(57)【要約】【課題】簡易に３次元標高データから３次元地盤高データを求める。【解決手段】本発明の地盤高抽出装置は、分割部、区画標高抽出部、対象外区画検出水理解析部、降雨水理解析部、３次元補正標高データ更新部を備える。分割部は、算定範囲を区画に分割する。区画標高抽出部は、区画ごとに３次元補正標高データを求める。対象外区画検出水理解析部は、初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求め、所定より深い水深となった区画を補正対象外区画と判断する。降雨水理解析部は、３次元補正標高データに対して、雨を降らせた場合の水深を水理解析によって求める。３次元補正標高データ更新部は、水深が所定より浅い区画の標高データを、当該区画から所定の範囲内の区画であって、補正対象外区画と判断されていない区画の標高データの中で最も低い標高データに変更することで、３次元補正標高データを更新する。【選択図】図１
2010140073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元の位置データと当該位置データに対応する標高データからなる３次元標高データから、３次元地盤高データを求める地盤高抽出装置であって、
地盤高を抽出する算定範囲を、所定の大きさの区画に分割する分割部と、
前記区画ごとに区画内の標高データの中で最も低い標高データを求め、その値をそれぞれの区画の標高データとし、区画のデータと対応する標高データからなる３次元補正標高データを求める区画標高抽出部と、
前記３次元補正標高データに対して、所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求め、所定より深い水深となった区画を補正対象外区画と判断する対象外区画検出水理解析部と、
前記３次元補正標高データに対して、所定の条件で雨を降らせた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求める降雨水理解析部と、
前記降雨水理解析部が求めた水深が所定より浅い区画の標高データを、当該区画から所定の範囲内の区画であって、補正対象外区画と判断されていない区画の標高データの中で最も低い標高データに変更することで、前記３次元補正標高データを更新する３次元補正標高データ更新部と、
を備え、
前記降雨水理解析部の処理と、前記３次元補正標高データ更新部の処理とを所定の回数だけ繰り返して得られた３次元補正標高データを３次元地盤高データとする
ことを特徴とする地盤高抽出装置。
【請求項２】
請求項１記載の地盤高抽出装置であって、
前記の所定の大きさの区画とは、大きさが４〜２５ｍ２の区画であり、
前記所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深とは、０．２５〜１ｍの初期浸水を与えた場合の３０分〜２時間後の区間ごとの水深である
ことを特徴とする地盤高抽出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の地盤高抽出装置であって、
前記の所定の範囲内の区画とは、当該区画に隣接する区画である
ことを特徴とする地盤高抽出装置。
【請求項４】
２次元の位置データと当該位置データに対応する標高データからなる３次元標高データから、３次元地盤高データを求める地盤高抽出方法であって、
地盤高を抽出する算定範囲を、所定の大きさの区画に分割する分割ステップと、
前記区画ごとに区画内の標高データの中で最も低い標高データを求め、その値をそれぞれの区画の標高データとした３次元補正標高データを求める区画標高抽出ステップと、
前記３次元補正標高データに対して、所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求め、所定より深い水深となった区画を補正対象外区画とする対象外区画検出水理解析ステップと、
前記３次元補正標高データに対して、所定の条件で雨を降らせた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求める降雨水理解析ステップと、
前記降雨水理解析ステップで求めた水深が所定より浅い区画の標高データを、当該区画から所定の範囲内の区画であって、補正対象外区画と判断されていない区画の標高データの中で最も低い標高データに変更することで、前記補正標高データを更新する３次元補正標高データ更新ステップと、
を有し、
前記降雨水理解析ステップと前記補正標高データ更新ステップとをあらかじめ定めた回数だけ繰り返して得られた３次元補正標高データを地盤高データとする
ことを特徴とする地盤高抽出方法。
【請求項５】
請求項４記載の地盤高抽出方法によって得られた地盤高データと、上空からの写真とを比較し、前記地盤高データに建物の高さが含まれていると判断した場合には、前記地盤高データを３次元補正標高データとして、さらに前記降雨水理解析ステップと前記３次元補正標高データ更新ステップとを指定した回数だけ繰り返し、得られた３次元補正標高データを地盤高データとする
ことを特徴とする地盤高抽出方法。
【請求項６】
請求項４または５記載の地盤高抽出方法であって、
前記の所定の大きさの区画とは、大きさが４〜２５ｍ２の区画であり、
前記所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深とは、０．２５〜１ｍの初期浸水を与えた場合の３０分〜２時間後の区間ごとの水深である
ことを特徴とする地盤高抽出方法。
【請求項７】
請求項４から６のいずれかに記載の地盤高抽出方法であって、
前記の所定の範囲内の区画とは、当該区画に隣接する区画である
ことを特徴とする地盤高抽出方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の地盤高抽出装置としてコンピュータを動作させる地盤高抽出プログラム。
【請求項９】
請求項８記載の地盤高抽出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元の位置データと位置データに対応する標高データからなる３次元標高データから、地盤高データを求める地盤高抽出装置、地盤高抽出方法、地盤高抽出プログラム、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元の位置データと位置データに対応する標高データからなる３次元標高データには、国土交通省が整備している航空測量データ（以下、「ＬＰデータ」という。）などがある。ＬＰデータは、航空機に搭載された測定器によって１．２ｍ程度の間隔で地上の標高を測定したデータである。ＬＰデータは、位置を示す２次元の位置データと、その位置の建物や木なども含んだ地上の高さ（以下、「標高データ」という。）の組合せである。本明細書では、このように２次元の位置データとその位置データに対応する標高データからなる３次元のデータを、３次元標高データと呼ぶ。なお、３次元標高データの代表的な例がＬＰデータであるが、３次元標高データはＬＰデータに限るものではない。
【０００３】
また、防災関連の分析やハザードマップを作るためには、大きさが４〜２５ｍ２の区画のデータと、区画ごとの建物や木などを取り除いた地盤の高さ（以下、「地盤高」という。）を用いて水理解析を行う。非特許文献１に示されているように、すでに多くの水理解析の手法が示されている。また、水理解析プログラムも普及している。なお、本明細書では、区画のデータと対応する地盤高データとからなる３次元のデータを、３次元地盤高データと呼ぶ。
【非特許文献１】“水理公式集−昭和60年度版−，２．開水路の水理”，社団法人土木学会，pp.11-22，第6刷，平成5年2月26日発行．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、３次元標高データは整備されてきている。また、３次元地盤高データを用いた防災関連の分析方法やハザードマップ作成方法も普及している。しかし、３次元標高データから３次元地盤高データを求める効果的な方法はない。したがって、現在は、人が、ＬＰデータと航空写真とを比較しながら、建物などがある部分の標高データを、近傍の建物や木がない部分の標高データに書き換える作業を行って、３次元地盤高データを作成している。
【０００５】
本発明は、簡易に３次元標高データから３次元地盤高データを求める方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の地盤高抽出装置は、分割部、区画標高抽出部、対象外区画検出水理解析部、降雨水理解析部、３次元補正標高データ更新部を備え、２次元の位置データと当該位置データに対応する標高データからなる３次元標高データから、３次元地盤高データを求める。分割部は、地盤高を抽出する算定範囲を、所定の大きさの区画に分割する。区画標高抽出部は、区画ごとに区画内の標高データの中で最も低い標高データを求め、その値をそれぞれの区画の標高データとし、区画のデータと対応する標高データからなる３次元補正標高データを求める。対象外区画検出水理解析部は、３次元補正標高データに対して、所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求め、所定より深い水深となった区画を補正対象外区画と判断する。降雨水理解析部は、３次元補正標高データに対して、所定の条件で雨を降らせた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求める。３次元補正標高データ更新部は、降雨水理解析部が求めた水深が所定より浅い区画の標高データを、当該区画から所定の範囲内の区画であって、補正対象外区画と判断されていない区画の標高データの中で最も低い標高データに変更することで、３次元補正標高データを更新する。そして、本発明の地盤高抽出装置は、降雨水理解析部の処理と、３次元補正標高データ更新部の処理とを所定の回数だけ繰り返して得られた３次元補正標高データを３次元地盤高データとする。
【０００７】
例えば、「所定の大きさの区画」とは、大きさが４〜２５ｍ２の区画にすればよい。「所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深」とは、０．２５〜１ｍの初期浸水を与えた場合の３０分〜２時間後の区間ごとの水深とすればよい。「所定の範囲内の区画」とは、当該区画に隣接する区画にすればよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屋根や木のように水が流れやすい範囲を広く普及している水理解析方法を利用して求めることができる。したがって、簡易に３次元標高データから３次元地盤高データを求めることができる。しかも、広く普及している水理解析に関する資産やノウハウを活用できるので、経済性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図を用いながら、本発明について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１に本発明の地盤高抽出装置の機能構成例を、図２に本発明の地盤高抽出装置の処理フローの例を示す。地盤高抽出装置１００は、分割部１１０、区画標高抽出部１２０、対象外区画検出水理解析部１３０、降雨水理解析部１４０、３次元補正標高データ更新部１５０を備え、２次元の位置データと当該位置データに対応する標高データからなる３次元標高データから、３次元地盤高データを求める。分割部１１０は、地盤高を抽出する算定範囲を、所定の大きさの区画に分割する（Ｓ１１０）。例えば、「所定の大きさの区画」とは、大きさが４〜２５ｍ２の区画にすればよく、さらに具体的には２ｍ〜５ｍのメッシュに分割すればよい。区画標高抽出部１２０は、区画ごとに区画内の標高データの中で最も低い標高データを求め、その値をそれぞれの区画の標高データとし、区画のデータと対応する標高データからなる３次元補正標高データを求める（Ｓ１２０）。
【００１１】
対象外区画検出水理解析部１３０は、３次元補正標高データに対して、所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求め、所定より深い水深となった区画を補正対象外区画と判断する（Ｓ１３０）。「所定の初期浸水を与えた場合の所定の時間後の区画ごとの水深」とは、０．２５〜２ｍの初期浸水を与えた場合の３０分〜２時間後の区間ごとの水深とすればよい。なお、この処理は、降雨水理解析部１４０と３次元補正標高データ更新部１５０の処理で、水路や河川などの地盤高データを用いて地盤高データを求めることを防ぐための処理である。
【００１２】
降雨水理解析部１４０は、３次元補正標高データに対して、所定の条件で雨を降らせた場合の所定の時間後の区画ごとの水深を、水理解析によって求める（Ｓ１４０）。「所定の条件の雨」とは、水の抵抗（粗度係数）、降雨量、降雨時間、流速制限などを地形・土地利用などの条件から定め、水深の最大値を建物の高さと地形の条件から定めた雨である。これらの条件（パラメータ）は、特定の組合せに限定する必要はなく、地形・土地利用などの条件や建物の高さと地形の条件から適宜設定（変更）すればよい。なお、一般的な水の粗度のまま降雨水理解析部１４０の処理を行ったのでは、水深の変化が速すぎてシミュレーションしにくいので、ある程度粗度を高くした方が解析しやすい。
【００１３】
３次元補正標高データ更新部１５０は、降雨水理解析部１４０が求めた水深が所定より浅い区画の標高データを、当該区画から所定の範囲内の区画であって、補正対象外区画と判断されていない区画の標高データの中で最も低い標高データに変更することで、３次元補正標高データを更新する（Ｓ１５０）。「所定の範囲内の区画」とは、当該区画に隣接する区画にすればよい。例えば、メッシュに分割しているのであれば、隣接する４方の区画、または８方の区画にすればよい。
【００１４】
そして、地盤高抽出装置１００は、降雨水理解析部１４０の処理と、３次元補正標高データ更新部１５０の処理とを繰り返しの条件を満足するまで繰り返し、得られた３次元補正標高データを３次元地盤高データとする（Ｓ１６０）。例えば、あらかじめ繰り返す回数を指定しておき、指定した回数だけ繰り返すようにすればよい。
【００１５】
図３は、３次元標高データの例を示す図である。図４は、図３に示した３次元標高データから本発明の地盤高抽出装置（地盤高抽出方法）によって求めた３次元地盤高データを示す図である。黒い部分が標高の高い部分である。図３の中央付近にある建物の部分が、図４では消えていることが分かる。
【００１６】
また、図５から７に、図３と４に示したシミュレーションよりも狭い範囲のシミュレーション結果を示す。図５は、シミュレーションを行った範囲に対応する航空写真である。図６は、この範囲の３次元標高データを示す図である。図７は、図６に示した３次元標高データから本発明の地盤高抽出装置（地盤高抽出方法）によって求めた３次元地盤高データを示す図である。図３と４と同じように黒い部分の標高が高い。図６では建物の位置の標高が、その周りの標高よりも高くなっている。一方、図７では建物が建っている周りの標高と建物が建っている位置の標高とがほぼ同じになっている。つまり、この範囲全体の地盤高が抽出できていることが分かる。
【００１７】
これらのシミュレーションの流速の計算では、等流計算である
【数１】
2010140073.tif 000003
を用いた。ただし、ｖは流速、ｎは粗度係数、ｈは水深、Ｌはメッシュ間の勾配である。なお、上記シミュレーションでは、３次元標高データは２ｍ×２ｍ程度に対して１点の標高データを有しており、分割部１１０は５ｍ×５ｍのメッシュの区画に分割した。対象外区画検出水理解析部１３０の初期浸水は１．５ｍとした。また、粗度係数は３．０、降雨強度は５０００ｍｍ／ｈｒ、流速制限は３ｍ／ｓ（３ｍ／ｓ以上は３ｍ／ｓとする）、水深の最大値（これ以上は水深が深くならない値）は２．５ｍ、繰り返し回数は５回とした。
【００１８】
次に、なぜ本発明の地盤高抽出装置（地盤高抽出方法）ならば３次元地盤高データが得られるかを説明する。標高データと地盤高データとが異なる位置には、屋根や木がある（地面の場合には標高データと地盤高データとは一致する）。そして、一般的に屋根や木は地盤に比べ水が流れやすい形状である。したがって、標高データを用いて雨が降った場合の水理解析を行った場合、屋根や木の上の水は比較的早くなくなる。本明細書中では、対象外区画検出水理解析部１３０と降雨水理解析部１４０で用いる条件（パラメータ）を、具体的に特定はしていない。これは、平地、山間部などの地形の違いや、畑、自然林、住宅地、工業地などの土地利用の違いによって適した条件（パラメータ）が変りやすいからである。これらの条件は、適宜設計すればよい。また、工業地のように屋根が大きい建物が多い場合は、住宅地の場合よりもステップＳ１６０の繰り返し回数を増やした方がよい。
【００１９】
なお、本発明の地盤高抽出装置でも、完全には標高データを地盤高データに変えることができないことがあり得る。この場合は、さらに降雨水理解析部１４０と３次元補正標高データ更新部１５０の処理とを繰り返させるか、人が航空写真と比較しながら補正すればよい。このような処理となった場合には人手の作業も生じる。しかし、すべての標高データを地盤高データに変える作業を人手で行うことに比べると、はるかに簡易に３次元地盤高データを得ることができる。
【００２０】
図８に、コンピュータの機能構成例を示す。なお、本発明の地盤高抽出装置は、コンピュータ２０００の記録部２０２０に、本発明の各構成部としてコンピュータ２０００を動作させるプログラムを読み込ませ、処理部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０などを動作させることで実現できる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを、電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の地盤高抽出装置の機能構成例を示す図。
【図２】本発明の地盤高抽出装置の処理フローの例を示す図。
【図３】シミュレーションを行った３次元標高データの例を示す図。
【図４】図３に示した３次元標高データから本発明の地盤高抽出装置（地盤高抽出方法）によって求めた３次元地盤高データを示す図。
【図５】別のシミュレーションを行った範囲の航空写真を示す図。
【図６】図５に示した航空写真に対応する３次元標高データを示す図。
【図７】図６に示した３次元標高データから本発明の地盤高抽出装置（地盤高抽出方法）によって求めた３次元地盤高データを示す図。
【図８】コンピュータの機能構成例を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１００  地盤高抽出装置
１１０  分割部
１２０  区画標高抽出部
１３０  対象外区画検出水理解析部
１４０  降雨水理解析部
１５０  ３次元補正標高データ更新部
【図１】
2010140073.tif 000004
【図２】
2010140073.tif 000005
【図８】
2010140073.tif 000006
【図３】
2010140073.tif 000007
【図４】
2010140073.tif 000008
【図５】
2010140073.tif 000009
【図６】
2010140073.tif 000010
【図７】
2010140073.tif 000011