とアルゴリズム) 単行本、2012/2/29」）に詳しい。
　続いて、誘導情報配信部１４は、各避難所端末２０へ図９に示す情報を配信する（Ｓ１０５）。例えば、誘導情報配信部１４は、図９にける各誘導元避難所ＩＤに係る避難所端末２０に対し、当該誘導元避難所ＩＤに対応する誘導先避難所ＩＤごとに、人数（誘導被災者数）を示す情報を送信してもよい。そうすることで、誘導元の避難所では、何人の被災者をいずれの避難所へ誘導すべきかを判断することができる。
　なお、誘導元の避難所のうち、複数の誘導先の避難所が割り当てられた避難所では、当該避難所への先着順に、当該避難所により近い避難所へ被災者を誘導してもよいし（以下、「先着順短距離誘導」という。）、当該避難所への先着順に、当該避難所により遠い避難所へ被災者を誘導してもよい（以下、「先着順長距離誘導」という。）。
　上述したように、第１の実施の形態によれば、被災者の移動コスト（移動距離）が考慮された避難所への誘導を支援することができる。
　次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では第１の実施の形態と異なる点について説明する。第２の実施の形態において特に言及されない点については、第１の実施の形態と同様でもよい。第２の実施の形態では、移動時間を移動コストとした例について説明する。
　図１０は、第２の実施の形態における被災者の誘導処理の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。図１０中、図７と同一ステップには同一ステップ番号を付し、その説明は省略する。
　ステップＳ１０２に続いて、避難所割当部１３は、被災者ごとに、推定避難所から別の各避難所へのそれぞれの区間の移動時間の推定値（以下、単に「移動時間」という。）を算出する（Ｓ２０３）。推定避難所は、被災者情報ＤＢ１２２を参照して特定可能である。
　図１１は、第２の実施の形態における被災者情報ＤＢ１２２の構成例を示す図である。図１１の被災者情報ＤＢ１２２は、図５の被災者情報ＤＢ１２２に対して、更に推定移動速度の列（項目）を有する。推定移動速度は、被災者ＩＤに係る被災者の歩行速度の推定値である。
　避難所割当部１３は、被災者の推定避難所から別の各避難所へのそれぞれの区間の移動距離を当該被災者の推定移動速度で除することで、当該被災者について、当該それぞれの区間の移動時間を算出することができる。
　なお、被災者の推定移動速度は、例えば、被災者端末３０のＧＰＳ（Global Positioning System）機能の位置情報の履歴に対して既存技術を適用することで算出することができる。
　続いて、避難所割当部１３は、図１２の有向グラフＧ＝（（Ｏ，Ｐ，Ｇ，Ｄ），Ｅ）を生成する（Ｓ２０４）。有向グラフＧにおいて、Ｐｎ∈Ｐのノードは被災者ｎに対応し、Ｇｍ∈Ｇのノードは避難所ｍに対応する。したがって、有向グラフＧは、全ての被災者と全ての避難所との全ての組み合わせに対応する辺を含む。避難所割当部１３は、始点Ｏ（Ｏｒｉｇｉｎ）からＰ（Ｐｅｒｓｏｎ）への辺（Ｏ，Ｐｎ）には、容量１人と、コスト０とを設定する。避難所割当部１３は、また、辺（Ｐｎ，Ｇｍ）には、容量１人と、コストとして被災者ｎの推定避難所から避難所ｍへの被災者ｎの移動時間とを設定する（但し、ＧｍがＰｎの推定避難所である辺については移動時間＝０である）。避難所割当部１３は、更に、Ｇｍから終点Ｄ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）への辺（Ｇｎ，Ｄ）には、容量として避難所ｍの空き容量（＝定員Ｃｍ－収容済み人数）を設定し、コストとして０を設定する。
　続いて、避難所割当部１３は、有向グラフＧの最小費用流問題を解くことで、各避難所が別の避難所に誘導する被災者のリスト（以下、「誘導被災者リスト」という。）を導出する（Ｓ２０５）。特に、第２の実施の形態では、有向グラフＧにおいて、辺（Ｐｎ，Ｇｍ）に対して被災者ｎの推定避難所から避難所ｍへの被災者ｎの移動時間がコストとして設定される。したがって、各避難所の定員の制約下において、各被災者の移動時間の総和が最小化されるように、誘導被災者リストが導出される。
　図１３は、誘導被災者リストの一例を示す図である。図１３に示されるように、誘導被災者リストは、誘導元避難所ＩＤ、誘導被災者ＩＤ、誘導先避難所ＩＤの組のリストである。誘導元避難所ＩＤ及び誘導先避難所ＩＤについては、図９において説明した通りである。誘導被災者ＩＤは、誘導元避難所ＩＤに係る避難所から誘導先避難所ＩＤに係る避難所へ誘導される被災者の被災者ＩＤである。
　なお、最小費用流問題の解において、ＧｍがＰｎの推定避難所である辺に対して割り当てられた被災者は、別の避難所への誘導が不要な被災者（推定避難所に収容（誘導）される被災者）である。図１３において、誘導元避難所ＩＤと誘導先避難所ＩＤとが同じレコードが、このような辺に対応する。
　続いて、誘導情報配信部１４は、各避難所端末２０へ誘導被災者リストを配信する（Ｓ２０６）。例えば、誘導情報配信部１４は、誘導被災者リスト（図１３）における各誘導元避難所ＩＤに係る避難所端末２０に対し、当該誘導元避難所ＩＤに対応する誘導被災者ＩＤ及び誘導先避難所ＩＤのリストを送信してもよい。そうすることで、誘導元の避難所では、当該誘導被災者ＩＤに係る被災者に対し、当該誘導先避難所ＩＤに係る避難所へ移動すべことを伝えることができる。
　上述したように、第２の実施の形態によれば、被災者の移動コスト（移動時間）が考慮された避難所への誘導を支援することができる。
　なお、従来技術と上記各実施の形態に関して本願発明者が実施した、５０００人の被災者と１９か所の避難所とを設定したシミュレーション実験の結果を図１４に示す。
　図１４において、ルールベースとは、定員を超える被災者を、満員でない最寄りの避難所に誘導するという手法である。
　既存手法とは、非特許文献１の手法であり、定員を超える被災者を、満員でなく予約に空きがある最寄りの避難所に誘導し、誘導時に誘導先の避難所を予約するといった手法である。
　第１の実施の形態（ａ）は、第１の実施の形態において先着順短距離誘導に対応する手法である。
　第１の実施の形態（ｂ）は、第１の実施の形態において先着順長距離誘導に対応する手法である。
　図１４より明らかなように、各被災者の平均移動時間は、第２の実施の形態によって最小の値が得られた。また、第１の実施の形態についても、ルールベース及び既存手法に対して良好な性能が得られた。
　なお、本実施の形態において、避難所割当部１３は、生成部及び導出部の一例である。
　以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０　　　　　誘導支援装置
１１　　　　　避難所情報収集部
１２　　　　　被災者情報収集部
１３　　　　　避難所割当部
１４　　　　　誘導情報配信部
２０　　　　　避難所端末
３０　　　　　複数の被災者端末
１００　　　　ドライブ装置
１０１　　　　記録媒体
１０２　　　　補助記憶装置
１０３　　　　メモリ装置
１０４　　　　プロセッサ
１０５　　　　インタフェース装置
１２１　　　　避難所容量ＤＢ
１２２　　　　被災者情報ＤＢ
１２３　　　　道路網ＤＢ
Ｂ　　　　　　バス

Claims (5)

  1. 　始点と、複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第１のノードと、前記複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第２のノードと、終点とを含む有向グラフを生成し、前記始点から前記第１のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして０を設定し、前記第１のノードから前記第２のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして当該辺の移動距離を設定し、前記第２のノードから終点への辺には、容量として当該第２のノードに対応する避難所の空き容量を、コストとして０を設定する生成部と、
    　前記有向グラフの最小費用流問題を解くことで、前記避難所ごとに別の避難所へ誘導する被災者の数を導出する導出部と、
    を有することを特徴とする誘導支援装置。
  2. 　始点と、複数の避難所のうちのいずれに到着するかが推定されている複数の被災者のそれぞれに対応する複数の第１のノードと、前記複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第２のノードと、終点とを含む有向グラフを生成し、前記始点から前記第１のノードへの辺には、容量として１を、コストとして０を設定し、前記第１のノードから前記第２のノードへの辺には、容量として１を、コストとして当該第１のノードに対応する被災者の到着が推定されている避難所から当該第２のノードに対応する避難所への当該被災者の移動時間を設定し、前記第２のノードから前記終点への辺には、容量として当該第２のノードに対応する避難所の空き容量を、コストとして０を設定する生成部と、
    　前記有向グラフの最小費用流問題を解くことで、前記被災者ごとに誘導先の避難所を導出する導出部と、
    を有することを特徴とする誘導支援装置。
  3. 　始点と、複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第１のノードと、前記複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第２のノードと、終点とを含む有向グラフを生成し、前記始点から前記第１のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして０を設定し、前記第１のノードから前記第２のノードへの辺には、容量として当該第１のノードに対応する避難所への到着が推定される被災者の数を、コストとして当該辺の移動距離を設定し、前記第２のノードから終点への辺には、容量として当該第２のノードに対応する避難所の空き容量を、コストとして０を設定する生成手順と、
    　前記有向グラフの最小費用流問題を解くことで、前記避難所ごとに別の避難所へ誘導する被災者の数を導出する導出手順と、
    をコンピュータが実行することを特徴とする誘導支援方法。
  4. 　始点と、複数の避難所のうちのいずれに到着するかが推定されている複数の被災者のそれぞれに対応する複数の第１のノードと、前記複数の避難所のそれぞれに対応する複数の第２のノードと、終点とを含む有向グラフを生成し、前記始点から前記第１のノードへの辺には、容量として１を、コストとして０を設定し、前記第１のノードから前記第２のノードへの辺には、容量として１を、コストとして当該第１のノードに対応する被災者の到着が推定されている避難所から当該第２のノードに対応する避難所への当該被災者の移動時間を設定し、前記第２のノードから前記終点への辺には、容量として当該第２のノードに対応する避難所の空き容量を、コストとして０を設定する生成手順と、
    　前記有向グラフの最小費用流問題を解くことで、前記被災者ごとに誘導先の避難所を導出する導出手順と、
    をコンピュータが実行することを特徴とする誘導支援方法。
  5. 　請求項３又は４記載の誘導支援方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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