(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出火点についての位置情報、地形情報及び気象情報を含む出火点情報を入力変数とし、評価対象点における火災の規模を示す情報を出力変数とする数理モデルであるシミュレーション部と、
複数の前記出火点の候補を受け付け、
前記受け付けた複数の出火点の候補のそれぞれについて、前記出火点情報を受け付け、前記受け付けた出火点情報を前記シミュレーション部に入力し、前記出力変数を前記シミュレーション部から受け取り、
前記入力した出火点情報が前記受け取った出力変数に与える影響度に応じて、前記受け付けた複数の出火点の候補を順序付ける出火点候補決定部と、
を備えることを特徴とする火災シミュレーション装置。
【請求項２】
前記影響度は、
前記出火点情報に含まれる１又は複数の変数が前記出力変数のうちの特定の変数に与える影響度であること、
を特徴とする請求項１に記載の火災シミュレーション装置。
【請求項３】
前記出火点情報に含まれる１つの変数が前記出力変数のうちの特定の１つの変数に与える影響度は、
前記出火点情報に含まれる１つの変数と、前記出力変数のうちの特定の１つの変数との間の相関係数であること、
を特徴とする請求項２に記載の火災シミュレーション装置。
【請求項４】
前記出火点候補決定部は、
前記出火点情報に含まれる１つの変数についての離散的な複数の値を生成し、
前記生成した複数の値を前記シミュレーション部に入力すること、
を特徴とする請求項３に記載の火災シミュレーション装置。
【請求項５】
前記出火点候補決定部は、
前記順序付けた出火点の候補の位置を前記影響度とともに地図上に表示すること、
を特徴とする請求項４に記載の火災シミュレーション装置。
【請求項６】
前記出火点候補決定部は、
前記地形情報又は前記気象情報が更新される都度、
前記更新後の出火点情報を前記シミュレーション部に入力すること、
を特徴とする請求項５に記載の火災シミュレーション装置。
【請求項７】
前記地形情報は、
植生及び標高を含み、
前記気象情報は、
風向、風速、気温及び湿度を含むこと、
を特徴とする請求項６に記載の火災シミュレーション装置。
【請求項８】
火災シミュレーション装置のシミュレーション部は、
出火点についての位置情報、地形情報及び気象情報を含む出火点情報を入力変数とし、評価対象点における火災の規模を示す情報を出力変数とする数理モデルとしての処理を実行し、
前記火災シミュレーション装置の出火点候補決定部は、
複数の前記出火点の候補を受け付け、
前記受け付けた複数の出火点の候補のそれぞれについて、前記出火点情報を受け付け、前記受け付けた出火点情報を前記シミュレーション部に入力し、前記出力変数を前記シミュレーション部から受け取り、
前記入力した出火点情報が前記受け取った出力変数に与える影響度に応じて、前記受け付けた複数の出火点の候補を順序付けること、
を特徴とする、火災シミュレーション装置の火災シミュレーション方法。
【請求項９】
火災シミュレーション装置のシミュレーション部に対し、
出火点についての位置情報、地形情報及び気象情報を含む出火点情報を入力変数とし、評価対象点における火災の規模を示す情報を出力変数とする数理モデルとしての処理を実行させ、
前記火災シミュレーション装置の出火点候補決定部に対し、
複数の前記出火点の候補を受け付け、
前記受け付けた複数の出火点の候補のそれぞれについて、前記出火点情報を受け付け、前記受け付けた出火点情報を前記シミュレーション部に入力し、前記出力変数を前記シミュレーション部から受け取り、
前記入力した出火点情報が前記受け取った出力変数に与える影響度に応じて、前記受け付けた複数の出火点の候補を順序付ける処理を実行させること、
を特徴とする、火災シミュレーション装置を機能させるための火災シミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災シミュレーション装置、火災シミュレーション方法及び火災シミュレーションプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国では、近年市街地化が進んでいるとはいえ、国土面積のうち森林に覆われている面積の比率は依然として高い。そして森林内のある地点において一旦火災が発生すると、その出火点を起点として火災が拡大し、森林を焼き尽くすだけではなく、火災は市街地にも達し、膨大な人的、経済的損失をもたらす。森林における火災の原因は、林道での煙草の火の不始末のような人為的不注意である場合もあり、落雷、火山噴火、岩崩れによる火花のような自然現象である場合もある。そして、森林火災の規模は、気象条件、地形、植生等の自然条件によって大きく左右される。そこで、特に森林の近辺に建物等の施設を有する企業等は、森林火災に対する防火計画を立案する目的で、森林火災の多くのケースをシミュレーションすることが多い。
【０００３】
特許文献１の火災検知システムは、監視対象区域を複数の領域に区分し、赤外線カメラに各領域を監視させ、火災を検知させる。赤外線カメラが火災を検知すると、火災検知システムは、可視カメラでその領域を撮像させる。火災検知システムは、一方で気象衛星等から出火点の風向と風速を取得し、所定の時間後の延焼状態を予測し、予測した延焼状態を可視画像とともに画面表示する（特許文献１の図２、図３）。
特許文献２の火災管理システムは、広大な森林の上空を飛行する有人航空機及び無人航空機に対して、火災の検知（撮像）、消火活動（水、薬品等の投下）及び鎮火の確認を分担させる（特許文献２の図５〜図８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９６６５５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２７９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある施設に対して森林火災が及ぼす影響をシミュレーションする場合、第１に、当該施設の周辺の地図情報（地形、土地利用、植生等）を準備する。第２に、当該施設の近辺の森林内のある点を出火点として設定する。第３に、出火点における気象情報（温度、湿度、風向、風速等）を設定する。第４に、火災シミュレーション用のアプリケーションに対して、地図情報、出火点、気象情報を入力する。すると、アプリケーションは、当該施設に火災が到達するまでの時間、火災が到達した時点における火線強度等を算出する。
【０００６】
しかしながら、アプリケーションに対する入力値のうち、出火点の位置は最も単純なものではあるが、実際にはその選択が最も難しい。地図情報はもともと固定的なものであり、気象情報についても、その地域にとって現実的な値が過去の経験からわかっている。ところが、出火点は、単に林道沿いの地点に限定できるようなものではなく、自然発火のケースも想定すれば、施設近辺の森林が覆うすべての範囲に設定され得る。
【０００７】
例えば、属人的な経験・知見に基づき、５つの出火点の候補を設定したとする。その５つの出火点の候補のうちには、施設に対して殆ど影響を及ぼさない（気象情報が有利に作用し、施設までの火災の到達時間が長い）ものが含まれていることがある。逆に、その５つの出火点の候補以外に、施設に対して大きな影響を及す（上空に雲が立ち込めているとき、火災が谷沿いに拡大し、風向と風速次第では、直ちに火災が施設に到達する）ものが隠れていることもある。このような場合でも、気象情報を多少変化させてシミュレーションを行うことは可能ではある。しかしながら、そもそもそのような５つの出火点の候補を想定してシミュレーションを行う意義は薄く、そのようなシミュレーションの結果作成される防災計画は意味をなさなくなる。
【０００８】
特許文献１の火災検知システム及び特許文献２の火災管理システムは、実際に発生する火災の検知には有益である。しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、将来的に発生し得る森林火災のシミュレーションを行うために、そのシミュレーションに相応しい出火点の候補を予めストックしておくという観点がない。したがって、シミュレーションに適した出火点を推定するには、別途方策が必要である。
そこで、本発明は、シミュレーションに適した出火点を的確に推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の火災シミュレーション装置は、出火点についての位置情報、地形情報及び気象情報を含む出火点情報を入力変数とし、評価対象点における火災の規模を示す情報を出力変数とする数理モデルであるシミュレーション部と、複数の出火点の候補を受け付け、受け付けた複数の出火点の候補のそれぞれについて、出火点情報を受け付け、受け付けた出火点情報をシミュレーション部に入力し、出力変数をシミュレーション部から受け取り、入力した出火点情報が受け取った出力変数に与える影響度に応じて、受け付けた複数の出火点の候補を順序付ける出火点候補決定部と、を備えることを特徴とする。
その他の手段については、後記する発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シミュレーションに適した出火点を的確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】森林火災の拡大を説明する図（ケース１、ケース２）である。
【図２】森林火災の拡大を説明する図（ケース３、ケース４）である。
【図３】森林火災の拡大を説明する図（ケース５、ケース６）である。
【図４】森林火災の拡大を説明する図（ケース７）である。
【図５】火災シミュレーション装置の構成を説明する図である。
【図６】相関情報の一例を示す図である。
【図７】処理手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以降、本発明を実施するための形態（「本実施形態」という）を、図などを参照しながら詳細に説明する。まず、本実施形態の理解を容易にするために、森林火災の実際について説明する。しかしながら、本発明の火災シミュレーション装置は、森林地域に限らず、牧草地域、田園地域、工場地域、市街地等のその他の地域にも適用可能である。
【００１３】
（森林火災の実際）
図１、図２、図３及び図４に沿って森林火災の拡大を説明する。図１、図２及び図３のケース１〜ケース６は、図の中心の出火点において発生した火災が、火災発生の１時間後及び２時間後にどの点にまで拡大するかを示した図である。ケース１〜ケース６のすべてにおいて、出火点を交点とする２本の直線によって、土地は、北東、南東、南西、及び、北西の４つの領域に分割されている。ケース１〜ケース６のすべてにおいて、評価対象点は、出火点の南東（右下）に位置している。評価対象点とは、例えば、防火計画を立案する企業等が使用する施設の所在地である。
【００１４】
図１のケース１では、すべての領域において、土地の標高差はなく平坦であり、同じ種類の森林が広がっている。そして、すべての領域において、無風である。円５１の円周は、火災発生の１時間後における火災の前線（以降、“火線”とも呼ぶ）を示している。円５２の円周は、火災発生の２時間後における火線を示している。評価対象点は、円５２の円周上にある。円５１及び円５２は、出火点を中心とする同心円である。
【００１５】
図１のケース２では、すべての領域において、土地の標高差はなく平坦であり、同じ種類の森林が広がっている。そして、すべての領域において、北西の方向から風が吹いている。楕円６１の周が、火災発生の１時間後における火線である。評価対象点は、楕円６１の内部にある。楕円６２の周が、火災発生の２時間後における火線である。楕円６１及び楕円６２は、出火点からみて、他の方向よりも南東の方向に著しく偏って広がっている。
【００１６】
図２のケース３では、すべての領域において、土地の標高差はなく平坦であり、同じ種類の森林が広がっている。そして、すべての領域において、無風である。しかしながら、北東及び北西の領域の大半（北から３／４程度）の場所には雨が降っており、湿度が比較的高い。その他の場所は快晴であり、湿度が比較的低い。蒲鉾形の図形７１の周が、火災発生の１時間後における火線である。蒲鉾形の図形７２の周が、火災発生の２時間後における火線である。評価対象点は、図形７２の円周上にある。
【００１７】
図２のケース４では、すべての領域において、土地の標高差はなく平坦であり、無風である。そして、出火点と評価対象点のほぼ中間に工場が存在している。工場には引火性の危険物が大量に貯蔵されており、その危険物に着火すると、火線の自然な移動速度とは比較にならないほど大きな速度で火災が広がる。繭形の図形８１の周が、火災発生の１時間後における火線である。評価対象点は、図形８１の内部にある。繭形の図形８２の周が、火災発生の２時間後における火線である。
【００１８】
図３のケース５では、すべての領域において、土地の標高差はなく平坦であり、無風である。しかしながら、北東及び南西の領域の森林は、北西及び南東の領域の森林とは種類が異なる。そして、北西及び南東の領域の森林（植生Ｂ）の方が、北東及び南西の領域の森林（植生Ａ）よりも、植物の密度が高く、植物が含む油脂分が多い。楕円９１の周が、火災発生の１時間後における火線である。評価対象点は、楕円９１の周上にある。楕円９２の周が、火災発生の２時間後における火線である。楕円９１及び楕円９２は、出火点を中心としているが、出火点からみて、他の方向よりも南東及び北西の方向に著しく偏って広がっている。
【００１９】
図３のケース６では、すべての領域において、無風である。しかしながら、出火点は、北西から南東に延びる谷に位置している。この谷は、北東に頂上を有する山及び南西に頂上を有する山に挟まれている。そして、図では確認できないが、すべての領域においてある標高線より上の空間には雲が広がっている。楕円１０１の周が、火災発生の１時間後における火線である。評価対象点は、楕円１０１の内部にある。楕円１０１は、出火点をほぼ中心としているが、出火点からみて、他の方向よりも南東及び北西の方向に著しく偏って（谷に沿って）広がっている。図形１０２の周が、火災発生の２時間後における火線である。図形１０２は、もはや楕円とは言えない、谷の形状に沿った形状になっている。ちなみに、上空に雲が広がっていない場合、火線は山の斜面を上方に向かって駆け上がる。よって、この場合、楕円１０１及び図形１０２は、北東及び南西の方向に著しく偏って広がることになる。
【００２０】
図４のケース７では、南西には海Ｃがあり、海の近くまで山Ｅ、山Ｆ、山Ｇ及び山Ｈが迫っている。海Ｃに向かって河川Ａ及び河川Ｂが注いでおり、それぞれの河川は谷を形成している。評価対象点は、海岸沿いの河川Ａの河口に近い場所に位置する。図に示される土地では、全体的に森林は疎らである。しかしながら、河川Ａの谷と河川Ｂの谷との間に位置する山Ｇ及び山Ｈが形成する稜線には、周辺よりやや標高が低い部分（鞍点）が存在する。その鞍点を中心に二つの谷に跨るように局地的に植生Ｊが広がっている。植生Ｊは、密度が高く、油脂分も多い。海Ｃには島Ｄが浮かんでいる。
【００２１】
いま、ユーザが既存技術を使用して、出火点の候補１〜５のそれぞれから出火したケースを想定し、評価対象点への影響を調べる。このとき、ユーザは、以下のような一応のシミュレーション結果を得ることができる。
（１）出火点の候補１からの出火の場合、北風（北から吹く風）にのみ注意すればよい。
（２）出火点の候補２からの出火の場合、河川Ａの谷沿いの延焼にのみ注意すればよい。
（３）出火点の候補３からの出火の場合、特に注意する必要はない。河川Ａと河川Ｂとの間の山Ｇ及び山Ｈが延焼を遮るからである。
（４）出火点の候補４からの出火の場合もまた、特に注意する必要はない。同様に河川Ａと河川Ｂとの間の山Ｇ及び山Ｈが延焼を遮るからである。
（５）出火点の候補５からの出火の場合もまた、特に注意する必要はない。海Ｃが延焼を遮るからである。
【００２２】
ここで真に注意するべきことは、前記（３）及び（４）が無条件で正しいと言い切れるのかということである。例えば、出火点の候補３から出火し、東風が吹き、雲の位置が低い場合、火災は、植生Ｊに延焼するかも知れない。するとこの火災は鞍点を越え、河川Ａの谷まで達する。さらに火災は河川Ａを越え、評価対象点に達することは充分にあり得る。また、出火点の候補４から出火し、南風が吹き、やがて東風に変わった場合も、火災が、植生Ｊを介して評価対象点に達することは充分にあり得る。経験の少ないユーザが注意すべき出火点として、出火点の候補３及び出火点の候補４を発見することは難しい。
【００２３】
出火点及び評価対象点を固定したうえで、植生及び気象情報を様々に変化させてシミュレーションを繰り返していくと、出火点の候補は２つの類型に区別されることがわかってくる。
第１の類型は、気象情報等を変化させても評価対象点に与える影響があまり変わらない類型である。出火点の候補５は第１の類型に属する。なぜならば、出火点の候補５は、海Ｃに囲まれており、どのように風向、風速、温度、湿度、森林の種類等が変化しても、結局評価対象点には延焼しないからである。出火点の候補１もまた第１の類型に属する。なぜならば、出火点の候補１は、評価対象点に充分に近く、どのように気象条件が変化しても、出火後同じような時間内に、評価対象点にまで延焼するからである。
【００２４】
第２の類型は、気象情報等の変化によっては、評価対象点に与える影響が大きく変わる類型である。前記から明らかなように、出火点の候補３及び出火点の候補４は、第２の類型に属する。なぜなら、風向きによっては、とりあえずは注意する必要のない場合があり、逆に、特に注意しなければならない場合もあるからである。出火点の候補２については微妙であり、どちらの類型にも入り得る。
【００２５】
（火災シミュレーション装置の構成）
図５に沿って、火災シミュレーション装置１の構成を説明する。火災シミュレーション装置１は、一般的なコンピュータである。火災シミュレーション装置１は、中央制御装置１１、入力装置１２、出力装置１３、主記憶装置１４及び補助記憶装置１５を有する。これらはバスで接続されている。補助記憶装置１５は、相関情報３１（詳細後記）を格納している。主記憶装置１４における出火点候補決定部２１、及び、シミュレーション部２２は、プログラムである。以降の説明において、“○○部は”と動作主体を記した場合、それは、中央制御装置１１が補助記憶装置１５から○○部を読み出し、主記憶装置１４にロードしたうえで○○部の機能（詳細後記）を実現することを意味する。
【００２６】
現在多くの森林火災シミュレーション用アプリケーションが普及している。例えば、米国農務省が開発したアプリケーションである、FARSITE（Fire Area Simulator）はその一例である。本実施形態のシミュレーション部２２（図５参照）もまた、前記のようなアプリケーションの一種である。シミュレーション部２２は、多くの数式の集合体である数理モデルを含む。数理モデルは、入力変数を入力すると出力変数を出力する関数であるといえる。
【００２７】
（入力変数）
数理モデルの入力変数としては、風向、風速、気温、湿度、植生、標高、傾斜方向、傾斜角度、風向と傾斜方向との差等が挙げられる（個々の入力変数の意味は後記する）。シミュレーション部２２は、官公庁が公開する地形図、植生図又は土地利用図を読み込むことによって、地図上の各点（正確には微小な面積を有するメッシュの各領域）に対して植生、標高、傾斜方向及び傾斜角度等を設定する。シミュレーション部２２は、ユーザが画面上の地図の特定の領域を選択し、キーボード等で数値を入力するのを受け付け、出火点位置及び評価対象点位置を含む地図上の各点に対して風向、風速、気温、湿度等を設定する。
【００２８】
数理モデルの入力変数としては、前記以外に、出火点位置及び評価対象点位置が挙げられる。シミュレーション部２２は、ユーザが画面上の地図のある点を選択するのを受け付け、地図上に出火点位置及び評価対象点位置を設定する。
【００２９】
（出力変数）
数理モデルの出力変数としては、火災の規模を示す情報（変数）である、火線強度、到達時間等が挙げられる。火線強度は、火災が発するエネルギーを火線の長さで除算した値である。つまり火線強度は、論理的には、周囲の長さが単位長（例えば１ｍ）である正方形の領域において発生している火災のエネルギー量であるといえる。火線強度は、時点ごとかつ地点（周囲が単位長である正方形）ごとに定義される。出力変数のうち最も重要であるのは、火線が評価対象点に達した時点における評価対象点での火線強度である。ユーザは、火線強度に基づき、例えば、施設の周辺の森林を伐採する幅を決定し、貯蔵施設の外壁の厚さを決定する。到達時間は、火災が発生した後、火線が評価対象点に到達するまでの時間である。ユーザは、到着時間の範囲内で実行可能な避難計画等を立案する。
【００３０】
いま、出力変数のうち火線強度をｙ１とし、到達時間をｙ２とする。入力変数のうち、出火点位置をｘ１とし、評価対象点位置をｘ２とし、その他の入力変数を、ｘ３、ｘ４、ｘ５、・・・とする。すると、シミュレーション部２２が有する数理モデルは、以下のような陰関数の形式に単純化して表現することができる。
Ｆ（ｙ１,ｙ２,ｘ１,ｘ２,ｘ３,ｘ４,ｘ５,・・・）＝０
当然のことながら、陰関数は、入力及び出力の関係を捨象して複数の変数間の関係を表現したものである。ここでいう“入力変数”の語は、その変数が一般的に所与の変数となる場合が多いことを意味し、“出力変数”の語は、その変数が一般的に未知数となる場合が多いことを意味するに過ぎない。つまりここで、Ｆ＝０が言わんとすることは、ｙ１,ｙ２,ｘ１,ｘ２,ｘ３,ｘ４,ｘ５,・・・のうちの任意の１つが未知であっても、他のすべてが所与であれば、その１つは特定される（方程式が解ける）ということである。
【００３１】
本実施形態のシミュレーション部２２は、例えば、ｙ１及びｘ３以外の変数を定数とみなしたうえで、ｘ３の値を様々な値に変化させたうえでｙ１の値に与える影響度を調べる。例えば、風速ｘ３が変化すると特定の評価対象点における火線強度ｙ１がどの程度変化するかを調べる。この影響度を求めることは、数学的には偏導関数δｙ１／δｘ３の傾き、又は、ｙ１とｘ３との相関係数を求めることを含む。シミュレーション部２２は、同様にδｙ１／δｘ４の傾き、又は、ｙ１とｘ４との相関係数を求める（以下、ｘ５、・・・についても同様）。シミュレーション部２２は、これらの傾き又は相関係数を１つの値にまとめ、まとめた値を評価する（詳細後記）。
【００３２】
（相関情報）
図６に沿って、相関情報３１を説明する。相関情報３１においては、出火点ＩＤ欄２０１に記憶されている出火点ＩＤに関連付けて、位置欄２０２には出火点位置が、風向欄２０３には風向が、風速欄２０４には風速が、気温欄２０５には気温が、湿度欄２０６には湿度が、植生欄２０７には植生が、標高欄２０８には標高が、傾斜方向欄２０９には傾斜方向が、傾斜角度欄２１０には傾斜角度が、風向と傾斜方向との差欄２１１には風向と傾斜方向との差が記憶されている。これらをまとめて“出火点情報”と呼ぶ。
【００３３】
さらに、出火点ＩＤ欄２０１に記憶されている出火点ＩＤに関連付けて、相関情報３１の二重線より右側においては、相関係数欄２１２には相関係数が、効果係数欄２１３には効果係数が記憶されている。
【００３４】
出火点ＩＤ欄２０１の出火点ＩＤは、出火点の候補を一意に特定する識別子である。以降、誤解のない限り、出火点の候補を単に“出火点”と呼ぶことがある。
位置欄２０２の出火点位置は、出火点の位置（緯度及び経度）である。なお、図６に記載されている“＃１,♭１” 、“＃２,♭２” 及び“＃３,♭３”は、緯度及び経度の値の例を簡略的に示したものであり、前記した陰関数Ｆの変数のうち、ベクトルである出火点位置“ｘ１”の２つの成分である。
風向欄２０３の風向は、出火時点における出火点の風の向き（上流の方向）であり、東西南北の方位を示す０〜３６０度の数値である。
風速欄２０４の風速は、出火時点における出火点の風速である。
気温欄２０５の気温は、出火時点における出火点の気温である。
湿度欄２０６の湿度は、出火時点における出火点の湿度である。
【００３５】
植生欄２０７の植生は、出火点における森林の植物の密度、油脂の成分比等、着火のしやすさ及び燃える際のエネルギーの大きさを示す指標である。市街地における建物の間隔、建物の材質等も広義の植生に含めて考える。図５では、わかり易さのために“草地”、“松林”等の文字列が記載されているが、これらの文字列に対して、指標（数値）が関連付けられているものとする。
標高欄２０８の標高は、出火点の標高（海抜）である。
傾斜方向欄２０９の傾斜方向は、出火点に球を置いた場合、球が重力にしたがって移動する方位を示す０〜３６０度の数値である。
傾斜角度欄２１０の傾斜角度は、出火点における水平面と前記の球が移動する軌跡とがなす角である。
風向と傾斜方向との差欄２１１の風向と傾斜方向との差は、風向から傾斜方向を除算した値である。
【００３６】
相関係数欄２１２は、出火点情報（風向、風速、・・・、風向と傾斜方向との差）のそれぞれについての小欄２１２ａ〜２１２ｉを有する。風向欄２１２ａには、評価対象点における火線強度と風向との間の相関係数が記憶されている。風速欄２１２ｂには、評価対象点における火線強度と風速との間の相関係数が記憶されている。気温欄２１２ｃ〜風向と傾斜方向との差欄２１２ｉについても同様である。
効果係数欄２１３の効果係数は、小欄２１２ａ〜２１２ｉのそれぞれに記憶された９種類の相関係数の積の絶対値である。
【００３７】
前記したように、“出火点情報”と呼ばれるこれらの情報は、本来出火点に限らず、地図上のすべての点に対して設定され得るものである。しかしながら、説明の簡単化のために、ここでの相関情報３１は、それらのうち出火点についての情報のみを代表的に記載している。さらに、雲が標高３００ｍ〜１０００ｍの範囲に位置している場合のように、本来、湿度は、各地点の上空の標高ごとに設定されるものである（風向、風速、気温も同じ）。しかしながら、説明の簡単化のため、ここでの相関情報３１は、ある地点においては上空のどのような標高においても湿度等は同じであると看做している。
【００３８】
前記したように、相関情報３１は、出火点情報のうち、風向、風速、気温、湿度、植生、標高、傾斜方向、傾斜角度、及び、風向と傾斜方向との差のそれぞれについて、評価対象点での火線強度との相関係数を記憶している。相関係数は合計で９種類ある。いま、出火点情報のレコード（行）のうち、ある特定の１つの出火点の候補についてのレコード（例えばレコード２５１〜２６０）をまとめてシミュレーション群と呼ぶ。９種類の相関係数のそれぞれは、１つのシミュレーション群に関連付けられている。相関情報３１は、効果係数も記憶している。効果係数もまた、１つのシミュレーション群に関連付けられている。シミュレーション群の数は、出火点の候補の数に等しい。
【００３９】
（処理の概要）
いま、火災シミュレーション装置１は、１つのシミュレーション群（例えば、相関情報３１のレコード２５１〜２６０）を作成する。このシミュレーション群は１０本のレコードを有している。火災シミュレーション装置１は、出火点位置をある値に固定する。なぜならば、以下においては最終的に効果係数が算出されるが、この効果係数は出火点ごとに定義されるものだからである。
そして、火災シミュレーション装置１は、１０本のすべてのレコードにおいて、風速以外の出火点情報に同じ値を設定する（“↑”は“同上”の意味である）。火災シミュレーション装置１は、風速として、１０本の個々のレコードごとに異なる値を設定する。
【００４０】
火災シミュレーション装置１は、レコード２５１の出火点情報を前記の数理モデルに入力する。当然のことながら、評価対象点の位置も入力する。すると、数理モデルは、（評価対象点における）火線強度を出力する。図６の座標平面２７１は、横軸を風速とし縦軸を火線強度とする座標平面である。すると、火災シミュレーション装置１は、入力変数のうちの風速と出力変数である火線強度との組合せを、座標平面２７１上の点（●）としてドットすることができる。
【００４１】
同様にして、火災シミュレーション装置１は、レコード２５２の出火点情報を前記の数理モデルに入力する。すると、火災シミュレーション装置１は、座標平面２７１上にもう一つの点（●）をドットすることができる。このような処理が繰り返されると、座標平面には点が１０個ドットされることになる。火災シミュレーション装置１は、１０個の点の座標値に基づいて、風速と火線強度との相関係数を算出する。ここで算出された相関係数が、“０.８”（符号２７２）である。
【００４２】
次に、火災シミュレーション装置１は、引き続き出火点位置をある値に固定したまま、当該シミュレーション群（例えば、相関情報３１のレコード２５１〜２６０）の出火点情報の値を再設定する。例えば、火災シミュレーション装置１は、１０本のすべてのレコードにおいて、気温以外の出火点情報に同じ値を設定する。火災シミュレーション装置１は、気温として、１０本の個々のレコードごとに異なる値を設定する。すると前記と同様に、火災シミュレーション装置１は、横軸を気温とし縦軸を火線強度とする座標平面２７３上に１０個の点（●）をドットすることができる。さらに同様に、火災シミュレーション装置１は、１０個の点の座標値に基づいて、気温と火線強度との相関係数を算出する。ここで算出された相関係数が、“０.４”（符号２７４）である。
【００４３】
なお、火災シミュレーション装置１は、相関係数を算出することに代替して、２つの変数の回帰直線の傾きを算出してもよい。
【００４４】
このような処理を繰り返して行くと、“評価対象点における火線強度と風速との相関係数”、“評価対象点における火線強度と気温との相関係数”、“評価対象点における火線強度と湿度の相関係数”、・・・が算出されることになる。周知のように、相関係数の値の絶対値が大きいほど、２変数の関連性は大きい。図６の例では、正側で絶対値が最も大きいのは、火線強度と風速との相関係数“０.８”であり。負側で絶対値が最も大きいのは、火線強度と湿度との相関係数“−０.７”である。このことは、風速が大きくなるほど（単位時間あたりの酸素供給量が増加し）火線強度は大きくなり、湿度が大きくなるほど（水分による消火効果が働き）火線強度は小さくなることを示している。
【００４５】
なお、ここでは、効果係数は、９種類の相関係数の積の絶対値である。もちろん効果係数は積ではなく和であってもよいし、それ以外の値でもよい。つまり、効果係数は、９種類の相関係数が反映された値であればどんな値でもよい。効果係数が積である場合、相関係数のうちに“０”があることによって効果係数が“０”となることを防ぐために、相関係数に定数（例えば“２”）を加算したものの積を求め、その積から別の定数（例えば２９＝５１２）を減算した値を効果係数としてもよい。
【００４６】
前記では、風速（又は湿度）を変化させて行き、他の出火点情報を定数とする例を記載した。このとき、火災シミュレーション装置１は、変化させる値として、過去の観測値を使用してもよいし、模擬的に生成した値を使用してもよい。定数についても同様である。さらに、火災シミュレーション装置１は、出火点位置を変化させたうえで次のシミュレーション群について前記の処理を行う。すると、相関情報３１は、多くの出火点の候補のそれぞれに関連付けて効果係数を記憶して行くことになる。
【００４７】
出火点の候補の効果係数が大きいほど、その出火点の候補は、森林火災のシミュレーションを行う場合の出火点の候補として相応しい。ユーザは、例えば効果係数が大きい順に所定の数の出火点の候補を選択し、実際のシミュレーションに使用する。ユーザは、効果係数に代替して、特定の相関係数が大きい順に所定の数の出火点の候補を選択してもよい。例えば、年間を通じて出火点付近の風速の変化が大きい場合は、風速を様々に変化させて火線強度を比較するシミュレーションが有効である。この場合ユーザは、風速に関する相関係数が大きい順に所定の数の出火点の候補を選択し、実際のシミュレーションに使用してもよい。
【００４８】
さらに、風速に加えて、湿度の変化が大きい場合は、風速及び湿度の組合せを様々に変化させて火線強度を比較するシミュレーションが有効である。この場合ユーザは、風速に関する相関係数が大きい順に所定の数の出火点の候補を選択し、湿度に関する相関係数が大きい順に所定の数の出火点の候補を選択し、両者の和集合の候補を実際のシミュレーションに使用してもよい。
【００４９】
ユーザが、初めて本実施形態の火災シミュレーション装置１を使用するとき、出火点の候補を無作為的に例えば２０箇所入力する。火災シミュレーション装置１は、その段階で入手可能な官公所等のデータを使用して、前記の処理手順を実行し、２０箇所の出火点の候補について効果係数を算出する。ユーザは、そのうちの“ベスト１０”の出火点の候補を使用して実際のシミュレーションを行う。例えば１年等の期間が過ぎると、官公所等のデータは更新される。火災シミュレーション装置１は、前回の２０箇所について更新されたデータを使用して効果係数を再算出する（前回とは効果係数が異なっている）。ユーザは、新たな“ベスト１０”の出火点の候補を使用して実際のシミュレーションを行う。
【００５０】
（処理手順）
図７に沿って、処理手順を説明する。
ステップＳ３０１において、火災シミュレーション装置１の出火点候補決定部２１は、出火点の候補を受け付ける。具体的には、第１に、出火点候補決定部２１は、出力装置１３に評価対象点を含む地図（図示せず）を表示する。補助記憶装置１５には、このような地図が予め記憶されているものとする。
【００５１】
第２に、出火点候補決定部２１は、ユーザが、所定の数の出火点の候補を、入力装置１２を介して選択するのを受け付ける。このとき、ユーザは、地図上において、例えば２０箇所の点を指定する。ここで、入力された出火点の候補を“Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３、・・・、Ｐ２０”とする。これらの“Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３、・・・、Ｐ２０”がそのまま、相関情報３１（図５）における出火点ＩＤとなる。
【００５２】
このとき、出火点候補決定部２１は、ユーザからの入力を受け付けるまでもなく、自動的に出火点の候補を生成してもよい。例えば、出火点候補決定部２１は、地図上に、評価対象点を通る経線を引き、その経線の東西に等間隔で２本ずつ４本の経線を引く。さらに、出火点候補決定部２１は、評価対象点を通る緯線を引き、その緯線の南北に等間隔で２本ずつ４本の緯線を引く。すると、５本の経線及び５本の緯線からなる格子ができあがる。経線と緯線との交点（格子点）は、全部で２５個あり、出火点候補決定部２１は、そのうち評価対象点を除く２４個の格子点を出火点の候補“Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３、・・・、Ｐ２４”としてもよい。
【００５３】
ステップＳ３０２において、出火点候補決定部２１は、出火点情報等を受け付ける。具体的には、第１に、出火点候補決定部２１は、出火点位置に基づいて、出火点の候補のそれぞれについての出火点情報を、官公庁等が運営する外部データベースから取得する。このとき取得する風向、風速、気温及び湿度は、出火点の候補のそれぞれについての、ある期間の平均値である。
【００５４】
第２に、出火点候補決定部２１は、ステップＳ３０２の“第１”において取得したデータに基づいて、相関情報３１のレコードを作成する。出火点の候補の数に等しい２０本のレコードが作成されることになる。そしてこれらの２０本のレコードの、出火点ＩＤ欄２０１から風向と傾斜方向との差欄２１１までの部分が数値で埋められることになる。このとき作成された２０本のレコードのそれぞれを“親レコード”と呼ぶ。
【００５５】
ステップＳ３０３において、出火点候補決定部２１は、シミュレーション群を作成する。具体的には、第１に、出火点候補決定部２１は、９つの出火点情報（風向、風速、気温、・・・、風向と傾斜方向との差）のうち、任意のものを選択する。このとき選択された出火点情報を“キー（key）出火点情報”と呼ぶ。
【００５６】
第２に、出火点候補決定部２１は、キー出火点情報について、任意の数の離散値を生成する。いま、キー出火点情報が“風速”であったとする。さらに、ステップＳ３０２の“第１”において取得された“風速”の平均値が“１０ｍ／秒”であったとする。すると、出火点候補決定部２１は、“１０ｍ／秒”を含むような風速の離散値を所定の数（例えば１０個）だけ生成する。ここでは、風速の離散値として“２、４、・・・、１０、・・・、１８、２０”が生成されたとする。もちろん、ユーザは、離散値の個数及び間隔を任意に設定することができる。
【００５７】
第３に、出火点候補決定部２１は、親レコードを、作成した離散値の数だけコピーする。ここでコピーされたレコードを“子レコード”と呼ぶ。子レコードの集合は、シミュレーション群に他ならない。
第４に、出火点候補決定部２１は、すべての子レコードの、キー出火点情報の欄の値を削除し、ステップＳ３０３の“第２”において生成された離散値のそれぞれを、それぞれの子レコードの当該キー出火点情報の欄に記憶する。
【００５８】
ステップＳ３０４において、火災シミュレーション装置１のシミュレーション部２２は、火線強度を算出する。具体的には、シミュレーション部２２は、シミュレーション群の出火点情報に基づいて、前記した方法で、火線強度を算出する。すると、子レコードのそれぞれ（キー出火点情報の値のみが相互に異なる）に対応して、火線強度が算出されることになる。
【００５９】
ステップＳ３０５において、火災シミュレーション装置１の出火点候補決定部２１は、相関係数を算出する。具体的には、第１に、出火点候補決定部２１は、子レコードの出火点情報の値及びステップＳ３０４において算出した火線強度を使用して、前記した方法で火線強度とキー出火点情報との間の相関係数を算出する。
第２に、出火点候補決定部２１は、相関情報３１の相関係数欄２１２のうち、キー出火点情報に対応する小欄に、ステップＳ３０４において算出した相関係数を記憶する。
【００６０】
出火点候補決定部２１及びシミュレーション部２２は、すべてのキー出火点情報について、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５の処理を繰り返す（内側ループ）。さらに、出火点候補決定部２１及びシミュレーション部２２は、ある１つのシミュレーション群について内側ループの処理を終了すると、すべてのシミュレーション群についてステップＳ３０３及びＳ３０４の処理を繰り返す（外側ループ）。なお、図７において、内側ループ及び外側ループの記載を省略した。
【００６１】
ステップＳ３０６において、出火点候補決定部２１は、効果係数を算出する。具体的には、出火点候補決定部２１は、９個の相関係数の積を算出し、算出結果を効果係数として相関情報３１の効果係数欄２１３に記憶する。出火点候補決定部２１は、当該処理を、すべてのシミュレーション群について繰り返す。この段階で、出火点候補決定部２１は、“（出火点ＩＤ,効果係数）＝（Ｐ０１,２.２×１０−４）, （Ｐ０２,２.０×１０−４）, ・・・,（Ｐ２０,２.１×１０−４）”のような情報を保持していることになる。なお、出火点候補決定部２１は、９個の相関係数に対してそれぞれ９個の重み（０≦α１,α２,・・・α９≦１かつα１＋α２＋・・・＋α９＝１）を乗算したうえで、その乗算結果の積を効果係数としてもよい。
【００６２】
ステップＳ３０７において、出火点候補決定部２１は、出火点の候補を決定する。具体的には、第１に、出火点候補決定部２１は、効果係数が大きい順に、出火点ＩＤを並び替える。
第２に、出火点候補決定部２１は、ステップＳ３０７の“第１”において並び替えた出火点ＩＤのうち、先頭から所定の数の出火点ＩＤを出力装置１３に表示する。このとき、出火点候補決定部２１は、地図上の出火点の候補の位置に、出火点ＩＤ、効果係数、及び、順位を関連付けて表示してもよい。前記したようにステップＳ３０１の“第２”において格子点を出火点の候補とした場合、出火点候補決定部２１は、格子点ごとに、出火点ＩＤ、効果係数、及び、順位を表示することになる。
その後、処理手順を終了する。
【００６３】
（変形例）
前記した処理手順を実行した結果、多くの出火点の候補のうち、効果係数が最大である出火点の候補が“Ｐ０１”であるとする。Ｐ０１の９つの相関係数のうち、最大であるものは、風速についての相関係数“０.８”であるとする。当該相関係数“０.８”は、火線強度と風速との間の全体的な関係を示しているに過ぎず、例えば“風速がある水準前後にある場合は、他の水準にある場合に比較して火線強度が大きく変化する”のようなことを示しているわけではない。
【００６４】
いま、前記した陰関数において、火線強度をｙ１とし、風速をｘ３とする。出火点候補決定部２１は、偏導関数δｙ１／δｘ３の値の絶対値が最大となるようなｘ３を算出する。このようなｘ３の前後で、ｙ１は大きく変化している。このようなｘ３を算出するために、出火点候補決定部２１は、火線強度と風速との関係を示す図６のグラフ２７１において、複数のドットの並びを非線形近似する曲線を回帰分析の手法で特定する。そして特定した曲線の導関数を求める。この導関数の値の絶対値を最大とするｘ３が“１０ｍ／秒”であったとする。すると、出火点候補決定部２１は、ある所与の評価対象点及びある所与の出火点の候補について、９つの出火点情報のうち風速を“１０ｍ／秒”に固定したうえで、残りの８つの出火点情報を様々に変化させて火線強度を算出することもできる（第１のシミュレーション方法）。
【００６５】
さらに、風速以外の出火点情報（風向、気温、湿度、・・・）を、ｘ４、ｘ５、ｘ６、・・・とする。出火点候補決定部２１は、偏導関数δｙ１／δｘ４の値の絶対値が最大となるようなｘ４を算出する。同様に、出火点候補決定部２１は、偏導関数δｙ１／δｘ５の値の絶対値が最大となるようなｘ５を算出する。同様に出火点候補決定部２１は、ｘ６、・・・を算出する。出火点候補決定部２１は、ある所与の評価対象点及びある所与の出火点の候補について、ｘ４、ｘ５、ｘ６、・・・の値をこのようにして算出した値に固定し、風速ｘ３を様々に変化させて、火線強度を算出することもできる（第２のシミュレーション方法）。
【００６６】
出火点候補決定部２１は、前記した第１のシミュレーション方法又は第２のシミュレーション方法を使用して、出火点の候補ごとに効果係数を算出してもよい。前記では、“風速”に注目し、その出火点情報を固定する例、及び、それ以外の出火点情報のすべてを固定する例を説明した。当然のことながら、ユーザは、注目（固定）すべき出火点情報を任意に設定できる。注目すべき出火点情報が複数（例えば、気温及び湿度）あってもよい。
【００６７】
（本実施形態の効果）
本実施形態の火災シミュレーション装置は、以下の効果を奏する。
（１）経験的な知見に頼ることなく、多くの出火点の候補から真に火災のシミュレーションに相応しい出火点の候補を、その相応しさの度合いの順に決定することができる。
（２）多くの出火点情報のなかから、例えば風速のように特定の変数が火災規模に与える影響に注目して出火点の候補を決定することができる。
（３）２変数間の相関係数を算出する既存技術を使用できるので、特定の変数が火災規模に与える影響を算出する際の信頼度を維持できる。
【００６８】
（４）複数の出火点情報のうち１つの出火点情報の値のみを離散的に変化させるので、有意な相関係数の算出が担保される。
（５）出火点の候補が地図上に表示されるので、どの点をシミュレーションに使用するべきかが明確にわかる。
（６）出火点情報の更新があった場合、それが処理結果に確実に反映される。
（７）植生、標高、風速、風向、気温、湿度等の入手が容易なデータをそのまま活用できる。
【００６９】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７０】
また、前記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウエアで実現してもよい。また、前記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウエアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１      火災シミュレーション装置
１１    中央制御装置
１２    入力装置
１３    出力装置
１４    主記憶装置
１５    補助記憶装置
２１    出火点候補決定部
２２    シミュレーション部
３１    相関情報
【要約】
【課題】シミュレーションに適した出火点を的確に推定する。
【解決手段】本発明の火災シミュレーション装置１は、出火点についての位置情報、地形情報及び気象情報を含む出火点情報を入力変数とし、評価対象点における火災の規模を示す情報を出力変数とする数理モデルであるシミュレーション部２２と、複数の出火点の候補を受け付け、受け付けた複数の出火点の候補のそれぞれについて、出火点情報を受け付け、受け付けた出火点情報をシミュレーション部２２に入力し、出力変数をシミュレーション部２２から受け取り、入力した出火点情報が受け取った出力変数に与える影響度に応じて、受け付けた複数の出火点の候補を順序付ける出火点候補決定部２１と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図５【図１】
0006006902.tif 000002
【図２】
0006006902.tif 000003
【図３】
0006006902.tif 000004
【図４】
0006006902.tif 000005
【図５】
0006006902.tif 000006
【図６】
0006006902.tif 000007
【図７】
0006006902.tif 000008