(57)【要約】【課題】水域の状態を水域の氾濫の観点から計測することができる水面状況監視システムおよび水面状況監視方法を得ること。【解決手段】水面状況監視システムは、高度差演算部と、出力部とを備える。高度差演算部は、水面に浮かぶフロートの位置に基づいて、水面の高度と堤防の天端の高度との差を演算する。出力部は、高度差演算部によって演算された水面の高度と天端の高度との差を出力する。【選択図】図１
2018169348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮かぶフロートの位置に基づいて、前記水面の高度と堤防の天端の高度との差を演算する高度差演算部と、
前記高度差演算部によって演算される前記差を示す情報を出力する出力部と、を備える
ことを特徴とする水面状況監視システム。
【請求項２】
前記フロートに設けられ、測位衛星から送信される測距信号を受信するフロート側受信アンテナ部と、
前記フロート側受信アンテナ部で受信された前記測距信号に基づいて、前記水面の高度を演算する水面高度演算部と、を備え、
前記高度差演算部は、
前記水面高度演算部によって演算された前記水面の高度に基づいて、前記差を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の水面状況監視システム。
【請求項３】
前記堤防に配置され、前記測位衛星から送信される前記測距信号を受信する堤防側受信アンテナ部と、
前記堤防側受信アンテナ部で受信された前記測距信号に基づいて、前記天端の高度を演算する天端高度演算部と、を備え、
前記高度差演算部は、
前記水面高度演算部によって演算された前記水面の高度と前記天端高度演算部によって演算された前記天端の高度とに基づいて、前記差を演算する
ことを特徴とする請求項２に記載の水面状況監視システム。
【請求項４】
前記水面高度演算部および前記天端高度演算部は、
準天頂衛星または地上装置から送信され且つ前記測距信号から得られる高度の誤差を補正するための誤差補正情報に基づいて、前記測距信号によって得られる高度の誤差を補正する
ことを特徴とする請求項３に記載の水面状況監視システム。
【請求項５】
前記水面高度演算部および前記天端高度演算部の各々は、
前記フロート、前記堤防に設置され且つ前記堤防側受信アンテナ部が設けられる装置、および、クラウドサーバの少なくとも一つに設けられる
ことを特徴とする請求項４に記載の水面状況監視システム。
【請求項６】
前記水面高度演算部は、前記フロートに設けられ、
前記天端高度演算部は、前記堤防に設置され且つ前記堤防側受信アンテナ部が設けられる装置に設けられる
ことを特徴とする請求項３または４に記載の水面状況監視システム。
【請求項７】
前記水面高度演算部および前記天端高度演算部は、前記堤防に設置され且つ前記堤防側受信アンテナ部が設けられる装置に設けられる
ことを特徴とする請求項３または４に記載の水面状況監視システム。
【請求項８】
前記水面高度演算部および前記天端高度演算部は、クラウドサーバに設けられる
ことを特徴とする請求項３または４に記載の水面状況監視システム。
【請求項９】
前記水面高度演算部、前記天端高度演算部、前記高度差演算部、および前記出力部の少なくとも一つの動作間隔は、前記高度差演算部によって演算された前記差が相対的に小さい場合、前記差が相対的に大きい場合に比べて短い
ことを特徴とする請求項３から８のいずれか一項に記載の水面状況監視システム。
【請求項１０】
互いに異なるフロートの位置に基づいて前記水面の高度を演算する前記水面高度演算部を複数備え、
前記複数の水面高度演算部によって各々演算された前記水面の高度に基づいて、前記複数の水面高度演算部のうち少なくとも１つで演算された前記水面の高度を補正する
ことを特徴とする請求項３から９のいずれか一項に記載の水面状況監視システム。
【請求項１１】
水域に設置されるポールと、
前記ポールに前記フロートを前記ポールの延伸方向に移動可能に取り付ける取付部と、を備える
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の水面状況監視システム。
【請求項１２】
前記フロートは、
水難救助用ブイの機能を有する
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の水面状況監視システム。
【請求項１３】
水面に浮かぶフロートの位置に基づいて、前記水面の高度を演算する水面高度演算工程と、
前記水面高度演算工程によって演算された前記水面の高度と堤防の天端の高度との差を演算する高度差演算工程と、を含む
ことを特徴とする水面状況監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水面の状況を監視する水面状況監視システムおよび水面状況監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集中豪雨を始めとする異常気象が増えてきており、河川、池、および湖を含む水域において増水により堤防の天端を超えて水が流れ出すといった水域の氾濫が増加している。かかる水域の氾濫による人的被害の発生を抑制するため、適切な避難誘導ができるように水域の状態を計測することが望ましい。
【０００３】
特許文献１には、測位衛星からの測距信号に基づき川底の高度を計測すると共に、測位衛星からの測距信号に基づき河川の水面の高度を計測し、計測した川底の高度と水面の高度との高度差を演算するシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５７９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のシステムは、川底から水面までの高度を演算するものであって、川底から水面までの高度がわかったとしても、河川が氾濫するかどうかを判断することは容易ではない。このことは、河川に限定されず、池または湖といった他の水域についても同様である。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、水面の状況を水域の氾濫の観点から監視することができる水面状況監視システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の水面状況監視システムは、高度差演算部と、出力部とを備える。前記高度差演算部は、水面に浮かぶフロートの位置に基づいて、前記水面の高度と堤防の天端の高度との差を演算する。前記出力部は、前記高度差演算部によって演算された前記差を出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水域の状態を水域の氾濫の観点から計測することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる水面状況監視システムの概略構成を示す図
【図２】実施の形態１にかかる水面状況監視システムの構成例を示す図
【図３】実施の形態１にかかるフロートおよび屋外装置の配置例を示す図
【図４】実施の形態１にかかるフロート、屋外装置、クラウドサーバ、および情報提供サーバの関係を示す図
【図５】実施の形態１にかかるフロートの具体的構成の一例を示す図
【図６】実施の形態１にかかるフロートの設置状態の一例を示す図
【図７】実施の形態１にかかるフロートの処理部の処理の一例を示すフローチャート
【図８】実施の形態１にかかるフロートの処理部の動作間隔決定処理の一例を示すフローチャート
【図９】実施の形態１にかかる屋外装置の構成の一例を示す図
【図１０】実施の形態１にかかる屋外装置の処理部の処理の一例を示すフローチャート
【図１１】実施の形態１にかかるクラウドサーバの構成の一例を示す図
【図１２】実施の形態１にかかる端末装置の表示部に表示される画面例を示す図
【図１３】実施の形態１にかかる端末装置の表示部に表示される画面例を示す図
【図１４】実施の形態１にかかるクラウドサーバの処理部の処理の一例を示すフローチャート
【図１５】実施の形態１にかかるフロート、屋外装置、およびクラウドサーバのハードウェア構成の一例を示す図
【図１６】実施の形態２にかかる水面状況監視システムの構成例を示す図
【図１７】実施の形態２にかかるフロートの具体的構成の一例を示す図
【図１８】実施の形態２にかかるフロートの処理部の処理の一例を示すフローチャート
【図１９】実施の形態２にかかる屋外装置の構成の一例を示す図
【図２０】実施の形態２にかかる屋外装置の処理部の処理の一例を示すフローチャート
【図２１】実施の形態３にかかる水面状況監視システムの構成例を示す図
【図２２】実施の形態３にかかる屋外装置の構成の一例を示す図
【図２３】実施の形態３にかかる屋外装置の処理部の処理の一例を示すフローチャート
【図２４】実施の形態３にかかるクラウドサーバの構成の一例を示す図
【図２５】実施の形態３にかかるクラウドサーバの処理部の処理の一例を示すフローチャート
【図２６】実施の形態４にかかるフロートの具体的構成の一例を示す図
【図２７】実施の形態４にかかるフロートの設置状態の一例を示す図
【図２８】実施の形態５にかかる屋外装置の配置例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる水面状況監視システムおよび水面状況監視方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる水面状況監視システムの概略構成を示す図である。なお、以下においては、水域の一例として、河川を例に挙げて説明するが、水面状況監視システムによって水面の状況を監視する水域は、湖沼、ダム湖、または海洋であってもよい。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態１にかかる水面状況監視システムは、河川の水面に浮かぶフロートの位置に基づいて、水面の高度ｈｗｆと堤防の天端の高度ｈｌｃとの差Δｈを演算し、演算した差Δｈを示す高度差情報を出力する。なお、以下において、差Δｈを高度差Δｈと記載する場合がある。
【００１３】
このように、実施の形態１にかかる水面状況監視システムの構成は、水面の高度ｈｗｆと堤防の天端の高度ｈｌｃとの差Δｈを演算することから、河川の状態を河川の氾濫の観点から計測することができる。そして、かかる高度差Δｈを示す情報に基づいて、河川が氾濫するまで水面の高度があとどのくらいであるかを容易に把握することができる。
【００１４】
以下、水面状況監視システムの構成および処理について、具体的に説明する。図２は、実施の形態１にかかる水面状況監視システムの構成例を示す図である。
【００１５】
図２に示すように、実施の形態１にかかる水面状況監視システム１００は、複数のフロート１１〜１ｎと、複数の屋外装置２１〜２ｍと、クラウドサーバ３と、情報提供サーバ４とを備える。なお、以下において、フロート１１〜１ｎをフロート１と総称し、屋外装置２１〜２ｍを屋外装置２と総称する場合がある。また、ｎ，ｍは１以上の整数である。
【００１６】
フロート１と屋外装置２とは無線通信により情報の送受信が可能である。屋外装置２は、無線通信によって基地局６１およびネットワーク５を介してクラウドサーバ３と通信可能である。クラウドサーバ３と情報提供サーバ４とは、ネットワーク５を介して通信可能である。クラウドサーバ３および情報提供サーバ４は、ネットワーク５を介して端末装置７と通信可能であり、ネットワーク５および基地局６２を介して端末装置８と通信可能である。ネットワーク５は、インターネットであるが、インターネット以外のＷＡＮ（Wide  Area  Network）であってもよい。
【００１７】
図３は、フロート１および屋外装置２の配置例を示す図であり、図４は、フロート１、屋外装置２、クラウドサーバ３、および情報提供サーバ４の関係を示す図である。
【００１８】
図３および図４に示すように、フロート１は、河川９０の水面９２に浮かぶ装置であり、屋外装置２は堤防９１に配置される装置である。フロート１は、ポール８０に不図示の取付部を介してポール８０の延伸方向に移動可能に取り付けられる。フロート１は、水難救助用ブイの機能を有していてもよい。フロート１が水難救助用ブイの機能を有する場合には、人がフロート１にしがみついた際に、フロート１の一部が水面９２上にでる程度の浮力を有している。
【００１９】
各屋外装置２は、複数のフロート１を通信対象としており、複数のフロート１と無線通信を行って、情報の送受信を行う。図３に示す例では、屋外装置２１がフロート１１〜１３と無線通信を行い、屋外装置２２がフロート１４〜１６と無線通信を行う。
【００２０】
また、図３に示す例では、河川９０の水の流れを横切る方向である河川９０の幅方向に沿って複数のフロート１１，１２，１３が配置され、同様に、河川９０の幅方向に沿って複数のフロート１４，１５，１６が配置される。
【００２１】
このように河川９０の幅方向に沿って複数のフロート１が配置されているのは、河川９０の形状によって河川９０の幅方向で河川９０の流量が異なり、河川９０の幅方向で水面９２の高度ｈｗｆが異なる場合があるからである。例えば、河川９０においてカーブまたは蛇行している領域では、遠心力の影響によって、河川９０のカーブの外側はカーブの内側に比べて流量が大きくなり、河川９０のカーブの内側よりもカーブの外側の方が水面９２の高度ｈｗｆが高くなる。
【００２２】
実施の形態１にかかる水面状況監視システム１００では、河川９０の幅方向に沿って複数のフロート１が配置されているため、河川の流れを横切る方向での複数の計測点での高度差Δｈを計測することが可能となる。
【００２３】
フロート１は、複数の測位衛星９８ａおよび準天頂衛星９８ｂから送信される複数の測距信号と、準天頂衛星９８ｂから送信される誤差補正信号とを受信し、受信した測距信号と誤差補正信号とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆを演算する。フロート１は、演算した水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報を屋外装置２へ出力する。測位衛星９８ａは、ＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）の衛星であり、準天頂衛星９８ｂは、ＱＺＳＳ（Quasi-Zenith  Satellite  System）の衛星である。誤差補正信号は、ＱＺＳＳ補強信号またはＬ６信号とも呼ばれ、センチメータ級の誤差補正を行うための情報である誤差補正情報を含む。なお、準天頂衛星９８ｂは測位衛星としての機能を有しており、以下において、測位衛星９８ａおよび準天頂衛星９８ｂを衛星９８と総称する場合がある。
【００２４】
屋外装置２は、複数の衛星９８から送信される複数の測距信号と、準天頂衛星９８ｂから送信される誤差補正信号とを受信し、受信した測距信号と誤差補正信号とに基づいて、堤防９１の天端９３の高度ｈｌｃを演算する。
【００２５】
屋外装置２は、フロート１から水面高度情報を受信する。屋外装置２は、演算した天端９３の高度ｈｌｃと受信した水面高度情報とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆと天端９３の高度ｈｌｃとの差である高度差Δｈを演算する。屋外装置２は、演算した高度差Δｈを示す高度差情報をクラウドサーバ３へ送信する。
【００２６】
このように、実施の形態１にかかる水面状況監視システム１００は、水面９２の高度ｈｗｆと天端９３の高度ｈｌｃとを、測距信号と誤差補正情報とに基づいて演算することから、高度差Δｈを精度よく演算することができる。
【００２７】
さらに、実施の形態１にかかる水面状況監視システム１００では、同一の複数の衛星９８からの複数の測距信号および準天頂衛星９８ｂから誤差補正情報に基づいて、水面９２の高度ｈｗｆと天端９３の高度ｈｌｃを演算する。水面９２の高度ｈｗｆの演算結果と天端９３の高度ｈｌｃの演算結果とは同様の誤差を有することから、高度差Δｈを精度よく演算することができる。
【００２８】
クラウドサーバ３は、ネットワーク５上に構築されたサーバである。かかるクラウドサーバ３は、屋外装置２から取得した高度差情報に基づいて、高度差Δｈの変化を示す高度変化情報を生成し、また、高度差Δｈの変化に基づいて、予測される高度差Δｈの変化を示す予測情報を生成する。
【００２９】
クラウドサーバ３は、端末装置８からの要求に応じて高度差情報、高度変化情報、および予測情報の少なくとも一つを送信することができる。また、クラウドサーバ３は、高度差Δｈが第１の閾値以下になった場合、または高度差Δｈの変化量が第２の閾値以上になった場合に、高度差情報、高度変化情報、および予測情報の少なくとも一つを送信することができる。これにより、端末装置８のユーザに、河川９０の状態を示す情報を提供することができる。
【００３０】
クラウドサーバ３は、高度差情報、高度変化情報、および予測情報を情報提供サーバ４に送信する。情報提供サーバ４は、高度差情報、高度変化情報、および予測情報に基づいて、端末装置７へ河川９０の状態を示す情報を提供することができる。
【００３１】
情報提供サーバ４は、例えば、市町村などの自治体によって運営されるサーバである。情報提供サーバ４は、高度差情報、高度変化情報、および予測情報に基づいて、区域毎の警報情報を生成し、区域毎に設けられた警報装置から警報情報を出力させることができる。なお、警報情報は、高度差情報、高度変化情報、予測情報、および避難場所を示す避難情報のうち少なくとも一つを含む。警報装置による警報情報の通知方法としては、所定の範囲の地域に音声および光のうち少なくとも１以上によって警報情報を通知する方法がある。また、情報提供サーバ４は、自治体が管理する防災情報ホームページに警報情報を送信して当該警報情報を当該防災情報ホームページに表示させることができる。さらに、情報提供サーバ４は、個人が所有する情報端末にインストールされたアプリケーションに警報情報を送信して当該個人が所有する情報端末に警報情報を表示させることもできる。
【００３２】
以下、フロート１、屋外装置２、およびクラウドサーバ３の構成および処理を順により詳細に説明する。図５は、フロート１の具体的構成の一例を示す図である。
【００３３】
図５に示すように、フロート１は、フロート部１０と、筐体部１１と、受信アンテナ部１２と、通信アンテナ部１３と、太陽光パネル１４と、二次電池１５と、処理部１６とを備える。
【００３４】
フロート部１０は、浮力を有する樹脂部材によって構成される。樹脂部材は、発泡樹脂、またはウレタン樹脂であり、発泡樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはスチロールを発泡させた部材である。なお、フロート部１０は、浮力を有する部材により構成されていればよく、フロート部１０を構成する部材は樹脂部材に限定されない。また、河川９０における既設のブイをフロート部１０として用いることで、フロート１の設置コストを低減することができる。
【００３５】
筐体部１１は、受信アンテナ部１２、通信アンテナ部１３、太陽光パネル１４、二次電池１５、および処理部１６を収納する収納空間を有しており、かかる収納空間に水が進入しないように、筐体部１１は防水構造を有している。
【００３６】
なお、フロート部１０および筐体部１１の構成は、図５に示す例に限定されない。図５に示す筐体部１１は、環状に形成されたフロート部１０の中空部に挿入されてフロート部１０に取り付けられているが、フロート部１０に中空部を設けずにフロート部１０上に筐体部１１が配置される構成であってもよいし、フロート部と一体構造でもよい。一体構造の場合は、フロート部は樹脂部材に限らなくてもよい。
【００３７】
受信アンテナ部１２は、フロート側受信アンテナ部の一例であり、複数の衛星９８から送信される複数の測距信号と準天頂衛星９８ｂから送信される誤差補正信号とを受信するアンテナを有する。なお、受信アンテナ部１２は、測距信号を受信するアンテナと誤差補正信号を受信するアンテナとを別々に有する構成であってもよい。
【００３８】
通信アンテナ部１３は、無線通信用のアンテナを有する。フロート１は、通信アンテナ部１３を介して、無線ＰＡＮ（Personal  Area  Network）の無線通信、または、無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）の無線信号を送受信することができる。
【００３９】
無線ＰＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に規定される通信規格に準拠したＺｉｇＢｅｅまたはＢｌｕｅｔｈｏｏｔｈ（登録商標）である。さらに、無線ＰＡＮは、ＬＰＷＡ（Low  Power  Wide  Area）を含む。なお、フロート１は、無線ＰＡＮおよび無線ＬＡＮに限定されず、無線ＰＡＮおよび無線ＬＡＮ以外の無線通信で屋外装置２と通信する構成であってもよく、また、無線ではなく、有線によって屋外装置２と通信する構成であってもよい。
【００４０】
太陽光パネル１４は、太陽光を電力に変換し、二次電池１５に出力する。なお、二次電池１５の残量が予め定められた値よりも大きい場合には、太陽光パネル１４の電力を処理部１６へ直接出力してもよい。図５に示す例では、太陽光パネル１４は、筐体部１１の収納空間に配置されるが、太陽光パネル１４が防水構造を有する場合、筐体部１１の収納空間外に配置されてもよい。
【００４１】
二次電池１５は、太陽光パネル１４からの電力によって充電され、処理部１６へ電力を供給する。二次電池１５は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、または、鉛蓄電池である。なお、処理部１６は太陽光パネル１４からの電力供給により駆動されるが、処理部１６は地上から有線により電力供給を受ける構成を有していてもよい。処理部１６が地上から有線により電力供給を受ける構成を有することで、フロート１において電力消費による電圧低下が抑えられることから測位のための処理周期を短くできフロート１の測位精度を向上させることができる。
【００４２】
処理部１６は、位置演算処理部１７と、通信処理部１８とを備える。位置演算処理部１７は、水面高度演算部の一例であり、受信アンテナ部１２で受信される複数の測距信号と誤差補正信号とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆを演算する。
【００４３】
各衛星９８の測距信号には、各衛星９８が測距信号を発信した時刻を示す情報、および衛星９８の位置を示す情報が含まれている。位置演算処理部１７は、衛星９８の測距信号から、各衛星９８とフロート１との間の距離である衛星フロート間距離の観測値を演算する。
【００４４】
ＧＮＳＳ測位では、衛星９８の時計誤差、衛星９８の軌道誤差、電離層による測距信号の遅延誤差である電離層遅延誤差、および対流圏による測距信号の遅延誤差である対流圏遅延誤差を含む複数の要因によって、測距信号から得られる測位精度は１０ｍ程度である。
【００４５】
そこで、位置演算処理部１７は、準天頂衛星９８ｂから送信される誤差補正信号に含まれる誤差補正情報に基づいて、測距信号から得られる衛星フロート間距離の観測値の誤差補正を行って、高精度の位置情報を演算する。
【００４６】
誤差補正情報には、衛星９８の時計誤差値、衛星９８の軌道誤差値、電離層遅延誤差値、および対流圏遅延誤差値を含む複数の誤差値が含まれる。衛星９８の時計誤差値および衛星９８の軌道誤差値は、地域に依存しない誤差である。
【００４７】
電離層遅延誤差値、および対流圏遅延誤差値は、地域に依存する誤差であり、グリッド点ごとに算出される。グリッド点は、緯度方向及び経度方向の各々に所定間隔で配置された仮想的な計測点である。各屋外装置２は、同一のグリッドに存在する複数のフロート１が通信対象になるように設定される。これにより、高度差Δｈの計測精度を向上させることができる。
【００４８】
位置演算処理部１７は、誤差補正信号に含まれる誤差補正情報に基づいて、衛星フロート間距離の観測量に含まれる誤差を補正して、フロート１の位置を演算する。フロート１の位置を示す位置情報は、フロート１の経度、緯度、および高度を含む情報である。
【００４９】
図６は、フロート１の設置状態の一例を示す図である。図６に示すように、フロート１は、取付部８１を介してポール８０に取り付けられており、ポール８０の延伸方向に移動可能である。取付部８１は、ポール８０に挿通される環状の部材８５と、フロート１と環状の部材８５とを連結する部材８６とを有する。フロート１は、環状の部材８５によってポール８０を中心として回転可能にポール８０に取り付けられる。河川９０の流れは上流から下流へ向かう方向であることから、フロート１はポール８０よりも下流側に位置し、フロート１の緯度および経度は固定された状態と見做すことができる。
【００５０】
図３に示すフロート１１〜１３は、河川９０上を横切って架けられた橋９４に取り付けられている。具体的には、フロート１１〜１３は、橋９４の橋梁９５のうち下流側の側縁部に上端が固定されたポール８０に、取付部８１を介して取り付けられている。このように、橋梁９５にポール８０を固定することから、河川９０に架設された橋９４の橋梁９５にフロート１が設置されるため、フロート１の設置コストを低減することができ、また、ポール８０を安定して固定することができる。なお、橋梁９５の側縁部は、例えば、橋梁９５における欄干の側端部である。また、ポール８０の下端を河川９０の川底に固定することもできる。
【００５１】
フロート１１〜１３は、上述のように橋梁９５の側縁部に取り付けられていることから、河川９０における水の流れによって橋梁９５よりも下流側に位置する。そのため、フロート１１〜１３と準天頂衛星９８ｂとの間で橋９４が障害になることを避けることができ、フロート１１〜１３において誤差補正信号の受信レベルが低下することを抑制できる。
【００５２】
また、ポール８０の延伸方向は、高度方向である鉛直方向に沿った方向であることから、フロート１の緯度方向および経度方向の位置を拘束できる。そのため、位置演算処理部１７によって演算される位置の精度を向上させることができ、また、演算処理の負荷を軽減することができる。以下、位置演算処理部１７の処理をさらに具体的に説明する。
【００５３】
位置演算処理部１７は、起動直後には、緯度、経度、および高度と、受信機であるフロート１の時計誤差と、各衛星９８との間の搬送波位相アンビギュイティとを含む複数の値を状態量としたカルマンフィルタを用いて、連続的に受信する測距信号と誤差補正情報から、フロート１の位置の推定演算を行う。なお、緯度、経度、および高度の初期値には、フロート１の設置場所における概略の緯度、経度、および高度の値が設定され、初期の標準偏差値は、各方向に対して例えば１０［ｍ］が設定される。
【００５４】
フロート１は、高度方向に延伸するポール８０に高度方向に移動可能に取り付けられており、緯度方向および経度方向に固定されていると看做せる。そのため、カルマンフィルタを用いる場合は、緯度および経度のプロセスノイズの値を０として、緯度および経度のプロセスノイズをスタティックな状態量として取り扱うことができる。
【００５５】
なお、地殻変動または振動によるポール８０の緯度および経度の変化を考慮するため、緯度および経度のプロセスノイズの標準偏差値を例えば０．００００１［ｍ／ｓ］といった小さな値とし、緯度および経度のプロセスノイズを準スタティックな状態量として扱うこともできる。
【００５６】
また、河川９０の水面９２の高度変化によりフロート１の高度は時間的に変化する。そのため、カルマンフィルタを用いる場合、高度のプロセスノイズの標準偏差値として緯度および経度のプロセスノイズに比べて大きな値が与えられる。かかる高度のプロセスノイズの標準偏差値の一例として、０．０２［ｍ／ｓ］といった値を与えることができる。
【００５７】
位置演算処理部１７においてフロート１の高度の演算が開始されてから十分な時間が経過した後には、緯度および経度の推定値が収束している。そのため、位置演算処理部１７は、設定時間が経過した後、緯度および経度の値を固定値と見做して状態量から外す。なお、設定時間は、緯度および経度の推定値が収束して固定値と見做せる時間以上の時間であり、例えば、１週間である。
【００５８】
位置演算処理部１７は、設定時間が経過した後、緯度および経度の固定値を用いて、高度と、受信機の時計誤差と、各衛星９８との間の搬送波位相アンビギュイティとを状態量としたカルマンフィルタを用いて、連続的に受信する測距信号と誤差補正情報から、高度の推定演算を行う。これにより、位置演算処理部１７によって演算される位置の精度を向上させることができ、また、演算処理の負荷を軽減することもできる。
【００５９】
なお、位置演算処理部１７は、設定時間が経過した後も、設定時間が経過する前と同様に、緯度および経度のプロセスノイズを準スタティックな状態量と見做して緯度および経度のプロセスノイズの標準偏差値を継続して小さな値にすることができる。
【００６０】
また、演算で求められる水面９２の高度ｈｗｆの誤差と演算される天端９３の高度ｈｌｃの誤差とは同程度の誤差を含むため、演算した水面９２の高度ｈｗｆと演算した天端９３の高度ｈｌｃとの差を求めることで、水面９２の高度ｈｗｆの誤差と天端９３の高度ｈｌｃの誤差が相殺されるため、差Δｈの検出誤差を低減することができる。
【００６１】
位置演算処理部１７は、演算した高度の情報に基づいて、河川９０の水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報を生成し、かかる水面高度情報を通信処理部１８へ出力する。通信処理部１８は、位置演算処理部１７から取得した水面高度情報を含む無線信号を通信アンテナ部１３から送信する。
【００６２】
図５に示すフロート１は、フロート１を河川９０に浮かべた場合に、河川９０の水面９２の高度ｈｗｆと一致する高度に受信アンテナ部１２が配置される。したがって、位置演算処理部１７は、演算した高度の情報を水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報として通信処理部１８へ出力する。なお、「高度ｈｗｆと一致する」とは、受信アンテナ部１２の高さと水面９２の高度ｈｗｆとの差が、位置演算処理部１７による高度の推定演算における分解能未満であることを意味する。
【００６３】
なお、フロート１は、フロート１を河川９０に浮かべた場合に、河川９０の水面９２の高度ｈｗｆと一致しない高度に受信アンテナ部１２を配置してもよい。この場合、位置演算処理部１７は、演算した高度の値を、受信アンテナ部１２の高度と水面９２の高度ｈｗｆとの差で補正し、かかる補正後の値を、水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報として通信処理部１８へ出力することができる。
【００６４】
通信処理部１８は、屋外装置２から高度差Δｈを示す高度差情報を受信することができる。処理部１６は、屋外装置２から通知される高度差情報および二次電池１５の電池残量Ｐの少なくとも一つに基づいて、処理部１６が実行する処理の少なくとも一部の動作間隔を変更することができる。
【００６５】
「動作間隔」は、処理部１６が処理を実行する期間である動作期間の間隔である。処理部１６の処理には、位置演算処理部１７が水面高度情報を生成する処理、通信処理部１８が水面高度情報を通信アンテナ部１３へ出力する処理、および通信処理部１８が通信アンテナ部１３から高度差情報を取得する処理が含まれる。なお、電池残量Ｐによって動作間隔を変更する場合、処理部１６の処理には、通信アンテナ部１３から高度差情報を取得する処理が含まれなくてもよい。
【００６６】
処理部１６は、高度差Δｈが閾値ｈｔｈ未満である場合、高度差Δｈが閾値ｈｔｈ以上である場合に比べて、動作間隔Ｔｃを短くする。これにより、河川９０が氾濫する可能性が低い場合には、動作間隔Ｔｃが長くなるため、電池残量Ｐの低下を抑えることができる。また、処理部１６は、高度差Δｈが大きいほど動作間隔Ｔｃを長くすることもできる。これにより、河川９０が氾濫する可能性が低いほど、動作間隔Ｔｃが長くなって電池残量Ｐの低下を抑えることができる。
【００６７】
また、処理部１６は、電池残量Ｐが閾値Ｐｔｈ未満である場合、電池残量Ｐが閾値Ｐｔｈ以上である場合に比べて、動作間隔Ｔｃを長くする。したがって、電池残量Ｐが少ない場合には動作間隔Ｔｃが長くなり、電池残量Ｐの低下を抑えることができる。また、処理部１６は、電池残量Ｐが少ないほど動作間隔Ｔｃを長くすることもできる。これにより、電池残量Ｐが少ないほど、動作間隔Ｔｃが長くなって電池残量Ｐの低下を抑えることができる。
【００６８】
なお、処理部１６は、高度差Δｈと電池残量Ｐの逆数とに各々重みづけをして加算した値であるスコアＳｃに基づいて、動作間隔Ｔｃを変更することができる。処理部１６は、スコアＳｃが閾値Ｓｔｈ以上である場合、スコアＳｃが閾値Ｓｔｈ未満である場合に比べて、動作間隔Ｔｃを長くすることができる。また、処理部１６は、スコアＳｃが大きいほど動作間隔Ｔｃを長くすることもできる。
【００６９】
また、処理部１６は、電池残量Ｐに代えて、太陽光パネル１４の発電量に基づいて、動作間隔Ｔｃを変更することもできる。処理部１６は、太陽光パネル１４の発電量が大きい場合に、動作間隔Ｔｃを短くし、太陽光パネル１４の発電量が小さい場合に、動作間隔Ｔｃを長くすることができる。
【００７０】
また、処理部１６は、上記処理に代えて、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示がある場合に、動作間隔Ｔｃをクラウドサーバ３からの指示値である基本時間間隔Ｔ０に設定し、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示がない場合に、ステップＳ１６の処理を行うこともできる。
【００７１】
この場合、クラウドサーバ３は、動作間隔設定の指示をフロート１へ直接、または屋外装置２を介してフロート１へ通知する。処理部１６は、動作間隔設定の指示を含む無線信号が通信アンテナ部１３によって受信された場合に、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示があると判定することができる。
【００７２】
ここで、処理部１６は、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示がない場合に、動作間隔Ｔｃをクラウドサーバ３からの指示値である基本時間間隔Ｔ０に設定し、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示がある場合は、ステップＳ１６の処理を行うこともできる。
【００７３】
また、通信処理部１８は、通信アンテナ部１３を介して水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報を出力し、また、他のフロート１から水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報を取得することができる。位置演算処理部１７は、河川９０の水面９２の高度ｈｗｆの演算結果を、通信処理部１８から他のフロート１で生成された水面高度情報に基づいて補正することができる。
【００７４】
ここで、フロート１１〜１３によって演算される高度ｈｗｆを高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３とし、フロート１１の位置演算処理部１７が高度ｈｗｆ２を示す水面高度情報とｈｗｆ３を示す水面高度情報とを取得したとする。位置演算処理部１７は、高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３のばらつき、または高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３の変化量のばらつきが閾値以上である場合、ばらつきを低減するように、高度ｈｗｆ１を補正して、補正後の高度ｈｗｆ１を示す水面高度情報を生成することができる。
【００７５】
位置演算処理部１７は、高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３の平均値と高度ｈｗｆ１との差を低減する補正量を高度ｈｗｆ１に加算または減算することで高度ｈｗｆ１を補正することができる。また、位置演算処理部１７は、高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３の変化量の平均値と高度ｈｗｆ１変化量との差を低減する補正量を高度ｈｗｆ１に加算または減算することで高度ｈｗｆ１を補正することができる。なお、位置演算処理部１７は、河川９０の幅方向におけるフロート１の位置に応じた重み付けを行って高度ｈｗｆ１を補正することもできる。
【００７６】
また、上述した例では、誤差補正信号は、準天頂衛星９８ｂから送信されるものとして説明したが、誤差補正信号は、地上に設置された装置である不図示の地上装置からフロート１および屋外装置２へ無線または有線により送信されてもよい。
【００７７】
次に、フロート１の処理部１６の処理を、フローチャートを用いて説明する。図７は、実施の形態１にかかるフロート１の処理部１６の処理の一例を示すフローチャートであり、かかる処理は処理部１６によって繰り返し実行される。
【００７８】
図７に示すように、処理部１６は、動作期間が到来したか否かを判定する（ステップＳ１０）。処理部１６は、前回の動作期間が終了した後、動作間隔Ｔｃの時間が経過して今回の動作期間が到来した場合に、動作期間が到来したと判定する。
【００７９】
処理部１６の位置演算処理部１７は、動作期間が到来したと判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、受信アンテナ部１２から複数の衛星９８からの複数の測距信号を受信し（ステップＳ１１）、さらに、受信アンテナ部１２から準天頂衛星９８ｂの誤差補正信号を受信する（ステップＳ１２）。
【００８０】
位置演算処理部１７は、測距信号と誤差補正信号とに基づいて、フロート１の位置を演算する（ステップＳ１３）。位置演算処理部１７は、フロート１の位置に基づいて、水面高度情報を生成し、処理部１６の通信処理部１８は、位置演算処理部１７によって生成された水面高度情報を含む送信信号を通信アンテナ部１３へ出力する（ステップＳ１４）。
【００８１】
また、通信処理部１８は、通信アンテナ部１３を介して高度差情報を取得し（ステップＳ１５）、動作間隔決定処理を実行する（ステップＳ１６）。処理部１６は、ステップＳ１６の処理を終了した場合、または、動作期間が到来していないと判定した場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、図７に示す処理を終了する。
【００８２】
図８は、ステップＳ１６の動作間隔決定処理の一例を示す図である。図８に示すように、処理部１６は、高度差Δｈが閾値ｈｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。処理部１６は、高度差Δｈが閾値ｈｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、動作間隔Ｔｃを第１の時間Ｔ１に設定する（ステップＳ２１）。
【００８３】
処理部１６は、高度差Δｈが閾値ｈｔｈ未満ではないと判定した場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、電池残量Ｐが閾値Ｐｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。処理部１６は、電池残量Ｐが閾値Ｐｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、動作間隔Ｔｃを第１の時間Ｔ１よりも長い第２の時間Ｔ２に設定する（ステップＳ２３）。
【００８４】
処理部１６は、電池残量Ｐが閾値Ｐｔｈ未満ではないと判定した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、動作間隔Ｔｃを第１の時間Ｔ１より長く第２の時間Ｔ２より短い第３の時間Ｔ３に設定する（ステップＳ２４）。処理部１６は、ステップＳ２１，Ｓ２３，Ｓ２４の処理が終了した場合、図８に示す処理を終了する。
【００８５】
次に、屋外装置２の構成および処理について説明する。図９は、実施の形態１にかかる屋外装置２の構成の一例を示す図である。図９に示すように、実施の形態１にかかる屋外装置２は、受信アンテナ部２０と、第１通信アンテナ部２１と、第２通信アンテナ部２２と、処理部２３と、記憶部２４とを備える。
【００８６】
受信アンテナ部２０は、堤防側受信アンテナ部の一例であり、複数の衛星９８から送信される複数の測距信号と準天頂衛星９８ｂから送信される誤差補正信号とを受信するアンテナを有する。なお、受信アンテナ部２０は、測距信号を受信するアンテナと誤差補正信号を受信するアンテナとを別々に有する構成であってもよい。
【００８７】
第１通信アンテナ部２１は、無線通信用のアンテナを有する。屋外装置２は、第１通信アンテナ部２１を介して、フロート１との間で無線信号を送受信することができる。なお、屋外装置２は、無線ではなく、有線によってフロート１と通信する構成であってもよい。
【００８８】
第２通信アンテナ部２２は、無線通信用のアンテナを有する。屋外装置２は、第２通信アンテナ部２２を介して無線信号を送受信することで、基地局６１およびネットワーク５を介して、クラウドサーバ３と通信する。なお、屋外装置２は、無線ではなく、有線によってクラウドサーバ３と通信する構成であってもよい。
【００８９】
処理部２３は、第１通信処理部３１と、位置演算処理部３２と、高度差演算部３３と、第２通信処理部３４とを備える。第１通信処理部３１は、第１通信アンテナ部２１により受信される無線信号に含まれる水面高度情報を取得する。第１通信処理部３１は、取得した水面高度情報を高度差演算部３３へ出力する。
【００９０】
位置演算処理部３２は、天端高度演算部の一例であり、受信アンテナ部２０で受信される複数の測距信号と誤差補正信号とに基づいて、堤防９１の天端９３の高度ｈｌｃを演算する。位置演算処理部３２における高度演算処理は、位置演算処理部１７の高度演算処理と同様に行われる。位置演算処理部３２は、演算した天端９３の高度ｈｌｃを示す天端高度情報を高度差演算部３３へ出力する。
【００９１】
受信アンテナ部２０は、天端９３の高度ｈｌｃと一致する高度に配置される。したがって、位置演算処理部３２は、演算した高度の情報を天端９３の高度ｈｌｃを示す天端高度情報として高度差演算部３３へ出力する。なお、「高度ｈｌｃと一致する」とは、受信アンテナ部２０の高さと天端９３の高度ｈｌｃとの差が、位置演算処理部３２による高度の推定演算における分解能未満であることを意味する。
【００９２】
なお、受信アンテナ部２０は、天端９３の高度ｈｌｃと一致しない高度に配置されていてもよい。この場合、位置演算処理部３２は、演算した高度の値を、受信アンテナ部２０の高度と天端９３の高度ｈｌｃとの差で補正し、かかる補正後の値を、天端９３の高度ｈｌｃを示す天端高度情報として高度差演算部３３へ出力することができる。
【００９３】
高度差演算部３３は、第１通信処理部３１から取得される水面高度情報と、位置演算処理部３２から取得される天端高度情報とに基づいて、天端９３の高度ｈｌｃと水面９２の高度ｈｗｆとの差Δｈを演算する。高度差演算部３３は、演算した差Δｈを示す高度差情報を記憶部２４に記憶する。
【００９４】
なお、高度差演算部３３は、通信対象に設定された複数のフロート１から送信される水面高度情報と、位置演算処理部３２から取得される天端高度情報とに基づいて、天端９３の高度ｈｌｃと水面９２の高度ｈｗｆとの差Δｈを、フロート１毎に演算する。これにより、通信対象に設定された各フロート１が配置された計測点の差Δｈを演算することができる。
【００９５】
高度差演算部３３は、各計測点の差Δｈに基づき、１以上の差Δｈを補正することができる。ここで、フロート１１〜１３によって演算された水面９２の高度ｈｗｆを高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３とし、高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３と高度ｈｌｃとの差Δｈを差Δｈ１〜Δｈ３とする。
【００９６】
高度差演算部３３は、差Δｈ１〜Δｈ３のばらつき、または差Δｈ１〜Δｈ３の変化量のばらつきが閾値以上である場合、ばらつきを低減するように、差Δｈ１〜Δｈ３のうち１以上の差Δｈを補正することができる。これにより、差Δｈの演算誤差を低減することができる。なお、高度差演算部３３は、河川９０の幅方向におけるフロート１の位置に応じた重み付けを行って差Δｈ１〜Δｈ３のうち１以上の差Δｈを補正することもできる。
【００９７】
また、高度差演算部３３は、フロート１２の故障により、高度ｈｗｆ１〜ｈｗｆ３のうちの高度ｈｗｆ２を取得できない場合、高度ｈｗｆ１とｈｗｆ３とに基づく補間処理によって、高度ｈｗｆ２を演算することができる。高度差演算部３３は、例えば、高度ｈｗｆ１，ｈｗｆ３の平均値を高度ｈｗｆ２とすることができる。
【００９８】
第２通信処理部３４は、出力部の一例であり、各計測点の差Δｈを示す高度差情報を記憶部２４から読み出し、読み出した高度差情報を含む無線信号を第２通信アンテナ部２２からクラウドサーバ３へ送信する。
【００９９】
フロート１から流量などの高度差情報以外の情報を含む無線信号が送信される場合、第１通信処理部３１は、第１通信アンテナ部２１を介してフロート１から流量などの高度差情報以外の情報を取得し、取得した情報を記憶部２４に記憶することができる。そして、第２通信処理部３４は、記憶部２４に記憶した流量などの情報を読み出し、読み出した流量などの情報を含む無線信号を第２通信アンテナ部２２からクラウドサーバ３へ送信することができる。
【０１００】
なお、屋外装置２は、フロート１と同様に、太陽光パネルと二次電池を有していてもよい。この場合、屋外装置２の処理部２３は、フロート１の処理部１６と同様に、二次電池からの電力によって動作する。処理部２３は、電力消費を抑えるために、各計測点の差Δｈに基づいて、位置演算処理部３２および高度差演算部３３の動作間隔Ｔｍ、クラウドサーバ３への高度差情報の送信間隔Ｔｓを変更することができる。
【０１０１】
具体的には、処理部２３は、複数の計測点の差Δｈの平均値Δｈａｖまたは最大値Δｈｍａｘが閾値ｈｔｈ１以上である場合、平均値Δｈａｖまたは最大値Δｈｍａｘが閾値ｈｔｈ１未満である場合に比べて、動作間隔Ｔｍおよび送信間隔Ｔｓを長くすることができる。また、処理部２３は、平均値Δｈａｖまたは最大値Δｈｍａｘが大きくなるほど、動作間隔Ｔｍおよび送信間隔Ｔｓを長くすることができる。
【０１０２】
また、処理部２３は、二次電池の電池残量Ｐが閾値Ｐｔｈ未満である場合、電池残量Ｐが閾値Ｐｔｈ以上である場合に比べて、動作間隔Ｔｍおよび送信間隔Ｔｓを長くすることができ、電池残量Ｐが少ないほど送信間隔Ｔｓを長くすることができる。また、処理部２３は、電池残量Ｐに代えて、太陽光パネルの発電量に基づいて、動作間隔Ｔｍおよび送信間隔Ｔｓを変更することもできる。
【０１０３】
また、上述した例では、処理部２３は、誤差補正情報を受信アンテナ部２０で受信される誤差補正信号から取得するが、フロート１から誤差補正情報を取得して、天端９３の高度ｈｌｃを演算する構成であってもよい。この場合、フロート１の処理部１６は、通信アンテナ部１３から誤差補正情報を含む無線信号を送信し、屋外装置２の処理部２３は、第１通信アンテナ部２１で取得された無線信号に含まれる誤差補正情報を取得する。
【０１０４】
次に、屋外装置２の処理部２３の処理を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、実施の形態１にかかる処理部２３の処理の一例を示すフローチャートであり、かかる処理は処理部２３によって繰り返し実行される。
【０１０５】
図１０に示すように、処理部２３の第１通信処理部３１は、フロート１から水面高度情報を取得する（ステップＳ３０）。また、処理部２３の位置演算処理部３２は、受信アンテナ部２０から複数の衛星９８からの複数の測距信号を受信し（ステップＳ３１）、さらに、受信アンテナ部２０から準天頂衛星９８ｂの誤差補正信号を受信する（ステップＳ３２）。
【０１０６】
位置演算処理部３２は、ステップＳ３１，Ｓ３２において取得した測距信号と誤差補正信号とに基づいて、天端９３の高度ｈｌｃを演算する（ステップＳ３３）。そして、処理部２３の高度差演算部３３は、ステップＳ３０で取得された水面高度情報に含まれる水面９２の高度ｈｗｆと、ステップＳ３３で演算された天端９３の高度ｈｌｃとに基づいて、高度差Δｈを演算する（ステップＳ３４）。
【０１０７】
処理部２３の第２通信処理部３４は、高度差演算部３３によって演算された高度差Δｈを示す高度差情報を出力する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理において、第２通信処理部３４は、各計測点の差Δｈを示す高度差情報を記憶部２４から読み出し、読み出した高度差情報を含む無線信号を第２通信アンテナ部２２からクラウドサーバ３へ送信する。
【０１０８】
なお、処理部２３の第１通信処理部３１は、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示があったと判定した場合に、クラウドサーバ３からの動作間隔設定の指示を含む無線信号をフロート１へ第１通信アンテナ２１から出力することができると同時に、自装置の動作間隔、送信間隔をクラウドサーバ３からの指示値に変更することができる。かかる処理において、第１通信処理部３１は、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示を含む無線信号が第２通信処理部３４で受信された場合に、クラウドサーバ３から動作間隔設定の指示があったと判定することができる。
【０１０９】
次に、クラウドサーバ３の構成および処理について説明する。図１１は、実施の形態１にかかるクラウドサーバ３の構成の一例を示す図である。図１１に示すように、実施の形態１にかかるクラウドサーバ３は、第１通信部４０と、第２通信部４１と、処理部４２と、記憶部４３とを備える。
【０１１０】
第１通信部４０は、ネットワーク５を介して屋外装置２から高度差情報を取得するための通信部である。第２通信部４１は、ネットワーク５を介して情報提供サーバ４および端末装置８へ水面状況情報を提供するための通信部である。第１通信部４０および第２通信部４１は、一つの通信部によって構成してもよい。
【０１１１】
処理部４２は、高度差情報取得部５０と、水面状況情報生成部５１と、情報提供処理部５２とを備える。高度差情報取得部５０は、屋外装置２から送信される高度差情報を第１通信部４０から取得し、取得した高度差情報を記憶部４３に記憶する。記憶部４３は、過去に取得した高度差情報を含む高度差Δｈの履歴情報を記憶する。
【０１１２】
水面状況情報生成部５１は、記憶部４３に記憶された高度差Δｈの履歴情報に基づいて、各測定点の高度差Δｈの変化を示す情報である高度変化情報と、各測定点の予測される高度差Δｈの変化を示す予測情報とを生成することができる。水面状況情報生成部５１は、生成した高度変化情報および予測情報を記憶部４３に記憶する。なお、水面状況情報生成部５１は、河川９０の幅方向の異なる位置で高度変化情報および予測情報を生成することができる。
【０１１３】
情報提供処理部５２は、記憶部４３から高度差情報、高度変化情報、および予測情報の少なくとも一つを読み出して、読み出した情報を第２通信部４１からネットワーク５を介して情報提供サーバ４へ送信する。また、情報提供処理部５２は、高度差Δｈが第１の閾値以下になった場合、または高度差Δｈの変化量が第２の閾値以上になった場合に、高度差情報、高度変化情報、および予測情報の少なくとも一つを情報提供サーバ４へ送信することができる。情報提供サーバ４は、クラウドサーバ３から取得した情報を端末装置７へ提供することができる。
【０１１４】
また、情報提供処理部５２は、端末装置８からの要求に応じて高度差情報、高度変化情報、および予測情報の少なくとも一つを送信することができる。また、情報提供処理部５２は、高度差Δｈが第１の閾値以下になった場合、または高度差Δｈの変化量が第２の閾値以上になった場合に、高度差情報、高度変化情報、および予測情報の少なくとも一つを端末装置８へ送信することができる。これにより、端末装置８のユーザに、河川９０の状態を示す情報を提供することができる。
【０１１５】
図１２および図１３は、情報提供処理部５２によって提供される情報に基づいて、端末装置７，８の表示部に表示される画面例を示す図である。図１２に示す画面７０のように、情報提供処理部５２は、Ａ地点およびＢ地点を含む複数の計測点における高度差Δｈの変化を示すグラフを含む画面情報を、情報提供サーバ４および端末装置８へ提供することができる。
【０１１６】
また、図１３に示す画面７１のように、情報提供処理部５２は、過去の高度差Δｈの変化および将来予測される高度差Δｈの変化を示すグラフを含む画面情報を、情報提供サーバ４および端末装置８へ提供することができる。図１３に示す画面７１では、ハッチングが付された部分が将来予測される高度差Δｈの変化を示しており、図１３に示す「％」は、予測確率を示す。
【０１１７】
なお、情報提供処理部５２によって提供される情報は上述した情報に限定されず、屋外装置２から送信される情報を処理して種々の情報を情報提供サーバ４および端末装置８へ提供することができる。
【０１１８】
次に、クラウドサーバ３の処理部４２の処理を、フローチャートを用いて説明する。図１４は、実施の形態１にかかる処理部４２の処理の一例を示すフローチャートであり、かかる処理は処理部４２によって繰り返し実行される。
【０１１９】
図１４に示すように、処理部４２の高度差情報取得部５０は、高度差情報受信処理を行う（ステップＳ５０）。ステップＳ５０の処理において、高度差情報取得部５０は、屋外装置２から送信される高度差情報を第１通信部４０から取得し、取得した高度差情報を記憶部４３に記憶する。
【０１２０】
次に、処理部４２の水面状況情報生成部５１は、水面状況情報生成処理を行う（ステップＳ５１）。ステップＳ５１の処理において、水面状況情報生成部５１は、記憶部４３に記憶された高度差Δｈの履歴情報に基づいて、高度差情報、高度変化情報、および予測情報を含む各種の情報を生成し、生成した情報を記憶部４３に記憶する。
【０１２１】
次に、処理部４２の情報提供処理部５２は、情報提供処理を行う（ステップＳ５２）。ステップＳ５２の処理において、情報提供処理部５２は、上述したように、高度差情報、高度変化情報、および予測情報を含む複数の情報のうち少なくとも一つを情報提供サーバ４または端末装置８へ提供することができる。なお、クラウドサーバ３の処理部４２は、上述した動作間隔設定の指示を含む無線信号を第１通信部４０からフロート１または屋外装置２へ送信することができる。
【０１２２】
図１５は、実施の形態１にかかるフロート１、屋外装置２、およびクラウドサーバ３のハードウェア構成の一例を示す図である。図１５に示すように、フロート１は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ＨＤＤ１０３と、インタフェース回路１０４とを備えるコンピュータである。プロセッサ１０１、メモリ１０２、ＨＤＤ１０３、およびインタフェース回路１０４は、バス１０５によって互いにデータの送受信が可能である。受信アンテナ部１２および通信アンテナ部１３は、インタフェース回路１０４によって実現される。
【０１２３】
プロセッサ１０１は、ＨＤＤ１０３に記憶されたＯＳおよび処理プログラムを読み出して実行することによって、処理部１６の機能を実行する。なお、処理部１６の一部または全部をＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）およびＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）に代表されるハードウェアで構成することもできる。すなわち、処理部１６の一部または全部を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよい。
【０１２４】
また、プロセッサ１０１は、磁気ディスク、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）メモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）のうち一つ以上の記憶媒体から不図示のインタフェースを介してＯＳおよび処理プログラムを読み出しＨＤＤ１０３に記憶して実行することもできる。
【０１２５】
屋外装置２も同様に、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ＨＤＤ１０３と、インタフェース回路１０４とを備えるコンピュータである。受信アンテナ部２０、第１通信アンテナ部２１、および第２通信アンテナ部２２は、インタフェース回路１０４によって実現される。また、記憶部２４は、メモリ１０２およびＨＤＤ１０３によって実現される。プロセッサ１０１は、ＨＤＤ１０３に記憶されたＯＳおよび処理プログラムを読み出して実行することによって、処理部２３の機能を実行する。なお、処理部２３の一部または全部をＡＳＩＣおよびＦＰＧＡに代表されるハードウェアで構成することもできる。すなわち、処理部２３の一部または全部を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよい。
【０１２６】
クラウドサーバ３も同様に、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ＨＤＤ１０３と、インタフェース回路１０４とを備えるコンピュータを利用することができる。また、クラウドサーバ３は、互いに接続された複数のサーバで実現されてもよい。クラウドサーバ３が複数のサーバを含む場合、クラウドサーバ３で実行される処理は、複数のサーバがそれぞれ処理を実行することで仮想的に一台のサーバとみなすことができる。第１通信部４０、および第２通信部４１は、インタフェース回路１０４によって実現される。また、記憶部４３は、メモリ１０２およびＨＤＤ１０３によって実現される。プロセッサ１０１は、ＨＤＤ１０３に記憶されたＯＳおよび処理プログラムを読み出して実行することによって、処理部４２の機能を実行する。
【０１２７】
以上のように、実施の形態１にかかる水面状況監視システム１００は、高度差演算部３３と、出力部の一例である第２通信処理部３４とを備える。高度差演算部３３は、水面９２に浮かぶフロート１の位置に基づいて、水面９２の高度ｈｗｆと堤防９１の天端９３の高度ｈｌｃとの差Δｈを演算する。第２通信処理部３４は、高度差演算部３３によって演算された差Δｈを示す情報を出力する。このように、水面状況監視システム１００は、水面９２の高度ｈｗｆと堤防９１の天端９３の高度ｈｌｃとの高度差Δｈを演算することから、河川９０の状態を河川９０の氾濫の観点から計測することができる。したがって、かかる高度差Δｈを示す情報に基づいて、河川９０が氾濫するまで水面９２の高度があとどのくらいであるかを容易に把握することができる。このことは、河川９０以外の湖沼、ダム湖、または海洋についても同様である。
【０１２８】
なお、河川９０は海洋と比べ、波の影響を受けない屋外装置２をフロート１の例えば
数ｋｍ以内の近傍に設置できるため、高度差Δｈを算出する時にそれぞれの位置計測誤差を打ち消しあうことにより、高度差Δｈの精度を向上させることができる。
【０１２９】
また、水面状況監視システム１００は、受信アンテナ部１２と、水面高度演算部の一例である位置演算処理部１７とを備える。受信アンテナ部１２は、フロート１に設けられ、衛星９８から送信される測距信号を受信する。位置演算処理部１７は、受信アンテナ部１２で受信された測距信号に基づいて、水面９２の高度ｈｗｆを演算する。高度差演算部３３は、位置演算処理部１７によって演算された水面９２の高度ｈｗｆに基づいて、差Δｈを演算する。このように、水面状況監視システム１００は、衛星９８から送信される測距信号によって水面９２の高度ｈｗｆを演算することから、測距信号を受信する受信アンテナ部１２をフロート１に設けることで、水面９２の高度ｈｗｆを容易に得ることができる。
【０１３０】
また、水面状況監視システム１００は、受信アンテナ部２０と、天端高度演算部の一例である位置演算処理部３２とを備える。受信アンテナ部２０は、堤防９１に配置され、衛星９８から送信される測距信号を受信する。位置演算処理部３２は、受信アンテナ部２０で受信された測距信号に基づいて、天端９３の高度ｈｌｃを演算する。高度差演算部３３は、位置演算処理部１７によって演算された水面９２の高度ｈｗｆと位置演算処理部３２によって演算された天端９３の高度ｈｌｃとに基づいて、差Δｈを演算する。このように、水面状況監視システム１００は、水面９２の高度ｈｗｆと同様に、衛星９８から送信される測距信号によって天端９３の高度ｈｌｃを演算する。
【０１３１】
また、位置演算処理部１７および位置演算処理部３２は、準天頂衛星９８ｂまたは不図示の地上装置から送信され且つ測距信号から得られる高度の誤差を補正するための誤差補正情報に基づいて、測距信号によって得られる高度の誤差を補正する。したがって、水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報と天端９３の高度ｈｌｃを示す天端高度情報とを高精度に求めることができる。
【０１３２】
また、位置演算処理部１７は、フロート１に設けられ、位置演算処理部３２は、屋外装置２に設けられる。したがって、フロート１において、水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報を高精度に得ることができる。
【０１３３】
位置演算処理部１７、位置演算処理部３２、高度差演算部３３、および第２通信処理部３４の少なくとも一つの動作間隔は、高度差演算部３３によって演算された差Δｈが相対的に小さい場合、差Δｈが相対的に大きい場合に比べて短い。これにより、差Δｈが大きく水域が氾濫しないような状態では、水面状況監視システム１００における電力消費を抑えることができる。
【０１３４】
また、水面状況監視システム１００は、互いに異なるフロート１の位置に基づいて水面の高度を演算する複数の位置演算処理部３２を備える。複数の位置演算処理部３２によって各々演算された水面９２の高度ｈｗｆに基づいて、複数の位置演算処理部３２のうち少なくとも１つの位置演算処理部３２で演算された水面９２の高度ｈｗｆを補正する。これにより、マルチパスまたは障害物によって複数の位置演算処理部３２の一部で瞬間的に大きな誤差が生じた場合であっても、誤差が抑制された水面９２の高度ｈｗｆを得ることができる。
【０１３５】
また、水面状況監視システム１００は、ポール８０と、取付部８１とを備える。ポール８０は、水域に設置される。取付部８１は、フロート１をポール８０の延伸方向に移動可能にポール８０に取り付ける。ポール８０の延伸方向を鉛直方向に沿った方向にすることで、緯度方向および経度方向においてフロート１を規制できることから、位置演算処理部１７によって演算される位置の精度を向上させることができ、さらに、演算処理の負荷を軽減することができる。
【０１３６】
また、フロート１は、水難救助用ブイの機能を有していてもよい。この場合、フロート１が、水難救助用ブイを配置する箇所に設置されることによって、河川９０に異なる目的を有する多数のフロートが浮かぶような状態を避けることができる。
【０１３７】
実施の形態２．
実施の形態１では、フロート１で誤差補正情報を用いて高精度の水面高度情報を生成するが、実施の形態２では、屋外装置が誤差補正情報を用いて高精度の水面高度情報を生成する点で、実施の形態１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の水面状況監視システム１００と異なる点を中心に説明する。
【０１３８】
図１６は、実施の形態２にかかる水面状況監視システムの構成例を示す図である。図１６に示すように、実施の形態２にかかる水面状況監視システム１００Ａは、複数のフロート１Ａ１〜１Ａｎと、複数の屋外装置２Ａ１〜２Ａｍと、クラウドサーバ３と、情報提供サーバ４とを備える。なお、以下において、フロート１Ａ１〜１Ａｎをフロート１Ａと総称し、屋外装置２Ａ１〜２Ａｍを屋外装置２Ａと総称する場合がある。
【０１３９】
図１７は、フロート１Ａの具体的構成の一例を示す図である。図１７に示すように、フロート１Ａは、フロート部１０と、筐体部１１と、受信アンテナ部１２Ａと、通信アンテナ部１３と、太陽光パネル１４と、二次電池１５と、処理部１６Ａとを備える。
【０１４０】
受信アンテナ部１２Ａは、複数の衛星９８から送信される複数の測距信号を受信するアンテナを有する。処理部１６Ａは、位置演算処理部１７Ａと、通信処理部１８Ａとを備える。位置演算処理部１７Ａは、受信アンテナ部１２Ａで受信される複数の測距信号に基づいて、衛星フロート間距離の観測値を演算する。
【０１４１】
通信処理部１８Ａは、位置演算処理部１７Ａで演算された衛星フロート間距離の観測値を示すＧＮＳＳ測位情報を含む無線信号を通信アンテナ部１３から送信する。なお、ＧＮＳＳ測位情報は、複数の測距信号に基づく情報であって、屋外装置２Ａにおいて誤差補正情報で補正できる情報であればよい。
【０１４２】
図１８は、実施の形態２にかかるフロート１Ａの処理部１６Ａの処理の一例を示すフローチャートである。図１８に示すステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１５，Ｓ１６の処理は、図７に示すステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１５，Ｓ１６と同じ処理であり、以下においては省略する。
【０１４３】
図１８に示すように、処理部１６Ａの受信アンテナ部１２Ａで受信される複数の測距信号に基づいて、ＧＮＳＳ測位情報を生成し（ステップＳ１３Ａ）、生成したＧＮＳＳ測位情報を通信アンテナ部１３から屋外装置２へ出力する（ステップＳ１４Ａ）。
【０１４４】
次に、屋外装置２Ａの構成および処理について説明する。図１９は、実施の形態２にかかる屋外装置２Ａの構成の一例を示す図である。図１９に示すように、実施の形態２にかかる屋外装置２Ａは、受信アンテナ部２０と、第１通信アンテナ部２１と、第２通信アンテナ部２２と、処理部２３Ａと、記憶部２４とを備える。
【０１４５】
処理部２３Ａは、第１通信処理部３１Ａと、位置演算処理部３２Ａと、高度差演算部３３と、第２通信処理部３４とを備える。第１通信処理部３１Ａは、第１通信アンテナ部２１により受信される無線信号に含まれるＧＮＳＳ測位情報を取得する。第１通信処理部３１Ａは、ＧＮＳＳ測位情報を位置演算処理部３２Ａへ出力する。
【０１４６】
位置演算処理部３２Ａは、位置演算処理部３２と同様に、受信アンテナ部２０で受信される複数の測距信号と誤差補正信号とに基づいて、堤防９１の天端９３の高度ｈｌｃを演算する。位置演算処理部３２Ａは、天端９３の高度ｈｌｃを示す天端高度情報を高度差演算部３３へ出力する。
【０１４７】
また、位置演算処理部３２Ａは、位置演算処理部１７と同様の処理によって、第１通信処理部３１Ａによって取得されたＧＮＳＳ測位情報と、受信アンテナ部２０で受信された誤差補正信号とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆを演算する。位置演算処理部３２Ａは、水面９２の高度ｈｗｆを示す水面高度情報を高度差演算部３３へ出力する。位置演算処理部３２Ａは、水面高度演算部および天端高度演算部の一例である。
【０１４８】
高度差演算部３３は、位置演算処理部３２Ａから取得される水面高度情報と天端高度情報とに基づいて、天端９３の高度ｈｌｃと水面９２の高度ｈｗｆとの差Δｈを演算し、演算した差Δｈを示す高度差情報を記憶部２４に記憶する。
【０１４９】
第２通信処理部３４は、出力部の一例であり、各計測点の差Δｈを示す高度差情報を記憶部２４から読み出し、読み出した高度差情報を含む無線信号を第２通信アンテナ部２２からクラウドサーバ３へ送信する。
【０１５０】
このように、水面状況監視システム１００Ａでは、屋外装置２Ａにおいて高精度の水面高度情報を生成することができ、フロート１Ａにおいては、高精度の水面高度情報を生成する処理が行われない。そのため、誤差補正処理を行う構成がフロートにおいて不要になることから、誤差補正信号を用いた誤差補正処理を各フロート１Ａにおいて行う場合に比べ、水面状況監視システム１００Ａおよびフロート１Ａを安価に提供することができる。
【０１５１】
図２０は、実施の形態２にかかる屋外装置２Ａの処理部２３Ａの処理の一例を示すフローチャートである。図２０に示すステップＳ３１〜Ｓ３５の処理は、図１０に示すステップＳ３１〜Ｓ３５と同じ処理であり、以下においては省略する。
【０１５２】
図２０に示すように、処理部２３Ａは、第１通信アンテナ部２１により受信される無線信号に含まれるＧＮＳＳ測位情報を取得する（ステップＳ３０Ａ）。また、処理部２３Ａは、ステップＳ３２の処理の後、ステップＳ３０Ａによって取得されたＧＮＳＳ測位情報と、ステップＳ３２で受信された誤差補正信号とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆを演算する（ステップＳ３６Ａ）。
【０１５３】
処理部２３Ａは、ステップＳ３６Ａで演算された水面９２の高度ｈｗｆと、ステップＳ３３で演算された天端９３の高度ｈｌｃとに基づいて、高度差Δｈを演算する（ステップＳ３４）。
【０１５４】
なお、実施の形態２にかかるフロート１Ａおよび屋外装置２Ａのハードウェア構成例は、図１５に示すフロート１および屋外装置２と同じである。
【０１５５】
以上のように、実施の形態２にかかる水面状況監視システム１００Ａは、水面高度演算部および天端高度演算部の一例である位置演算処理部３２Ａが堤防９１に設置される装置である屋外装置２に設けられる。したがって、フロート１Ａでは、高精度の高度情報を実行する構成がないことから、フロート１Ａの低コスト化を図ることができる。
【０１５６】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、誤差補正情報を用いて高精度の高度情報をフロート１および屋外装置２，２Ａで生成するが、実施の形態３では、クラウドサーバで誤差補正情報を用いて高精度の高度情報を生成する点で、実施の形態１，２と異なる。以下においては、実施の形態２と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態２の水面状況監視システム１００Ａと異なる点を中心に説明する。
【０１５７】
図２１は、実施の形態３にかかる水面状況監視システムの構成例を示す図である。図２１に示すように、実施の形態３にかかる水面状況監視システム１００Ｂは、複数のフロート１Ａ１〜１Ａｎと、複数の屋外装置２Ｂ１〜２Ｂｍと、クラウドサーバ３Ｂと、情報提供サーバ４と、誤差補正信号配信装置９とを備える。なお、クラウドサーバ３Ｂは、誤差補正信号として不図示の地上装置から送信される信号を使用することもできる。以下において、フロート１Ａ１〜１Ａｎをフロート１Ａと総称し、屋外装置２Ｂ１〜２Ｂｍを屋外装置２Ｂと総称する場合がある。
【０１５８】
誤差補正信号配信装置９は、準天頂衛星９８ｂから送信される誤差補正信号と同じ誤差補正情報を含む誤差補正信号を周期的に生成し、生成した誤差補正信号をクラウドサーバ３Ｂへネットワーク５を介して配信する。これにより、クラウドサーバ３Ｂにおいて、誤差補正情報を取得することができる。
【０１５９】
図２２は、実施の形態３にかかる屋外装置２Ｂの構成の一例を示す図である。図２２に示すように、屋外装置２Ｂは、受信アンテナ部２０と、第１通信アンテナ部２１と、第２通信アンテナ部２２と、処理部２３Ｂとを備える。処理部２３Ｂは、第１通信処理部３１Ｂと、位置演算処理部３２Ｂと、第２通信処理部３４Ｂとを備える。
【０１６０】
第１通信処理部３１Ｂは、第１通信アンテナ部２１により受信される無線信号に含まれるＧＮＳＳ測位情報を取得する。第１通信処理部３１Ｂは、ＧＮＳＳ測位情報を第１ＧＮＳＳ測位情報として第２通信処理部３４Ｂへ出力する。
【０１６１】
位置演算処理部３２Ｂは、受信アンテナ部２０で受信される複数の測距信号に基づいて、衛星フロート間距離の観測値を演算する。位置演算処理部３２Ｂは、演算した衛星フロート間距離の観測値を示すＧＮＳＳ測位情報を第２ＧＮＳＳ測位情報として第２通信処理部３４Ｂへ出力する。なお、第１ＧＮＳＳ測位情報および第２ＧＮＳＳ測位情報は、複数の測距信号に基づく情報であって、クラウドサーバ３Ｂにおいて誤差補正情報で補正できる情報であればよい。
【０１６２】
第２通信処理部３４Ｂは、第１ＧＮＳＳ測位情報および第２ＧＮＳＳ測位情報を含む無線信号を第２通信アンテナ部２２からクラウドサーバ３Ｂへ送信する。
【０１６３】
図２３は、実施の形態３にかかる屋外装置２Ｂの処理部２３Ｂの処理の一例を示すフローチャートである。図２３に示すステップＳ３０Ａ，Ｓ３１の処理は、図２０に示すＳ３０Ａ，Ｓ３１の処理と同様であり、以下においては省略する。
【０１６４】
図２３に示すように、処理部２３Ｂの位置演算処理部３２Ｂは、受信アンテナ部２０で受信される複数の測距信号に基づいて、ＧＮＳＳ測位情報を生成する（ステップＳ３７Ｂ）。そして、位置演算処理部３２Ｂは、ステップＳ３０Ａで取得したＧＮＳＳ測位情報とステップＳ３７Ｂで生成したＧＮＳＳ測位情報とをクラウドサーバ３Ｂへ出力する（ステップＳ３８Ｂ）。
【０１６５】
図２４は、実施の形態３にかかるクラウドサーバ３Ｂの構成の一例を示す図である。図２４に示すように、実施の形態３にかかるクラウドサーバ３Ｂは、第１通信部４０と、第２通信部４１と、処理部４２Ｂと、記憶部４３とを備える。
【０１６６】
処理部４２Ｂは、水面状況情報生成部５１と、情報提供処理部５２と、情報取得部５３Ｂと、位置演算処理部５４Ｂと、高度差演算部５５Ｂとを備える。情報取得部５３Ｂは、屋外装置２Ｂから第１通信部４０を介して第１ＧＮＳＳ測位情報および第２ＧＮＳＳ測位情報を含むＧＮＳＳ測位情報を取得する。また、情報取得部５３Ｂは、誤差補正信号配信装置９から第１通信部４０を介して誤差補正信号に含まれる誤差補正情報を取得する。
【０１６７】
位置演算処理部５４Ｂは、水面高度演算部および天端高度演算部の一例であり、情報取得部５３Ｂによって取得したＧＮＳＳ測位情報と誤差補正情報とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆと天端９３の高度ｈｌｃとを演算する。具体的には、位置演算処理部５４Ｂは、位置演算処理部３２Ａと同様に、第１ＧＮＳＳ測位情報と誤差補正情報とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆを演算する。また、位置演算処理部５４Ｂは、位置演算処理部３２Ａと同様に、第２ＧＮＳＳ測位情報と誤差補正情報とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆを演算する。
【０１６８】
高度差演算部５５Ｂは、高度差演算部３３と同様に、天端９３の高度ｈｌｃと水面９２の高度ｈｗｆとの差Δｈを演算する。高度差演算部５５Ｂは、演算した差Δｈを示す高度差情報を記憶部４３に記憶する。
【０１６９】
情報提供処理部５２は、出力部の一例であり、記憶部４３から高度差情報、高度変化情報、および予測情報の少なくとも一つを読み出して、読み出した情報を情報提供サーバ４または端末装置８へ送信する。
【０１７０】
図２５は、実施の形態３にかかるクラウドサーバ３Ｂの処理部４２Ｂの処理の一例を示すフローチャートであり、かかる処理は処理部４２Ｂによって繰り返し実行される。なお、図２５に示すステップＳ６４，Ｓ６５の処理は、図１４に示すステップＳ５１，Ｓ５２と同じ処理であり、以下においては省略する。
【０１７１】
図２５に示すように、処理部４２Ｂの情報取得部５３Ｂは、屋外装置２ＢからＧＮＳＳ測位情報を取得する（ステップＳ６０）。また、情報取得部５３Ｂは、誤差補正信号配信装置９から誤差補正信号を受信する（ステップＳ６１）。
【０１７２】
位置演算処理部５４Ｂは、ＧＮＳＳ測位情報および誤差補正信号に基づいて、水面９２の高度ｈｗｆと天端９３の高度ｈｌｃとを演算する（ステップＳ６２）。高度差演算部５５Ｂは、天端９３の高度ｈｌｃと水面９２の高度ｈｗｆとの差Δｈを演算する（ステップＳ６３）。なお、クラウドサーバ３の処理部４２Ｂは、高度差情報や動作間隔設定の指示を含む無線信号を第１通信部４０からフロート１または屋外装置２へ送信することができる。
【０１７３】
なお、実施の形態３にかかる屋外装置２Ｂおよびクラウドサーバ３Ｂのハードウェア構成例は、図１５に示す屋外装置２およびクラウドサーバ３と同じである。
【０１７４】
また、上述した例では、フロート１Ａの処理部１６Ａは、ＧＮＳＳ測位情報を屋外装置２Ｂへ送信するが、フロート１Ａの処理部１６Ａは、ＧＮＳＳ測位情報を第１ＧＮＳＳ測位情報として有線または無線によってクラウドサーバ３Ｂへ直接送信することもできる。クラウドサーバ３Ｂの処理部４２Ｂは、フロート１Ａから取得した第１ＧＮＳＳ測位情報と、屋外装置２Ｂから取得した第２ＧＮＳＳ測位情報とに基づいて、水面９２の高度ｈｗｆと天端９３の高度ｈｌｃとを演算することができる。
【０１７５】
以上のように、実施の形態３にかかる水面状況監視システム１００Ｂは、水面高度演算部および天端高度演算部の一例である位置演算処理部５４Ｂがクラウドサーバ３Ｂに設けられる。したがって、フロート１Ａおよび屋外装置２Ｂでは、高精度の水面高度情報を生成する処理が行われないことから、フロート１Ａおよび屋外装置２Ｂの低コスト化を図ることができる。
【０１７６】
実施の形態４．
実施の形態４は、フロートにおいて河川９０に流れる水の流量を演算する点が追加される点で、実施の形態１〜３と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１のフロート１から追加される点を中心に説明するが、実施の形態２，３のフロート１Ａへ適用することもできる。
【０１７７】
図２６は、実施の形態４にかかる水面状況監視システム１００Ｃにおけるフロートの具体的構成の一例を示す図である。図２６に示すように、実施の形態４にかかるフロート１Ｃは、フロート部１０と、筐体部１１と、受信アンテナ部１２と、通信アンテナ部１３と、太陽光パネル１４と、二次電池１５と、処理部１６Ｃとを備える。
【０１７８】
処理部１６Ｃは、位置演算処理部１７と、通信処理部１８Ｃと、流量演算部１９とを備える。流量演算部１９は、テンションセンサ８３によって検出されたテンションの大きさに基づいて河川９０に流れる水の流量を演算する。図２７は、フロート１Ｃの設置状態の一例を示す図である。
【０１７９】
図２７に示すように、フロート１Ｃは、取付部８１を介してポール８０に取り付けられており、ポール８０の延伸方向に移動可能である。そして、取付部８１にはテンションセンサ８３が取り付けられており、テンションセンサ８３によって取付部８１に加わるテンションの大きさが検出される。
【０１８０】
流量演算部１９は、テンションと水面高度と流量との関係を示すテーブルまたは演算式の情報を有しており、テンションセンサ８３によるテンションの検出結果に基づいて、河川９０に流れる水の流量を推定し、推定した流量を示す流量情報を通信処理部１８Ｃへ出力する。通信処理部１８Ｃは、水面高度情報および流量情報を含む無線信号を通信アンテナ部１３から送信する。
【０１８１】
なお、フロート１Ｃは、テンションセンサ８３に代えて、圧力センサを筐体部１１の外周側面に取り付けた構成であってもよい。流量演算部１９は、圧力センサによって検出された圧力の大きさに基づいて、河川９０に流れる水の流量を推定し、推定した流量を示す流量情報を含む無線信号を通信アンテナ部１３から送信することができる。
【０１８２】
なお、実施の形態４にかかるフロート１Ｃのハードウェア構成例は、図１５に示すフロート１と同じである。
【０１８３】
以上のように、実施の形態４にかかる水面状況監視システム１００Ｃのフロート１Ｃは、河川９０に流れる水の流量を推定し、推定した流量を示す流量情報を生成する。これにより、水面状況監視システム１００Ｃは、高度差情報に加えて流量情報を情報提供サーバ４および端末装置７，８へクラウドサーバ３Ｂを介して提供することができる。そのため、河川９０の状態を河川９０の氾濫の観点から計測し、計測した情報を利用者に提供することができる。
【０１８４】
実施の形態５．
実施の形態５では、屋外装置２が堤防９１ではなくポール８０に設けられる点で、実施の形態１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の水面状況監視システム１００と異なる点を中心に説明するが、実施の形態２，３の屋外装置２Ａ，２Ｂもポール８０に取り付けられてもよい。
【０１８５】
図２８は、実施の形態５にかかる水面状況監視システム１００Ｄの屋外装置２Ｄの配置例を示す図である。図２８に示すように、実施の形態５にかかる屋外装置２Ｄは、ポール８０に取り付けられる。なお、屋外装置２Ｄは、屋外装置２と同じ構成である。
【０１８６】
なお、上述した実施の形態１〜５の水面状況監視システム１００，１００Ａ〜１００Ｄは、ＧＮＳＳ測位情報と誤差補正情報とに基づいて、天端９３の高度ｈｌｃを演算するが、かかる例に限定されない。水面状況監視システム１００，１００Ａ〜１００Ｄは、天端９３の高度ｈｌｃを予め記憶しておき、記憶した天端９３の高度ｈｌｃに基づいて、高度差Δｈを演算することもできる。
【０１８７】
これにより、天端高度を測定する場所以外の任意の場所に屋外装置２を設けることができるため、屋外装置２の集約によるコスト低減および施工性の向上を図ることができる。
【０１８８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１８９】
１，１１〜１ｎ，１Ａ，１Ａ１〜１Ａｎ，１Ｂ，１Ｃ  フロート、２，２１〜２ｍ，２Ａ，２Ａ１〜２Ａｍ，２Ｂ，２Ｂ１〜２Ｂｍ，２Ｄ  屋外装置、３，３Ｂ  クラウドサーバ、４  情報提供サーバ、５  ネットワーク、６１，６２  基地局、７，８  端末装置、９  誤差補正信号配信装置、１０  フロート部、１１  筐体部、１２，１２Ａ，２０  受信アンテナ部、１３  通信アンテナ部、１４  太陽光パネル、１５  二次電池、１６，１６Ａ，１６Ｃ，２３，２３Ａ，２３Ｂ，４２，４２Ｂ  処理部、１７，１７Ａ，３２，３２Ａ，３２Ｂ，５４Ｂ  位置演算処理部、１８，１８Ａ，１８Ｃ  通信処理部、１９  流量演算部、２１  第１通信アンテナ部、２２  第２通信アンテナ部、２４，４３  記憶部、３０  ポール、３１，３１Ａ，３１Ｂ  第１通信処理部、３３，５５Ｂ  高度差演算部、３４，３４Ｂ  第２通信処理部、４０  第１通信部、４１  第２通信部、５０  高度差情報取得部、５１  水面状況情報生成部、５２  情報提供処理部、５３Ｂ  情報取得部、８０  ポール、８１  取付部、８３  テンションセンサ、９０  河川、９１  堤防、９２  水面、９３  天端、９４  橋、９５  橋梁、９８  衛星、９８ａ  測位衛星、９８ｂ  準天頂衛星、１００，１００Ａ〜１００Ｄ  水面状況監視システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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