(57)【要約】【課題】  気象情報等の地域環境情報の変化を従来よりも短時間で予測する。【解決手段】  地域毎に分散して設けられ、自地域の環境情報を時系列的に順次計測すると共に外部との通信機能を備えた複数の環境情報ユニットから成り、各々の環境情報ユニットは、隣接地域の環境情報ユニットと予測グループを構成し、自地域の環境情報と予測グループを構成する環境情報ユニットから通信を介して取得した隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地域毎に分散して設けられ、自地域の環境情報を時系列的に順次計測すると共に外部との通信機能を備えた複数の環境情報ユニットから成り、
各々の環境情報ユニットは、隣接地域の環境情報ユニットと予測グループを構成し、自地域の環境情報と前記予測グループを構成する環境情報ユニットから通信を介して取得した隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測することを特徴とする環境情報予測システム。
【請求項２】
隣接地域の環境情報ユニットに加え、隣接地域の外側に位置する地域の環境情報ユニットをも含めて予測グループを構成することを特徴とする請求項１記載の環境情報予測システム。
【請求項３】
変化の予測対象となる環境情報の性質を考慮することにより特定方向に隣接する環境情報ユニットで予測グループを構成することを特徴とする請求項１記載の環境情報予測システム。
【請求項４】
環境情報の性質に応じて予測グループを構成することを特徴とする請求項１記載の環境情報予測システム。
【請求項５】
環境情報ユニットを通信回線を介して集中的にリモートメンテナンスする管理装置を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の環境情報予測システム。
【請求項６】
各環境情報ユニットは、管理装置から予測グループの構成情報をダウンロードすることによって予測グループを再構成することを特徴とする請求項５記載の環境情報予測システム。
【請求項７】
各環境情報ユニットは、自地域の環境情報の変化を予測するために用いる予測アルゴリズムを管理装置からダウンロードすることによって更新することを特徴とする請求項５または６記載の環境情報予測システム。
【請求項８】
複数の環境情報ユニットの環境情報を通信回線を介して収集し、これら環境情報に基づいて広範囲な地域における環境情報の変化を予測する広域予測装置を備えることを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の環境情報予測システム。
【請求項９】
環境情報は気象量であることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の環境情報予測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境情報予測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば気象庁が運用している地域気象観測システムに「アメダス」がある。このアメダスは、国内の約１３００個所に設けられた観測地点の気象データを気象庁内の中央コンピュータに取り込み、当該中央コンピュータによって集中的にデータ処理することによって各地域の気象予報に必要な基礎データを演算するものである。このようなアメダスについては、例えば以下に示す気象庁ホームページで説明されている。
【非特許文献１】気象庁ホームページ                 （http://www.kishou.go.jp/know/kansoku_guide/hpc.htm）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したアメダスでは、約１３００個所にも及ぶ多数の観測地点の気象データを気象庁に収集するのに時間を要すると共に、各観測地点から収集された膨大な気象データを1台の中央コンピュータで集中処理するために基礎データを得るまでに数時間あるいは数日を要する。すなわち、従来のアメダスでは気象データの収集時間及び処理時間が長いために、個々の地域が必要としている気象予報をタイムリーに需要者に提供できない場合がある。
【０００４】
例えば、ある地域で局地的に集中豪雨が発生していた場合、当該地域では適切な対応を速やかに取る必要があり、そのためには雨量の変化に関する予測情報を速やかに取得する必要がある。しかしながら、アメダスでは、上述したように気象データの収集時間及び処理時間が長いために、このような緊急に必要となる気象予報をタイムリーに提供することが困難であり、各地域に密着した気象予報サービスを実現することができない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）気象データ等の地域環境情報の変化を従来よりも短時間で予測する。
（２）地域環境情報の予測結果をタイムリーに需要者に提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、地域毎に分散して設けられ、自地域の環境情報を時系列的に順次計測すると共に外部との通信機能を備えた複数の環境情報ユニットから成り、各々の環境情報ユニットは、隣接地域の環境情報ユニットと予測グループを構成し、自地域の環境情報と予測グループを構成する環境情報ユニットから通信を介して取得した隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測する、という解決手段を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自地域に設けられた環境情報ユニットが自地域の環境情報と自地域に隣接する隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測するので、従来のアメダスのような集中処理システムに比較して地域環境情報の変化を短時間で予測することができ、よって地域環境情報の予測結果をタイムリーに需要者に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る地域環境情報予測システムのシステム構成図である。本地域環境情報予測システムは、図示するように複数の環境情報ユニットＡ〜Ｕの集合体として構成される。各環境情報ユニットＡ〜Ｕは、地上の各地域毎に分散して設けられており、自らが設けられた地域（自地域）の環境情報（例えば各種気象量）を時系列的に順次計測すると共に、他の環境情報ユニットＡ〜Ｕと交信するための通信機能を備えている。この通信機能は、専用ＬＡＮ、インターネットあるいは専用の無線通信等を用いたものである。
【０００９】
このような各環境情報ユニットＡ〜Ｕは、自地域に最も隣接する地域の環境情報ユニットＡ〜Ｕとの間で環境情報を共有することによって環境情報の変化を予測するための予測グループＧa〜Ｇkを構成している。例えば、環境情報ユニットＡは、自地域に最も隣接する地域の環境情報ユニットＢ〜Ｇと予測グループＧaを構成しており、自地域の環境情報と通信を介して環境情報ユニットＢ〜Ｇから取得した隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測する。
【００１０】
また、上記環境情報ユニットＡに隣接する地域の環境情報ユニットＢは、自地域に隣接する隣接地域の環境情報ユニットＡ，Ｃ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｏと予測グループＧbを構成しており、自地域の環境情報と通信を介して環境情報ユニットＡ，Ｃ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｏから取得した隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測する。
【００１１】
また、上記環境情報ユニットＡ及び環境情報ユニットＢに隣接する地域の環境情報ユニットＣは、自地域に隣接する隣接地域の環境情報ユニットＡ，Ｂ，Ｄ，Ｉ，Ｑ，Ｒと予測グループＧcを構成しており、自地域の環境情報と通信を介して環境情報ユニットＡ，Ｂ，Ｄ，Ｉ，Ｑ，Ｒから取得した隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測する。その他の各環境情報ユニットＤ〜Ｕも、上記環境情報ユニットＡ〜Ｃと同様に、自地域に隣接する隣接地域の環境情報ユニットと予測グループを構成しており、自地域の環境情報と隣接地域の環境情報とに基づいて自地域の環境情報の変化を予測する。
【００１２】
図２は、上記環境情報ユニットＡ〜Ｕの機能構成を示すブロック図である。なお、各環境情報ユニットＡ〜Ｕは全く同一の機能構成を有しているので、図２では代表として環境情報ユニットＡの機能構成を示している。環境情報ユニットＡは、単数あるいは複数の環境計測器Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，……と装置本体１とから構成されている。環境情報が気象情報の場合、環境計測器Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，……は、雨量計、風速計、風向計及び気圧系等であり、各々に自地域における環境データ（自地域環境データ）を順次計測して装置本体１に出力する。
【００１３】
装置本体１は、インタフェース回路１ａ、データ処理部１ｂ、通信部１ｃ及び記憶部１ｄ等から構成されている。インタフェース回路１ａは、上記各環境計測器Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，……から入力された自地域環境データを受け付けてデータ処理部１ｂに出力する回路であり、各環境計測器Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，……のデータ出力形式に対応した構成を有している。データ処理部１ｂは、所定の処理プログラムに基づいて自地域環境データをデータ処理することにより自地域環境情報の変化を予測するものである。なお、データ処理部１ｂにおけるデータ処理の詳細については、本地域環境情報予測システムの動作説明として後述する。
【００１４】
通信部１ｃは、データ処理部１ｂから入力された自地域環境データや自地域環境情報の変化予測結果を予測グループＧaを構成している隣接地域の環境情報ユニットＢ〜Ｇに送信する。記憶部１ｄは、上記自地域環境データや自地域環境情報の変化予測結果及び通信部１ｃが隣接地域の環境情報ユニットＢ〜Ｇから取得した隣接地域環境データや隣接地域環境情報の変化予測結果等を記憶するものである。
【００１５】
次に、本地域環境情報予測システムの動作について説明するが、本地域環境情報予測システムは、各地域に分散配置された各環境情報ユニットＡ〜Ｕが自立的に自地域及び隣接地域の環境情報を取得することによって環境情報の変化を予測するものであり、各環境情報ユニットＡ〜Ｕは、予測グループを構成する隣接地域の環境情報ユニットが異なるものの基本的な動作は同一である。したがって、以下の説明では、代表として環境情報ユニットＡの動作について、また説明をより具体化するために環境情報が気象情報の1つである雨量データである場合について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。なお、このフローチャートは、データ処理部１ｂの処理手順を示すものである。
【００１６】
データ処理部１ｂは、最初にインタフェース回路１ａを介して各環境計測器Ｋ1つまり雨量計の雨量データ（自地域降雨量）を取得し（ステップＳ1）、さらに予測グループＧaを構成する各隣接地域の環境情報ユニットＢ〜Ｇから通信部１ｃを介して各隣接地域の降雨量（隣接地域降雨量）を取得する（ステップＳ2）。
【００１７】
そして、データ処理部１ｂは、ステップＳ3の判断処理に基づいて降雨量に関する所定数の時系列データ（つまり自地域降雨量及び隣接地域降雨量）を取得すると、この時系列データを所定の予測アルゴリズムで処理することにより自地域の降雨量の変化率（降雨変化率）を予測（算出）する（ステップＳ4）。なお、上記予測アルゴリズムについては、時系列データに基づいて予測値を算出するものであれば、どのようなアルゴリズムのものであっても良い。
【００１８】
図４は、予測グループＧaを構成する各環境情報ユニットＡ〜Ｇにおける降雨量を示す立体グラフである。（ａ）は時刻ｔ1（ｔ＝ｔ1）における各環境情報ユニットＡ〜Ｇの降雨量Ａt1〜Ｇt1を棒グラフとして示し、（ｂ）は時刻ｔ1よりもさらに時間ｔが経過した時刻ｔ2（ｔ＝ｔ2）における各環境情報ユニットＡ〜Ｇの降雨量Ａt2〜Ｇt2を棒グラフとして示している。すなわち、この立体グラフは、環境情報ユニットＡ〜Ｇが設置された各地域（各観測点）における降雨量Ａt1〜Ｇt1，Ａt2〜Ｇt2を棒グラフの長さとして立体的に示している。
【００１９】
ここで、降雨量Ｃt1，Ａt1，Ｆt1に該当する各棒グラフの先端を結ぶ直線（あるいは曲線）と、降雨量Ｄt1，Ａt1，Ｇt1に該当する各棒グラフの先端を結ぶ直線（あるいは曲線）と、降雨量Ｅt1，Ａt1，Ｂt1に該当する各棒グラフの先端を結ぶ直線（あるいは曲線）とによって表される平面（あるいは曲面）は、各観測点からなる領域における降雨量の平面分布を示す降雨量分布面となる。
【００２０】
図４に示す降雨量の場合、時刻ｔ1における降雨量分布面は図示するようにＸ方向に傾斜している。また、時刻ｔ2における降雨量分布面は、同様にＸ方向に傾斜すると共に、時刻ｔ1よりも降雨量が全体的に増加しているので基底面よりも離間している。データ処理部１ｂは、このような時刻ｔ1及び時刻ｔ2における降雨量分布面に基づいて雨域がＸ方向に移動していること、つまり雨域移動方向を検知する。
【００２１】
上述したことを数学的に表現すると、Ｘ−Ｙ座標系における降雨量を関数ｆ（ｘ，ｙ）とすると、下式（１）は雨量平面における傾斜を表す。したがって、関数ｆ（ｘ，ｙ）の時間微分値を算出することにより、（ｘ，ｙ）地点における降雨量の増減が判明する。データ処理部１ｂは、このようにして求められる降雨量の増減と上記雨域移動方向とに基づいて将来の降雨量を予測する。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
データ処理部１ｂは、上記降雨変化率を算出すると、当該降雨変化率及び現在時刻までの自地域降雨量に基づいて自地域降雨量が所定時間内に注意雨量あるいは警戒雨量を越えるか否かを判断し（ステップＳ5）、この判断が「ＹＥＳ」の場合は注意報あるいは警戒警報を出力し、一方、上記判断が「ＮＯ」の場合には、処理をステップＳ1に戻して次のサイクルに関するステップＳ1〜Ｓ5の処理を行う。
【００２４】
すなわち、データ処理部１ｂは、ステップＳ1〜Ｓ5の各処理を1サイクルとして処理することによって時々刻々と変化する可能性のある自地域の降雨変化率を継続的に順次予測し、この予測結果に基づいて注意報あるいは警戒警報を出力する。
【００２５】
このような本実施形態によれば、各環境情報ユニットＡ〜Ｕは自地域降雨量及び隣接地域降雨量に基づいて自地域の気象量の変化を予測するので、比較的短時間で予測結果を出力し、当該予測結果に基づく注意報あるいは警戒警報を速やかに出力する。すなわち、本実施形態によれば、既存のアメダスのような気象データを集中処理することによって地域気象予報を行うシステムに比較して、地域気象予報を需要者にタイムリーに提供することが可能となる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では降雨変化率の予測について説明したが、本発明はこれに限定されることなく各種地域気象量、さらには各種地域環境量の予測にも適用可能である。
（２）上記実施形態では、各環境情報ユニットＡ〜Ｕは自地域に最も隣接する地域の環境情報ユニットとの間で予測グループＧa〜Ｇkを構成したが、本発明はこれに限定されることなく、予測精度を向上させるために隣接地域の外側に位置する環境情報ユニットをも含めて予測グループを構成するようにしても良い。
【００２７】
（３）上記実施形態では各環境情報ユニットＡ〜Ｕを取り囲むように隣接する全ての環境情報ユニットと予測グループＧa〜Ｇkを構成したが、変化率の予測対象となる地域環境量の性質を考慮することにより特定方向に隣接する環境情報ユニットと予測グループを構成するようにしても良い。例えば、河川の水位変化を予測しようとする場合には、河川に沿って一列に配置された複数の環境情報ユニットによって予測グループを構成するようにすることが考えられる。
【００２８】
（４）上記実施形態では各環境情報ユニットＡ〜Ｕを地上の各地域に分散配置する構成を採用したが、各環境情報ユニットＡ〜Ｕを大気中に水平状あるいは垂直状に配置して各種地域環境量の変化を予測するようにしても良い。
（５）各環境情報ユニットＡ〜Ｕを通信回線を介して集中的にリモートメンテナンスする管理装置を新たに設けても良い。例えば、各環境情報ユニットＡ〜Ｕの動作を規定するプログラム（例えば上記予測アルゴリズム）を管理装置によって適宜更新するようにしても良い。
（６）各環境情報ユニットＡ〜Ｕの環境量及び／あるいは予測結果を通信回線を介して収集し、当該環境量及び／あるいは予測結果に基づいて広範囲な地域における環境量の変化を予測する広域予測装置を新たに設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係わる地域環境情報予測システムのシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における各環境情報ユニットの機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態において各環境情報ユニットＡ〜Ｇにおける降雨量の時間変化を示す立体グラフである。
【符号の説明】
【００３０】
Ｇa〜Ｇk…予測グループ、Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3…各環境計測器、１…装置本体、１ａ…インタフェース回路、１ｂ…データ処理部、１ｃ…通信部、１ｄ…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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