(57)【要約】【課題】地下水起源解析方法、地下水起源解析システム、地下水起源解析プログラム、記録媒体、降雨涵養量演算方法及び降雨涵養量演算部を提供する。【解決手段】流出量演算部３６における地形計測部３６１は、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う。統計処理部３６２は、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する。流出指標判定部３６３は、複数の因子から分割された流域の流出指標を算出する。流出量推定部３６４は、流域の一部の流域の流出指標と実測された流出量との相関から回帰式を導出し、導出された回帰式と分割された流域の流出指標から分割された流域の流出量を算出する。降雨涵養量演算部３２ａは、算出された流出量に基づいて降雨涵養量を算出する。【選択図】図３５
2010044048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流出量と、降水量と、蒸発散量とから降雨涵養量を演算する降雨涵養量演算方法であって、
前記流出量を算出する工程は、
地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う第１の工程と、
地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する第２の工程と、
前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する第３の工程と、
前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出する第４の工程と、
導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する第５の工程と、
を有する降雨涵養量演算方法。
【請求項２】
前記第３の工程は、
水の流れ易さと正の相関を有する第１の因子と水の流れ易さと負の相関を有する第２の因子とを抽出し、前記分割された流域の因子毎の因子得点を算出し、算出された因子得点に応じて前記分割された流域を因子毎に予め設定されたグループ数に分類し、前記因子毎に各々のグループに予め設定された得点を付与し、付与された前記得点とそれぞれの因子の寄与率に応じて前記分割された流域の流出指標を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の降雨涵養量演算方法。
【請求項３】
地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う地形計測部と、
地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する統計処理部と、
前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する流出指標判定部と、
前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出し、
導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する流出量推定部と、
を備える流出量演算部が、算出する流出量に基づいて、降雨涵養量を算出する
ことを特徴とする降雨涵養量演算部。
【請求項４】
前記流出指標判定部は、
水の流れ易さと正の相関を有する第１の因子と水の流れ易さと負の相関を有する第２の因子とを抽出し、前記分割された流域の因子毎の因子得点を算出し、算出された因子得点に応じて前記分割された流域を因子毎に予め設定されたグループ数に分類し、前記因子毎に各々のグループに予め設定された得点を付与し、付与された前記得点とそれぞれの因子の寄与率に応じて前記分割された流域の流出指標を算出すること
を特徴とする請求項３に記載の降雨涵養量演算部。
【請求項５】
イオン濃度判定処理部が記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出する工程と、
同位体比判定処理部が記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する工程と、
蒸発散量演算部が記憶部に記憶された植生域の衛星画像データにおける地域ごとの蒸発散量を算出する工程と、
流出量演算部が流出量を算出する工程と、
降雨涵養量演算部が前記蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量から浸透水量を算出する工程と、
圧力水頭０ｍ設定部が記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を算出する工程と、
全水頭演算処理部が前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する工程と、
地下水移行経路・移行時間演算処理部が前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する工程と、を含む地下水起源解析方法であって、
前記流出量を算出する工程は、
地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う第１の工程と、
地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する第２の工程と、
前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する第３の工程と、
前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出する第４の工程と、
導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する第５の工程と、
を有することを特徴とする地下水起源解析方法。
【請求項６】
記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出するイオン濃度判定処理部と、
記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する同位体比判定処理部と、
記憶部に記憶された植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出する蒸発散量演算部と、
流出量を算出する流出量演算部と、
前記蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量とから浸透水量を算出する降雨涵養量演算部と、
記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定する圧力水頭０ｍ設定部と、
前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する全水頭演算処理部と、
前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する地下水移行経路・移行時間演算処理部と、を備える地下水起源解析システムであって、
前記流出量演算部は、
地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う地形計測部と、
地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する統計処理部と、
前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する流出指標判定部と、
前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出し、
導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する流出量推定部と、
を備えることを特徴とする地下水起源解析システム。
【請求項７】
地下水起源解析システムにおけるコンピュータに、
記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出するステップと、
記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出するステップと、
記憶部に記憶された植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出するステップと、
流出量を算出するステップと、
前記蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量とから浸透水量を算出するステップと、
記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定するステップと、
前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出するステップと、
前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出するステップと、
を実行させる地下水起源解析プログラムであって、
前記流出量を算出するステップは、
地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う第１のステップと、
地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する第２のステップと、
前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する第３のステップと、
前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出する第４のステップと、
導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する第５のステップと、
を有することを特徴とする地下水起源解析プログラム。
【請求項８】
地下水起源解析システムにおけるコンピュータに実行させる請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータが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、衛星画像データを用いて地下水起源解析方法、地下水起源解析システム、地下水起源解析プログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水起源解析とは、降雨（降水）によって地表水となった水が地面に浸透し、地下水となる地域（以下、「涵養（かんよう）地点」という。）を算出し、その水が移行して離れた地点の地下水となっていることを算定することをいう。その算出は、涵養地点から離れた地点の地下水となるまで、いずれの経路をたどって流れ着いたかを算出することによって行われる。このような地下水起源の算定は、地下水の品質を管理する上で重要視されている。このような地下水起源解析では、複数の水系に渡って分析する必要があるため、広い範囲を対象とした調査が行われ、扱われる情報の量も膨大な量となる。また、対象地域の地形を３次元モデルなどで示し、そのモデルに基づいて算出処理を行うときには、条件設定を変えた処理を繰り返し行うために、演算処理の簡素化などを目的として近似処理が行われている。（例えば、非特許文献１参照）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】富山  他、「宮崎県富高鉱山における降水浸透と坑内水流出モデル」、日本地下水学会２００６年秋季講演会講演要旨集、２００６年．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
地下水起源解析に用いられる情報を入手する際には、限られた条件のもとでできるだけ正確な情報を取得することが必要になる。その条件としては、浸透水量を定量的に測定することが困難であること。また、蒸発散量は、植生の状況、地表面の状況によって変化すること。そして、広い地域の情報が必要とされることなどがあげられる。そのため、近似して求められるモデルの正確さをいかに高められるかが正確な算出処理を行ううえでの鍵となる。
しかしながら、非特許文献１による地下水起源解析では、浸透水量は、経験に基づく予め定められた比率を降雨量に一律に乗算することによって得られる値を浸透水量の近似値とすることによって算出されていた。同じ量の降雨があっても、実際には土地の利用状況などにより浸透する量は異なっている。そのため、実際の浸透水量の近似値が、実際の値を近似しきれずに、近似精度が算出結果に影響するという問題がある。
また、求められた算出結果によって示される涵養地点の妥当性の判定が、一つの算出によって得られた結果から導かれていて検証できないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、地下水起源解析方法、地下水起源解析システム、地下水起源解析プログラム、記録媒体、降雨涵養量演算方法及び降雨涵養量演算部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明は、流出量と、降水量と、蒸発散量とから降雨涵養量を演算する降雨涵養量演算方法であって、前記流出量を算出する工程は、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う第１の工程と、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する第２の工程と、前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する第３の工程と、前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出する第４の工程と、導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する第５の工程と、を有する降雨涵養量演算方法である。
【０００７】
また、本発明は、上記発明において、前記第３の工程は、水の流れ易さと正の相関を有する第１の因子と水の流れ易さと負の相関を有する第２の因子とを抽出し、前記分割された流域の因子毎の因子得点を算出し、算出された因子得点に応じて前記分割された流域を因子毎に予め設定されたグループ数に分類し、前記因子毎に各々のグループに予め設定された得点を付与し、付与された前記得点とそれぞれの因子の寄与率に応じて前記分割された流域の流出指標を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う地形計測部と、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する統計処理部と、前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する流出指標判定部と、前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出し、導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する流出量推定部と、を備える流出量演算部が、算出する流出量に基づいて、降雨涵養量を算出することを特徴とする降雨涵養量演算部である。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記流出指標判定部は、水の流れ易さと正の相関を有する第１の因子と水の流れ易さと負の相関を有する第２の因子とを抽出し、前記分割された流域の因子毎の因子得点を算出し、算出された因子得点に応じて前記分割された流域を因子毎に予め設定されたグループ数に分類し、前記因子毎に各々のグループに予め設定された得点を付与し、付与された前記得点とそれぞれの因子の寄与率に応じて前記分割された流域の流出指標を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、イオン濃度判定処理部が記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出する工程と、同位体比判定処理部が記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する工程と、蒸発散量演算部が記憶部に記憶された植生域の衛星画像データにおける地域ごとの蒸発散量を算出する工程と、流出量演算部が流出量を算出する工程と、降雨涵養量演算部が前記蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量から浸透水量を算出する工程と、圧力水頭０ｍ設定部が記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を算出する工程と、全水頭演算処理部が前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する工程と、地下水移行経路・移行時間演算処理部が前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する工程と、を含む地下水起源解析方法であって、前記流出量を算出する工程は、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う第１の工程と、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する第２の工程と、前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する第３の工程と、前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出する第４の工程と、導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する第５の工程と、を有することを特徴とする地下水起源解析方法である。
【００１１】
また、本発明は、記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出するイオン濃度判定処理部と、記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する同位体比判定処理部と、記憶部に記憶された植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出する蒸発散量演算部と、流出量を算出する流出量演算部と、前記蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量とから浸透水量を算出する降雨涵養量演算部と、記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定する圧力水頭０ｍ設定部と、前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する全水頭演算処理部と、前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する地下水移行経路・移行時間演算処理部と、を備える地下水起源解析システムであって、前記流出量演算部は、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う地形計測部と、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する統計処理部と、前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する流出指標判定部と、前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出し、導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する流出量推定部と、を備えることを特徴とする地下水起源解析システムである。
【００１２】
また、本発明は、地下水起源解析システムにおけるコンピュータに、記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出するステップと、記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出するステップと、記憶部に記憶された植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出するステップと、流出量を算出するステップと、前記蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量とから浸透水量を算出するステップと、記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定するステップと、前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出するステップと、前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出するステップと、を実行させる地下水起源解析プログラムであって、前記流出量を算出するステップは、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う第１のステップと、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する第２のステップと、前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する第３のステップと、前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出する第４のステップと、導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する第５のステップと、を有することを特徴とする地下水起源解析プログラムである。
【００１３】
また、本発明は、地下水起源解析システムにおけるコンピュータに実行させる上記に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体である。
【００１４】
また、本発明は、以下に記載の発明に係る手段を有し、記憶部に記憶された植生域の衛星画像データに基づいて算出する蒸発散量の算出値によって補正される浸透水量を算出し、前記浸透水量に基づく水頭値の分布から地下水の移行経路並びに移行時間を算出することを特徴とする地下水起源解析方法である。
【００１５】
また、本発明は、イオン濃度判定処理部が記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出する工程と、同位体比判定処理部が記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する工程と、蒸発散量演算部が記憶部に記憶された植生域の衛星画像データにおける地域ごとの蒸発散量を算出する工程と、降雨涵養量演算部が前記蒸発散量と記憶部に記憶された降水量の値から浸透水量を算出する工程と、圧力水頭０ｍ設定部が記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を算出する工程と、全水頭演算処理部が前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する工程と、地下水移行経路・移行時間演算処理部が前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する工程と、を含むことを特徴とする地下水起源解析方法である。
【００１６】
また、本発明は、記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出するイオン濃度判定処理部と、記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する同位体比判定処理部と、記憶部に記憶された植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出する蒸発散量演算部と、前記蒸発散量と記憶部に記憶された降水量の値から浸透水量を算出する降雨涵養量演算部と、記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定する圧力水頭０ｍ設定部と、前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する全水頭演算処理部と、前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する地下水移行経路・移行時間演算処理部と、を備えることを特徴とする地下水起源解析システムである。
【００１７】
また、本発明は、地下水起源解析システムにおけるコンピュータに、記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出するステップと、記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出するステップと、記憶部に記憶された植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出するステップと、前記蒸発散量と記憶部に記憶された降水量の値から浸透水量を算出するステップと、記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定するステップと、前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出するステップと、前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出するステップと、を実行させることを特徴とする地下水起源解析プログラムである。
【００１８】
また、本発明は、地下水起源解析システムにおけるコンピュータに実行させる上記に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１９】
（１）この本発明によれば、降雨涵養量演算方法は、流出量と、降水量と、蒸発散量とから降雨涵養量を演算する。流出量の算出における第１の工程は、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う。第２の工程は、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する。第３の工程は、複数の因子から分割された流域の流出指標を算出する。第４の工程は、流域の一部の流域の流出指標と実測された流出量との相関から回帰式を導出する。第５の工程は、導出された回帰式と分割された流域の流出指標から分割された流域の流出量を算出する。
これにより、降雨涵養量の算出において、流出量を仮定しての算定ではなく、分割された流域におけるそれぞれの地形の特徴によって示される指標に基づいて降雨涵養量を導くことができる。
【００２０】
（２）また、本発明によれば、上記発明において、第３の工程は、水の流れ易さと正の相関を有する第１の因子と水の流れ易さと負の相関を有する第２の因子とを抽出し、分割された流域の因子毎の因子得点を算出し、算出された因子得点に応じて前記分割された流域を因子毎に予め設定されたグループ数に分類し、因子毎に各々のグループに予め設定された得点を付与し、付与された得点とそれぞれの因子の寄与率に応じて分割された流域の流出指標を算出する。
これにより、水の流れやすさを示す２つの因子抽出し、それらの因子に基づいて算定される流域の流出指標を算定することができ、流域の特徴に応じた降雨涵養量を導くことができる。
【００２１】
（３）この本発明によれば、地形計測部は、地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う。統計処理部は、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する。流出指標判定部は、複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する。流出量推定部は、流域の一部の流域の流出指標と実測された流出量との相関から回帰式を導出し、導出された回帰式と分割された流域の流出指標から分割された流域の流出量を算出する流出量推定部が、出力する流出量に基づいて、降雨涵養量演算部は、降雨涵養量を算出する。
これにより、降雨涵養量演算部は、降雨涵養量の算出において、流出量を仮定しての算定ではなく、分割された流域におけるそれぞれの地形の特徴によって示される指標に基づいて降雨涵養量を導くことができる。
【００２２】
（４）この本発明によれば、降雨涵養量演算部における流出指標判定部は、水の流れ易さと正の相関を有する第１の因子と水の流れ易さと負の相関を有する第２の因子とを抽出し、前記分割された流域の因子毎の因子得点を算出する。また、流出指標判定部は、算出された因子得点に応じて分割された流域を因子毎に予め設定されたグループ数に分類し、因子毎に各々のグループに予め設定された得点を付与し、付与された得点とそれぞれの因子の寄与率に応じて分割された流域の流出指標を算出する。
これにより、降雨涵養量演算部は、降雨涵養量の算出において、流出量を仮定しての算定ではなく、分割された流域におけるそれぞれの地形の特徴によって示される指標に基づいて降雨涵養量を導くことができる。
【００２３】
（５）この本発明によれば、地下水起源解析方法は、イオン濃度判定処理部が記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出する。同位体比判定処理部が記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する。蒸発散量演算部が記憶部に記憶された植生域の衛星画像データにおける地域ごとの蒸発散量を算出する。流出量演算部が流出量を算出する。降雨涵養量演算部が前記蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量から浸透水量を算出する。圧力水頭０ｍ設定部が記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を算出する。全水頭演算処理部が前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する。地下水移行経路・移行時間演算処理部が前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する。
また、流出量の算出は、第１の工程が地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う。第２の工程が、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する。第３の工程が、前記複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する。第４の工程が、前記流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出する。第５の工程が、導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する。
【００２４】
また、これにより、直接測定することが困難な浸透水量を植生域の衛星画像データに基づいて算出することにより、蒸発散量における植生の状況、地表面の状況によって変化によって生じる近似モデルとの偏差を低減できる。また、衛星画像データを用いることにより、広い地域の情報を得る。そして、降雨涵養量の算出において、流出量を仮定しての算定ではなく、分割された流域における地点ごとの状況に応じた補正を行うことにより、近似によって求められるモデルの正確さを高めることができ、正確な地下水移行経路並びに移行時間の算出を行うことが可能となる。また、地下水移行経路並びに移行時間の算出処理の算出結果によって示される涵養地点の妥当性の検証は、複数の工程で算出された結果を関連付けて検証することにより、求められた算出結果の信頼度を追認することが可能となる。
【００２５】
（６）地下水起源解析システムは、イオン濃度判定処理部が記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出する。同位体比判定処理部が、記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する。蒸発散量演算部が、記憶部に記憶された植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出する。流出量演算部が流出量を算出する。涵養量演算部が、蒸発散量、記憶部に記憶された降水量、及び前記流出量とから浸透水量を算出する。圧力水頭０ｍ設定部が記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定する。全水頭演算処理部が、浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する。地下水移行経路・移行時間演算処理部が水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出する。
また、流出量演算部は、地形計測部が地形データから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行う。統計処理部が地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の因子を抽出する。流出指標判定部が複数の因子から前記分割された流域の流出指標を算出する。流出量推定部が流域の一部の流域の流出指標と実測された前記流出量との相関から回帰式を導出し、導出された前記回帰式と前記分割された流域の流出指標から前記分割された流域の流出量を算出する。
【００２６】
これにより、直接測定することが困難な浸透水量を植生域の衛星画像データに基づいて算出することにより、蒸発散量における植生の状況、地表面の状況によって変化によって生じる近似モデルとの偏差を低減できる。また、衛星画像データを用いることにより、広い地域の情報を得る。そして、降雨涵養量の算出において、流出量を仮定しての算定ではなく、分割された流域における地点ごとの状況に応じた補正を行うことにより、近似によって求められるモデルの正確さを高めることができ、正確な地下水移行経路並びに移行時間の算出を行うことが可能となる。また、地下水移行経路並びに移行時間の算出処理の算出結果によって示される涵養地点の妥当性の検証は、複数の工程で算出された結果を関連付けて検証することにより、求められた算出結果の信頼度を追認することが可能となる。
【００２７】
この本発明によれば、地下水起源解析方法は、植生域の衛星画像データに基づいて算出する蒸発散量の算出値によって補正される浸透水量を算出し、浸透水量に基づく水頭値の分布から地下水の移行経路並びに移行時間を算出することとする。
これにより、直接測定することが困難な浸透水量を植生域の衛星画像データに基づいて設定することにより、蒸発散量において、植生の状況、地表面の状況による変化によって生じる近似モデルとの偏差を低減できる。また、衛星画像データを用いることにより、広い地域の情報を得る。そして、地点ごとの状況に応じた補正を行うことにより、近似によって求められるモデルの正確さを高めることができ、正確な地下水移行経路並びに移行時間の算出処理を行うことが可能となる。
【００２８】
また、本発明によれば、地下水起源解析方法は、イオン濃度判定処理部が記憶部に記憶された複数地点のイオン濃度データにおけるイオン濃度の比の一致度から地下水起源を算出する。同位体比判定処理部が記憶部に記憶された複数地点の同位体比データにおける同位体比の一致度から涵養高度を算出する。蒸発散量演算部が記憶部に記憶された植生域の衛星画像データにおける地域ごとの蒸発散量を算出する。降雨涵養量演算部が前記蒸発散量と記憶部に記憶された降水量の値から浸透水量を算出する。圧力水頭０ｍ設定部が記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから前記地域ごとの地下水位０ｍの位置を算出する。全水頭演算処理部が前記浸透水量と各地点の標高情報とから前記地域の水頭値を算出する。地下水移行経路・移行時間演算処理部が前記水頭値の分布から地下水移行経路並びに移行時間を算出することとした。
また、これにより、直接測定することが困難な浸透水量を植生域の衛星画像データに基づいて算出することにより、蒸発散量における植生の状況、地表面の状況によって変化によって生じる近似モデルとの偏差を低減できる。また、衛星画像データを用いることにより、広い地域の情報を得る。そして、地点ごとの状況に応じた補正を行うことにより、近似によって求められるモデルの正確さを高めることができ、正確な地下水移行経路並びに移行時間の算出を行うことが可能となる。また、地下水移行経路並びに移行時間の算出処理の算出結果によって示される涵養地点の妥当性の検証は、複数の工程で算出された結果を関連付けて検証することにより、求められた算出結果の信頼度を追認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態による地下水起源解析システムを示すブロック図である。
【図２】同実施形態におけるイオン濃度分析を示す図である。
【図３】同実施形態における水質分析を示す図である。
【図４】同実施形態における同位体比分析を示す図である。
【図５】同実施形態における同位体比分析の図（その１）である。
【図６】同実施形態における同位体比分析の図（その２）である。
【図７】同実施形態における同位体比分析の図（その３）である。
【図８】同実施形態における同位体比分析の図（その４）である。
【図９】同実施形態におけるリモートセンシング情報を示す図（その１）である。
【図１０】同実施形態におけるリモートセンシング情報を示す図（その２）である。
【図１１】同実施形態におけるリモートセンシング情報から求めた差分情報を示す図である。
【図１２】同実施形態におけるリモートセンシング情報から求めた土地利用区分を示す図である。
【図１３】同実施形態におけるリモートセンシング情報から求めた蒸発散量を示す図である。
【図１４】同実施形態における地表水面を示す図である。
【図１５】同実施形態における各地点について地質情報を設定した結果を示す図である。
【図１６】同実施形態における全水頭分布を示す図である。
【図１７】同実施形態における地下水面標高の実測データを示す図である。
【図１８】同実施形態における地下水の流れを示す図である。
【図１９】同実施形態における地下水の移行経路を示す図である。
【図２０】同実施形態における地下水起源解析処理を示すフローチャートである。
【図２１】同実施形態におけるイオン濃度分析処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図２２】同実施形態におけるイオン濃度分析処理を示すフローチャートである。
【図２３】同実施形態における同位体比分析処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図２４】同実施形態における同位体比分析処理を示すフローチャートである。
【図２５】同実施形態におけるリモートセンシング情報から蒸発散量演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図２６】同実施形態における蒸発散量演算処理を示すフローチャートである。
【図２７】同実施形態における降雨涵養量演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図２８】同実施形態における降雨涵養量演算処理を示すフローチャートである。
【図２９】同実施形態における圧力水頭０ｍ設定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図３０】同実施形態における圧力水頭０ｍ設定処理を示すフローチャートである。
【図３１】同実施形態における全水頭値演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図３２】同実施形態における全水頭値演算処理を示すフローチャートである。
【図３３】同実施形態における地下水移行経路・時間演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図３４】同実施形態における地下水移行経路・時間演算処理を示すフローチャートを示す図である。
【図３５】本実施形態による地下水移行算定処理部を示すブロック図である。
【図３６】同実施形態における分割処理された流域を示す図である。
【図３７】同実施形態における地形計測データを統計処理した結果を示す図である。
【図３８】同実施形態における地形計測データを統計処理した結果を示す図である。
【図３９】同実施形態における地形計測データを統計処理した結果を示す図である。
【図４０】同実施形態における地形計測データを統計処理した結果を示す図である。
【図４１】同実施形態における地形計測データを統計処理した結果を示す図である。
【図４２】同実施形態における地形計測データを統計処理した結果を示す図である。
【図４３】同実施形態における分割された流域の因子得点分布を示す図である。
【図４４】同実施形態における分割された流域の因子得点分布を示す図である。
【図４５】図４４の補足説明図である。
【図４６】同実施形態における分割された流域の流出指標の分布を示す図である。
【図４７】同実施形態における分割された流域の比流量実測値の分布を示す図である。
【図４８】同実施形態における流出指標と比流量実測値との関係を示すグラフである。
【図４９】同実施形態における分割された流域の比流量推定値の分布を示す図である。
【図５０】同実施形態における標高値と降雨量との関係を示すグラフである。
【図５１】同実施形態における分割された流域の補正降雨量の分布を示す図である。
【図５２】同実施形態における降雨涵養量演算処理を示すフローチャートである。
【図５３】同実施形態における地形計測処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図５４】同実施形態における地形計測処理を示すフローチャートである。
【図５５】同実施形態における統計処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図５６】同実施形態における統計処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図５７】同実施形態における統計処理を示すフローチャートである。
【図５８】同実施形態における流出指標算定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図５９】同実施形態における流出指標算定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図６０】同実施形態における流出指標算定処理を示すフローチャートである。
【図６１】同実施形態における流出量推定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図６２】同実施形態における流出量推定処理を示すフローチャートである。
【図６３】同実施形態における流出量推定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図６４】同実施形態における流出量推定処理を示すフローチャートである。
【図６５】同実施形態における降水量推定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図６６】同実施形態における降水量推定処理を示すフローチャートである。
【図６７】同実施形態における降雨涵養量演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
【図６８】同実施形態における降雨涵養量演算処理を示すフローチャートである。
【図６９】流出量、降水量、蒸発散量、降雨涵養量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態による地下水起源解析システム１００について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による地下水起源解析システム１００を示すブロック図である。
この図には、地下水起源解析システム１００と、地下水起源解析システム１００の処理に用いられる情報を提供する情報入力システム２００とが示されている。
地下水起源解析システム１００は、情報入力システム２００から入力される各種情報に基づく演算処理を行い当該地点の地下水のもととなる涵養（かんよう）地点を算出する地下水起源解析システムである。涵養地点とは、降雨によって地表水となった水が地面に浸透し、地下水となる場所である。その地点の標高を涵養高度という。そして、その地下水は、涵養地点を基点とする地下水の流れにしたがって移行する。
また、地下水起源解析システム１００による涵養地点の算出では、所定の位置・深度に到達した地下水がその地点に到達するまでの経路を算定し、その経路の基点を涵養地点として算定する。また、地下水起源解析システム１００は、降雨から所定の位置・深度に到達するまでの時間を算出するシステムである。
【００３１】
情報入力システム２００は、河川水や地下水などから検出されたイオン濃度・水質情報を提供するイオン・水質情報システム（イオン・水質情報データ）２１０、河川水や地下水などから検出された同位体比情報を提供する同位体情報システム（同位体情報データ）２２０、人工衛星において撮影された画像情報を提供するリモートセンシングシステム２３１、各地点の降雨量を提供する雨量情報システム２３２、各地点の地形標高情報として緯度経度及び標高を提供する地図情報システム２３３、地質に関する情報を提供する地質情報システム２３４を備える。
【００３２】
地下水起源解析システム１００は、演算処理部１１０、入力処理部４０、制御記憶処理部５０、記憶部７０、出力処理部８０、表示部９０を備える。
地下水起源解析システム１００において演算処理部１１０は、地下水起源解析システム１００における各種演算処理を行う。地下水起源解析システム１００における演算処理部１１０は、イオン濃度水質情報判定処理部１０、同位体比判定処理部２０、地下水移行算定処理部３０を備える。演算処理部１１０においてイオン濃度水質情報判定処理部１０は、河川水や地下水などのサンプルから検出されたイオン濃度・水質情報のそれぞれの相関関係を判定する。また、イオン濃度水質情報判定処理部１０は、類似性の高いサンプルからの判定結果をグループとして扱うことができる判定処理部である。同位体比判定処理部２０は、河川水や地下水などをサンプルから検出された同位体比情報をもとに、その地下水の起源とされる涵養地点の標高、すなわち涵養高度を特定する。また、同位体比判定処理部２０は、水源の類似性の高いサンプルからの判定結果をグループとして扱うことができる判定処理部である。
【００３３】
地下水移行算定処理部３０は、降雨のあった地点で地下水として涵養され、地下水が流れる経路の地形や高度差および環境によって麓の地下水として年月を経て到達するまでの移行経路並びに移行時間を算出する判定処理部である。地下水移行算定処理部３０は、蒸発散量演算部３１、降雨涵養量演算部３２、圧力水頭０ｍ設定部３３、全水頭演算処理部３４、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５を備える。地下水移行算定処理部３０において蒸発散量演算部３１は、人工衛星から撮影された画像データに基づいて演算処理を行い、各地点の可能蒸発散量を算出する。降雨涵養量演算部３２は、各地点の可能蒸発散量と各地点の降雨量の情報に基づいて演算処理を行い、各地点の降雨涵養量を算出する。圧力水頭０ｍ設定部３３は、人工衛星から撮影された画像データと緯度経度及び標高の情報に基づいて演算処理を行い、圧力水頭が０ｍを示す地点、すなわち、地下水が河川として地表水となって現れている地点の設定を行う。全水頭演算処理部３４は、各地点の降雨涵養量と圧力水頭が０ｍを示す地点の情報と緯度経度及び標高の情報に基づいて演算し、全水頭値情報を算出する。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、各地点の全水頭値情報に基づいて演算処理を行い地下水移行経路並びに移行時間を算出する。
【００３４】
入力処理部４０は、接続される情報入力システム２００から情報が入力される。入力処理部４０は、記憶部７０に割り付けられた各記憶部に、制御記憶処理部５０の処理を経て入力された情報を記録する。情報入力システム２００から入力される情報は、コンピュータによって読み取り可能な媒体に記録された情報又は通信回線を介して行われる通信処理によって入力される情報のいずれかを選択可能である。また、入力処理部４０は、マウス、キーボードなどの入力部を備え、その入力部から入力される情報を検出する処理を行い、検出した結果を制御記憶処理部５０に入力する。
【００３５】
制御記憶処理部５０は、地下水起源解析システム１００における各処理部からの指示の判別と、その指示に対する応答出力、各処理部の制御並びに記憶部７０への情報の記録及び記憶部７０に記憶された情報の参照を行う。記憶部７０は、ＨＤＤ（Hard disk drive）または半導体メモリなどによって構成される記憶部であり、制御記憶処理部５０からの指示にしたがって、記録並びに参照などが行われる。出力処理部８０は、各演算処理に必要とさせる入力処理の指示を選択するための表示画面の作成、演算結果の表示を行う表示画面の作成などを行い、作成した画面の情報を表示部９０に出力する。表示部９０は、出力処理部８０から入力された画面情報を表示する表示処理を行う。表示部９０は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＥＬ（Electro-Luminescence）表示器などの各種表示方式の表示素子を用いた表示部であってもよい。
【００３６】
地下水起源解析システム１００は、ＣＰＵ（（Central Processing Unit）とＲＡＭ（Random Access Memory）とＲＯＭ（Read Only Memory）とＨＤＤ（Hard Disk Drive）とＩ／Ｏ（Input/Output）などが備えられており、演算処理を実行するＣＰＵがＲＡＭを一時的なワークエリアや設定記憶領域として使用したりプログラム領域として使用したりしながら、ＲＯＭに書き込まれた基本プログラムを適宜実行し、Ｉ／Ｏを介して接続されている外部機器及び内部機器などを制御している。さらに地下水起源解析システム１００は、装置内部の記憶領域としてＨＤＤを備え、処理プログラム、各種テーブルとしての情報、処理結果など情報の記憶領域として利用される。
【００３７】
次に、図を参照して、地下水起源解析システム１００の各種処理の機能について説明する。
地下水起源解析システム１００において演算処理部１１０は、地下水起源解析システム１００における各種演算処理を行う。演算処理部１１０におけるイオン濃度水質情報判定処理部１０は、イオン・水質情報データ２１０から提供される河川水や地下水などをサンプルとして検出されたイオン濃度・水質情報のうち、特に次の情報を参照する。
イオン濃度分析として、次の６つに分類される各イオン濃度について分析する。すなわち、硫酸イオン（ＳＯ４２−）、重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）、塩素イオン（Ｃｌ−）、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）並びにナトリウム及びカリウムイオン（Ｎａ＋及びＫ＋）である。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、イオン濃度のデータに基づいた主成分分析手法による演算処理を行うことにより、イオン濃度の比の類似性を示す傾向分析を演算処理により行うことができる。
【００３８】
図２は、イオン濃度分析に関する一例を示す図である。
複数の箇所のサンプルが示すこれらのイオン濃度の比の傾向を視覚的に比較するために水質ダイアグラムという手法がとられている。検出されたイオンを６つに分類する。その分類は、陰イオンである硫酸イオン（ＳＯ４２−）、重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）、塩素イオン（Ｃｌ−）と、陽イオンであるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）、ナトリウムイオン及びカリウムイオン（Ｎａ＋及びＫ＋）である。その分類にしたがって、図示するよう陰イオンを左、陽イオンを右に配置する。この図に示されるグラフの横軸は、イオン濃度の値を示す。各イオンの濃度に応じてグラフにプロットし、プロット点を結んで描かれる六角形によって示された形が、水に含有されるイオンの量の特徴を示す。六角形の形状が類似しているサンプルは、同じ水系の地下水である可能性が高いと判定できる。この図（ａ）と（ｂ）に示されるように、六角形の形状の特徴が異なるものは、異なる水系からの水と判定することができる。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、記憶されたイオン濃度のデータを参照し水質ダイアグラムを作成することもできる。
【００３９】
また、水質情報分析として、電気伝導度と水温の分析を行う例を示す。
図３（ａ）は、同じ水系からの各サンプルを分析して得られた電気伝導度と、そのサンプルを採取した標高との関係を示すグラフである。このグラフの横軸は、電気伝導度（μＳ（マイクロ  ジーメンス）／ｃｍ））を示し、縦軸は標高（ｍ）を示す。このグラフに示されるように、同じ水系によるサンプルであれば、標高が高いほど電気伝導度が低く、標高が低くなるにしたがって電気伝導度が高くなる。すなわち、標高が低い場所で採取されたサンプルの水が、地下を移行している間に、経路を構成する地中の成分が溶け出してイオン化傾向が高くなる。図に示される白丸（○）印は、特定の地下水を分析して得られた電気伝導度を既知の測定結果を示すグラフ上にプロットした例を示す。この例では、白丸（○）印の位置が、各サンプルが示すばらつきの範囲内に位置することにより、同じ水系による地下水と判定できる。
図３（ｂ）は、水温と標高の関係を示したグラフである。このグラフの横軸は、水温（℃）を示し、縦軸は標高（ｍ）を示す。このグラフに示されたサンプルは、特定の水系に限られたものではなく、複数の山体中を流れる地下水や湧水で測定された水温を示す。このグラフの中で、同一の山系によるサンプルを抽出すると、線形で示される直性で近似できる範囲にサンプルがばらつく傾向が示される。この直線を地温勾配という。この図に示される２つの直線（実線と破線）は、異なる山系による地温勾配を示し、いずれの地温勾配との相関があるかにより水系を判定する。
このように、演算処理部１１０におけるイオン濃度水質情報判定処理部１０は、地下水と湧水のサンプルから得られた情報からそれぞれの相関関係を判定し、類似性の高いサンプルをグループとして扱う判定処理部である。
【００４０】
演算処理部１１０における同位体比判定処理部２０は、河川水や地下水などから検出された同位体比情報、すなわちサンプルに含まれる安定同位体の含有量を示す安定同位体比に基づいて判定する。
同位体比判定処理部２０が分析対象とする安定同位体について説明する。
図４（ａ）は、水素Ｈを基本とする同位体を示す。標準の水素Ｈに比べ、中性子が１個多い重水素２Ｈと、２個多いトリチウム３Ｈが示されている。水素Ｈと重水素２Ｈは安定同位体であるが、トリチウム３Ｈは、半減期（１２．３年）を有する放射性同位体である。安定同位体は、放射性同位体のように含有量が自然に減少しないので、水系判定のトレーサーとして用いられる。
図４（ｂ）は、一般的な水に含まれる安定同位体の含有量を示す図である。
水に含まれる安定同位体として、水を構成する水素原子と酸素原子に関係する安定同位体を示す。この図には、水素Ｈ、重水素２Ｈ（Ｄ）、酸素１６Ｏ、酸素１７Ｏ、酸素１８Ｏの５種類の安定同位体とその存在比率が示される。ここで示されるように、酸素１８Ｏは、他の安定同位体に比べ存在比率が多く、地下水起源解析に用いるトレーサーに適している。酸素１８Ｏの安定同位体比を「δ１８Ｏ」として示す。
図５は、特定の水系の安定同位体比（δ１８Ｏ）と涵養場所の標高の関係を示すグラフである。このグラフの横軸は、安定同位体比（δ１８Ｏ：‰（パーミル））を示し、縦軸は標高（ｍ）を示す。このグラフによって示されるように、同じ水系の場合には線形で示される直性で近似できる範囲にサンプルがばらつく傾向が示されている。標高が高くなると安定同位体の含有量が少なくなる傾向がある。
【００４１】
また、安定同位体比は、蒸発量にしたがって変化することが知られている。
図６は、蒸発量と安定同位体比（δ１８Ｏ）の変化を示す関係をグラフに示したものである。このグラフの横軸は、蒸発率（％（パーセント））を示し、縦軸は、安定同位体比（δ１８Ｏ：‰（パーミル））を示す。このグラフに示される２つのグラフは、異なる２つの河川水を蒸発させたときの安定同位体比の変化を示す。このグラフの縦軸の切片となる値が異なり、異なる河川水の水であることが示される。いずれのグラフとも、蒸発量に応じてグラフが右上がりとなる同じ傾向を示す。この図に示されるように、蒸発量が多くなるにしたがって、同位体比の値が大きくなる。すなわち、含有されている比率が高くなることが示される。
【００４２】
図７は、安定同位体比（δ１８Ｏ）と、観測された降雨採取場所の標高との関係を示すグラフである。このグラフの横軸は、安定同位体比（δ１８Ｏ：‰（パーミル））を示し、縦軸は標高（ｍ）を示す。この図は、複数のサンプルのデータをプロットし、それらの測定点の情報をもとに直線回帰分析による１次式で示された直線Ｐｒｅｆ１（点線）と補正量を考慮した直線ＥＶＰ２（実線）が示される。直線Ｐｒｅｆ１に示される傾向は、実際の測定点における安定同位体比の傾向を示すものである。この傾向には、降雨時点から測定されるまでに蒸発することによる安定同位体比の変化は考慮されていない。
前述の図６に示したように、蒸発が進むと安定同位体比は高くなる。つまり、直線ＥＶＰ２（実線）で示された安定同位体量が示す値は、蒸発が進んだ時点の安定同位体であるため、降雨時点の安定同位体比を想定し補正することが必要になる。例えば、図に示される点Ｐ１（安定同位体比：−１０‰（パーミル）、標高：１０００ｍ）は、採取された地下水の測定データである。このデータを補正するには、同じ安定同位体比に対する直線ＥＶＰ２によって示される新たな標高の値（２０００ｍ）が、蒸発による補正を考慮した直線ＥＶＰ２が示す関係を用いると求めることができる。直線ＥＶＰ２は、図６に示した蒸発率を考慮した関係から導かれる。すなわち、標高１０００ｍの地点の地下水で採取された水は、標高２０００ｍの高さでの降雨によって浸透して地下水となった可能性が高いと判定される。
【００４３】
図８は、異なる水系での安定同位体比（δ１８Ｏ）と標高の関係を示したグラフである。このグラフの横軸は、安定同位体比（δ１８Ｏ：‰（パーミル））を示し、縦軸は標高（ｍ）を示す。この図に示される３つの直線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、それぞれ異なる水系のサンプルのデータから直線回帰分析を行い、グラフとして示したものである。水系ごとに異なる直線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が得られ、この特徴を用いて水系を判定することが可能となる。また、安定同位体比のデータに基づいた主成分分析手法による演算処理を行うことにより、類似性の傾向分析を行うことができる。
【００４４】
図を参照し、演算処理部１１０における地下水移行算定処理部３０について説明する。
地下水移行算定処理部３０において蒸発散量演算部３１は、人工衛星から撮影された画像データに基づいて、各地点の可能蒸発散量を算出する演算処理を行う。
人工衛星から撮影された画像データは、２つの異なる波長域でフィルタ処理された地表面からの反射光の強度を検出した情報である。第１の波長域は、可視光領域（以下、「Ｂａｎｄ（バンド）３」領域ともいう。）であり、第２の波長域は、近赤外領域（以下、「Ｂａｎｄ（バンド）４」領域ともいう。）である。この２つの異なる波長領域のデータを比較処理することにより、それぞれの地点の植生活性度を示す指標となる正規化植生指数（以下、「ＮＤＶＩ（Normalized Difference Vegetation Index）」という。）を算出する。ＮＤＶＩは、次式（１）から求められる。
【００４５】
ＮＤＶＩ＝（Ｂｄ４−Ｂｄ３）／（Ｂｄ４＋Ｂｄ３）  ・・・（１）
【００４６】
式（１）においてＢｄ３は、Ｂａｎｄ３領域のデータによって示される反射率（「アドベド」ともいう。）の値であり、同じくＢｄ４は、Ｂａｎｄ４領域のデータによって示される反射率の値である。
図９と図１０は、人工衛星から撮影された地表の反射率の地域ごとの差を示す情報をもとに、それぞれの地点のＮＤＶＩを演算し、２次元的に示した図である。この図９が、落葉時期に測定された結果を示し、図１０が着葉時期に測定された結果を示し、撮影時期を変えて測定した反射率情報からそれぞれの時期のＮＤＶＩを求めたものである。それぞれの関係を式（１）に基づいて、式（２）と式（３）に示す。
【００４７】
ＮＤＶＩ（落葉時期）＝
（Ｂｄ４（落葉）−Ｂｄ３（落葉））／（Ｂｄ４（落葉）＋Ｂｄ３（落葉））  ・・・（２）
【００４８】
式（２）において、ＮＤＶＩ（落葉時期）が落葉時期の植生活性度（ＮＤＶＩ）、Ｂｄ３（落葉）が落葉時期の可視光領域（Ｂａｎｄ３）の反射率、Ｂｄ４（落葉）が落葉時期の近赤外光領域（Ｂａｎｄ４）の反射率を示す。
【００４９】
ＮＤＶＩ（着葉時期）＝
（Ｂｄ４（着葉）−Ｂｄ３（着葉））／（Ｂｄ４（着葉）＋Ｂｄ３（着葉））  ・・・（３）
【００５０】
式（３）において、ＮＤＶＩ（着葉時期）が着葉時期の植生活性度（ＮＤＶＩ）、Ｂｄ３（着葉）が着葉時期の可視光領域（Ｂａｎｄ３）の反射率、Ｂｄ４（着葉）が着葉時期の近赤外光領域（Ｂａｎｄ４）の反射率を示す。２つの画像を比較すると、測定された季節の違いで落葉樹などの葉がなくなるなどの植生が変化することにより、反射率が変化して検出されて植生活性度（ＮＤＶＩ）の変化としてその差が示される。
【００５１】
図１１は、異なる季節の正規化植生指数（ＮＤＶＩ）値の差を演算し、差分正規化植生指数（ΔＮＤＶＩ）を算定し２次元的に示した図である。その演算は、次式（４）から求められる。
【００５２】
ΔＮＤＶＩ＝ＮＤＶＩ（着葉時期）−ＮＤＶＩ（落葉時期）  ・・・（４）
【００５３】
式（４）における「ＮＤＶＩ（着葉時期）」は、広葉樹の葉のある季節のＮＤＶＩ値を示し、「ＮＤＶＩ（落葉時期）」は、広葉樹の葉のない季節のＮＤＶＩ値を示す。この図に示されたように、植生状況が含まれる土地利用区分を特定するための基本データが生成された。
【００５４】
図１２は、地点ごとのＮＤＶＩとΔＮＤＶＩの値をもとに土地利用区分の判定処理を行った結果を２次元的に示した図である。土地利用区分の判定処理は、予め定められた閾値に基づいてＮＤＶＩとΔＮＤＶＩの値の判定を行う。この図に示される土地利用区分の分類は、「常用樹林」「落葉樹林」、「草地」、「市街地」、「畑地・開発地」に分類された結果が示されている。
【００５５】
図１３は、地点ごとのΔＮＤＶＩの値をもとに分類された土地利用区分の分類（「常用樹林」「落葉樹林」、「草地」、「市街地」、「畑地・開発地」）の結果から、それぞれの利用区分に対応する年間蒸発散量を設定する。土地利用区分に対する年間蒸発散量の設定値の例を示す。「常用樹林」と「落葉樹林」は、７００．０８ｍｍとする。「草地」は、６３０．７２ｍｍとする。「市街地」は、４２２．６４ｍｍとする。「畑地・開発地」は、７００．０８ｍｍとする。設定された年間蒸発散量の結果に応じて濃淡表示分類された結果を２次元的に示した図である。図に示される色が薄い場所ほど年間蒸発散量が多いことが示されている。
以上に示したように、蒸発散量演算部３１は、リモートセンシングによって得られた衛星画像データからの情報を基にして、地域ごとの年間蒸発散量を可能蒸発散量とする。
【００５６】
次に、各地点の降雨涵養量について説明する。
降雨涵養量は、その地点の降雨量のうち、地面に浸透し地下水として涵養する量を示す。前述したように、各地点の植生などの状況変化により、その地点での蒸発散量が異なることが示された。浸透して地下水に涵養する前に、地表から蒸発したり、植生などにより発散したりする量を次式（５）によって補正し、降雨涵養量を定めることとする。
【００５７】
（降雨涵養量）＝（降雨量−可能蒸発散量）／２  ・・・（５）
【００５８】
式（５）において、右辺を２で除算しているのは、地表水として流出してその地点に浸透しない量などを定めるための比例定数として設定し近似するためである。
以上に示したように、降雨涵養量演算部３２は、各地点の降雨量情報と年間蒸発散量に基づいて、上記の式（５）で示された演算処理を行う。
【００５９】
図を参照し、地下水が地表に現れた地表水の基準面を地下水の圧力の基準点の設定について説明する。
地下水面より、地表面が低くなるときに、地下水が飽和して地表に現れる。言い換えれば、河川の水位に接する地面の地下水面が一致する。
図１４は、地下水面を算定するための基準面（圧力水頭０ｍ）を説明する図である。
この図（ａ）は、河川を横切る方向の断面を示した断面図である。この図に示されるように、降雨によってもたらされた水が浸透し地下水となる。地質に含まれる間隙が水で満たされた状態の部分にある水を地下水という。地下水に満たされている状態を飽和状態という。飽和状態の地質が地表に接する場所では、地下水が地表水となって現れる。この地表水は、地表を流れる河川となる。この河川の水面の位置を基準として、その基準の高さにかかる各地点の地下水による水圧を圧力水頭という。圧力水頭は、この基準の高さと地下水面の差を示す指標となる。また、標高０ｍからその基準面の標高差による水圧を位置水頭という。圧力水頭と位置水頭の和を、全水頭という。全水頭は、その地点の地下水の圧力差を示す指標であり、その圧力差により地下水が移行する。
全水頭値は、式（６）として示される。
【００６０】
（全水頭）＝（位置水頭）＋（圧力水頭）  ・・・（６）
【００６１】
この図（ｂ）は、対象地域のなかで地表に現れている水面を特定した圧力水頭０ｍ設定部３３における処理結果を示す図である。この図で、水平方向に２次元的にメッシュが構成され、そのメッシュの交点で示される地点が、地表水となって現れている河川などの場所を白丸（○）印で示している。
圧力水頭０ｍ設定部３３は、落葉時期のリモートセンシングデータから地表水に覆われている地点を特定することができる。地表水の判定に用いる衛星画像データは、落葉時期の近赤外線領域（Ｂａｎｄ４）の反射率の差異を示す情報を用いる。地表水の水面では、近赤外線が吸収されるため、反射率が低い値となって示されるので、閾値以下の値を示す場所から地表水に覆われている位置を特定できる。圧力水頭０ｍ設定部３３は、地表水に覆われていると判定された結果の情報を、地図情報に重ね合わせて、河川又は湖面などの水面の位置を基準面とする圧力水頭０ｍの地点を設定する。この圧力水頭０ｍの地点は、周辺の地下水面の高さを示す地下水位０ｍを示す基準点となる。
【００６２】
図を参照して全水頭分布の演算処理について説明する。
図１５は、対称範囲の各地点の位置・深度について地質情報を設定した結果を示す鳥瞰図である。地表面と、対称範囲のふちが断面で示されている。この図に示される濃淡は、異なる地質を示す。当該地域を構成する地質情報にしたがって、各地点を構成する地質をそれぞれの位置と深度に基づいて設定する。設定された情報から、この図に示される地質の分布図が作成される。この分布図に示される地質の特性と関連付けて各地点の位置・深度の透水係数及び不飽和特性が設定される。全水頭演算処理部３４は、前述した降雨涵養量、圧力水頭０ｍ分布、地形標高データ及び各地点の位置・深度の透水係数及び不飽和特性の各情報に基づいて全水頭値を算出する。
【００６３】
図を参照して全水頭分布の演算処理について説明する。
図１６は、演算処理によって求められた全水頭分布の例を示す図である。この図に示される曲線は、同一の全圧力水頭を示す地点をつないで示した曲線になる。この全水頭分布から地下水面の起伏を算出することができる。
また、図１７は、図１６に示した地域で観測された地下水面標高の実測データを示す図である。図１６と図１７を対比させ、図１６で示される水頭分布の曲線の形と、図１７の実測データから求めた水頭分布を示す曲線の形とが同じ傾向を示していることがわかる。つまり、リモートセンシングによる画像データをもとに補正した降雨涵養量に基づいて処理した演算結果で求めた水頭分布は、実際の測定データによって検証された。
【００６４】
図を参照して地下水移行経路、移行時間の演算処理について説明する。
全水頭演算処理部３４によって求められた全水頭分布情報と、地形標高データ及び各地点の位置・深度の透水係数、不飽和特性及び有効間隙率の情報に基づいて、地下水移行経路、移行時間を算出する。
地下水は、隣接する地点間の全水頭値の差から地下水の移行が生じる。すなわち、地下水は、前述の水頭分布図で示された全水頭分布が示す曲線と直角の方向に流れを生じている。この水頭値分布曲線が示す水頭値の変化が大きい部分、すなわち水頭値分布曲線が密に示されている部分では、地下水の流速が大きくなる。反対に、水頭値の変化が緩やかな部分、すなわち水頭値分布曲線が疎に示されている部分では、地下水の流速が小さくなる。
【００６５】
各地点の位置・深度での地下水の流れる方向及び流速を、それぞれの地点での値を算定する。まず、各地点の位置・深度で参照される地点には、格子状に配置された参照点が設定される。その格子状に配置された参照点の位置には、参照点の間の間隔を一辺の長さとする微小な立方体が定義され、その立方体の各面から流入出する水の量を算定する。算定された流入出する水の量を３次元の座標軸方向の成分に分解する。座標軸方向の成分に分解された値を用いて、その参照点における水の移行をベクトルで示すことができる。
図１８は、地下水の流れを示す図である。
この図に示されるメッシュは、位置を示す格子を示し、各地点の標高を考慮して３次元的に地面をモデル化して示す。また、この図に示される矢印は、その地点での地下水の移行方向を示す。これらの矢印で示される方向が揃って同一の方向を示す地点では、その方向に地下水の流れが生じていることを示す。その矢印の矢線の長さは、地下水の移行量、すなわち流速を示すものである。
【００６６】
図を参照して地下水の移行経路の算定処理について説明する。
図１９は、地下水の移行経路を示す図である。地下水の移行経路の選定は、経路となる各地点の地下水の移行方向をつなぎ合わせることで算定される。
移行経路の算定は、２通りの算定方法を選択することができる。第１の算定方法は、涵養場所を指定して、涵養場所を始点とする流れの方向を算定する方法である。第２の算定方法は、地下水が到達する位置の所定の深度を指定し、その位置に到達しうる経路を算定する方法である。この方法では、実際の地下水の流れる方向に対して、さかのぼって経路を選択していくことになる。
第１の算定方法は、実際の地下水の流れる方向に沿って経路を選択していく方法である。始点として選択された地点から、その地点における地下水の移行先を示すベクトルが参照する方向にある、参照点を選択し、その参照点が有するベクトルが参照する方向にある、参照点を選択するという処理を繰り返し行うことで算定することができる。
第２の算定方法は、地下水の到達点の周辺の参照点の中から、それぞれの参照点が有するベクトルが最も近い参照を行っている第１の参照点を選択する。同じく第１の参照点の周辺の参照点の中から、それぞれの参照点が有するベクトルが最も近い参照を行っている参照点を第２の参照点として選択する。この処理を繰り返し行い、地表に到達した場所が、その地下水の涵養地点になる。
本実施形態では、第２の算定方法を用いて説明を行うこととする。
【００６７】
上記の処理によって定められた地下水移行経路に沿って地下水が移行するときにかかる移行時間の算定方法について説明する。
地下水の移行時間の算定には、ダルシー（Ｄａｒｃｙ）の法則を用いた流速（ダルシー流速）算定が知られている。このダルシー流速による移行時間の演算では、有効間隙率を１００％（パーセント）と仮定したときの条件で移行時間（経路距離／ダルシー流速）を算定し、有効間隙率（％）を設定することによる補正処理により移行時間を求めることができる。その関係を式（７）に示す。
【００６８】
（実流速による移行時間）
=（経路距離）／（ダルシー流速）×（有効間隙率）  ・・・（７）
【００６９】
式（７）で示されるように、有効間隙率を１００％としたダルシー流速の値は、実流速の値に比べ遅い値となるのが一般的であり、有効間隙率で表される隙間に注入される地下水量によって移行速度が決定されることになる。
例えば、ダルシー流速によって求められた移行時間が７００年と算定され、その経路の有効間隙率が７％であれば、実流速による移行時間が４９年として求められる。
以上に示したように、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、地下水の移行経路を特定し、移行時間を求めることができる。
【００７０】
続いて、地下水起源解析で行われるそれぞれの処理手順とその処理に用いられる情報について説明する。地下水起源解析システム１００において地下水起源解析のそれぞれの処理に用いられる情報は、記憶部７０に割り付けられた各種データベースに記憶され、それぞれの処理を行う各機能部からの記録・参照などの指示にしたがって制御記憶処理部５０が記憶部７０に割り付けられた各種データベースへの記録・読み出し処理を行う。以下の処理の説明において、各機能部が制御記憶処理部５０に指示する記録・参照などの処理、制御記憶処理部５０が行う記憶部７０の記録・読み出し処理及び制御記憶処理部５０が行う各機能部への通知処理を、各機能部が各種データベースへの記録・読み出し処理を行う処理に含めることとして説明する。また、各機能部によって算出・算定された結果は、出力処理部８０を介して表示部９０に表示される。表示部９０への表示は、制御記憶処理部５０から出力処理部８０への指示によって、出力処理部８０が各記憶部に記録された情報を参照し、その情報に基づいて出力画面を生成し表示部９０に表示される。
【００７１】
図２０は、地下水起源解析処理を示すフローチャートである。
地下水起源解析システム１００における地下水起源解析処理は、図に示される複数の処理によって構成される。
最初に、地下水起源解析システム１００におけるイオン濃度水質情報判定処理部１０は、河川水及び地下水のイオン濃度の比の一致度並びに水質の一致度から地下水起源の類似性の判定処理を行う（ステップＳＡ１０）。続いて、地下水起源解析システム１００における同位体比判定処理部２０は、河川水及び地下水の同位体比の一致度から涵養高度の判定処理を行う（ステップＳＢ２０）。続いて、地下水起源解析システム１００における地下水移行算定処理部３０は、地下水移行算定処理を下記の手順で行う。まず、蒸発散量演算部３１は、人工衛星が撮影した衛星画像データから地点ごとの蒸発散量を求める演算処理を行い、各地点の可能蒸発散量を算出する（ステップＳＣ３１）。降雨涵養量演算部３２は、各地点の可能蒸発散量と各地点の降雨量の情報に基づいて演算処理を行い、各地点の降雨涵養量を算出する（ステップＳＣ３２）。圧力水頭０ｍ設定部３３は、衛星画像データに示される河川の位置と緯度経度及び標高の情報に基づいて演算処理を行い、圧力水頭が０ｍを示す地点、すなわち、地下水が河川として地表水となって現れている地点の設定を行う（ステップＳＣ３３）。全水頭演算処理部３４は、各地点の降雨涵養量と圧力水頭分布と、地形標高データと、地点・深度ごとの透水係数・飽和特性とから、全水頭を求める演算処理を行い、全水頭値情報を算出する（ステップＳＣ３４）。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、各地点の全水頭分布と、地点・深度ごとの透水係数・飽和特性・有効間隙率とから、地下水移行経路と移行時間を求める演算処理を行い、地下水移行経路並びに移行時間を算出する（ステップＳＣ３５）。
【００７２】
上記に記した各ステップの処理の詳細について順に説明する。
図２１は、イオン濃度分析処理並びに水質情報処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
図（ａ）に示されるイオン濃度情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」、「硫酸イオン」、「重炭酸イオン」、「塩素イオン」、「カルシウム（Ｃａ）イオン」、「マグネシウム（Ｍｇ）イオン」、「ナトリウム（Ｎａ）イオン・カリウム（Ｋ）イオン」からなる項目を有する。この図は、イオン濃度情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、採取した水の採取場所を示す。「深度」は、その採取地点における採取した深度を示す。「硫酸イオン」、「重炭酸イオン」、「塩素イオン」、「カルシウム（Ｃａ）イオン」、「マグネシウム（Ｍｇ）イオン」、「ナトリウム（Ｎａ）イオン・カリウム（Ｋ）イオン」の各項目は、それぞれ（ＳＯ４２−）イオン、（ＨＣＯ３−）イオン、（Ｃｌ−）イオン、（Ｃａ２＋）イオン、（Ｍｇ２＋）イオン、（Ｎａ＋）イオン・（Ｋ＋）イオンの濃度を示す。それぞれサンプルとして採取された水の情報及びすでに測定された各種地点の水の情報をもとにして登録された情報ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」をキーとして参照される。
【００７３】
また、図（ｂ）に示される水質情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」、「電気伝導度」、「水温」からなる項目を有する。この図は、水質情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、採取した水の採取場所を示す。「深度」は、その採取地点における採取した深度を示す。「電気伝導度」は、採取した水の電気伝導度を示す。「水温」は、採取した水の採取時の水温を示す。それぞれサンプルとして採取された水の情報及びすでに測定された各種地点の水の情報をもとにして登録された情報ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」をキーとして参照される。
【００７４】
次に、図を参照して、地下水起源解析システム１００の各種処理の処理について説明する。以下に示す処理の説明では、
図２２は、イオン濃度分析処理を示すフローチャートである。
入力処理部４０は、イオン・水質情報システム（イオン・水質情報データ２１０）から入力されるイオン・水質情報データを受信し、河川水の測定データを測定地点の情報をキーとしてイオン濃度情報データベースに登録する（ステップＳａ１）。また、入力処理部４０は、判定を行う地下水のイオン濃度・水質情報の入力処理を行い水質情報データベースに登録する（ステップＳａ２）。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、イオン濃度情報データベースに登録された各地点の登録データをもとにイオン濃度の傾向を分析する。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、イオン濃度の傾向の分析には、主要イオンを配列に並べ、そのイオン濃度値を示す位置に各点を配置し、その点を結んだヘキサダイアグラム（図２参照）を作成する。また、イオン濃度水質情報判定処理部１０は、主成分分析処理を行い、各地点の登録データの類似性を判定し、判定結果を記憶部に記録する（ステップＳａ３）。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、水質情報データベースに登録されたデータを参照し、各水質を示す指標を基にして標高に対する直線回帰分析を行う（図３参照）。同じ水源からの地下水であれば類似の傾向が示される。求められた直線との距離が予め定められた判定範囲に含まれるときに類似性が高いと判定する（ステップＳａ４）。
【００７５】
イオン濃度水質情報判定処理部１０は、地下水起源の類似性の分析を行う。この分析には、各地点のイオン濃度分析による類似性の判定と、水質情報を用いた類似性判定情報の傾向分析の双方の結果から判定を行う（ステップＳａ５）。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、判定の結果、イオン濃度傾向、水質の傾向共に類似性があると示されたときには、地下水起源の類似性が高いと判定し、判定結果を記憶部に記録し判定処理を終了する（ステップＳａ６）。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、イオン濃度傾向、水質の傾向共に類似性がないと示されたときには、地下水起源の類似性が低いと判定し、判定結果を記憶部に記録し判定処理を終了する（ステップＳａ７）。イオン濃度水質情報判定処理部１０は、イオン濃度傾向、水質の傾向のどちらかに類似性がみられ他方に類似性が見られないときには、類似性の判定結果は不明瞭と判定し、判定結果を記憶部に記録し判定処理を終了する（ステップＳａ８）。
【００７６】
図２３は、安定同位体比分析処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
図に示される安定同位体比情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」、「酸素同位体比」、「涵養高度」からなる項目を有する。この図は、安定同位体比情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、採取した水の採取場所を示す。「深度」は、その採取地点における採取した深度を示す。「酸素同位体比」は、採取した水の安定同位体である酸素（１８Ｏ）の同位体比を示す。「涵養高度」は、採取した水の酸素（１８Ｏ）の同位体比から安定同位体比分析処理によって算出された涵養高度を示す。それぞれサンプルとして採取された水の情報及びすでに測定された各種地点の水の情報をもとにして登録された情報ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」をキーとして参照される。
【００７７】
図２４は、安定同位体比分析処理を示すフローチャートである。
入力処理部４０は、同位体情報システム（同位体情報データ２２０）から入力される同位体情報データを受信し、河川水などの安定同位体比情報を測定地点の情報をキーとして安定同位体比情報データベースに記録する（ステップＳｂ１）。同位体比判定処理部２０は、河川水などの安定同位体比情報データベースに記憶された情報をもとに安定同位体比の標高に対する傾向の分析（図５参照）を行う（ステップＳｂ２）。入力処理部４０は、同位体情報システム（同位体情報データ２２０）から入力される同位体情報データを受信し、地下水の安定同位体比情報を測定地点の情報をキーとして安定同位体比情報データベースに記録する（ステップＳｂ３）。
同位体比判定処理部２０は、測定地点の標高に対する安定同位体比の重さの関係から直線回帰分析を行って傾向を分析（図７参照）する。同位体比判定処理部２０は、対象地下水の情報を、水系ごとに先に分析した直線回帰分析の結果（図８参照）に応じて、水系の判定を行う（ステップＳｂ４）。
同位体比判定処理部２０は、地下水の安定同位体比データをもとに涵養高度を算出（図７参照）し、算出結果を安定同位体比情報データベースに記録する（ステップＳｂ５）。
【００７８】
図２５は、蒸発散量演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
図（ａ）に示される蒸発散量演算処理データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「落葉時期Ｂｄ３」、「落葉時期Ｂｄ４」、「着葉時期Ｂｄ３」、「着葉時期Ｂｄ４」、「落葉時期ＮＤＶＩ」、「着葉時期ＮＤＶＩ」、「ΔＮＤＶＩ」、「土地利用区分」、「可能蒸発散量」からなる項目を有する。この図は、蒸発散量演算処理情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、衛星画像を構成する情報の緯度・経度を示す。「落葉時期Ｂｄ３」、「落葉時期Ｂｄ４」は、落葉時期にそれぞれ可視光領域（Ｂａｎｄ３領域）と近赤外領域（Ｂａｎｄ４領域）とによって撮影された衛星画像により提供される地表の反射率（アドベド）を示す。「着葉時期Ｂｄ３」、「着葉時期Ｂｄ４」は、着葉時期にそれぞれ可視光領域（Ｂａｎｄ３領域）と近赤外領域（Ｂａｎｄ４領域）とによって撮影された衛星画像により提供される地表の反射率（アドベド）を示す。「落葉時期ＮＤＶＩ」と「着葉時期ＮＤＶＩ」は、それぞれ落葉時期と着落時期の植生活性度を示す。「ΔＮＤＶＩ」は、「落葉時期ＮＤＶＩ」から「着葉時期ＮＤＶＩ」を減算した結果を示す。「土地利用区分」は、（ΔＮＤＶＩ）の値をもとに分類された土地利用形態の指標を示す。「可能蒸発散量」は、選択された（土地利用区分）に応じた可能蒸発散量を示す。それぞれ衛星画像で提供されている範囲の地点ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」をキーとして参照される。
【００７９】
また、図（ｂ）に示される参照閾値データベースは、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、「ｅ」、「ｆ」、「ｇ」からのある項目を示す。この図は、参照閾値データベースを２次元的に配列して表した例である。
「ａ」は、着葉時期のＮＤＶＩ値を参照し、常葉区域と市街地とを判定する閾値を示す。閾値「ａ」を超える地点は、常葉区域と判定される。「ｂ」と「ｃ」は、閾値「ａ」によって判定された市街地の中から、その地点のΔＮＤＶＩを参照し市街地と畑地とを区別する閾値を示す。ΔＮＤＶＩが、「ｂ」を超え「ｃ」に満たない地点を市街地とする。「ｄ」は、閾値「ａ」によって判定された植生域の中から、その地点のΔＮＤＶＩを参照し常葉樹林と落葉域とを区別する閾値を示す。「ｅ」は、閾値「ｄ」によって判定された落葉域の中から、その地点のΔＮＤＶＩを参照し落葉樹林と草地とを区別する閾値を示す。「ｆ」は、落葉時期に近赤外領域（Ｂａｎｄ４領域）によって撮影された衛星画像データにより提供される地表の反射率（アドベド）「落葉時期Ｂｄ４」を参照し、水域を判定する閾値を示す。「ｇ」は、落葉時期に近赤外領域（Ｂａｎｄ４領域）によって撮影された衛星画像データにより提供される地表の反射率（アドベド）「落葉時期Ｂｄ４」を参照し、冠雪域を判定する閾値を示す。
【００８０】
図２６は、蒸発散量演算処理を示すフローチャートである。
入力処理部４０は、リモートセンシングシステム２３１から入力される可視光領域と近赤外線領域のアドベド（反射率）を測定した衛星画像データを受信し、受信した衛星画像データを蒸発散量演算処理データベースに「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」情報をキーとして記録する（ステップＳｃ３１１）。蒸発散量演算部３１は、蒸発散量演算処理データベースに記憶された各アドベド「落葉時期Ｂｄ３」、「落葉時期Ｂｄ４」、「着葉時期Ｂｄ３」、「着葉時期Ｂｄ４」を参照し、正規化植生指数ＮＤＶＩの演算処理（図９と図１０参照）を行い、蒸発散量演算処理データベースに記録する（ステップＳｃ３１２）。蒸発散量演算部３１は、蒸発散量演算処理データベースに記憶された正規化植生指数「落葉時期ＮＤＶＩ」と「着葉時期ＮＤＶＩ」を参照し、差分正規化植生指数ΔＮＤＶＩの演算処理（図１１参照）を行い、蒸発散量演算処理データベースに記録する（ステップＳｃ３１３）。蒸発散量演算部３１は、参照閾値データベースに閾値「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、「ｅ」、「ｆ」、「ｇ」を設定する。各閾値の設定は、２つの異なる衛星画像データと、差分正規化植生指数ΔＮＤＶＩによって示されたデータを参照し分離を可能とする値を設定する。（ステップＳｃ３１４）
【００８１】
蒸発散量演算部３１は、植生域であるか否かの判定を行う。判定は、蒸発散量演算処理データベースに記憶されている「着葉時期ＮＤＶＩ」について、参照閾値データベースに記憶されている閾値「ａ」を越えているか否かを判定条件とする判定を行う（ステップＳｃ３１５）。植生域判定の結果、植生域でないと判定（Ｎｏ）された場合には、蒸発散量演算部３１は、その地点が市街地であるか否かの判定を行う。その判定は、蒸発散量演算処理データベースに記憶されている「ΔＮＤＶＩ」について、参照閾値データベースに記憶されている閾値「ｂ」を超えかつ「ｃ」未満であるか否かを判定条件とする判定を行う（ステップＳｃ３１６）。市街地判定の結果、条件を満たす（Ｙｅｓ）と判定されたときには、蒸発散量演算部３１は、ΔＮＤＶＩの変化量が小さい「市街地」であると判定し、市街地を示す指標を蒸発散量演算処理データベースの「土地利用区分」に記録する（ステップＳｃ３１７）。市街地判定の結果、条件を満たさない（Ｎｏ）と判定されたときには、蒸発散量演算部３１は、ΔＮＤＶＩの変化量が大きい「畑地」であると判定し、畑地を示す指標を蒸発散量演算処理データベースの「土地利用区分」に記録する（ステップＳｃ３１８）。
【００８２】
植生域判定の結果、植生域であると判定（Ｙｅｓ）された場合には、蒸発散量演算部３１は、その地点が常葉区域であるか否かの判定を行う。その判定は、蒸発散量演算処理データベースに記憶されている「ΔＮＤＶＩ」について、参照閾値データベースに記憶されている閾値「ｄ」未満であるか否かを判定条件とする判定を行う（ステップＳｃ３１９）。常葉区域判定の結果、常葉区域であると判定（Ｙｅｓ）された場合には、蒸発散量演算部３１は、季節による変化がない「常葉樹林」であると判定し、常葉樹林を示す指標を蒸発散量演算処理データベースの「土地利用区分」に記録する（ステップＳｃ３１１０）。
【００８３】
常葉区域判定の結果、常葉区域でないと判定（Ｎｏ）された場合には、蒸発散量演算部３１は、その地点が季節の変化があると判定し、落葉樹林域であるか否かの判定を行う。その判定は、蒸発散量演算処理データベースに記憶されている「ΔＮＤＶＩ」について、参照閾値データベースに記憶されている閾値「ｅ」未満であるか否かを判定条件とする判定を行う（ステップＳｃ３１１１）。落葉樹林域判定の結果、落葉樹林域であると判定（Ｙｅｓ）された場合には、蒸発散量演算部３１は、ΔＮＤＶＩの変化が小さい「落葉樹林」であると判定し、落葉樹林を示す指標を蒸発散量演算処理データベースの「土地利用区分」に記録する（ステップＳｃ３１１２）。落葉樹林域判定の結果、落葉樹林域でないと判定（Ｎｏ）された場合には、蒸発散量演算部３１は、ΔＮＤＶＩの変化が大きい「草地」であると判定し、草地を示す指標を蒸発散量演算処理データベースの「土地利用区分」に記録する（ステップＳｃ３１１３）。
【００８４】
蒸発散量演算部３１は、蒸発散量演算処理データベースに記憶されている「土地利用区分」の指標（図１２参照）を参照し、その指標に応じて予め設定されている変換定数に変換して、土地利用区分ごとの可能蒸発散量を求める演算（図１３参照）を行い、得られた可能蒸発散量を蒸発散量演算処理データベースの「可能蒸発散量」に記録する（ステップＳｃ３１１４）。
【００８５】
図２７は、降雨涵養量演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
図に示される降雨涵養量情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「降雨量」、「降雨涵養量」からなる項目を有する。この図は、降雨涵養量情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、降雨のある場所を示す。「降雨量」は、その地点における降雨量を示す。「降雨涵養量」は、降雨が浸透し地下水に涵養する水の涵養量を示す。降雨涵養量情報データベースは、地点ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」をキーとして参照される。
【００８６】
図２８は、降雨涵養量演算処理を示すフローチャートである。
入力処理部４０は、雨量情報システム２３２から入力される降雨量データを受信し、受信した降雨量データを降雨涵養量情報データベースに記録する（ステップＳｃ３２１）。
降雨涵養量演算部３２は、蒸発散量演算処理データベースを参照し、各地点の「可能蒸発散量」を取得する（ステップＳｃ３２２）。
降雨涵養量演算部３２は、土地区分ごとの降雨涵養量を算定し、降雨涵養量情報データベースの「降雨涵養量」に記録する（ステップＳｃ３２３）。
【００８７】
図２９は、圧力水頭０ｍ設定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
図（ａ）に示される地形標高情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「標高」からなる項目を有する。この図は、地形標高情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、標高を示す地点の場所を示す。「標高」は、その地点の標高を示す。地形標高情報データベースは、地点ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」をキーとして参照される。
【００８８】
図（ｂ）に示される圧力水頭０ｍ設定演算情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「地下水面座標値」、「圧力水頭０ｍ」からなる項目を有する。この図は、圧力水頭０ｍ設定演算情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、圧力水頭０ｍを求める場所を示す。「地下水面座標値」は、地下水の水面の位置を示す指標である。すなわち、鉛直方向の座標によって示される値が示される。「圧力水頭０ｍ」は、地下水の水面を示し、例えば河川などに該当するときは、「１」とする。なお、「圧力水頭０ｍ」の初期値は、水域以外を示す「０」が設定されているものとする。圧力水頭０ｍ設定演算データベースは、地点ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」をキーとして参照される。
【００８９】
図３０は、圧力水頭０ｍ設定処理を示すフローチャートである。
入力処理部４０は、地図情報システム２３３から入力される地形標高データを受信し、受信した地形標高データを地形標高情報データベースに記録する（ステップＳｃ３３１）。圧力水頭０ｍ設定部３３は、蒸発散量演算処理データベースを参照し、各地点の落葉時期の近赤外領域Ｂａｎｄ４の反射率（アルベド）データ「落葉時期Ｂｄ４」を取得する。また、圧力水頭０ｍ設定部３３は、参照閾値データベースを参照し、閾値情報「ｆ」を取得する（ステップＳｃ３３２）。圧力水頭０ｍ設定部３３は、各地点が地表水に覆われている水域であるか否かの判定を行い、水域であると判定したときは、圧力水頭０ｍ設定演算情報データベースの「圧力水頭０ｍ」に「１」を記録する。判定は、蒸発散量演算処理データベースに記憶されている「落葉時期Ｂｄ４」について参照し、参照閾値データベースに記憶されている閾値「ｆ」を越えているか否かを判定条件とする判定を行う（ステップＳｃ３３３）。圧力水頭０ｍ設定部３３は、水域であるか否かの判定の結果、水域であると判定したときは、圧力水頭０ｍ設定演算情報データベースの「圧力水頭０ｍ」に「１」を記録（図１４（ｂ）参照）する（ステップＳｃ３３４）。
【００９０】
図３１は、全水頭値演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
図（ａ）に示される地質情報データベースは、「地質（材質）」、「透水係数Ｘ」、「透水係数Ｙ」、「透水係数Ｚ」、「有効間隙率」からなる項目を有する。この図は、地質情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「地質（材質）」は、その地点の地質を構成する材質を示す。「透水係数Ｘ」、「透水係数Ｙ」、「透水係数Ｚ」は、３次元座標で示された方向の透水係数である。ここで、Ｚ方向は鉛直方向を示す。「有効間隙率」は、単位堆積あたりに含まれる空間の割合を示す。地質情報データベースは、地質ごとに、行を単位とするデータが構成され、「地質（材質）」をキーとして参照される。
【００９１】
図（ｂ）に示される全水頭値演算情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」、「地質」、「全水頭値」からなる項目を有する。この図は、全水頭値演算情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、全水頭値を求める地点を示す。「深度」は、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」で示される地点の深度を示す。「地質」は、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」で示される地点の地質を示す指標を示す。「全水頭値」は、圧力水頭０ｍで示される標高の位置水頭と、圧力水頭０ｍの標高を基準として求められる圧力水頭の和を示す全圧力水頭（図１４（ａ）参照）を示す。全圧力水頭は、地下水の水面を示す指標になる。全水頭値演算データベースは、地点ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」をキーとして参照される。
【００９２】
図３２は、全水頭値演算処理を示すフローチャートである。
全水頭演算処理部３４は、地形標高データベースを参照し、地形標高データの参照を行い取得する（ステップＳｃ３４１）。全水頭演算処理部３４は、圧力水頭０ｍ設定演算情報データベースを参照し、圧力水頭０ｍの座標の参照を行い情報を取得し、水域を認定する（ステップＳｃ３４２）。入力処理部４０は、地質情報データベースに、透水係数及び不飽和浸透特性の登録を行う（ステップＳｃ３４３）。全水頭演算処理部３４は、各地点・深度における地下水の入出量の算定を行う。そして、全水頭演算処理部３４は、地点ごとの全水頭値の算定を行い、全水頭値演算情報データベースの「全水頭値」に記録する（ステップＳｃ３４４）。全水頭演算処理部３４は、各地点における「全水頭値」から全水頭値分布情報への変換処理（図１６参照）を行う（ステップＳｃ３４５）。
【００９３】
図３３は、地下水移行経路・時間演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。
図（ａ）に示される地点地質情報データベースは、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」、「透水係数Ｘ」、「透水係数Ｙ」、「透水係数Ｚ」、「有効間隙率」からなる項目を有する。この図は、地質情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」は、全水頭値を求める地点を示す。「深度」は、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」で示される地点の深度を示す。「透水係数Ｘ」、「透水係数Ｙ」、「透水係数Ｚ」は、３次元座標で示された方向の透水係数である。ここで、Ｚ方向は鉛直方向を示す。「有効間隙率」は、単位堆積あたりに含まれる空間の割合を示す。地質情報データベースは、地質ごとに、行を単位とするデータが構成され、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」をキーとして参照される。
【００９４】
図（ｂ）に示される地下水移行経路・時間演算処理データベースは、「Ｎｏ．」、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」、「移行速度Ｘ」、「移行速度Ｙ」、「移行速度Ｚ」、「標高」からなる項目を有する。この図は、地下水移行経路・時間演算情報データベースを２次元的に配列して表した例である。「Ｎｏ．」は、移行順序を示す。「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」は、移行経路を特定する参照点の位置を示す。「移行速度Ｘ」、「移行速度Ｙ」、「移行速度Ｚ」は、その参照点における各座標軸方向の地下水の移行速度を示す。「標高」は、参照点を示す緯度・経度における、地表面の標高を示す。すなわち、「深度」が０ｍとなったときの標高が、涵養高度を示すことになる。
【００９５】
図３４は、地下水移行経路・時間演算処理を示すフローチャートを示す図である。
入力処理部４０は、地質情報データベースに、有効間隙率を記録する（ステップＳｃ３５１）。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、全水頭値演算情報データベースを参照し「地質」、「全水頭値」の情報を取得し、する（ステップＳｃ３５２）。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、「緯度（Ｘ）」、「経度（Ｙ）」、「深度」で示される場所の「地質」の情報から、各地点地質情報データベースを参照し地質（材質）に応じた「透水係数Ｘ」、「透水係数Ｙ」、「透水係数Ｚ」の情報を記録する。また、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、地質情報データベースを参照し、「有効間隙率」を取得し、各地点地質情報データベースに記録する（ステップＳｃ３５３）。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、各地点・深度の地下水の移行量を算定（図１８参照）する。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、各地点・深度の地下水の移行経路を特定（図１９参照）する。また、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、特定された移行経路に基づいてダルシー流速に基づく移行時間の演算処理を行う（ステップＳｃ３５４）
【００９６】
地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、ステップＳＡ１における判定結果を参照し、上記で求められた移行経路によって示される涵養高度から経路に沿った区域として記録されている地点のイオン濃度情報・水質情報を取得する（ステップＳｃ３５５）。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、ステップＳＢ１における判定結果を参照し、上記で求められた涵養高度の区域として記録されている地点の安定同位体情報を取得する（ステップＳｃ３５６）。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、イオン濃度情報・水質情報の判定の結果、地下水起源の類似性が高いと判定されたときには、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５の処理で求められた移行経路の妥当性が高いと判定する。イオン濃度情報・水質情報の判定の結果、地下水起源の類似性が低いと判定されたときには、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５の処理で求められた移行経路の妥当性が低いと判定する。イオン濃度情報・水質情報の判定の結果、地下水起源の類似性が不明瞭と判定されたときには、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５の処理で求められた移行経路の妥当性について、何らかの影響が含まれている可能性があり、求められた移行経路からの断定は困難と判定し、判定結果を記憶部に記録する。また、安定同位体情報が示す涵養高度と、求められた移行経路の涵養地点の高度を比較する。比較の結果、値が所定の範囲内であれば、双方の結果から類似性が高いと判定し、所定の値の範囲外の場合には、双方の結果から類似性が低いと判定する判定結果を記憶部に記録する（ステップＳｃ３５７）。
このように、複数の判定処理結果に基づいて判定することにより、判定処理結果の信頼度を判定する。
【００９７】
上述の地下水起源解析システム１００は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した地下水起源を算出する処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、の配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００９８】
地下水起源解析システム１００は、直接測定することが困難な浸透水量を植生域の衛星画像データに基づいて設定することにより、蒸発散量における植生の状況、地表面の状況によって変化によって生じる近似モデルとの偏差を低減できる。また、衛星画像データを用いることにより、広い地域の情報を得る。そして、地下水起源解析システム１００は、地点ごとの状況に応じた補正を行うことにより、近似によって求められるモデルの正確さを高めることができ、正確な地下水移行経路並びに移行時間の算出処理を行うことが可能となる。
また、地下水起源解析システム１００は、地下水移行経路並びに移行時間の算出処理の算出結果によって示される涵養地点の妥当性の検証が、複数の判定方法で判定処理された結果を関連付けて検証することにより、求められた結果の信頼度を確認することが可能となる。複数の判定方法には、イオン濃度比分析、水質情報分析、安定同位体比分析並びに地下水移行経路と移行時間分析などが利用できる。
【００９９】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明の地下水起源解析システム１００における、安定同位体を用いた地下水の涵養高度の算出において、安定同位体として酸素１８Ｏを例示して説明したが、重水素２Ｈ（Ｄ）を用いて算出処理を行うことも可能である。
また、水質による判定について、電気伝導度と水温を例示したが、酸性度（ｐＨ（ピーエッチ））を利用することも可能である。
また、本発明の地下水起源解析システム１００は、１台のコンピュータによって各種処理を実行するほかに、複数のコンピュータを用いて各種処理を実行することとしても良く、各コンピュータへの処理の分割は任意である。その際、それぞれのコンピュータが有する記憶部間の情報の移動は、通信回線を用いた通信処理或いは読み取り可能な記録媒体を介して移動することによって行われる。
【０１００】
本発明による、イオン濃度の比の一致度から地下水起源を特定するステップは、イオン濃度水質情報判定処理部１０が行うステップＳＡ１０の処理に相当する。また、本発明による、同位体比の一致度から涵養高度を特定するステップは、同位体比判定処理部２０が行うステップＳＢ２０の処理に相当する。また、本発明による、植生域の衛星画像データから地域ごとの蒸発散量を算出するステップは、蒸発散量演算部３１が行うステップＳＣ３１の処理に相当する。また、本発明による、蒸発散量と記憶部に記憶された降水量の値から浸透水量を算出するステップは、降雨涵養量演算部３２が行うステップＳＣ３２の処理に相当する。また、本発明による、記憶部に記憶された河川域を示す衛星画像データから地域ごとの地下水位０ｍの位置を設定するステップは、圧力水頭０ｍ設定部３３が行うステップＳＣ３３の処理に相当する。また、本発明による、浸透水量と各地点の標高情報とから地域の水頭値を算出するステップは、全水頭演算処理部３４が行うステップＳＣ３４の処理に相当する。また、本発明による、水頭値の分布から地下水移行経路を算出するステップは、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５が行うステップＳＣ３５の処理に相当する。
【０１０１】
また、本発明の他の実施形態においては、降雨涵養量を定量データに基づき正確に算出する地下水起源解析システムを提供する。図６９に示すように、ある対象領域における降水（降水量Ｐ）は、当該領域において大気中へと蒸発する蒸発散（蒸発散量Ｅ）と、当該領域において地下へと浸透する降雨涵養（降雨涵養量Ｉ）及び当該流域から流域外への流出（流出量Ｒ）になる。すなわち、降雨涵養量Ｉは、（降水量Ｐ−蒸発散量Ｅ−流出量Ｒ）で求められる。地下水起源解析においては、降雨涵養量Ｉが地下水シミュレーションのインプットとなるので、降水量Ｐ、蒸発散量Ｅ及び流出量Ｒの各々を正確に算出することが重要となる。蒸発散量Ｅについては、上述の通り衛星画像データに基づいて正確に算出することが可能になった。そこで、本発明の他の実施形態においては、流出量解析及び降水量解析を行い、流出量Ｒ、降水量Ｐを算出し、上述の関係により降雨涵養量Ｉを正確に算出する。
【０１０２】
従来における流出量解析においては、該対象地域に最も近い流量観測所における河川流量データを用いることが一般的に行われていた。すなわち、河川流量データより、流出率（年間河川流量÷年降水量）を算出し、これに該対象地域における降水量を乗じて該対象地域における流出量を算出していた。
また、従来における他の流出量解析としては、地形・地質毎に定められた流出率を用いる解析、地形要素を用いた定性的な評価に依存する解析が挙げられる。
【０１０３】
しかし、従来の流出量解析では、流量観測所の存在しない該対象地域においては利用すべき流出率そのものが存在しない。また、該対象地域において地形特徴の違いが存在しても、均一な流出率を利用するしかない。すなわち、従来の流出量解析では、地形が急峻であれば水は流れ易く、緩やかであれば流れにくいといった地形の性質を反映した解析を行うことができなかった。
【０１０４】
そこで、本発明の地下水起源解析システムにおいては、流出量解析において、地表水の流出と最も密接に関係する地形に着目し、地形計測と統計量解析から算出される流出指標と、既存の流出量データを比較、両者の間の相関の有無を判定し、相関式（回帰式）を算出する。そして、流出量データの存在しない未知の対象領域の流出量データを、流出指標及び回帰式を用いて算出する。
これにより、流出量解析において、未知の対象領域における流出量を推定することができる効果を奏する。
また、流出量解析において、従来の流出量解析における均一な流出量算出でなく、地形計測を行ったデータに基づき流出指標を算出するので、対象地域における地形特徴の違いを反映したバリエーションのある流出量を算出することができる効果を奏する。
さらに、本発明の地下水起源解析システムにおいて、上述のように降雨涵養量を定量データ（蒸発散量、流出量及び降水量）に基づき、正確に算出できる効果を奏する。
【０１０５】
以下に、本発明の一実施形態による地下水起源解析システムについて図面を参照して説明する。
図３５は、本実施形態による地下水起源解析システム１００ａを示すブロック図である。
なお、図３５において、図１と同様の構成には同一の符号を付している。また、図１にあって図３５にない部分については、図１と同じ働きをするので説明を省略する。
図３５においては、新たに追加された情報入力システム２００ａが示されている。
情報入力システム２００ａは、演算の対象領域における標高値を提供する標高値情報システム（ＤＥＭデータ２４１）、演算の対象領域における流出量を提供する河川流量情報システム（河川流量データ２４２）、及び演算の対象領域における雨量、風速、気温及び日照といったデータを提供する気象情報システム（気象データ２４３）を備える。
【０１０６】
地下水移行算定処理部３０ａは、情報入力システム２００ａから入力される各種情報に基づく演算処理を行うことで、地表水の流出と最も密接に関係する地形に着目し、地形計測と統計量解析から算出される流出指標と、既存の流出量データを比較・検討し、未知の対象領域における流出量を推定する。
【０１０７】
地下水移行算定処理部３０ａは、降雨のあった地点で地下水として涵養され、地下水が流れる経路の地形や高度差および環境によって麓の地下水として年月を経て到達するまでの移行経路並びに移行時間を算出する判定処理部である。地下水移行算定処理部３０ａは、蒸発散量演算部３１、降雨涵養量演算部３２ａ、圧力水頭０ｍ設定部３３、全水頭演算処理部３４、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５、流出量演算部３６及び降水量演算部３７を備える。降雨涵養量演算部３２ａは、蒸発散量演算部３１で算出される可能蒸発散量と流出量演算部３６で算出される流出量及び降水量演算部３７で算出される降雨量の情報に基づいて演算処理を行い、降雨涵養量を算出する。また、圧力水頭０ｍ設定部３３は、人工衛星から撮影された画像データ（図３５においては図示せず）と緯度経度及び標高の情報に基づいて演算処理を行い、圧力水頭が０ｍを示す地点、すなわち、地下水が河川として地表水となって現れている地点の設定を行う。全水頭演算処理部３４は、各地点の降雨涵養量と圧力水頭が０ｍを示す地点の情報と緯度経度及び標高の情報に基づいて演算し、全水頭値情報を算出する。地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、各地点の全水頭値情報に基づいて演算処理を行い地下水移行経路並びに移行時間を算出する。
【０１０８】
流出量演算部３６は、地形計測部３６１、統計処理部３６２、流出指標判定部３６３及び流出量推定部３６４を備える。地形計測部３６１は、標高値情報システム（ＤＥＭデータ２４１）から入力されるＤＥＭデータ（地形データ）に基づき、演算対象領域の流域分割を行い、流域分割データを算出し、また、分割された流域における地形計測データを算出する。統計処理部３６２は、算出された地形計測データに基づき、因子分析を行い、水の流れ易さとの間に相関を有する成分（因子）を抽出する。また、流出指標判定部３６３は、抽出された成分（因子）に基づき、流出指標を算出する。流出量推定部３６４は、算出された流出指標と河川流量情報システム（河川流量データ２４２）から入力される河川流量データ（対象流域の流出量）との間で比較判定を行い、未知の領域の比流量を算出する。
降水量演算部３７は、気象情報システム（気象データ２４３）から入力される気象データに基づき、ＤＥＭデータの標高値に応じた降水量を算出する。
【０１０９】
入力処理部４０ａは、接続される情報入力システム２００と情報入力システム２００ａから情報が入力される。入力処理部４０ａは、記憶部７０ａ（図３５においては図示しないが、図１における記憶部７０に相当する）に割り付けられた各記憶部に、制御記憶処理部５０ａ（図３５においては図示しないが、図１における制御記憶処理部５０に相当する）の処理を経て入力された情報を記録する。情報入力システム２００と情報入力システム２００ａから入力される情報は、コンピュータによって読み取り可能な媒体に記録された情報又は通信回線を介して行われる通信処理によって入力される情報のいずれかを選択可能である。また、入力処理部４０ａは、マウス、キーボードなどの入力部を備え、その入力部から入力される情報を検出する処理を行い、検出した結果を制御記憶処理部５０ａに入力する。
【０１１０】
次に、図を参照して、流出量演算部３６の各種処理の機能について説明する。流出量演算部３６における地形計測部３６１は、標高値情報システム（ＤＥＭデータ２４１）から入力されるＤＥＭデータに基づき、演算対象領域の流域分割を行い、流域分割データを算出し、また、分割された流域における地形計測データを算出する。ＤＥＭデータとは、デジタル標高モデル（Digital Elevation Model）をいい，一つ一つの格子に標高値が格納されたラスタデータ（格子状データ）である。ＤＥＭデータは、単に地形の表示に用いられるだけでなく、標高から傾斜を算出するなど、各種の計測や分析にも用いられる。例えば、広く知られた国土地理院数値地図は、５０メートルメッシュの格子ＤＥＭデータを使用している。地形計測部３６１は、一つ一つの格子に標高値が格納されたＤＥＭデータに基づいて、対象地域を流域毎に分割する。分割される流域の境界は、一の分水嶺に該当する境界、或いは複数の分水嶺からなる境界である。すなわち、分割された各流域においては、流域内に降った雨が一番本流に近い河川へと流れ込む。なお、以下の説明において、流域、格子を区別して用い、各流域は格子により構成されるものとして説明する。例えば流域の降水量は、格子毎の降水量を流域内の全格子について積算した値からなるものとする。
図３６は、地形計測部３６１が分割処理を行った結果を２次元的に示した図である。この図により、対象地域が一の分水嶺に該当する境界、或いは複数の分水嶺からなる境界に沿って流域分割されている様子が判る。なお、分割された流域は、後述する河川流量測定を行った９流域（図４７参照）と測定を行わない６０流域の計６９流域である。地形計測部３６１は、図３６に示す流域分割処理を、ＤＥＭデータの標高値より算出される勾配（傾斜量）等を基に行うことができる。
【０１１１】
また、地形計測部３６１は、分割された流域毎の地形計測を行う。地形計測の項目は、勾配（傾斜量）、ラプラシアン（斜面の曲率）、ラプラシアンＳＤ（標準偏差）、流域体積、流域起伏数（険しさの指数）、流域平均浸食高、流路ジェネレーション、流域出口からの距離とその形状に関する係数（歪度、尖度）、流域形状比、流路形状比、分岐比（Ｒ１／２、Ｒ２／３）、流路頻度、流路勾配の歪度及び流域面積である。
ここで、ラプラシアンは勾配の微分、すなわち、標高の２次微分であり、地形の凹凸を表し、ラプラシアンＳＤは地形の煩雑さを表している。また、流域平均浸食高は、現標高と接峰面（侵食される前の地形）との差を表す。流域起伏数は、流域内の平均的な地形の険しさを表わす指標であり、流域体積を流域面積の１．５乗で除した値で定義される。また、流域平均浸食高は、ＤＥＭデータにおける格子ごとの浸食を対象流域内で総和し、流域面積で除することにより求められる。歪度は、流域出口から上流域までの距離の頻度分布における左右対称のずれを表わす指標であり、尖度は、分布の裾の広がり具合を表わす指標である。また、流域形状比は、流域の平面形態が丸いか細長いかを示す指標であり、流域最大辺長を二乗し、流域面積で除する値で定義される。流域の形状が円形であっても主要流路の長さが流域最大辺長（流域の幅）より長い場合は、細長い流域の場合と同じ流域構造を有するものとして扱う必要があり、流域形状比による区別は困難である。そこで、主要流路の長さ（最大流路長）に対する流域の形状を評価するために、流路形状比を算出する。これは、流域内の最大流路長を二乗し、流域面積で除する値で定義される。流路形状比は、値が大きいほど縦に細長い形状（河川本流に沿った方向に長く幅が狭い形状）となり、水が流れにくい地形を示す指標として用いることができる。また、流域形状が円形の流域であっても、主要流路がその円形の円周に沿って発達している場合には、最大流路長は長くなる。そのため、かかる流域の流路形状比は、細長い流域の流路形状比と同じ大きさになる場合もある。分岐比とは、ある流域における次数の流路数の比を示し、最上流の１次（流路数Ｎ１）と１次流路が流れ込む２次（流路数Ｎ２）の分岐比はＲ１／２＝Ｎ１／Ｎ２で求められる。また、２次流路が流れ込む３次流路（流路数Ｎ３）の分岐比はＲ２／３＝Ｎ２／Ｎ３で求められる。流路頻度とは、単位面積当たり何本の流路があるかを示す指標である。また、流域勾配の歪度とは、計測点から上流までのある地点との平均勾配を、上流までの全ての地点において求め、各平均勾配の関係を表わした指標である。
【０１１２】
流出量演算部３６における統計量処理部３６２は、地形計測部３６１が計測した地形計測結果を縮約するため、多変量解析（因子分析）を行い、地形計測項目（分析変数）に共通する、分析変数よりも少ない因子を算出する。すなわち、本実施形態において、統計量処理部３６２は、水の流れ易さとの間に相関を有する複数の成分（因子）を抽出する。
【０１１３】
因子抽出を行うに際し、統計量処理部３６２は、次の（１）〜（９）の演算処理を行う。（１）分析変数各々に対して、地形計測結果の全流域での平均値及び標準偏差を算出する。（２）分析変数各々に対して各流域における計測結果を標準化し、標準化行列Ｚを算出する。標準化は、（計測結果−平均値）／標準偏差で求められる。（３）分析変数間の相関行列Ｒを算出する。（４）ＳＭＣ（Squared Multiple Correlation）法により、相関行列Ｒの対角要素を、該当変数を従属変数とし、他の変数を独立変数として求めた重回帰分析の相関係数の二乗（決定変数）で置換し、新行列Ｒ’を求める。（５）新行列Ｒ’からヤコビ法により、因子毎の固有値、因子負荷量を算出する。（６）全因子のうち、第何番目の因子までを使うかを固有値が予め設定した閾値を超えるか否かによって判断する。例えば固有値が１以上にある因子を選択する。（７）因子の解釈を容易にするため、（６）で選択された因子負荷量の座標軸回転（バリマックス回転）を行い、回転後における因子毎の因子負荷量（因子負荷行列Ａ）、寄与率を算出する。（８）標準化データ行列×相関行列Ｒの逆行列×因子負荷行列Ａにより、各流域の因子得点を算出する。（９）因子負荷量（因子負荷行列Ａ）を因子毎にあらかじめ設定された閾値に基づき判定する。
【０１１４】
図３７は、統計量処理部３６２が算出した固有値、寄与率、累積寄与率を示している。縦方向の数字１〜１１は因子番号を示し、番号の小さい方から大きい方へ、固有値が大きい値から小さい値となるように配置している。固有値は、各因子が地形計測により得られたデータ全体の情報量（分散）のどれくらいを説明しているかを示す指標であり、初期の負荷量平方和における固有値を全て積算すると、因子数と同じ１１となる。また、寄与率は、各因子が全情報量の何％を説明できるかを示す指標であり、この図では第１因子のみで、３０．２６１％を説明できることを示している。また、累積寄与率は、第ｎ因子までで全情報量の何％を説明できるかを示す指標である。なお、バリマックス回転は、潜在する因子の解釈の困難さをなくすため行うので、回転前後において第４因子までの累積寄与率は、変化しない。
図３８は、統計量処理部３６２が、上述の演算処理（８）において算出した因子１〜４の因子負荷量（因子負荷行列Ａ）を示している。図の縦方向に示された項目は、地形計測の際の分析変数であり、横方向の数字１〜４は因子番号、各値は因子負荷量を示す。因子負荷量は、因子と分析変数との間の関係の強さを表わす相関係数であり、因子負荷量が正の値である分析変数は、因子と正の相関関係にあり、負の値である分析変数は因子と負の相関関係にある。
【０１１５】
図３９〜４２の各図は、因子１〜４に対応した因子負荷量を示しており、縦方向に地形計測の際の分析変数１１個、横方向は因子１〜４の分析変数に対応する因子負荷量を示す。各図において、因子負荷量が大きい分析変数ほど、その因子を説明する度合いが高いといえる。図３９において、因子１の因子負荷量は、分析変数のうち流域平均浸食高が０．９０４、地形の煩雑さ（ラプラシアンＳＤ）が０．８９９、流域起伏数が０．５９２と大きく、それぞれ因子１と正の相関関係にある。これらの分析変数は、いずれも、地形のきめの細やかさ、地形の起伏に関係する分析変数であるので、因子１は起伏を示す因子と判断される。また、図４０においては、因子２の因子負荷量は流路形状比が０．７３９、分岐比Ｒ１／２が０．７３１と大きく、因子２は流域及び流路の形状を示す因子と判断される。図４１において、因子３の因子負荷量は流域出口からの距離とその形状に関する係数（歪度）が０．８４１、流域形状比が０．７８６と大きく、因子３は流域の形状を示す因子と判断される。また、図４２において、因子４の因子負荷量は流路頻度が０．７３６と大きく、因子４は流路の密度を示す因子と判断される。
流出量演算部３６における統計量処理部３６２は、このように水の流れ易さとの間に相関を有する複数の成分（因子１〜４）を、あらかじめ設定された閾値に基づき因子毎に判定する。
【０１１６】
流出量演算部３６における流出指標判定部３６３は、統計量処理部３６２が抽出した水の流れ易さとの間に相関を有する複数の成分（因子）から、固有値の大きい方から因子を複数選択する。例えば、流出指標判定部３６３は、上述の因子１、因子２を選択する。以下に詳述するように、因子１（以下、因子番号ＰＣ１とする）は、水の流れ易さに直接関係する因子であり、因子２（以下、因子番号ＰＣ２とする）は、水の流れにくさに直接関係する因子である。
【０１１７】
図４３は、分割された領域毎の因子１（因子番号ＰＣ１）の因子得点を５段階に分け、各流域を濃淡表示した２次元図である。色の濃い領域、すなわち因子得点の大きい流域ほど尾根が発達し、すなわち、谷が深く起伏が急な流域である。一方、色の薄い領域、すなわち因子得点の小さい流域は、尾根が発達しておらず、起伏の緩やかな流域といえる。水の流れ易さは、物質移動及びその速度と解されるが、物質（水）の移動方向及びその速度は、地形の勾配に比例する。勾配は重力の水平分力を決める要素であるからである。勾配が急な斜面の集合している地形は、一般に急峻という言葉で表現され、逆に勾配の緩やかな斜面の集合している地形、例えば平野や大地は緩やかという表現をされる。
すなわち、因子１の因子得点が大きい流域は、起伏が激しい急峻な流域であり、水が流れ易い流域である。一方、因子１の因子得点が小さい流域は、起伏の少ない緩やかな流域であり、水が流れにくい流域である。
【０１１８】
図４４は、分割された領域毎の因子２（因子番号ＰＣ２）の因子得点を５段階に分け、各流域を濃淡表示した２次元図である。色の濃い領域、すなわち因子得点が大きな流域ほど、流域形状は縦に細長い流域形状（河川本流に沿った方向に長く幅が狭い形状）となる。逆に因子得点が小さな流域ほど、流域形状は円形または横に細長い流域形状（河川本流に沿った方向に短く幅が広い形状）に近づいていく。
また、流域形状が近似していても、流路の形状が異なれば因子得点は異なる。図４５は、この様子を模式的に表した説明図である。図においては、流域形状を丸または楕円で表わしており、縦または横の直線は当該流域における河川の本流長を示している。なお、河川の本流長と流域の接する部分は流路の出口であり、本流長には低次の河川が流れ込んでいる。図において、右に行くにつれ，流域の形状が円形または横に細長い形状になる。円形または横に細長い形状になるにつれ、流路の出口までの距離が短くなり，水は流れ易くなる。ただし，図に示すように、同じ細長い形状であっても，河川本流に沿って細長い流域形状（図左の流域形状）と、河川本流と垂直方向に細長い流域形状（図右の流域形状）とでは、流域出口までの距離は異なる。すなわち、図左の流域形状のように、流域形状が河川本流に沿って細長い流域形状の場合，流域出口までの距離は長くなるので，水は流れ難くなる。
すなわち、因子２の因子得点が大きな流域は、流域の形状は縦に細長い流域形状（河川本流に沿って細長い流域形状）であり、かつ、河川の本流長が長い流域であり、つまり、水が流れにくい流域を示す。一方、因子２の因子得点が小さな流域では、流域の形状が円形もしくは横に細長い流域形状（河川本流に沿った方向に短く幅が広い形状）であり、かつ、河川の本流長が短い流域であり、つまり、水が流れ易い流域を示す。
【０１１９】
流出指標判定部３６３は、領域毎に算出された因子得点を用いて、流域毎の流出指標を算出する。具体的には、流出指標判定部３６３は、因子得点をＪｅｎｋｓの自然分類法（最適分類法）により、５つのグループに分類する。ここで、因子得点をそのままの数値で用いて流出指標を算出することも考えられるが、せっかく縮約した地形計測データを再びばらつきのあるデータに戻すことはせず、グループ分けして指標を算出することとしている。
また、グループ分けの際の分類手法には、他に等間隔分類法、等量分類法、間隔定義分類法、標準偏差分類法等があるが、データの変化量が比較的大きいところに分割ポイントが設定される自然分類法を採用している。地形計測データという自然界のデータは、正規分布のように均質な分布をとりにくく、地形の特徴を反映したバリエーションのある分布をとることが多いためである。流出指標判定部３６３は、予め設定された分割数に応じて分割ポイントを算出し、因子得点分布を複数のグループ、例えば５グループに分割する。そして、因子（因子番号ＰＣｉ）毎に、因子得点の大きいグループから小さいグループへ、順に５点、４点、・・・、１点と得点ＲＰＣｉを付与する。
【０１２０】
流出指標判定部３６３は、流域毎の流出指標を次式で算出する。
流出指標＝（付与されたＲＰＣ１）×ＷＰＣ１＋（６−（付与されたＲＰＣ２））×ＷＰＣ２
ここで、ＷＰＣ１及びＷＰＣ２は、次式で表わされる。
ＷＰＣ１＝ＣＰＣ１／（ＣＰＣ１＋ＣＰＣ２）
ＷＰＣ２＝ＣＰＣ２／（ＣＰＣ１＋ＣＰＣ２）
ＣＰＣｉは、統計量処理部３６２で算出した因子（因子番号ＰＣｉ）の寄与率である。すなわち、各因子の寄与率は異なるので、流出指標算出式において、寄与率の差を反映する重み付け変数として、ＷＰＣ１、ＷＰＣ２を用いている。
【０１２１】
図４６は、分割された流域毎の流出指標を５段階に分類し、流域を濃淡表示した２次元図である。この図は、地形計測対象の流域が、水の流れ易さに直接関係する因子１（因子番号ＰＣ１）の因子得点と、水の流れにくさに直接関係する因子２（因子番号ＰＣ２）の因子得点を反映した流出指標によって分類されたことを示している。
【０１２２】
流出量演算部３６における流出量推定部３６４は、流出指標判定部３６３が算出した一部の流域の流出指標と実際の流出量との間の相関関係を求め、正の相関関係がある場合、流出指標と流出量との間の回帰式を算出する。
なお、実際の流出量とは、数十年間に渡り流出観測所において蓄積された観測値と、実際に一部の流域の出口において計測した実測値の２種類が存在する。
実測値を求めるために、流出指標を算出した流域のうち、いくつかの流域の出口において、河川流量（当該流域の流出量に等しい）を測定した。ただし、流量指標との比較を行う際、流域面積の大小により河川流量は異なるので、比流量という流域面積で正規化した指標との比較を行うこととした。比流量は、比流量＝河川流量÷流域面積により求めることができる。なお、比流量の単位は、ｍ３／（秒・１００ｋｍ２）である。
【０１２３】
図４７は、河川流量を測定した９つの流域の比流量実測値を５段階に分類し、流域を濃淡表示した２次元図である。
また、図４８は、図４７における比流量を測定した流域の流出指標（ｘ）と比流量（ｙ）をプロットした散布図であり、図中直線は回帰直線を表している。回帰直線は、ｙ＝０．５２５８ｘ−０．７０２７で表わされる。また、図において、Ｒ２はピアソンの積率相関係数Ｒを二乗した値Ｒ２であり、Ｒ２＝０．６９５４という値から、流出指標と比流量の間には強い相関があることが判る。
図４９は、上で求めた回帰直線を用いて、算出された領域毎の流出指標を領域毎の比流量に変換し、変換された比流量の結果に応じて、地形計測を行った流域を濃淡表示した２次元図である。これにより、９つの流域における流出指標と比流量の関係から、未知の６０流域の比流量、すなわち流出量を算出することが可能であることが実証された。
【０１２４】
なお、流出指標との相関関係を求める実測値には、上述したとおり観測値もある。観測値とは、いくつかの流量観測所における年間河川流量（数年から数十年の平均値）である。また、観測値と流出指標との相関を推定する際、年間河川流量を、流量観測所が存在する流域の年間降水量で除した値（流出率）を用いて推定を行う。年間降水量は、年間降雨量マップより流量観測所を含む流域について積算することで求めることができる。
【０１２５】
次に、降水量の推定について、図を参照して説明する。
地下水移行算定処理部３０ａにおける降水量演算部３７は、降水量データを補正した結果を基に空間補間を行い、流域毎の降水量を算出する。空間補間とは、対象地域における降水量の空間分布を推定する場合、当該対象領域内の数箇所の気象観測所の降水データをもとに、対象領域全体の降水量を推定することをいう。また、空間補間の方法としてスプライン法が知られている。ところが、空間補間を行なうには次の（１）、（２）の処理を施す必要がある。（１）降水量データの誤差を考慮した処理を行う必要がある。例えば、北日本や本州日本海側における降水量計による観測では、風の影響によって雪や雨の一部が降水量計に入らないという捕捉損失が最大の誤差要因となっている。特に雪は，風の影響を受けやすいので，捕捉損失の割合が大きい。従って、補足損失を補正する処理を行う必要がある。（２）降雨の「標高依存性」を反映する処理を行う必要がある。一般的に高度が高くなるほど降水量は多くなる性質があるが、気象観測所は比較的低い場所（標高数ｍ〜数百ｍ）に設置されているため、気象観測所の降水量データで空間補間を行なうと、高所における標高依存性が反映されない。従って、標高依存性を反映した処理を行う必要がある。
【０１２６】
降水量演算部３７は、観測値の降水量データの補足損失を考慮し、補正降水量Ｐを、観測値ｐを基にＰ＝ｐ×（１＋ｍＵ）の式により算出する。ここで、Ｕは、観測所の降水量計の開口部における風速を表し、単位はｍ／秒である。また、ｍは、降水量計及び降水の固体・液体の別によって定まる係数であり、単位は秒／ｍである。例えば、降水計の機種が転倒ます式の場合、係数ｍは雪の場合０．２１３、雨の場合０．０４５４となる。
【０１２７】
降水量演算部３７は、補正降水量Ｐを基に標高との間に相関があるかどうかを判定し、相関がある場合、補正降水量Ｐに対して標高依存性を反映した補正を更に行う。図５０は、気象観測所における年間降水量（補足損失分補正後）と標高の関係を示すグラフである。図中の直線は回帰直線を表している。回帰直線は、ｙ＝０．４９８９ｘ＋５２３．９４で表わされる。また、図において、Ｒ２はピアソンの積率相関係数Ｒを二乗した値Ｒ２であり、Ｒ２＝０．８９１４という値から、標高と年間降水量の間には強い相関があることが判る。
降水量演算部３７は、回帰式（一般式ｙ＝ａｘ＋ｂ）より求められる増減率ａ（単位はｍｍ／１ｍ）を用いて、気象観測所の年間降水量を標高０ｍの値ｂに補正した後、空間補間を行なう。
すなわち、いったん標高依存性を持たない降水量データ（格子）に変換し、空間補間により対象領域全体の降水量を推定する。その後、降水量演算部３７は、増減率ａを基にＤＥＭデータの標高値に応じた値を、空間補間後の降水量に加える。例えば、増減率をもとにすると、標高５００ｍの位置における格子であれば、空間補間で得られた値に、０．４９８９（ａの値）×５００＝２５０ｍｍを加える。
図５１は、標高依存性までを考慮した補正降雨量を流域内で、濃淡表示した２次元図であり、濃く示した地点ほど補正降水量が多いことを示している。図５１により、流域内における地形の違い（標高の違い）を反映した推定降水量（格子）が算出されたことが判る。
【０１２８】
続いて、降雨涵養量算出で行われる処理手順とその処理に用いられる情報について説明する。図５２は、降雨涵養量算出で行われる処理を示すフローチャートである。降雨涵養量演算処理は、図５２に示される複数の処理により構成される。
最初に、流出量演算部３６における地形計測部３６１は、流域分割及び分割された流域における地形計測処理を行う（ステップＳＤ１０）。続いて、流出量演算部３６における統計量処理部３６２は、計測された地形データに基づき、流域毎の因子得点を算出する統計量処理を行う（ステップＳＤ１１）。続いて、流出量演算部３６における流出指標判定部３６３は、算出された各流域における因子得点に基づき、流出指標を算出する流出指標検討処理を行う（ステップＳＤ１２）。流出量演算部３６における流出量推定部３６４は、算出された流出指標と一部の流域の流出量（河川流量）の情報に基づいて、両者の相関関係の有無を判定し、相関があると判定した場合、全ての流域の推定流出量を算出する流出量推定処理を行う（ステップＳＤ１３）。次に、降水量演算部３７は、降水量（観測値）に基づき、各流域における推定降水量を算出する降水量推定処理を行う（ステップＳＤ１４）。降雨涵養量演算部３２ａは、各流域において推定された流出量、降水量、蒸発散量に基づいて、各流域及び各格子における降雨涵養量を算出する降雨涵養量演算処理を行う（ステップＳＤ１５）。
【０１２９】
以下に、上述の各ステップにおける処理の詳細について、流出量、降水量、蒸発散量算出の順に説明する。まず、地形計測部３６１が行う地形計測処理から説明する。
図５３は、地形計測処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される地形データベースは格子ＤＥＭデータに基づいた緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」、標高「Ｈ」からなる項目を有する。この図は、地形データベースを２次元的に表した図である。また、地形データベースは、行を単位とするデータから構成され、緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」をキーとして標高「Ｈ」が参照される。また、図（ｂ）に示される流域分割データベースは、「流域Ｎｏ」、緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」及び標高「Ｈ」からなる項目を有する。この図は、地形分割データベースを２次元的に表した図である。また、地形分割データベースは、行を単位とするデータから構成され、「流域Ｎｏ」をキーとして緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」、標高「Ｈ」が参照される。
図（ｃ）に示される地形計測データベースは、「流域Ｎｏ」、「勾配」、「ラプラシアン」、「ラプラシアンＳＤ」、「流域体積」、「流域起伏数」、「流域平均浸食高」、「流路ジェネレーション」、流域出口からの距離とその形状に関する係数である「尖度」、同じく流域出口からの距離とその形状に関する係数である「歪度」、「流域形状比」、「流路形状比」、分岐比「Ｒ１／２」、分岐比「Ｒ２／３」、「流路頻度」、「流路勾配の歪度」及び「流域面積」からなる項目を有する。この図は、地形計測データベースを２次元的に表した図である。地形計測データベースは、流域毎に行を単位とするデータから構成され、流域Ｎｏをキーとしてそれぞれのデータが参照される。
【０１３０】
次に、図を参照して、地形計測処理について説明する。
図５４は、地形計測処理を示すフローチャートである。
入力処理部４０ａは、標高値情報システム（ＤＥＭデータ２４１）から入力されるＤＥＭデータを受信し、受信した計測対象地域に対応するＤＥＭデータ２４１を、地形データベースの「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｈ」に登録する（ステップＳｄ１０１）。次に、地形計測部３６１は、地形データベースに登録された「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｈ」を基に、計測対象地域をｋ個の流域に分割し、分割された流域に「流域Ｎｏ」を割り振り、流域分割データベースに「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｈ」とともに記録する（ステップＳｄ１０２）。次に、地形計測部３６１は、流域Ｎｏ毎に流域分割データベースの「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｈ」を参照し、分析変数毎に地計計測を実施し、計測結果を「流域Ｎｏ」及び計測項目（分析変数）をキーとして、地形計測データベースへ記録する（ステップＳｄ１０３）。
【０１３１】
次に、統計量処理部３６２が行う統計処理について説明する。
図５５は、統計処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される統計分析定数データベースは、「ｎ」、「ｍ」、「ｔｈ１」及び「ｔｈ２」からなる項目を有する。この図は、統計分析定数データベースを２次元的に表した図である。ｎは、因子分析を行う際の分析変数の個数を、ｍはバリマックス回転を行う際の因子数を示す。また、ｔｈ１はバリマックス回転における因子数ｍを決定する際の閾値を、ｔｈ２は因子負荷量（因子負荷行列Ａ）を基に因子解釈（分析変数の選択）を行う際の閾値を、それぞれ示す。図（ｂ）に示される因子負荷量データベースは、「分析変数ｊ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｍ」からなる項目を有する。因子負荷量データベースは、ｎ行ｍ列の行列を構成し、行列の成分に因子負荷量が記録される。例えばａｎｍは、第ｍ因子（ＰＣｍ）ｎ番目の分析変数の因子負荷量を表す。また、図（ｃ）に示される寄与率データベースは、「ＣＰＣ１」〜「ＣＰＣｍ」からなる項目を有し、因子番号ＰＣ１〜ＰＣｍの寄与率が登録、参照される。
【０１３２】
また、図５６は、統計処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される因子得点データベースは、「流域Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｍ」からなる項目を有する。因子得点データベースは、ｋ分割された流域毎の各因子得点が記録される。また、図（ｂ）に示される解釈結果データベースは、「流域Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｍ」からなる項目を有する。解釈結果データベースはｋ分割された流域毎の判定結果が記録される。判定結果とは、図５５（ｂ）に示した因子負荷量を、閾値ｔｈ２以上であるかどうかを判定した際の判定結果を示し、判定結果がｔｈ２以上であれば１、ｔｈ２未満であれば０が、流域毎、因子番号毎に記録される。
【０１３３】
次に、図を参照して、統計処理について説明する。
図５７は、統計処理を示すフローチャートである。統計処理部３６２は、統計分析定数データベースの「ｎ」を参照し、設定されている数値ｎに応じて、流域Ｎｏ（１〜ｋ）をキーとして地形計測データベースの計測項目（分析変数）をｎ個参照する（ステップＳｄ１１１）。次に、統計処理部３６２は、ｎ×ｋ個のデータを用いて主成分分析（因子分析）を行い、新行列Ｒ’を算出し、新行列Ｒ’からヤコビ法により、因子毎の固有値を算出する。統計処理部３６２は、統計分析定数データベースの「ｔｈ１」を参照し、設定されている数値を閾値として、閾値以上の固有値を有する因子を選択し、選択された因子数を、統計分析定数データベースのｍに記録する。また、選択された固有値の大きい順番に因子番号ＰＣ１、ＰＣ２、・・・、ＰＣｍを付与する。
【０１３４】
統計処理部３６２は、ｍ個の因子に対して、バリマックス回転後の因子負荷行列を算出し、因子負荷量データベースに「分析変数ｊ」及び「因子番号ＰＣ１〜ＰＣｍ」をキーとして記録する。また、統計処理部３６２は、各因子の寄与率を算出し、寄与率データベースの「ＣＰＣ１」〜「ＣＰＣｍ」に記録する。統計処理部３６２は、流域毎の因子得点を算出し、因子得点データベースに、「流域Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｍ」をキーとして記録する（ステップＳｄ１１２）。次に、統計処理部３６２は、統計分析定数データベースのｔｈ２に設定されている閾値を参照し、また、統計処理部３６２は、因子負荷量による主成分の解釈（因子の解釈）を行う。具体的には、因子負荷量データベースに記録されている因子負荷量を参照し、閾値以上の値であると判定した場合１を、閾値未満の値であると判定した場合０を、解釈結果データベースに、「流域Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｍ」をキーとして記録する（ステップＳｄ１１３）。
【０１３５】
次に、流出指標判定部３６３が行う流出指標算定処理について説明する。
図５８は、流出指標算定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される流出指標定数データベースは、「ｐ」、「ｑ」からなる項目を有する。「ｐ」は因子の選択数を、「ｑ」は因子得点を何段階に分類するかの段階数を示す。図（ｂ）に示される分類閾値データベースは、「閾値Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」からなる項目を有する。分類閾値データベースは、因子得点をｑ段階に分類する際の閾値が、選択された因子数ｐに（ｑ−１）を乗じた個数分記録される。例えば、因子数の選択数ｐが２で、因子得点をｑ＝５段階に分類する場合は、閾値は８個記録される。また、図（ｃ）に示される重み付けデータベースは、ＷＰＣ１〜ＷＰＣｐからなる項目を有し、ＷＰＣ１〜ＷＰＣｐは因子ＰＣ１〜ＰＣｐの寄与率を基に記録される。例えば、因子数の選択数が２の場合は、上述の通り、ＷＰＣ１＝ＣＰＣ１／（ＣＰＣ１＋ＣＰＣ２）、ＷＰＣ２＝ＣＰＣ２／（ＣＰＣ１＋ＣＰＣ２）が算出され、記録される。
【０１３６】
図５９は、流出指標算定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される得点データベースは、「分類Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」からなる項目を有する。得点データベースは、因子ＰＣ１〜ＰＣｐに対応して分類Ｎｏ毎の「獲得得点」があらかじめ設定登録されている。例えば、因子数の選択数ｐが２で、因子得点をｑ＝５段階に分類する場合、分類Ｎｏの小さい方から、それぞれの因子に対して１〜５の自然数が登録される。図（ｂ）に示されるランキングデータベースは、「流域Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」からなる項目を有する。ランキングデータベースは、因子番号ＰＣ１〜ＰＣｐに対応して流域毎の「得点」が記録される。すなわち、得点データベースの「獲得得点」に記録されたデータが、ランキングデータベースの「流域Ｎｏ」、因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」をキーとして記録される。また、図（ｃ）に示される流出指標データベースは、「流域Ｎｏ」、「流出指標」からなる項目を有する。流出指標データベースは、流出指標が流域毎に記録される。
【０１３７】
次に、図を参照して、流出指標算定処理について説明する。
図６０は、流出指標算定処理を示すフローチャートである。流出指標判定部３６３は、流出指標定数データベースの「ｐ」を参照し、設定されている数値に応じて、主成分の選択（因子の選択）を行う。例えば、数値が２の場合は因子１、因子２を選択する（ステップＳｄ１２１）。次に、流出指標判定部３６３は、因子得点データベースの主成分得点（因子得点）を、「流域Ｎｏ」及び因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」をキーとして参照する（ステップＳｄ１２２）。流出指標判定部３６３は、流出指標定数データベースの「ｑ」を参照し、設定されている数値に応じて、参照された因子得点の分類閾値を、Ｊｅｎｋｓの自然分類法（最適分類法）を用いて、データの変化量が大きいところの分割ポイントを（ｑ−１）個算出する。そして、算出された分割ポイントを分類閾値として、分類閾値データベースへ、「閾値Ｎｏ」及び因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」をキーとして、因子毎に閾値の小さい方から順に記録する。例えば、図４３及び図４４に示した例でいえば、因子番号ＰＣ１に対しては、分類閾値−１．４５２７２、−０．３３２２４、０．１５０１２、０．８１６６６の４値を、因子番号ＰＣ２に対しては、分類閾値−１．２００５５、−０．３９５８６、０．２５６１９、１．４５２６５の４値を算出し、分類閾値データベースへ、それぞれの因子毎に、閾値Ｎｏ１から値の小さい順に記録する。また、流出指標判定部３６３は、分類閾値データベースに記録された閾値を「閾値Ｎｏ」及び因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」をキーとして参照し、各流域における因子得点がどの閾値Ｎｏで示されるグループに入るかを判定し、分類Ｎｏを決定する。例えば、因子得点が、閾値Ｎｏ１の閾値未満であれば分類Ｎｏを１、閾値Ｎｏ１の閾値とＮｏ２の閾値の間に入れば分類Ｎｏを２とする。次に、流出指標判定部３６３は、得点データベースを「分類Ｎｏ」及び因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」をキーとして参照し、参照した獲得得点を、ランキングデータベースへ、「流域Ｎｏ」及び因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」をキーとして記録する（ステップＳｄ１２３）。次に、流出指標判定部３６３は、寄与率データベースの「ＣＰＣ１」〜「ＣＰＣｐ」を参照し、各因子の寄与率に基づいて、重み付け変数「ＷＰＣ１」〜「ＷＰＣｐ」を算出し、重み付けデータベースへ因子毎に記録する。また、流出指標判定部３６３は、ランキングデータベース「流域Ｎｏ」及び因子番号「ＰＣ１」〜「ＰＣｐ」をキーとして参照し、重み付け変数ＷＰＣ１〜ＷＰＣｐに基づいて流域毎に流出指標を算出し、流出指標データベースへ「流域Ｎｏ」をキーとして記録する（ステップＳｄ１２４）。
【０１３８】
次に、流出量推定部３６４が行う流出量推定処理について説明する。
図６１は、流出量推定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される河川流量計測データベースは、「流域Ｎｏ」、「河川流量計測データ」及び「比流量」からなる項目を有する。河川流量計測データベースは、データが存在する流域の河川流量計測データ、及び流域の比流量が登録される。図（ｂ）に流量閾値データベースは、「Ｓ１」からなる項目を有する。Ｓ１には、比流量と流出指標の間に相関があるかどうか判定する際の閾値が設定されている。また、図（ｃ）に示される比流量データベースは、「流域Ｎｏ」、「比流量」からなる項目を有する。比流量データベースは、比流量が流域毎に記録される。
【０１３９】
次に、図を参照して、流出量推定処理について説明する。
図６２は、流出量推定処理を示すフローチャートである。
入力処理部４０ａは、河川流量情報システム（河川流量データ２４２）から入力される河川流量計測データを受信し、受信したデータを河川流量計測データベースの「河川流量計測データ」へ、「流域Ｎｏ」をキーとして登録する（ステップＳｄ１３１）。流出量推定部３６４は、河川流量計測データベースを「流域Ｎｏ」をキーとして参照し、また、地形計測データベースの「流域面積」を「流域Ｎｏ」をキーとして参照する（ステップＳｄ１３２）。次に、流出量推定部３６４は、河川流量計測データを、参照した流域面積で除して比流量を算出し、流域Ｎｏをキーとして河川流量計測データベースの「比流量」に記録する（ステップＳｄ１３３）。また、流出量推定部３６４は、「流域Ｎｏ」をキーとして流出指標データベースを参照し（ステップＳｄ１３４）、比流量と流出指標の散布図を作成し、流出指標と比流量の間に相関があるかどうかを判定する。流出量推定部３６４は、判定の際、流量閾値データベースにおける予め設定された閾値「Ｓ１」の値を参照し、散布図における流出指標と比流量の間の相関係数が閾値Ｓ１以上であれば相関あり、閾値Ｓ１未満であれば相関なしと判定する（ステップＳｄ１３５）。相関があると判定した場合、流出量推定部３６４は、流出指標と比流量の間の回帰式を算出する（ステップＳｄ１３６）。次に、流出量推定部３６４は、流出指標データベースの「流出指標」を「流域Ｎｏ」をキーとして参照し、回帰式及び参照した流出指標に基づき、流域毎の比流量を算出し、比流量データベースの「比流量」へ「流域Ｎｏ」をキーとして記録する（ステップＳｄ１３７）。一方、相関がない或いは負の相関があると判定した場合、流出指標の再検討が必要であるため（ステップＳｄ１３８）、当該処理を終了する。
なお、本処理により算出されたデータは比流量であるので、流域毎の流出量を算出する場合、流域毎の流域面積を乗ずる必要があるが、当該処理は、後述するように降雨涵養量演算部３２ａが行う。
【０１４０】
また、上述の通り、流出量推定に用いられる実際の流出量には、実測値である計測した河川流出量だけでなく、観測値である流量観測所における観測された年間河川流量がある。この観測値を用いて、流出量推定部３６４が行う流出量推定処理について説明する。
図６３は、流出量推定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される観測所流域データベースは、「流域Ｎｏ」、流域内の緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」及び「降水量」からなる項目を有する。また、図（ｂ）に示される河川流量観測データベースは、「流域Ｎｏ」、流域毎の「降水量」、「河川流量観測データ」及び「流出率」（算出結果）の項目からなる。河川流量観測データベースは、河川流量計測データが存在する流域の河川流量観測データが登録され、算出した流出率が記録される。図（ｃ）に示される流出率データベースは、「流域Ｎｏ」、「流出率」からなる項目を有する。流出率データベースは、流域毎に各々の流出率（推定結果）が記録される。
【０１４１】
次に、図を参照して、観測値に基づいた流出量推定処理について説明する。
図６４は、観測値に基づいた流出量推定処理を示すフローチャートである。
流出量推定部３６４は、流域分割データベースを参照し、観測所が存在する流域の「流域Ｎｏ」、「Ｘ」及び「Ｙ」を観測所流域データベースへ「流域Ｎｏ」、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして記録する。また、入力処理部４０ａは、気象情報システム（気象データ２４３）から入力される降水量データを受信し、受信したデータを同じく観測所流域データベースへ、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして登録する（ステップＳｄ１３１１）。流出量推定部３６４は、観測所流域データベースを、「流域Ｎｏ」、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして参照し、降水量データを流域全域に渡って積算し、流域毎の降水量を算出する。次に、流出量推定部３６４は、河川流量観測データベースの「降水量」へ、「流域Ｎｏ」をキーとして記録する（ステップＳｄ１３１２）。入力処理部４０ａは、河川流量情報システム（河川流量データ２４２）から入力される河川流量観測データを受信し、受信したデータを河川流量観測データベースの「河川流量観測データ」へ、流域Ｎｏをキーとして登録する（ステップＳｄ１３１３）。次に、流出量推定部３６４は、河川流量観測データベースを「流域Ｎｏ」をキーとして参照し、河川流量観測データが入力されている流域Ｎｏについて、降水量を河川流量観測データで除して流出率を算出し、河川流量観測データベースの「流出率」に記録する（ステップＳｄ１３１４）。また、流出量推定部３６４は、「流域Ｎｏ」をキーとして流出指標データベースを参照し（ステップＳｄ１３１５）、流出率と流出指標の散布図を作成し、流出指標と流出率の間に相関があるかどうかを判定する（ステップＳｄ１３１６）。流出量推定部３６４は、判定の際、流量閾値データベースの「Ｓ１」を参照し、散布図における流出指標と流出率の間の相関係数がＳ１以上であれば相関あり、Ｓ１未満であれば相関なしと判定する。相関があると判定した場合、流出量推定部３６４は、流出指標と流出率の間の回帰式を算出する（ステップＳｄ１３１７）。次に、流出量推定部３６４は、「流域Ｎｏ」をキーとして流出指標データベースを参照し、回帰式に基づき流域毎の流出率を算出し、流出率データベースの「流出率」へ記録する（ステップＳｄ１３１８）。一方、相関がない或いは負の相関があると判定した場合、流出指標の再検討が必要であるため（ステップＳｄ１３１９）、当該処理を終了する。
なお、本処理により算出されたデータは流出率であるので、流域毎の流出量を算出する場合、流域毎の降水量を乗ずる必要があるが、当該処理は、後述するように降雨涵養量演算部３２ａが行う。
【０１４２】
次に、降水量演算部３７が行う降水量推定処理について説明する。
図６５は、降水量推定処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される降水量推定処理データベースは、緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」、標高「Ｈ」、「降水量」、「損失補正後降水量」及び「空間補間後降水量」の項目からなり、気象観測所における「降水量」が登録され、計測対象地域（複数の流域）における「空間補間後降水量」が記録される。図（ｂ）の降水量閾値データベースは、「Ｓ２」からなる項目を有する。Ｓ２には、気象観測所の標高値と降水量の間に相関があるかどうか判定する際の閾値が設定されている。図（ｃ）の格子降水量データベースは、計測対象地域内の緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」、標高「Ｈ」及び「推定降水量」（格子ＤＥＭ）からなる。
【０１４３】
次に、図を参照して、降水量推定処理について説明する。
図６６は、降水量推定処理を示すフローチャートである。
降水量演算部３７は、地形データベースを「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして参照し、気象観測所の緯度Ｘ、経度Ｙ及び標高と、計測対象地域内の全ての緯度Ｘ、経度Ｙを降水量推定処理データベースへ「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして登録する。また、入力処理部４０ａは、気象情報システム（気象データ２４３）から入力される気象観測所の降水量データを受信し、受信したデータを降水量推定処理データベースの「降水量」へ、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして登録する（ステップＳｄ１４１）。次に、降水量演算部３７は、登録された降水量に対して補足損失補正を行い、損失補正後降水量を算出し、降水量推定処理データベースの「損失補正後降水量」へ記録する（ステップＳｄ１４２）。降水量演算部３７は、標高と損失補正後降水量の散布図を作成し、標高と損失補正後降水量の間に相関があるかどうかを判定する。降水量演算部３７は、判定の際、降水量閾値データベースにおける予め設定された閾値「Ｓ２」を参照し、標高と損失補正後降水量との間の相関係数が閾値Ｓ２以上であるか、閾値Ｓ２未満であるかを判定する（ステップＳｄ１４３）。降水量演算部３７は、相関係数が閾値Ｓ２以上と判定した場合、両者に相関があると判定し、標高と損失補正後降水量を求める際の回帰式を算出し、増減率（回帰式の傾き）を抽出する（ステップＳｄ１４４）。次に、降水量演算部３７は、増減率を基に、損失補正後降水量を標高０ｍの値に補正する（ステップＳｄ１４５）。次に、降水量演算部３７は、補正後の値を基に、空間補間を行い、標高０ｍにおける降水量（空間補間後降水量）を、計測対象地域の全てのＸ及びＹについて算出し、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして降水量推定処理データベースの「空間補間後降水量」へ記録する（ステップＳｄ１４６）。入力処理部４０ａは、標高値情報システム（ＤＥＭデータ２４１）から入力されるＤＥＭデータを受信し、受信したＤＥＭデータを格子降水量データベースの「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｈ」へ登録する（ステップＳｄ１４７）。降水量演算部３７は、ＤＥＭデータの標高値に応じた降水量を、増減率に標高値を乗ずることで求め、乗じた結果に空間補間後降水量を加算し、対象地域における格子ＤＥＭごとの降水量を算出し、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして、格子降水量データベースの「推定降水量」へ記録する（ステップＳｄ１４８）。
一方、ステップＳｄ１４３において、相関係数が閾値Ｓ２未満であれば、降水量演算部３７は、標高と損失補正後降水量との間に相関なしと判定し（ステップＳｄ１４９）、空間補間を行って格子毎の降水量を算出し、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして、格子降水量データベース「推定降水量」へ記録する（ステップＳｄ１４１０）。
なお、本処理により算出された降水量は格子ＤＥＭデータ毎の値であるので、流域毎の流出量を算出するには、流域毎に積算する必要があるが、当該処理は、後述するように降雨涵養量演算部３２ａが行う。
【０１４４】
以上により、各流域における単位面積当たりの流出量（比流量）、格子ＤＥＭデータに対応した降水量（格子降水量）が求まったので、降雨涵養量演算部３２ａが行う演算処理について説明する。
図６７は、演算処理に用いられるデータのデータ構造を示す図である。図（ａ）に示される格子推定量データベースは、「流域Ｎｏ」、緯度「Ｘ」、経度「Ｙ」、「推定降水量」、「推定流出量」、「推定蒸発散量」及び「推定涵養量」からなる項目を有する。格子推定量データベースは、流域Ｎｏ、緯度Ｘ及び経度Ｙをキーとして、格子毎の各格子推定量が記録される。また、図（ｂ）に示される流域推定量データベースは、「流域Ｎｏ」、「推定降水量」、「推定流出量」、「推定蒸発散量」及び「推定涵養量」からなる項目を有する。流域推定量データベースは、「流域Ｎｏ」をキーとして流域毎の各推定量が記録される。
【０１４５】
図６８は、降雨涵養量演算部３２ａが行う演算処理を示すフローチャートである。
降雨涵養量演算部３２ａは、流域Ｎｏ毎に流域分割データベースの値を参照し、対象流域の分割データ（緯度Ｘ及び経度Ｙ）を、格子推定量データベースに記録する。また、降雨涵養量演算部３２ａは、「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして、格子降水量データベースの格子毎の「推定降水量」を参照し、格子推定量データベースの「推定降水量」へ記録する（ステップＳｄ１５１）。次に、降雨涵養量演算部３２ａは、流域Ｎｏ毎に、格子毎の推定降水量を流域内全体について積算し、積算結果を「流域Ｎｏ」をキーとして流域推定量データベースの「推定降水量」に記録する（ステップＳｄ１５２）。次に、降雨涵養量演算部３２ａは、流域Ｎｏをキーとして、流出率データベースの「流出率」を参照し、これを流域内の全ての格子の流出率とする。或いは、降雨涵養量演算部３２ａは、流域Ｎｏをキーとして、比流量データベースの「比流量」を参照し、格子一つあたりの面積を乗じて、流域内の全ての格子の比流量とする（ステップＳｄ１５３）。次に、降雨涵養量演算部３２ａは、格子毎の推定流出量及び流域毎の推定流出量を算出する。流出率を用いる場合、降雨涵養量演算部３２ａは、格子毎の推定降水量に格子毎の流出率を乗じて、格子毎の推定流出量を算出し、格子推定量データベースの「推定流出量」へ記録する。また、流域毎の推定降水量に流域毎の流出率を乗じて、流域毎の推定流出量を算出し、流域推定量データベースの「推定流出量」へ記録する。なお、推定降水量が一日当たりの降雨量である場合、一日当たりの推定流出量が算出され、一月当たりの降雨量である場合、一月当たりの推定流出量が算出される。一方、比流量により推定流出量を算出する場合、降雨涵養量演算部３２ａは、格子毎の比流量を格子推定量データベースの「推定流出量」へ記録する。また、降雨涵養量演算部３２ａは、流域Ｎｏをキーとして、地形計測データベースの流域面積を参照し、比流量を乗じて流域毎の推定流出量を算出し、積算結果を流域推定量データベースの「推定流出量」に記録する（ステップＳｄ１５４）。なお、比流量が一日当たりの比流量である場合、比流量に（流域面積÷１００×６０×６０×２４）を乗じて、一日当たりの推定流出量が算出され、月当たりの比流量である場合、更に当月の日数を乗じて一月当たりの推定流出量が算出される。次に、降雨涵養量演算部３２ａは、格子推定量データベースの「Ｘ」及び「Ｙ」を「流域Ｎｏ」をキーとして参照し、参照した「Ｘ」及び「Ｙ」をキーとして蒸発散量演算処理データベースの「可能蒸発散量」を参照し、格子推定量データベースの「推定蒸発散量」へ記録する（ステップＳｄ１５５）。次に、降雨涵養量演算部３２ａは、流域Ｎｏ毎に、格子毎の推定蒸発散量を流域内全体について積算し、積算結果を「流域Ｎｏ」をキーとして流域推定量データベースの「推定涵養量」に記録する（ステップＳｄ１５６）。次に、降雨涵養量演算部３２ａは、流域毎の推定涵養量を（流域毎の推定降水量−流域毎の推定蒸発散量−流域毎の推定流出量）に従って算出し、流域推定量データベースの「推定蒸発散量」に記録する。また、降雨涵養量演算部３２ａは、格子毎の推定涵養量を（格子毎の推定降水量−格子毎の推定蒸発散量−格子毎の推定流出量）に従���て算出し、格子推定量データベースの「推定涵養量」及び降雨涵養量情報データベースの「降雨涵養量」に記録する（ステップＳｄ１５７）。
【０１４６】
このように、複数の算出、判定処理を経ることにより、降水量、流出量及び涵養量を定量データに基づき、流域毎及び格子毎に正確に算出することができる。また、これにより、全水頭演算処理部３４は、正確に算出された格子毎の涵養量を基に全水頭値を算出することができるので、地下水移行経路・移行時間演算処理部３５は、算出された全水頭値を基に、地下水の移行経路の特定及及び移行時間の算出を、従来に比べて正確に行うことができる。
なお、上記説明の因子解析において、実証を行った流域においては、因子１の因子負荷量が大きくなる分析変数として、平均侵食高及びラプラシアンＳＤ（地形の煩雑さ）、因子２の因子負荷量が大きくなる分析変数として、流路形状比及び分岐比Ｒ１／２が選択された。選択される分析変数は、流域により異なる可能性もあるため、これらに限定されるものではない。流域が異なっても、本実施形態において詳述したように、因子１として水の流れ易さを示す因子が抽出され、因子２として水の流れにくさに直接関係する因子が抽出されると解される。
また、因子分析において、分析変数として１１項目を選択したが、上述の実施形態における実証の一例として示したものであり、この数字に限定されるものではない。
【０１４７】
本発明による、ＤＥＭデータから対象地域を複数の流域に分割し、分割された流域において地形計測を行うステップは、地形計測部３６１が行うステップＳＤ１０の処理に相当する。また、本発明による、地形計測結果から水の流れ易さとの間に相関を有する複数の成分を抽出するステップは、統計量処理部３６２が行うステップＳＤ１１の処理に相当する。また、本発明による、複数の成分から分割された流域の流出指標を算出するステップは、流出指標判定部３６３が行うステップＳＤ１２の処理に相当する。また、本発明による、一部の流域の流出指標と実測された流出量との相関から回帰式を導出するステップ及び導出された回帰式と分割された流域の流出指標から分割された流域の流出量を算出するステップは、流出量推定部３６４が行うステップＳＤ１３の処理に相当する。
【符号の説明】
【０１４８】
１００，１００ａ  地下水起源解析システム
１１０  演算処理部
１０  イオン濃度水質情報判定処理部
２０  同位体比判定処理部
３０，３０ａ  地下水移行算定処理部
３１  蒸発散量演算部
３２，３２ａ  降雨涵養量演算部
３３  圧力水頭０ｍ設定部
３４  全水頭演算処理部
３５  地下水移行経路・移行時間演算処理部
４０，４０ａ  入力処理部
５０  制御記憶処理部
７０  記憶部
８０  出力処理部
９０  表示部
２００，２００ａ  情報入力システム
２１０  イオン・水質情報データ
２２０  同位体情報データ
２３１  リモートセンシングシステム
２３２  雨量情報システム
２３３  地図情報システム
２３４  地質情報システム
３６  流出量演算部
３７  降水量演算部
３６１  地形計測部
３６２  統計処理部
３６３  流出指標判定部
３６４  流出量推定部
２４１  標高値情報システム（ＤＥＭデータ）
２４２  河川流量情報システム（河川流量データ）
２４３  気象情報システム（気象データ）
【図１】
2010044048.tif 000003
【図２】
2010044048.tif 000004
【図３】
2010044048.tif 000005
【図４】
2010044048.tif 000006
【図５】
2010044048.tif 000007
【図６】
2010044048.tif 000008
【図７】
2010044048.tif 000009
【図８】
2010044048.tif 000010
【図１４】
2010044048.tif 000011
【図１６】
2010044048.tif 000012
【図１８】
2010044048.tif 000013
【図１９】
2010044048.tif 000014
【図２０】
2010044048.tif 000015
【図２１】
2010044048.tif 000016
【図２２】
2010044048.tif 000017
【図２３】
2010044048.tif 000018
【図２４】
2010044048.tif 000019
【図２５】
2010044048.tif 000020
【図２６】
2010044048.tif 000021
【図２７】
2010044048.tif 000022
【図２８】
2010044048.tif 000023
【図２９】
2010044048.tif 000024
【図３０】
2010044048.tif 000025
【図３１】
2010044048.tif 000026
【図３２】
2010044048.tif 000027
【図３３】
2010044048.tif 000028
【図３４】
2010044048.tif 000029
【図３５】
2010044048.tif 000030
【図３７】
2010044048.tif 000031
【図３８】
2010044048.tif 000032
【図３９】
2010044048.tif 000033
【図４０】
2010044048.tif 000034
【図４１】
2010044048.tif 000035
【図４２】
2010044048.tif 000036
【図４５】
2010044048.tif 000037
【図４８】
2010044048.tif 000038
【図５０】
2010044048.tif 000039
【図５２】
2010044048.tif 000040
【図５３】
2010044048.tif 000041
【図５４】
2010044048.tif 000042
【図５５】
2010044048.tif 000043
【図５６】
2010044048.tif 000044
【図５７】
2010044048.tif 000045
【図５８】
2010044048.tif 000046
【図５９】
2010044048.tif 000047
【図６０】
2010044048.tif 000048
【図６１】
2010044048.tif 000049
【図６２】
2010044048.tif 000050
【図６３】
2010044048.tif 000051
【図６４】
2010044048.tif 000052
【図６５】
2010044048.tif 000053
【図６６】
2010044048.tif 000054
【図６７】
2010044048.tif 000055
【図６８】
2010044048.tif 000056
【図９】
2010044048.tif 000057
【図１０】
2010044048.tif 000058
【図１１】
2010044048.tif 000059
【図１２】
2010044048.tif 000060
【図１３】
2010044048.tif 000061
【図１５】
2010044048.tif 000062
【図１７】
2010044048.tif 000063
【図３６】
2010044048.tif 000064
【図４３】
2010044048.tif 000065
【図４４】
2010044048.tif 000066
【図４６】
2010044048.tif 000067
【図４７】
2010044048.tif 000068
【図４９】
2010044048.tif 000069
【図５１】
2010044048.tif 000070
【図６９】
2010044048.tif 000071