JPWO2018062064A1 - 浸水予測システム、予測方法、プログラム - Google Patents

Abstract

波により浸水する陸上の浸水予測地点の浸水深を予測する浸水予測システム（１００）は、水上の複数の観測位置における波の最大波高と、波により浸水する陸上の領域毎の浸水深とに基づいて、陸上の領域内の浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの観測位置を選定し、浸水予測地点の浸水深を予測する予測式を生成する予測式生成部（２０）と、センサ（２１０、２２０）から、予測式生成部（２０）が選定した観測位置の最大波高計測値を取得し、予測式を用いて浸水予測地点の浸水深を予測する浸水深予測部（５０）とを備える。

Description

この発明は、津波による陸上の浸水を予測する浸水予測システム、予測方法、プログラムに関する。

津波による被害を抑えるためには、津波の到来前に、浸水の有無、浸水する場合の浸水の深さ等の津波の危険度を予測することが望ましい。特許文献１は、津波の波高と陸上の標高とを比較することにより、津波の危険度を判断する浸水予測システムを開示する。また、特許文献２は、津波の波高を、レーダ装置により観測した水面の流速をもとに求める技術を開示する。

特開２０１４−１８２５６４号公報 特開２０１６−８５２０６号公報

津波による陸上の浸水の深さは、海上における津波の高さと同じではない。特に、海岸から離れた場所、地形が複雑な場合等では、浸水の深さと海上における津波の高さの違いは大きい。このため、特許文献１に記載の浸水予測システムは、津波の危険度を正確に予測することができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、津波の危険度をより正確に予測することができる浸水予測システム、予測方法、プログラムを得るためのものである。

この発明に関わる浸水予測システムは、波により浸水する陸上の浸水予測地点の浸水深を予測する浸水予測システムであって、水上の複数の観測位置における波の最大波高と、波により浸水する陸上の領域毎の浸水深とに基づいて、陸上の領域内の浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの観測位置を選定し、浸水予測地点の浸水深を予測する予測式を生成する予測式生成部と、センサから、予測式生成部が選定した観測位置の最大波高計測値を取得し、予測式を用いて浸水予測地点の浸水深を予測する浸水深予測部とを備える。

この発明によれば、津波による陸上の浸水の深さを正確に求めることができる浸水予測システムを得ることができる。

実施の形態１における波高取得位置、観測位置、浸水予測地点の例を示す図 実施の形態１における浸水予測システムの構成を示す図 実施の形態１における観測位置における最大波高と浸水予測地点における浸水深の関係を示す図 実施の形態１における浸水予測地点における浸水深と浸水による被害の程度の関係を示す図 実施の形態１における浸水予測システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図 実施の形態１における浸水予測システムの浸水深予測部の処理の流れを示すフローチャート 実施の形態２における浸水予測システムの構成を示す図 実施の形態２における浸水予測システムの浸水深予測部の処理の流れを示すフローチャート 実施の形態３における浸水予測システムの構成を示す図 実施の形態３における浸水予測システムの浸水深予測部の処理の流れを示すフローチャート 実施の形態４における浸水予測システムの構成を示す図 実施の形態４における浸水予測システムの浸水深予測部の処理の流れを示すフローチャート

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態に係る浸水予測システム１００とそれが実行する予測方法を説明する。

本実施の形態に係る浸水予測システム１００は、海上の複数の位置（以下、観測位置）における津波の最大波高を観測し、観測した最大波高に基づいて、地上の任意の地点（以下、浸水予測地点）の浸水深さを予想する装置である。

まず、図１を参照して、観測位置と浸水予測地点について説明する。図１は、海洋と陸地との一例を例示している。図１において、海岸線１０２０を境にして、上方が海洋１０２１であり、下方が陸地１０２２である。矢印１０３０で示すように、津波は、海洋から陸地に向かって進む。

浸水予測システム１００は、陸地１０２２を、メッシュ状に一定の広さに区切って得られる複数の領域１００１の集合１０００として扱う。また、いずれかの領域１００１内の、家屋、建築物等が存在する重要な地点で、そこが浸水するか否かを予測する地点を、浸水予測地点１００２とする。浸水予測システム１００は、各浸水予測地点１００２が、津波により浸水するか否か、および、浸水する場合には、浸水時の地面から水面までの高さである浸水深を求める。

また、浸水予測システム１００は、海洋１０２１を、メッシュ状に一定の広さに区切って得られる複数の領域１０１１の集合１０１０として扱う。以下、海洋の複数の領域１０１１のうち、その位置の波の高さを測定する領域１０１１を、観測位置１０１２とする。

浸水予測システム１００は、予測のために、各観測位置１０１２での波高のうち最大波高を使用する。最大波高とは、それぞれの観測位置１０１２における波高の最大値のことである。最大波高を計測する場合は、各観測位置１０１２で過去Ｎ時間に観測された波高のうちの最大値を計測する。ここで、Ｎは、例えば、１〜３時間である。波高を測定するセンサとしては、海底に置いた圧力計、ＧＰＳ付きブイ、レーダといったものがあるが、いずれを使用しても良い。また、センサが取得するデータの種類についても、直接波高を測定するセンサに限らず、例えば水面の流速を測定し、測定した流速から、間接的に波高を算出するものであっても良い。

実施の形態１に係る浸水予測システム１００は、図２に示すように、予測式生成部２０と、記憶部３０と、波高入力部４０と、浸水深予測部５０と、表示部６０とを備えている。

また、浸水予測システム１００は、外部にあるデータベース１０にネットワークを介して接続されており、これを参照する。データベース１０は、複数の過去の津波について、津波毎の複数の観測位置１０１２における最大波高と陸上の複数の領域１００１における浸水深の観測値と模擬計算による計算値を記憶する。データベース１０は、シミュレーションによる値を記憶してもよい。データベース１０の詳細は後述する。

予測式生成部２０は、観測位置選択部２１と式算出部２２を備えている。
観測位置選択部２１は、予め選択されている１又は複数の浸水予測地点１００２の浸水深を予測するために、少なくとも一つの観測位置１０１２を選定する。観測位置選択部２１は、データベース１０に記憶された、水上の複数の観測位置１０１２毎における波の最大波高と浸水する陸上の複数の領域１００１のそれぞれの浸水深とに基づいて、観測位置１０１２を選定する。選定された観測位置１０１２を、以後、波高取得位置１０１１と呼ぶ。観測位置選択部２１は、浸水予測地点１００２が複数ある場合には、浸水予測地点１００２毎に波高取得位置１０１１を選択する。

式算出部２２は、データベース１０に記憶されている、各観測位置１０１２における波の最大波高と浸水した複数の領域１００１の浸水深とに基づいて、各浸水予測地点１００２での浸水深を予測する予測式を生成する。

予測式生成部２０は、観測位置選択部２１が選択した波高取得位置１０１１と、式算出部２２が算出した予測式とを、記憶部３０に記憶する。

波高入力部４０は、波高を測定するセンサ２１０、２２０で計測されたセンサ２１０、２２０それぞれの観測位置１０１２における最大波高の値を取得する。なお、以後、波高入力部４０が取得した、観測位置１０１２における最大波高を最大波高計測値という。

浸水深予測部５０は、浸水予測地点１００２毎に、波高入力部４０から供給されている最大波高の値のうちの、記憶部３０に記憶されている波高取得位置１０１１での最大波高計測値と、記憶部３０に記憶されている予測式とに基づいて、浸水深を予測する。

データベース１０は、表１に示すように、複数の津波について、津波の識別番号ｋ、その津波を引き起こした地震の震源位置（ｘ_ｋ，ｙ_ｋ，ｚ_ｋ）とマグニチュード、観測位置１０１２（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，・・・）における最大波高（Ｈ_１ｋ，Ｈ_２ｋ，Ｈ_３ｋ，Ｈ_４ｋ,・・・）と、陸上の複数の領域１００１（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，・・・）における浸水深（Ｄ_１ｋ，Ｄ_２ｋ，Ｄ_３ｋ，Ｄ_４ｋ,・・・）を記憶したものである。ｋは自然数である。データベース１０のデータとしては、観測位置１０１２や陸上の領域１００１から測定された津波についてのデータを集めても良い。また、より多くの津波について、観測位置１０１２や陸上の領域１００１のデータを集めるためには、震源位置やマグニチュードといった地震の発生条件を変化させながら実施したシミュレーションのデータを集めても良い。なお、表１においては、観測位置１０１２が４つの例を示しているが、観測位置１０１２は、複数であれば、いくつであっても良い。また、同様に、陸上の複数の領域１００１についても、いくつであっても良い。また、観測位置１０１２と陸上の複数の領域１００１の数は、同じである必要は無く、それぞれ独立に決めて良い。

図３Ａは、観測位置１０１２における最大波高と陸上の複数の領域１００１の一つにおける浸水深の関係を示す図であり、表１の観測位置１０１２であるＷｉ（ｉ＝１，２，・・・）における最大波高Ｈ_ｉｋ（ｋは津波の識別番号）と陸上の領域１００１の一つであるＧｊ（ｊ＝１，２，・・・）における浸水深Ｄ_ｊｋの組である（Ｈ_ｉｋ、Ｄ_ｊｋ）を複数の津波についてグラフで表現している。図３Ａの一つ一つの点は、それぞれの津波ｋにおける（Ｈ_ｉｋ、Ｄ_ｊｋ）を表す。図３Ａに示すように、浸水深Ｄ_ｊｋが上昇するにつれて、陸上では、浸水、建築物の損壊・流失が生じ、損害の様相も変化する。

陸上においては、津波の規模が大きくなり、津波の最大波高Ｈ_ｉｋが一定の値Ａ以上となると、浸水する。この一定の値Ａは、海岸の標高が０［ｍ］の位置では０であり、対象となる陸上の領域１００１が陸地の内部になるほど、または、標高が高くなるほど、高い値となる。このことから、最大波高Ｈ_ｉｋと浸水深Ｄ_ｊｋとの関係は、最大波高Ｈ_ｉｋが一定の値Ａ未満であれば、浸水深Ｄ_ｊｋは０［ｍ］であり、最大波高Ｈ_ｉｋが一定の値Ａ以上であれば、浸水深Ｄ_ｊｋは、最大波高Ｈ_ｉｋから一定の値Ａを引いた値に比例した深さ［ｍ］となる。また、最大波高Ｈ_ｉｋと浸水深Ｄ_ｊｋとの関係を示す分布図は、図３Ａの様に、最大波高Ｈ_ｉｋが一定の値Ａのところで折れ曲がった折れ線の様になる。

観測位置選択部２１は、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋを算出するために、一つ以上の観測位置１０１２を選択し、波高取得位置１０１１とする。観測位置選択部２１は、データベース１０に含まれる複数の津波のデータについて、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋと、それぞれの観測位置１０１２における最大波高Ｈ_ｉｋの、図３Ａに示される相互の分布を基に、観測位置１０１２の中から波高取得位置１０１１を選択する。観測位置選択部２１は、図３Ａの関係を基に最大波高Ｈ_ｉｋから算出した場合の浸水深Ｄ_ｊｋの予測値の誤差が小さくなる観測位置１０１２を、波高取得位置１０１１に選択する。具体的には、観測位置選択部２１は、データベース１０に含まれる複数の津波のデータのなかから、浸水予測地点１００２が浸水する津波についての最大波高Ｈ_ｉｋと浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋとの相関係数を基に波高取得位置１０１１を選択する。一般に、２つの変数の相関係数は、相関が強いほど１に近づく。このため、観測位置選択部２１は、例えば、相関係数が０．９〜１．０の間にあるものとする。このように、決められた一定の範囲内にある観測位置１０１２を波高取得位置１０１１とする。

観測位置選択部２１は、上記に加えて、浸水予測地点１００２からの距離が決められた範囲にある観測位置１０１２を波高取得位置１０１１とする。距離の決められた範囲は、例えば、浸水が予想される場合に、浸水予測地点１００２において浸水に対処するための時間などから決定される。浸水予測システム１００としては、津波が到来するよりも十分な時間だけ前に浸水の予測を行なう必要が有る。十分な時間とは、例えば、浸水予測地点１００２から避難場所等に避難するために必要な最小限の避難時間Ｔｅである。観測位置１０１２付近の津波の速さＶｔは、観測位置１０１２付近の海洋の深さより求めることができる。このことから、観測位置選択部２１は、浸水するよりも避難時間Ｔｅ前に予想を行なうため、浸水予測地点１００２より距離がＶｔ×Ｔｅ以上離れた位置の観測位置１０１２を波高取得位置１０１１とする。

式算出部２２は、データベース１０に含まれる津波のデータを基に、波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋから浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋを予測する予測式を生成する。式算出部２２は、データベース１０に含まれる津波のデータの、波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋと浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋとの間の図３Ａに示す関係より、予測式を生成する。図３Ａから分かるとおり、波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋが増加すると、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋの予測値は、単調に増加する。このため、式算出部２２は、データベース１０に含まれる津波のデータから、浸水予測地点１００２が浸水する。すなわち、浸水深Ｄ_ｊｋが０［ｍ］を超える津波についての波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋと浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋとの間に、以下の式（１）に示す予測式を生成する。

ここで、ｍは、図３Ａの回帰直線Ｂの傾きｍである。Ａは、前出の図３Ａの一定の値Ａであり、浸水深Ｄ_ｊｋが０［ｍ］を超える最大波高Ｈ_ｉｋの値である。式算出部２２は、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋが０［ｍ］または決められた一定の値εを超える津波について、波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋと浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋのそれぞれのデータから回帰計算を行い、傾きｍおよび一定の値Ａの値を求める。回帰計算には、例えば、直線回帰による計算が用いられる。式算出部２２は、生成した浸水深Ｄ_ｊｋの予測式（１）を記憶部３０に記憶させる。なお、上記の浸水深Ｄ_ｊｋの決められた一定の値εは、データベース１０に含まれる浸水深Ｄ_ｊｋの測定誤差等を基に決める値であり、０以上の正の値である。

波高入力部４０は、１つ以上の波高を計測するセンサ（レーダ装置のセンサ２１０やＧＰＳ波高計のセンサ２２０）から、それぞれの観測位置１０１２における最大波高Ｈ_ｉｋを取得する。例えば、センサとしてレーダ装置のように、広範囲の最大波高Ｈ_ｉｋを取得可能なセンサを使用する場合、波高入力部４０は、センサが出力する最大波高Ｈ_ｉｋのデータから、それぞれの観測位置１０１２における最大波高Ｈ_ｉｋを取得する。センサとして、ＧＰＳ波高計のように、決められた位置での波高を測定するセンサを使用する場合、波高入力部４０は、観測位置１０１２毎に設置された複数のセンサそれぞれから最大波高Ｈ_ｉｋのデータを取得する。

浸水深予測部５０は、記憶部３０を参照し、記憶されている波高取得位置１０１１と浸水深Ｄ_ｊｋの予測式をそれぞれの浸水予測位置ごとに取得する。予測式生成部２０が、記憶部３０に式（１）を記憶している場合、式（１）を取得する。浸水深予測部５０は、波高入力部４０から取得したそれぞれの観測位置１０１２の最大波高（最大波高計測値）の中から、波高取得位置１０１１における値を式（１）に代入して、浸水予測地点１００２における浸水の予測値を算出する。表示部６０は、浸水深予測部５０が算出した浸水予測地点１００２における浸水の予測値を表示する。

図４は、浸水予測システム１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。浸水予測システム１００は、制御装置３０１と、主記憶装置３０２と、外部記憶装置３０３と、入力装置３０４と、表示装置３０５と、送受信装置３０６とを備える。主記憶装置３０２、外部記憶装置３０３、入力装置３０４、表示装置３０５、および送受信装置３０６はいずれも内部バス３００を介して制御装置３０１に接続されている。

制御装置３０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成されている。制御装置３０１は、外部記憶装置３０３に記憶されている制御プログラム３０７に従って、浸水予測システム１００の処理を実行する。具体的には、浸水予測システム１００の予測式生成部２０、波高入力部４０、および浸水深予測部５０として機能する。

主記憶装置３０２は、例えば、ＲＡＭ（Random-Access Memory）から構成されている。主記憶装置３０２は、後述する外部記憶装置３０３に記憶されている制御プログラム３０７をロードし、制御装置３０１の作業領域として用いられる。

外部記憶装置３０３は、例えば、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）といった不揮発性メモリから構成される。外部記憶装置３０３には、浸水予測システム１００の処理を制御装置３０１に行なわせるための制御プログラム３０７が、あらかじめ記憶されている。また、外部記憶装置３０３は、この制御プログラム３０７が記憶するデータを制御装置３０１に供給し、制御装置３０１から供給されたデータを記憶する。具体的には、浸水予測システム１００の記憶部３０として機能する。

入力装置３０４は、例えば、キーボードおよびマウスなどのポインティングデバイスと、キーボードおよびポインティングデバイスを内部バス３００に接続するインタフェース装置から構成されている。ユーザが各種の設定をする場合は、入力装置３０４を介して、入力された情報が制御装置３０１に供給される。

表示装置３０５は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）から構成されている。表示装置３０５は、制御装置３０１が制御プログラム３０７の処理を実行すると、制御装置３０１の制御に従い、センサ２１０、２２０が計測したデータや浸水の予測値といった表示を行う。具体的には、浸水予測システム１００の表示部６０として機能する。

送受信装置３０６は、センサ２１０、２２０やデータベース１０といった外部の機器を内部バス３００に接続するインタフェース装置から構成されている。センサ２１０、２２０が計測したデータは、送受信装置３０６を介して制御装置３０１に供給される。また、データベース１０に記憶された津波のデータも送受信装置３０６を介して制御装置３０１に供給される。具体的には、浸水予測システム１００の波高入力部４０として機能する。

図４に示したハードウェア構成は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、図２に示された浸水予測システム１００の予測式生成部２０、波高入力部４０、浸水深予測部５０、および表示部６０を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで同様な構成を実現しても良い。

図５は、本発明の実施の形態１に係る浸水予測システム１００の処理の流れを示すフローチャートである。浸水予測システム１００は、地震速報により地震の発生を検知すると、浸水予測地点１００２の浸水を予測する。

波高入力部４０が、センサ２１０，２２０から観測位置１０１２の最大波高を取得する（ステップＳ１０１）。データベース１０から、観測位置１０１２に対応する浸水予測地点１００２の浸水深の予測式を取得する（ステップＳ１０２）。波高入力部４０が取得した観測位置１０１２の最大波高を、データベース１０から取得した予測式にあてはめ、浸水予測地点１００２の浸水を予測する（ステップＳ１０３）。浸水予測地点１００２における浸水の予測の結果を表示部６０に表示し、ユーザーに報知する（ステップＳ１０４）。

以上のように、本発明の実施の形態１に係る浸水予測システムでは、データベース１０に基づき予測式生成部２０が選択した観測位置１０１２と、データベース１０に基づき予測式生成部２０が生成した浸水深Ｄ_ｊｋの予測式と、波高入力部４０がセンサから取得した最大波高計測値とから浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋを予測するため、短時間で正確に陸上の浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋを予測することができる。また、浸水の予測に使用する最大波高Ｈ_ｉｋを取得する波高取得位置１０１１は、複数の津波のデータについて、複数の陸上の領域１００１それぞれの浸水深Ｄ_ｊｋと水上の複数の観測位置１０１２それぞれにおける最大波高Ｈ_ｉｋとを集めたデータベース１０に基づいて選択するため、少ないデータを基に正確に陸上の浸水深Ｄ_ｊｋを予測することができる。

また、上記説明では、浸水予測システム１００は、処理に使用する津波のデータを集めた外部のデータベース１０を使用するものとした。しかし、図２に示すように、浸水予測システム１００内部にデータベース１０Ａを設けて、水上の複数の観測位置１０１２毎の波の最大波高Ｈ_ｉｋと波により浸水する陸上の領域１００１毎の浸水深Ｄ_ｊｋとを記憶させてもよい。
その場合、浸水予測システム１００は、図２のような、データベース１０Ａに記憶された情報を予測式生成部２０に参照させるようにしても良い。この浸水予測システム１００では、データベース１０に津波のデータを記憶させ、津波についての浸水深Ｄ_ｊｋを算出する。なお、浸水を予測する対象は、津波のみに限定されない。津波と同様に陸上の浸水をもたらす波であれば、データベース１０にその波に関するデータを記憶させることにより、この浸水予測システムにより陸上の浸水深Ｄ_ｊｋを同様に予測することができる。

さらに、予測式生成部２０は、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋについて、浸水により生じる被害の程度により分類して予測しても良い。図３Ｂは、浸水予測地点における浸水深と浸水による被害の程度の関係を示す図である。図３Ｂは、浸水深Ｄ_ｊｋを、被害の程度により、ＬＥＶＥＬ１、ＬＥＶＥＬ２、ＬＥＶＥＬ３に分類している。例えば、被害の程度がそれぞれ、ＬＥＶＥＬ１は家屋の浸水、ＬＥＶＥＬ２は家屋の損壊、ＬＥＶＥＬ３は家屋が流失するといった被害が生じるレベルである。なお、浸水の分類としては、浸水深Ｄ_ｊｋを、被害の程度とは異なる基準で分類を行っても良い。

例えば、図３Ｂに示すように、浸水予測地点１００２においてそれぞれの被害が生じる浸水深Ｄ_ｊｋを警戒深さ１としてＤＤ１、警戒深さ２としてＤＤ２、警戒深さ３としてＤＤ３とする。浸水深Ｄ_ｊｋが、それぞれの警戒深さに達するときの波高取得位置１０１１における最大波高を閾値１としてＴＨ１、閾値２としてＴＨ２、閾値３としてＴＨ３、・・とすると、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋの予測式は、式（２）のように表される。

なお、式（２）における閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３はそれぞれ、データベース１０に記憶されている警戒深さＤＤ１、ＤＤ２、ＤＤ３を超える複数の津波について、波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋを基に設定する。典型的な設定値としては、例えば、警戒深さＤＤ１、ＤＤ２、ＤＤ３を超える複数の津波の最大波高Ｈ_ｉｋのうちの最小値である。また、上記の式（２）では、警戒深さとしてＤＤ１、ＤＤ２、ＤＤ３の３つの例を示したが、１以上いくつであってもかまわない。

予測式生成部２０が上記の式（２）を登録した場合についても、浸水深予測部５０、表示部６０の動作は同様である。浸水深予測部５０は、記憶部３０を参照し、記憶されている浸水深Ｄ_ｊｋの予測式を取得する。予測式生成部２０が、記憶部３０に式（２）を登録している場合、式（２）を取得する。浸水深予測部５０は、波高入力部４０から取得した最大波高（最大波高計測値）を式（２）に代入して、浸水予測地点１００２における浸水の予測値を算出する。表示部６０は、浸水深予測部５０が算出した浸水予測地点１００２における浸水の予測値を表示する。観測位置選択部２１により、波高取得位置１０１１が複数設定されている場合、浸水深予測部５０は、それぞれの波高取得位置１０１１で取得した最大波高Ｈ_ｉｋを基にそれぞれ式（２）により浸水深Ｄ_ｊｋを求め、求めた複数の浸水深Ｄ_ｊｋの内の最も深い値または、求めた複数の浸水深Ｄ_ｊｋで最も多く算出された結果を予測値とする。

（変形例）
上記説明では、予測式生成部２０は、予測式として、式（１）のように、最大波高Ｈ_ｉｋに対して浸水深Ｄ_ｉｋが一次式で変化する予測式を使用した。しかし、予測式は、一次式でなくても良い。例えば、データベース１０のデータから同定して、浸水深Ｄが、最大波高Ｈに対して２次式で変化する予測式を生成し、記憶部３０に登録しても良い。また、観測位置選択部２１が選択する波高取得位置１０１１の数については、特に制限していない。観測位置選択部２１は、波高取得位置１０１１を一つのみ設定しても良いし、複数設定しても良い。観測位置選択部２１が複数の波高取得位置１０１１を設定した場合、浸水深予測部５０は、それぞれの波高取得位置１０１１で取得した波高をもとに、それぞれ式（１）により予測値を算出し、その平均値または最大値を予測値として出力すれば良い。

実施の形態２．
実施の形態１においては、決められた浸水予測地点１００２における浸水を予測する浸水予測システム１００の構成を示した。しかし、津波に対する対策を行う、または、避難時の避難経路を検討する等を考慮すると、決められた浸水予測地点１００２のみならず、その周辺における陸上の複数の領域１００１の浸水の分布を知ることが必要となる。実施の形態２に係る浸水予測システム１００Ａにおいては、浸水予測地点１００２における浸水の予測に加え、浸水予測地点１００２を含む複数の陸上の複数の領域１００１における浸水の分布の予測も行う。

図６は、この発明の実施の形態２に係る浸水予測システム１００Ａの構成を示す図である。図６において、図２と同じ構成については、同じ符号を付し、説明は、省略する。図６に示す浸水予測システム１００Ａは、図２に示した浸水予測システム１００に対し、浸水深予測部５０のかわりに浸水深予測部５０Ａを備えている。浸水深予測部５０Ａは、地点予測部５１と分布予測部５２とを備えている。データベース１０、地点予測部５１は、浸水深予測部５０とほぼ同様である。分布予測部５２は、波高入力部４０から入力する観測位置１０１２の最大波高計測値とデータベース１０に記憶されている津波のデータとに基づき、陸上の複数の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋの分布を予測する。

地点予測部５１が、記憶部３０に記憶された上述の式（２）により、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋについて、決められた警戒深さを超えると予測すると、分布予測部５２は、データベース１０のデータを使用して、陸上の複数の領域１００１のそれぞれにおける浸水深Ｄ_ｊｋの予測値を算出する。具体的には、分布予測部５２は、波高入力部４０が取得した、波高取得位置１０１１における最大波高である最大波高計測値と、データベース１０のそれぞれの津波の波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋの計測値とを比較し、対応する津波を求める。次に、分布予測部５２は、データベース１０の対応する津波のそれぞれの陸上の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋを取得し、取得した値を陸上の領域１００１のそれぞれにおける浸水深Ｄ_ｊｋの予測データとする。表示部６０は、地点予測部５１の予測値と分布予測部５２の予測データを基に、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋが、決められた警戒深さを超えるか否かを表示する。また、表示部６０は、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋが、決められた警戒深さを超える場合は、周囲の陸上の複数の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋの分布を表示する。

図７は、実施の形態２に係る浸水予測システム１００Ａが浸水を予測する処理を表すフローチャートである。なお、観測位置選択部２１が波高取得位置１０１１を選択する処理、式算出部２２がデータベース１０をもとに浸水予測地点１００２における浸水を予測する予測式を生成する処理、および予測式生成部２０が波高取得位置１０１１および予測式を記憶部３０に登録する処理は、このフローの開始前に完了しているものとする。

図７において、最初に、波高入力部４０がそれぞれの観測位置１０１２の最大波高Ｈ_ｉｋを取得する（ステップＳ２１０）。次に、地点予測部５１は、観測位置１０１２の中の波高取得位置１０１１の最大波高Ｈ_ｉｋと、記憶部３０に登録されている前述の式（２）により、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋが、決められた警戒深さを超えるか否かを予測する。具体的には、地点予測部５１は、式（２）により、波高取得位置１０１１の最大波高Ｈ_ｉｋが決められた閾値を超えるか否かを確認する。閾値以下となる場合（ステップＳ２２０でＮＯ）、処理は終了する。閾値を超える場合（ステップＳ２２０でＹＥＳ）、分布予測部５２は、データベース１０のデータをもとに、陸上の複数の地点における浸水の分布を算出する（ステップＳ２３０〜Ｓ２４０）。

分布予測部５２は、波高入力部４０が取得した、波高取得位置１０１１における最大波高である最大波高計測値と、データベース１０のそれぞれの津波の波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋとを比較し、対応する津波を求める（ステップＳ２３０）。対応する津波の求め方としては、それぞれの波高取得位置１０１１毎に最大波高計測値とデータベース１０上の最大波高Ｈ_ｉｋとの差異が最小となる津波を求め、最も多くの波高取得位置１０１１で差異が最小となる津波を対応する津波としても良い。また、それぞれの波高取得位置１０１１毎に求めた最大波高計測値とデータベース１０上の最大波高Ｈ_ｉｋとの差異の２乗和が最小となる津波を対応する津波としても良い。

次に、分布予測部５２は、データベース１０の対応する津波のそれぞれの陸上の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋを取得し、取得した値をそれぞれの領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋの予測データとする（ステップＳ２４０）。浸水予測部５０Ａは、地点予測部５１の予測結果と分布予測部５２の予測結果を基に、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋが、決められた警戒深さを超えるか否か、および、決められた警戒深さを超える場合は、周囲の陸上の複数の領域１００１における浸水分布を、表示部６０に表示する（ステップＳ２５０）。

以上の様に、実施の形態２に係る浸水予測システム１００Ａにおいては、データベース１０のデータを使用して、陸上の複数の領域１００１における浸水分布を算出する分布予測部５２を設けているため、実施の形態１に係る浸水予測システム１００の効果に加え、陸上における浸水分布も予測することができる。

実施の形態３．
実施の形態２における浸水予測システム１００Ａでは、陸上の複数の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋを、データベース１０のデータを基に求めた。しかし、特に浸水予測地点１００２の周辺に限れば、陸上の複数の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋは、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋと、浸水予測地点１００２と陸上の複数の領域１００１を含む地形からも算出することができる。

図８は、この発明の実施の形態３に係る浸水予測システム１００Ｂの構成を表す図である。図８において、図２や図６と同じ構成については、同じ符号を付し、説明は、省略する。図８において、浸水予測システム１００Ｂは、図２に示した浸水予測システム１００の浸水深予測部５０や、図６に示した浸水予測システム１００Ａの浸水深予測部５０Ａのかわりに、浸水深予測部５０Ｂを備えている。浸水深予測部５０Ｂは、地点予測部５１と分布予測部５２Ａとを備えている。

分布予測部５２Ａは、浸水予測システム１００Ｂの外部または内部にある地図情報データベース７０から、浸水予測地点１００２および陸上の複数の領域１００１の地形の標高データを取得する。分布予測部５２Ａは、浸水予測地点１００２と、陸上の複数の領域１００１のそれぞれとの間の標高差と、地点予測部５１が予測した浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋとから、陸上の複数の領域１００１のそれぞれにおける浸水深Ｄ_ｊｋを予測する。

図９は、この発明の実施の形態３における浸水予測システム１００Ｂの浸水深予測部の処理の流れを示すフローチャートである。なお、観測位置選択部２１が波高取得位置１０１１を選択する処理、予測式生成部２０が津波データベース１０をもとに浸水予測地点１００２における浸水を予測する予測式を記憶部３０に登録する処理は、このフローの開始前に完了しているものとする。

図９において、波高入力部４０がそれぞれの観測位置１０１２の最大波高Ｈ_ｉｋを、水上の波高を計測するそれぞれのセンサ２１０、２２０から取得する（ステップＳ３１０）。次に、地点予測部５１は、観測位置１０１２の中から、波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋと、記憶部３０に登録されている前述の式（１）により、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋの予測値を算出する（ステップＳ３２０）。分布予測部５２Ａは、地図情報データベース７０から、浸水予測地点１００２と陸上の複数の領域１００１のそれぞれの標高を取得し（ステップＳ３３０）、浸水予測地点１００２と陸上の複数の領域１００１のそれぞれとの標高差を算出する（ステップＳ３４０）。分布予測部５２Ａは、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋの予測値に標高差を加えた値を陸上の複数の領域１００１のそれぞれにおける浸水深Ｄ_ｊｋの予測値とする（ステップＳ３５０）。表示部６０は、分布予測部５２Ａが求めた、陸上の複数の領域１００１のそれぞれにおける浸水深Ｄ_ｊｋの予測値を表示する（ステップＳ３６０）。

以上のように、この発明の実施の形態３に係る浸水予測システムによれば、実施の形態１に係る浸水予測システムの構成に加えて、予測した浸水予測地点１００２の浸水深Ｄ_ｊｋを用いて、浸水予測地点１００２の地形と、陸上の複数の領域１００１の地形とから、浸水予測地点１００２および陸上の複数の領域１００１の浸水分布を予測する分布予測部５２Ａを備えるようにしたため、簡単な構成により陸上の複数の領域１００１の浸水深Ｄ_ｊｋの分布を求めることができる。

実施の形態４．
実施の形態２に係る浸水予測システム１００Ａにおいては、分布予測部５２がデータベース１０のデータをもとに陸上の複数の領域１００１の浸水深Ｄ_ｊｋを予測する。分布予測部５２の方法では、観測した津波のデータやシミュレーションにより津波を模擬したデータによる浸水深Ｄ_ｊｋの値を使用する。このため、陸上の複数の領域１００１同士の浸水深Ｄ_ｊｋの関係は正確であるが、それぞれの領域１００１の浸水深Ｄ_ｊｋの値の精度は、データベース１０に収集できるデータの量等に制限される。これに対して、地点予測部５１では、予測式を使用し、正確な浸水深Ｄ_ｊｋを求めることができる。このことから、分布予測部５２で求めた陸上の複数の領域１００１の浸水深Ｄ_ｊｋを地点予測部５１で算出した浸水深Ｄ_ｊｋで補正することにより、陸上の複数の領域１００１のそれぞれの浸水の分布を、正確に算出することができる浸水予測システム１００Ｃを得ることができる。

図１０は、この発明の実施の形態４に係る浸水予測システム１００Ｃの構成を示す図である。図９において、図２や図６や図８と同じ構成については、同じ符号を付し、説明は、省略する。図１０において、浸水予測システム１００Ｃは、図６に示した浸水予測システム１００Ａの浸水深予測部５０Ａのかわりに、浸水深予測部５０Ｃを備えている。浸水深予測部５０Ｃは、浸水深予測部５０Ａの地点予測部５１、分布予測部５２に加え、分布補正部５３を備えている。

浸水深予測部５０Ｃでは、浸水深予測部５０Ａと同様に、地点予測部５１が、波高入力部４０から取得した波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋと、記憶部３０に記憶された波高取得位置１０１１と予測式を基に、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋを算出する。また、浸水深予測部５０Ｃでは、浸水深予測部５０Ａと同様に、分布予測部５２が、それぞれの波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋの値と、データベース１０に記憶されている津波のデータを使用して、陸上の複数の領域１００１における浸水の分布を算出する。分布補正部５３は、地点予測部５１が算出する、浸水予測地点１００２での浸水深Ｄ_ｊｋの予測値を基に、分布予測部５２が算出した浸水分布の補正を行う。より詳細に述べると、分布補正部５３は、地点予測部５１が算出した浸水予測地点１００２の浸水深Ｄ_ｊｋの予測値と、分布予測部５２が観測位置における最大波高Ｈ_ｉｋとデータベース１０から予測した同じ浸水予測地点１００２の浸水深Ｄ_ｊｋの予測値との差を補正値として、分布予測部５２が算出した陸上の複数の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋを上記の補正値により補正する。表示部６０は、分布補正部５３から出力される、補正された浸水分布を表示する。

図１１は、この発明の実施の形態４における浸水予測システム１００Ｃの浸水深予測部の処理の流れを示すフローチャートである。なお、観測位置選択部２１が波高取得位置１０１１を選択する処理、予測式生成部２０が津波データベース１０をもとに浸水予測地点１００２における浸水を予測する予測式を記憶部３０に登録する処理は、このフローの開始前に完了しているものとする。

図１１において、波高入力部４０がそれぞれの波高取得位置１０１１の最大波高Ｈ_ｉｋをセンサ２１０、２２０から取得する（ステップＳ４１０）。次に、分布予測部５２は、データベース１０に記憶されている津波のデータの中から、波高入力部４０が取得した、それぞれの波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋの値（最大波高計測値）と、データベース１０上の最大波高Ｈ_ｉｋとが対応する津波を求める（ステップＳ４２０）。対応する津波の求め方としては、例えば、それぞれの波高取得位置１０１１毎に最大波高計測値とデータベース１０上の最大波高Ｈ_ｉｋとの差異が最小となる津波を求め、最も多くの波高取得位置１０１１で差異が最小となる津波を、対応する津波とする。また、例えば、それぞれの波高取得位置１０１１毎に求めた最大波高計測値とデータベース１０上の最大波高Ｈ_ｉｋとの差異の２乗和が最小となる津波を対応する津波としても良い。分布予測部５２は、データベース１０から求めた津波の陸上の領域１００１それぞれにおける浸水深Ｄ_ｊｋを取得し、陸上の複数の領域１００１それぞれにおける浸水分布の予測値とする（ステップＳ４３０）。

地点予測部５１は、観測位置１０１２の内の波高取得位置１０１１における最大波高Ｈ_ｉｋと、記憶部３０に登録されている前述の式（１）により、浸水予測地点１００２における浸水深Ｄ_ｊｋの予測値を算出する（ステップＳ４４０）。なお、このフローにおけるステップＳ４２０〜Ｓ４３０と、ステップＳ４４０の処理は、どちらを先に行っても良いし、また、ステップＳ４２０〜Ｓ４３０と、ステップＳ４４０の処理は、並行して行っても良い。

分布補正部５３は、浸水予測地点１００２における、分布予測部５２が取得した浸水分布の予測値と地点予測部５１が算出した浸水深Ｄ_ｊｋの予測値との差を算出し、補正値とする（ステップＳ４５０）。分布補正部５３は、分布予測部５２が算出した陸上の複数の領域１００１における浸水深Ｄ_ｊｋを上記の補正値により補正する（ステップＳ４６０）。浸水予測部５０Ｃは、分布補正部５３で補正された浸水予測地点１００２毎の浸水深Ｄ_ｊｋに基づいて_、表示部６０に浸水分布を表示する（ステップＳ４７０）。

以上のように、実施の形態４に係る浸水予測システムにおいては、分布予測部５２が取得した浸水分布の予測値と地点予測部５１が算出した浸水深Ｄ_ｊｋの予測値との差分から補正値を算出し、分布予測部５２が取得した浸水分布の予測値を補正値により補正することで、実施の形態１や実施の形態２に係る浸水予測システムの効果に加え、広い範囲の浸水分布を正確に求めることができるという効果がある。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１６年９月２９日に出願された、日本国特許出願特願２０１６−１９０５０８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１６−１９０５０８号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

本発明は、津波による陸上の浸水を予測する浸水予測システムに好適に利用することができる。

１０、１０Ａ データベース、２０ 予測式生成部、２１ 観測位置選択部、２２ 式算出部、３０ 記憶部、４０ 波高入力部、５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 浸水深予測部、５１ 地点予測部、５２、５２Ａ 分布予測部、５３ 分布補正部、６０ 表示部、７０ 地図情報データベース、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 浸水予測システム、２１０、２２０ センサ、３００ 内部バス、３０７ 制御プログラム、１０００、１０１０ 集合、１００１ 陸上の領域、１００２ 浸水予測地点、１０１１ 波高取得位置、１０１２ 観測位置、１０２０ 海洋線、１０２１ 海洋、１０２２ 陸地、１０３０ 矢印。

この発明に関わる浸水予測システムは、津波により浸水する陸上の浸水予測地点の浸水深を予測する浸水予測システムであって、データベースに記憶された、複数の津波のそれぞれでの水上の複数の観測位置のそれぞれにおける最大波高のデータと浸水予測地点が含まれる陸上の領域における浸水深のデータとに基づいて、浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの観測位置を波高取得位置として選定し、波高取得位置における最大波高から浸水予測地点の浸水深を予測する予測式を生成する予測式生成部と、波高取得位置の最大波高計測値を取得し、取得した最大波高計測値と予測式とを用いて浸水予測地点の浸水深を予測する浸水深予測部とを備える。

Claims (13)

1. 波により浸水する陸上の浸水予測地点の浸水深を予測する浸水予測システムであって、
   水上の複数の観測位置における波の最大波高と、前記波により浸水する陸上の領域毎の浸水深とに基づいて、前記陸上の領域内の前記浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの前記観測位置を選定し、前記浸水予測地点の浸水深を予測する予測式を生成する予測式生成部と、
   センサから、前記予測式生成部が選定した前記観測位置の最大波高計測値を取得し、前記予測式を用いて前記浸水予測地点の浸水深を予測する浸水深予測部と
   を備えた浸水予測システム。
2. 前記予測式生成部は、前記浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの前記観測位置として、前記波の前記観測位置における最大波高と前記波により浸水する前記浸水予測地点の浸水深との間に相関関係がある前記観測位置を選定する請求項１に記載の浸水予測システム。
3. 前記予測式生成部は、前記浸水予測地点と前記観測位置との間の距離から、前記浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの前記観測位置を選定する請求項１に記載の浸水予測システム。
4. 前記予測式生成部は、前記観測位置毎の波の最大波高が増加すると、前記陸上の領域毎の浸水深が単調に増加する前記予測式を生成する請求項１から３のいずれか１項に記載の浸水予測システム。
5. 前記浸水深予測部は、前記予測式生成部が選定した前記観測位置の最大波高から設定した閾値と、前記センサが計測した波高の内から前記予測式生成部が選定した前記観測位置における最大波高計測値とを比較し、前記予測式を用いて予測した前記浸水予測地点の浸水深が警戒深さ以上か否かを判定する請求項１から４のいずれか１項に記載の浸水予測システム。
6. 前記水上の複数の観測位置毎の波の最大波高と、前記波により浸水する前記陸上の領域毎の浸水深とを記憶し、記憶された前記最大波高と前記浸水深とを前記予測式生成部に参照させるデータベースを、さらに備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の浸水予測システム。
7. 前記予測式生成部は、前記浸水予測地点を前記陸上の複数の領域とし、前記複数の領域毎の浸水深を予測する予測式を生成し、
   前記浸水深予測部は、前記複数の領域毎の浸水深を予測する予測式を用いて、前記複数の領域毎の浸水深を予測して、前記陸上の複数の領域における浸水分布を予測する請求項１から６のいずれか１項に記載の浸水予測システム。
8. 前記浸水深予測部は、予測した前記浸水予測地点の浸水深を用いて、前記浸水予測地点の地形と、前記陸上の複数の領域の地形とから、前記浸水予測地点および前記陸上の複数の領域の浸水分布を予測する請求項１から７のいずれか１項に記載の浸水予測システム。
9. 前記浸水深予測部は、予測した前記浸水予測地点の浸水深と、前記浸水予測地点の周囲における前記陸上の複数の領域の浸水深とを比較して、前記浸水予測地点および前記陸上の複数の領域の浸水分布を予測する請求項１から８のいずれか１項に記載の浸水予測システム。
10. 前記浸水深予測部は、予測した前記浸水予測地点の浸水深と、前記観測位置における最大波高と前記データベースに記憶されている最大波高と浸水深から予測した同じ前記浸水予測地点の浸水深の予測値との差分を補正値とし、前記陸上の複数の領域の浸水深を前記補正値により補正する請求項６に記載の浸水予測システム。
11. 複数の前記浸水予測地点の浸水深に基づいて浸水深の分布を予測する分布予測部をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の浸水予測システム。
12. 浸水予測地点の浸水深を予測する予測方法であって、
    水上の複数の観測位置における波の最大波高と前記波により浸水する陸上の領域毎の浸水深との対応関係に基づいて、浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの前記観測位置を選定し、
    選定した少なくとも一つの前記観測位置における波の最大波高から前記浸水予測地点の浸水深を予測する予測式を生成し、
    選定した前記観測位置での最大波高計測値を取得し、前記予測式を用いて前記浸水予測地点の浸水深を予測する、
    予測方法。
13. コンピュータに、
    水上の複数の観測位置における波の最大波高と前記波により浸水する陸上の領域毎の浸水深との対応関係に基づいて、浸水予測地点の浸水深を予測するために、少なくとも一つの前記観測位置を選定する処理、
    選定した少なくとも一つの前記観測位置における波の最大波高から前記浸水予測地点の浸水深を予測する予測式を生成する処理、
    選定した前記観測位置での最大波高計測値を取得し、前記予測式を用いて前記浸水予測地点の浸水深を予測する処理
    を実行させるプログラム。

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