(57)【要約】【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することであり、すなわち専門家など人の判断を基礎にすることなく。客観的かつ定量的に地体の区分を行うことができる技術を提供することである。【解決手段】本願発明の地体区分システムは、複数の計測点の３次元座標に基づいて対象範囲を２以上の地体に区分するシステムであり、主成分分析手段とクラスタリング手段を備えたものである。クラスタリング手段は、第１主成分を第１軸とし第２主成分を第２軸とする平面座標系で計測点変動の散布図を作成し、クラスタリングを行うことで２以上のクラスタに区分する。そして区分されたクラスタに基づいて対象範囲の地体区分を行う。【選択図】図１
2020016482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象範囲内にある複数の計測点を一定期間計測することで得られた３次元座標に基づいて、該対象範囲を２以上の地体に区分するシステムであって、
前記計測点の変動の主成分分析を行うことによって、第１主成分及び第２主成分を得る主成分分析手段と、
前記第１主成分を第１軸とし前記第２主成分を第２軸とする平面座標系で、前記計測点の変動の散布図を作成するとともに、該散布図を用いたクラスタリングを行うことによって２以上のクラスタに区分するクラスタリング手段と、を備え、
前記クラスタリング手段によって区分されたクラスタに基づいて、前記対象範囲を２以上の前記地体に区分する、
ことを特徴とする地体区分システム。
【請求項２】
前記計測点の変動を、南北方向成分と東西方向成分と鉛直方向成分に変換する変動成分変換手段を、さらに備え、
前記主成分分析手段は、前記計測点の南北方向成分と東西方向成分と鉛直方向成分に対して主成分分析を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の地体区分システム。
【請求項３】
２以上の前記地体の境界を基準として、地震が生じやすい着目領域を生成する着目領域生成手段を、
さらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地体区分システム。
【請求項４】
対象範囲内にある複数の計測点を一定期間計測することで得られた３次元座標に基づいて、該対象範囲を２以上の地体に区分する方法であって、
前記計測点の変動の主成分分析を行うことによって、第１主成分及び第２主成分を得る主成分分析工程と、
前記第１主成分を第１軸とし前記第２主成分を第２軸とする平面座標系で、前記計測点の変動の散布図を作成するとともに、該散布図を用いたクラスタリングを行うことによって２以上のクラスタに区分するクラスタリング工程と、を備え、
前記クラスタリング工程によって区分されたクラスタに基づいて、前記対象範囲を２以上の前記地体に区分する、
ことを特徴とする地体区分方法。
【請求項５】
前記計測点の変動から、特異変動を除くノイズ除去工程を、さらに備え、
前記ノイズ除去工程では、前記計測点の変動の主成分分析を行うことによって暫定第１主成分及び暫定第２主成分を得るとともに、該暫定第１主成分を第１軸とし該暫定第２主成分を第２軸とする平面座標系で計測点の変動の散布図を作成したうえで、該散布図に基づいて前記特異変動を抽出し、
前記主成分分析工程では、前記特異変動が除かれた前記計測点の変動に対して、主成分分析を行う、
ことを特徴とする請求項４記載の地体区分方法。
【請求項６】
２以上の前記地体の境界を基準として、地震が生じやすい着目領域を生成する着目領域生成工程を、
さらに備えたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の地体区分方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、地体構造に関するものであり、より具体的には、３次元座標の変化（変動）をクラスタリングすることによって２以上の地体に区分する地体区分システム、及び地体区分方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球全体は１５の主要なプレートで構成されており、これらプレートが互いに押し合いながら流動することでプレート境界部にひずみが溜まり、その結果、地震を誘発していると考えられている。また、地質構造と火山噴火や地震発生との関連を考察すれば、地球は大きなプレートだけで構成されているのではなく、小分割されたミニプレ―トともいえる均質な地質単元で構成されていることは容易に想像できる。このような地質構造の単元は地体構造と呼ばれ、より詳しくは「地体構造とは、大規模な地質単元（例えば、構成する火山帯や褶曲帯など）であって、地質体の時間的・空間的相互関係と配置である」と定義されている。
【０００３】
地体構造はそれを平面図化した地体構造図として利用されるのが一般的であり、我が国の地体構造図は、１８７５年（明治８年）から１０年間日本に滞在したドイツの地質学者ハインリッヒ・エドムンド・ナウマンが中央構造線を発見した過程でその原形が作成されたといわれている。その後、多少の改訂は加えられたものの、ほぼ原形のまま現在も利用されている。例えば、国土交通省国土地理院がナショナルアトラスとして公開している地体構造図は、断層が記載されているとはいえ原形のままかなり粗い地体区分で構成されている。
【０００４】
プレートの流動を基礎としていることから地体構造は、空間的のみならず「時間的」相互関係と配置であると定義される。つまり、プレートの流動に合わせた（いわば時代に即した）地体構造図が使用されるべきであり、換言すれば地体構造図はプレートの流動に合わせて適宜更新されるべきところ、上記したとおり現在もナウマンの地体構造図が大きく更新されることなく利用され続けている。
【０００５】
例えば特許文献１のように、局所的（施工範囲や調査範囲など）に地層構成を推定する技術に関してはこれまで様々な技術が提案されているが、比較的広い範囲を対象として地体構造を評価する技術に関してはこれまで提案されることはなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３３３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
地体構造を改訂するにあたっては、地学や地球物理学、地震学などの専門家が、調査結果や既存情報（地形図や地質図、断層分布図、地震情報、気候情報など）を参考に判断することが考えられる。しかしながらこの場合、判断する者の主観や恣意性が介在することとなり、改訂された地体構造の再現性は担保されず、また定量的にその地体構造を表現することも、その改定の正確性を検証することも困難となる。
【０００８】
ところで、既述したとおりプレート境界部にひずみが溜まることが地震の誘発に関連していると考えられていることから、プレートの流動を基礎としている地体構造も、やはり地震の発生に関与していると考えることもできる。
【０００９】
そこで発明者らは、この仮説に立って２０１６年に発生した熊本地震の検証を行った。その結果、地震により激甚な被害を受けたベルト地体の北側と東側、南側、西側において、まとまった地域がそれぞれ均質な方向の水平変動を示すことを確認した。すなわち、「均質な方向の水平変動を示すまとまった地域」が地体であり、この地体によって地殻変動が生起することを示唆していると考えたわけである。
【００１０】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することであり、すなわち専門家など人の判断を基礎にすることなく。客観的かつ定量的に地体の区分を行うことができる技術を提供することである。また、適切に区分された地体に基づいて、地震が生じやすいと予想される領域を提示することができる技術を提供することも本願発明の課題のひとつである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明は、一定期間計測した計測点の座標変動に対してクラスタリングを行うことによって地体を区分する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。
【００１２】
本願発明の地体区分システムは、対象範囲内にある複数の計測点を一定期間計測することで得られた３次元座標に基づいて、この対象範囲を２以上の地体に区分するシステムであり、主成分分析手段とクラスタリング手段を備えたものである。このうち主成分分析手段は、計測点変動の主成分分析を行うことによって、第１主成分と第２主成分を得る手段である。一方のクラスタリング手段は、第１主成分を第１軸とし第２主成分を第２軸とする平面座標系で計測点変動の散布図を作成するとともに、この散布図を用いたクラスタリングを行うことによって２以上のクラスタに区分する手段である。そしてクラスタリング手段によって区分されたクラスタに基づいて、対象範囲を２以上の地体に区分する。
【００１３】
本願発明の地体区分システムは、変動成分変換手段をさらに備えたものとすることもできる。この変動成分変換手段は、計測点の変動を「南北方向成分」と「東西方向成分」、「鉛直方向成分」に変換する手段である。この場合の主成分分析手段は、計測点の南北方向成分と東西方向成分、鉛直方向成分に対して主成分分析を行う、
【００１４】
本願発明の地体区分システムは、着目領域生成手段をさらに備えたものとすることもできる。この着目領域生成手段は、２以上の地体の境界を基準として着目領域（地震が生じる可能性が高いと予測される領域）を生成する。
【００１５】
本願発明の地体区分方法は、対象範囲内にある複数の計測点を一定期間計測することで得られた３次元座標に基づいて、この対象範囲を２以上の地体に区分する方法であり、主成分分析工程とクラスタリング工程を備えた方法である。このうち主成分分析工程では、計測点変動の主成分分析を行うことによって、第１主成分と第２主成分を得る。一方のクラスタリング工程では、第１主成分を第１軸とし第２主成分を第２軸とする平面座標系で計測点変動の散布図を作成するとともに、この散布図を用いたクラスタリングを行うことによって２以上のクラスタに区分する。そしてクラスタリング工程によって区分されたクラスタに基づいて、対象範囲を２以上の地体に区分する。
【００１６】
本願発明の地体区分方法は、計測点変動から特異変動を除くノイズ除去工程をさらに備えた方法とすることもできる。このノイズ除去工程では、計測点変動の主成分分析を行うことによって暫定第１主成分及び暫定第２主成分を得るとともに、暫定第１主成分を第１軸とし暫定第２主成分を第２軸とする平面座標系で計測点の変動の散布図を作成したうえで、この散布図に基づいて特異変動を抽出する。この場合、主成分分析工程では、特異変動が除かれた計測点の変動に対して主成分分析を行う。
【００１７】
本願発明の地体区分方法は、着目領域生成工程をさらに備えた方法とすることもできる。この着目領域生成工程では、２以上の地体の境界を基準として着目領域を生成する。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明の地体区分システム、及び地体区分方法には、次のような効果がある。
（１）客観的かつ定量的に地体の区分を行うことができるため、再現性が担保されるうえ、定量的にその地体構造を表現することも、また区分判断の正確性を検証することも可能である。
（２）実際に計測された座標を利用して地体の区分を行うことから、プレートの流動に合わせた（いわば現状に即した）地体構造図を作成することができる。
（３）適切に区分された地体に基づいて、地震が生じやすいと予想される領域を提示することができる。これまで断層のみでは十分に説明できなかった地震発生位置に関しても、本願発明によって区分された地体の配置によれば明快に説明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明の地体区分システムの主な構成を示すブロック図。
【図２】本願発明の地体区分システムの主な処理の流れを示すフロー図。
【図３】２０１６年４月１６日に発生した熊本地震における計測点変動（２０１６年の１年間の測位衛星の日データをもとに作成した５２週の週平均データを利用）に基づいて作成された暫定散布図。
【図４】第１主成分を横軸、第２主成分を縦軸とする平面座標系に適正計測点変動をプロットし、さらにクラスタリングの結果得られたクラスタを示す散布図。
【図５】クラスタごとに（地体ごとに）色分けした計測点を散布した地体区分図。
【図６】（ａ）は最もシンプルな最近隣内挿により点群図を面的なクラスタ画像に変換したクラスタ画像図、（ｂ）は国土地理院のｗｅｂサイトにナショナルアトラスとして登録されている既存の地体構造図。
【図７】地震分布を重ねて表示した地体区分図のうち本州中央地域を拡大した拡大部分地体区分図。
【図８】本願発明の地体区分方法の主な工程の流れを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本願発明の地体区分システム、及び地体区分方法の一例を、図に基づいて説明する。
【００２１】
１．全体概要
本願発明は、対象とする範囲（以下、単に「対象範囲」という。）を２以上の地体に区分するものである。ここで「地体」とは、既述した地体構造（大規模な地質単元であって、地質体の時間的・空間的相互関係と配置）を構成する要素のことであり、特に本願発明では、同様の移動を示すあるまとまったブロックのことを地体としている。したがって地体区分を行う対象範囲は、工事範囲や市町村など比較的小さな範囲で設定するよりも、都道府県や地域（九州地方や東北地方など）あるいは日本国全体など比較的広い範囲で設定する方がよい。
【００２２】
本願発明は、複数の計測点の変動を用いることを特徴のひとつとしている。ここで「変動」とは、計測点の３次元座標（以下、「計測点座標」という。）の変化のことであり、２以上の時期に計測された３次元座標の差によって求められるものである。対象範囲内には２以上の計測点が設置され、任意に設定される一定期間（例えば、数か月や１年、あるいは数年）に定期的あるいは断続的に複数回の計測が行われることで、これら計測点座標が求められる。なお、計測点の変動のことを、便宜上ここでは単に「計測点変動」ということとする。
【００２３】
計測点座標を取得する（測位する）には、例えば全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用することができる。そしてこの場合の計測点としては、国土交通省国土地理院が全国約１，３００箇所に設置した電子基準点を利用するとよい。国土地理院のｗｅｂサイトから測位衛星（ＧＮＳＳ）の日データ（地心座標系のＸＹＺ）をダウンロードして利用することができるからである。もちろんＧＮＳＳに限らず、トータルステーションや３次元レーザスキャナ、航空写真測量といった従来技術を利用して計測点の計測を行うこともできる。
【００２４】
複数の計測点における計測点座標が得られ、さらに計測点ごとの計測点変動が得られると、複数の計測点変動に対して主成分分析を行う。そして主成分分析の結果得られる第１主成分と第２主成分、そして複数の計測点変動を用いてクラスタリングを行い、抽出されたクラスタを地体として設定する。ところで、後述するように本願発明者らが過去の地震について分析したところ、隣接する地体と地体の境界（以下、「地体境界」）の周辺に、相当規模の地震が集中して発生していることを確認した。すなわち本願発明者らは、地体境界を示すことによって、今後地震が生じやすい（発生する可能性が高い）領域、換言すれば避難勧告や地震対策を行うに当たって今後着目すべき領域（以下、単に「着目領域」という。）を設定することができるということを見出したわけである。そこで本願発明では、地体境界を基準として着目領域を生成することも技術的特徴のひとつとしている。
【００２５】
２．地体区分システム
本願発明の地体区分システムについて、図を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の地体区分方法は、本願発明の地体区分システムを利用して行う方法であり、したがってまずは本願発明の地体区分システムについて説明し、その後に本願発明の地体区分方法について説明することとする。
【００２６】
図１は、本願発明の地体区分システム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体区分システム１００は、主成分分析手段１０１とクラスタリング手段１０２を含んで構成され、さらに測位手段１０３や測位データ記憶手段１０４、変動成分変換手段１０５、地体区分手段１０６、地体区分図作成手段１０７、着目領域生成手段１０８、ディスプレイやプリンタといった出力手段１０９を含んで構成することもできる。
【００２７】
地体区分システム１００のうち主成分分析手段１０１とクラスタリング手段１０２、変動成分変換手段１０５、地体区分手段１０６、地体区分図作成手段１０７、着目領域生成手段１０８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、あるいはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）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、測位データ記憶手段１０４は、例えばデータベースサーバに構築することができ、ローカルなネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）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。
【００２８】
以下、図２を参照しながら地体区分システム１００の主な処理について詳しく説明する。図２は、地体区分システム１００の主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する処理を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生ずる出力情報を示している。
【００２９】
（計測点変動の算出）
例えばＧＮＳＳを利用した測位手段１０３によって計測点座標が得られると、これら計測点座標は測位データ記憶手段１０４に記憶される（図１）。そして、２以上の時期に計測された計測点座標によって計測点変動を算出する（Ｓｔｅｐ１０１）。もちろん計測点変動は、対象範囲内に設置された２以上の計測点ごとに算出される。
【００３０】
計測点座標が３次元座標であることから、計測点変動も３成分で求められる。例えばＸ軸方向の計測点変動成分ｄＸとＹ軸方向成分ｄＹとＺ軸方向成分ｄＺの３成分で計測点変動を表すことができる。このように地心座標系ＸＹＺとして計測点変動成分を取り扱うこともできるが、地心座標系ＸＹＺでは視覚的に理解することは難しいこともあり、地心座標系ＸＹＺの計測点変動成分を地球表面に接する南北方向ｄＮと東西方向ｄＥと鉛直方向ｄＵの計測点変動成分に座標変換したうえで取り扱うこともできる。この場合、変動成分変換手段１０５（図１）が次式によって、地心座標系ＸＹＺによる計測点変動成分ｄＸ，ｄＹ，ｄＺを方位座標系ＸＹＺによる計測点変動成分ｄＮ，ｄＥ，ｄＵに座標変換する（Ｓｔｅｐ１０２）。ただし、式中のＢは緯度、Ｌは経度である。
【数１】
2020016482.tif 000003
【００３１】
（特異変動の除去）
計測点ごとに算出された計測点変動をすべて利用して地体区分を行うこともできるが、多数の計測点数を取り扱う場合にはノイズやエラーとなる計測点変動を含むこともあり、ノイズやエラーを除いたうえで地体区分を行うのが望ましいケースもある。これらノイズやエラーを除去するためには、予備主成分分析（Ｓｔｅｐ１０３）と暫定散布図の作成（Ｓｔｅｐ１０４）を行うとよい。
【００３２】
予備主成分分析（Ｓｔｅｐ１０３）は、算出された計測点変動に対して行われる処理であり、主成分分析手段１０１によって実行される。なお、ノイズやエラーを除去するために行われる主成分分析は、最終的に地体を区分するために行われる主成分分析（Ｓｔｅｐ１０６）と区別するため、ここでは「予備主成分分析」ということとする。また、主成分分析手段１０１によって予備主成分分析が実行されると第１主成分と第２主成分が得られるが、ここで得られた第１主成分のことを「暫定第１主成分」、第２主成分のことを「暫定第２主成分」ということとする。
【００３３】
暫定第１主成分と暫定第２主成分が得られると、暫定散布図を作成する（Ｓｔｅｐ１０４）。具体的には、暫定第１主成分を第１軸（例えば横軸）とし、暫定第２主成分を第２軸（例えば縦軸）とする平面座標系に、計測点変動をプロットすることによって暫定散布図を作成する。このとき、計測点変動の３成分（例えば、ｄＮ，ｄＥ，ｄＵ）に基づいて、第１軸（暫定第１主成分）と第２軸（暫定第２主成分）からなる平面座標系に、計測点変動を座標変換するとよい。
【００３４】
暫定散布図を作成すると、ノイズやエラーとなる計測点変動（以下、「特異変動」という。）を検出することができる。図３は、２０１６年４月１６日に発生した熊本地震における計測点変動（２０１６年の１年間の測位衛星の日データをもとに作成した５２週の週平均データを利用）に基づいて作成された暫定散布図である。この図から分かるように、熊本地震の際に大きく変動した城南、阿蘇、湯布院、長陽などの計測点変動が、特異変動として検出される。特異変動を検出するにあたっては、標準偏差や分散などを利用した統計的手法を用いて検出することもできるし、その他クラスタリングなど従来から用いられている種々の手法を用いて検出することもできる。特異変動が検出されると、算出された計測点変動から除去する（Ｓｔｅｐ１０５）。便宜上ここでは、特異変動が除去された計測点変動のことを「適正計測点変動」ということとする。）。
【００３５】
（地体区分）
適正計測点変動が得られると、主成分分析手段１０１が、適正計測点変動の３成分（例えば、ｄＮ，ｄＥ，ｄＵ）を用いて主成分分析を実行する（Ｓｔｅｐ１０６）。そして、ここで得られた第１主成分と第２主成分に基づいて散布図を作成する（Ｓｔｅｐ１０７）。具体的には、第１主成分を第１軸（例えば横軸）とし、第２主成分を第２軸（例えば縦軸）とする平面座標系に、適正計測点変動をプロットすることによって散布図を作成する。このとき、暫定散布図と同様、適正計測点変動の３成分（例えば、ｄＮ，ｄＥ，ｄＵ）に基づいて、第１軸（第１主成分）と第２軸（第２主成分）からなる平面座標系に、適正計測点変動を座標変換するとよい。
【００３６】
散布図が作成されると、クラスタリング手段１０２（図１）が、この散布図に散布された適正計測点変動に対してクラスタリングを実行する（Ｓｔｅｐ１０８）。ここで用いられるクラスタリングは、最短距離法（単連結法）、最長距離法（完全連結法）、群平均法、ウォード法といった階層的手法や、ｋ平均法（ｋ−ｍｅａｎｓ法）やＫ−ｍｅｄｏｉｄｓ法といった非階層的手法など、従来用いられている種々の手法を採用することができる。このうちＫ−ｍｅｄｏｉｄｓ法はノイズにロバストであるという特性があり、その点においては他の手法に比して採用する利点がある。また、クラスタリングを行うにあたっては、あらかじめ分類したいクラスタの数を入力する。このとき、対象範囲における地体の数をあらかじめ把握している場合（例えば、既製の地体区分図がある場合）は、その地体の数をクラスタ数として入力するとよい。
【００３７】
図４は、第１主成分を横軸、第２主成分を縦軸とする平面座標系に適正計測点変動をプロットした散布図であり、クラスタリングの結果得られたクラスタ（実線で囲まれた集合）を示す散布図である。この図に示すように、クラスタリング手段１０２がクラスタリングを実行すると、適正計測点変動から２以上のクラスタ（図では６個のクラスタ）が得られる。そして、それぞれのクラスタに含まれる適正計測点変動に基づいて地体を設定する（Ｓｔｅｐ１０９）。適正計測点変動は特異変動が除かれた計測点変動の集合であり、計測点変動は計測点に由来するものであるから、クラスタ内に含まれる計測点を集合させることができ、そしてクラスタごとに集合した計測点（計測点座標）を包含するような領域（ブロック）を地体として設定するわけである。対象範囲内に２以上の地体を設定するということは、すなわち対象範囲の地体区分を行うということであり、この処理は地体区分手段１０６（図１）によって実行される（Ｓｔｅｐ１１０）。
【００３８】
（着目領域の設定）
２以上のクラスタが得られ、２以上のクラスタが設定されると、対象範囲内にクラスタを配置した地体区分図を作成することができ（Ｓｔｅｐ１１０）、ディスプレイやプリンタといった出力手段１０９に出力して閲覧することができる。この地体区分図の作成は、地体区分図作成手段１０７（図１）によって実行される。
【００３９】
図５は、クラスタごとに（つまり地体ごとに）色分けした計測点を散布した地体区分図である。この図でも地体区分は把握できるものの、直感的に理解することはやや難しいといえる。そこで、専門的知識がない者でも直感的に把握でき、しかも追跡検証ができるように、例えば図６（ａ）に示すような画像化した地体区分図を作成するとよい。図６（ａ）は、最もシンプルな最近隣内挿により点群図を面的なクラスタ画像に変換したクラスタ画像図であり、地体の境界を明瞭に表示するためにそれぞれ地体をポリゴン化した図である。
【００４０】
図６（ｂ）は、国土地理院のｗｅｂサイトにナショナルアトラスとして登録されている既存の地体構造図である。図６（ａ）に示す画像化した地体区分図（本願発明の地体区分システム１００による地体区分図）と、図６（ｂ）に示す既存の地体構造図を比較すると、概ね次のようなことがいえる。第１に、中央構造線に平行な地体（四国や紀伊半島など）は類似しているものの詳細については相違している。第２に、宮城県太平洋岸の地体に類似した地体が独立しているが詳細は異なる。第３に、既存の地体構造図では北海道、東北、甲信越、近畿にまたがる大きな領域がひとつの地体として示されているが、地体区分システム１００による地体区分図では複数の地体に分割されている。第４に、既存の地体構造図では大きな断層によって地体が分割されているが、地体区分システム１００による地体区分図では地体の境界と断層（ただし中央構造線を除く）はほとんど一致していない。
【００４１】
既述したとおり本願発明者らは、相当規模の地震が地体境界周辺に集中して発生していることを確認した。すなわち、地体境界を示すことによって着目領域を設定することができるということを見出したわけである。図６では２００８年から２０１８年６月までに起きた震度５以上の地震を重ねて示しており、地震分布を示す丸の大きさは震度の大きさを表し、（便宜上グレースケールとしているが）震源の深さを色（１５ｋｍより浅いものを黄色、１５〜３０ｋｍのものを空色、３０ｋｍより深いものを青色）で示している。また図７は、地震分布を重ねて表示した地体区分システム１００による地体区分図であり、そのうち本州中央地域を拡大した拡大部分地体区分図である。図６（ａ）や図７からも、震度５以上の地震が地体境界周辺に集中して発生し、すなわち地体境界の周辺に着目領域を設定することができることが分かる。なお図７では、産業総合研究所によって開示されている詳細な断層図も重ねて表示しているが、この図を見る限り断層と地震の相関を見出すことはできず、むしろ地体境界に着目すべきことが理解できる。
【００４２】
地体区分図（例えば、地体をポリゴン化した画像図）が作成され、地体境界が認識できると、着目領域を生成することができ（Ｓｔｅｐ１１１）、ディスプレイやプリンタといった出力手段１０９に出力して閲覧することができる。この着目領域の生成は、着目領域生成手段１０８（図１）によって実行される。地体境界を基準として着目領域を生成するにあたっては、地体境界から所定幅（いわゆるバッファ）だけ拡大した領域を着目領域とするなど、種々の幾何学的な手法を採用することができる。もちろん、地体境界から拡張する所定幅の大きさは任意に設計することができるし、着目領域の形状も多角形や楕円形など適宜設計することができる。
【００４３】
３．地体区分方法
次に本願発明の地体区分方法について図８を参照しながら説明する。なお、本願発明の地体区分方法は、ここまで説明した地体区分システム１００を使用して行う方法であり、したがって地体区分システム１００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の地体区分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．地体区分システム」で説明したものと同様である。
【００４４】
図８は、本願発明の地体区分方法の主な工程を示すフロー図である。この図に示すように、まずＧＮＳＳなどを利用した測位手段１０３によって取得された計測点座標によって計測点変動を算出し（Ｓｔｅｐ２０１）、そして地心座標系ＸＹＺによる計測点変動成分ｄＸ，ｄＹ，ｄＺを、方位座標系ＸＹＺによる計測点変動成分ｄＮ，ｄＥ，ｄＵに座標変換するなど、座標変動の変換を行う（Ｓｔｅｐ２０２）。
【００４５】
次に、複数の計測点変動から特異変動を除去するため、予備主成分分析を行い（Ｓｔｅｐ２０３）、暫定第１主成分と第２主成分を求める。さらにこの暫定第１主成分と暫定第２主成分に基づいて暫定散布図を作成し（Ｓｔｅｐ２０４）、複数の計測点変動から特異変動を除去した適正計測点変動を得る（Ｓｔｅｐ２０５）。適正計測点変動が得られると、最終的に地体を区分するための主成分分析を行い（Ｓｔｅｐ２０６）、第１主成分と第２主成分を求める。さらにこの第１主成分と第２主成分に基づいて散布図を作成して（Ｓｔｅｐ２０７）、クラスタリングを行って２以上のクラスタを求める（Ｓｔｅｐ２０８）。
【００４６】
クラスタが得られると、このクラスタに基づいて対象範囲内に２以上の地体を設定し、すなわち対象範囲の地体区分を行う（Ｓｔｅｐ２０９）。地体区分を得ることによって地体区分図を作成することができ（Ｓｔｅｐ２１０）、また地体境界を基準として着目領域を生成することができる（Ｓｔｅｐ２１１）。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本願発明の地体区分システム、及び地体区分方法は、都道府県や地域（九州地方や東北地方など）、あるいは日本国全体など比較的広範囲における地体構造図の作成に利用することができる。また地震対策の一環として、今後地震が生じる可能性が高い領域の提示にも利用することができる。本願発明が、地震に関する有用な情報を提示し、これにより迅速な避難を促し、ひいては多くの市民を救済しうることを考えれば、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である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  地体区分システム
１０１  （地体区分システムの）主成分分析手段
１０２  （地体区分システムの）クラスタリング手段
１０３  （地体区分システムの）測位手段
１０４  （地体区分システムの）測位データ記憶手段
１０５  （地体区分システムの）変動成分変換手段
１０６  （地体区分システムの）地体区分手段
１０７  （地体区分システムの）地体区分図作成手段
１０８  （地体区分システムの）着目領域生成手段
１０９  （地体区分システムの）出力手段
【図１】
2020016482.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月18日(2018.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象範囲内にある複数の計測点を一定期間計測することで得られた３次元座標に基づいて、該対象範囲を２以上の地体に区分するシステムであって、
前記計測点の変動の主成分分析を行うことによって暫定第１主成分及び暫定第２主成分を得るとともに、該暫定第１主成分を第１軸とし該暫定第２主成分を第２軸とする平面座標系で計測点変動の暫定散布図を作成したうえで、該暫定散布図に基づいて特異変動を抽出し、さらに該計測点変動から該特異変動を除去した適正計測点変動を取得する手段と、
前記適正計測点変動の主成分分析を行うことによって、第１主成分及び第２主成分を得る主成分分析手段と、
前記第１主成分を第１軸とし前記第２主成分を第２軸とする平面座標系で、前記適正計測点変動の散布図を作成するとともに、該散布図を用いたクラスタリングを行うことによって２以上のクラスタに区分するクラスタリング手段と、を備え、
前記クラスタリング手段によって区分されたクラスタに基づいて、前記対象範囲を２以上の前記地体に区分する、
ことを特徴とする地体区分システム。
【請求項２】
分類したい前記地体の数を入力する手段を、さらに備え、
前記クラスタリング手段は、入力された前記地体数のクラスタで区分する、
ことを特徴とする請求項１記載の地体区分システム。
【請求項３】
２以上の前記地体の境界から所定幅だけ拡大することによって、地震が生じやすい着目領域を生成する着目領域生成手段を、
さらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地体区分システム。
【請求項４】
対象範囲内にある複数の計測点を一定期間計測することで得られた３次元座標に基づいて、該対象範囲を２以上の地体に区分する方法であって、
前記計測点の変動の主成分分析を行うことによって暫定第１主成分及び暫定第２主成分を得るとともに、該暫定第１主成分を第１軸とし該暫定第２主成分を第２軸とする平面座標系で計測点変動の暫定散布図を作成したうえで、該暫定散布図に基づいて特異変動を抽出し、さらに該計測点変動から該特異変動を除去した適正計測点変動を取得するノイズ除去工程と、
前記適正計測点変動の主成分分析を行うことによって、第１主成分及び第２主成分を得る主成分分析工程と、
前記第１主成分を第１軸とし前記第２主成分を第２軸とする平面座標系で、前記適正計測点変動の散布図を作成するとともに、該散布図を用いたクラスタリングを行うことによって２以上のクラスタに区分するクラスタリング工程と、を備え、
前記クラスタリング工程によって区分されたクラスタに基づいて、前記対象範囲を２以上の前記地体に区分する、
ことを特徴とする地体区分方法。
【請求項５】
分類したい前記地体の数を入力する工程を、さらに備え、
前記クラスタリング工程では、入力された前記地体数のクラスタで区分する、
ことを特徴とする請求項４記載の地体区分方法。
【請求項６】
２以上の前記地体の境界から所定幅だけ拡大することによって、地震が生じやすい着目領域を生成する着目領域生成工程を、
さらに備えたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の地体区分方法。