(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管理対象の地物の形状データと該形状データの履歴情報を時間情報と対応させて記憶する時空間データベースと、
計測して得られた新たな形状データを取り込む形状データ入力部と、
前記形状データ入力部より入力された前記新たな形状データと、前記時空間データベースに記憶された過去の形状データとを比較して、過去の形状データと新たな形状データとの間の変化差分を抽出する変化差分抽出部と、
前記変化差分抽出部にて抽出された変化差分に時間情報を対応付けて前記時空間形状データベースに格納させるための変化形状格納部と、
入力装置を介して指定された時間に対応する形状データを前記時空間形状データベースから検索する形状データ検索部と、
前記地物の属性データを時系列で記憶する時空間対応属性データベースと、
前記地物の新たな属性データを取り込む属性データ入力部と、
前記属性データ入力部により入力された新たな属性データと、前記時空間対応属性データベースに記憶された過去の属性データとを比較して、過去の属性データと新たな属性データとの間の変化差分を抽出する変化属性抽出部と、
前記変化属性抽出部にて抽出された変化差分に時間情報を対応付けて前記時空間対応属性データベースに格納させるための変化属性格納部と、
前記入力装置を介して指定された時間に対応する属性データを前記時空間対応属性データベースから検索する属性データ検索部と、
前記形状データ検索部で検索した形状データと、前記属性データ検索部で検索した属性データとに基づいて、時系列の各形状データと各属性データとの間の対応付けを行う整合性判定部と、
前記整合性判定部での対応付けで前記形状データと時系列の属性データとの間で位置座標がずれている場合に、前記形状データと前記属性データの位置座標にオフセット処理を行うことにより、前記形状データと前記属性データとの間の位置座標のずれを補正する位置補正部と、
前記位置補正部により位置座標のずれが補正された前記形状データを、位置座標のずれが補正される前の形状データとを重ね合わせて表示する表示部と
を有することを特徴とするコンピュータ支援による地物管理システム。
【請求項２】
さらに、前記位置補正部で補正された時系列の各形状データと各属性データとを用いて、所定の解析プログラムにより、前記事物の将来の形状変化や属性変化を予測および解析をする予測解析部を有し、
前記表示部は、前記補正された形状データと前記補正される前の形状データとの重ね合わせ表示に加えてさらに、前記予測解析部で予測された結果も重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１記載のコンピュータ支援による地物管理システム。
【請求項３】
上記地物はパイプラインであって、前記属性データは該パイプラインの腐食に関するものであることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ支援による地物管理システム。
【請求項４】
地物管理システムの処理を実行するためのコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムは、
管理対象の地物の形状データと該形状データの履歴情報を時間情報と対応させて時空間データベースで記憶し、
計測して得られた新たな形状データを形状データ入力部により取り込み、
前記形状データ入力部より入力された前記新たな形状データと、前記時空間データベースに記憶された過去の形状データとを比較して、過去の形状データと新たな形状データとの間の変化差分を抽出し、
前記変化差分の抽出により抽出された変化差分に時間情報を対応付けて前記時空間形状データベースに格納し、
入力装置を介して指定された時間に対応する形状データを前記時空間形状データベースから検索し、
前記地物の属性データを時空間対応属性データベースで時系列で記憶し、
前記地物の新たな属性データを属性データ入力部により取り込み、
前記属性データ入力部により入力された新たな属性データと、前記時空間対応属性データベースに記憶された過去の属性データとを比較して、過去の属性データと新たな属性データとの間の変化差分を抽出し、
前記変化属性抽出により抽出された変化差分に時間情報を対応付けて前記時空間対応属性データベースに格納し、
前記入力装置を介して指定された時間に対応する属性データを前記時空間対応属性データベースから検索し、
検索した形状データと属性データとに基づいて、時系列の各形状データと各属性データとの間の対応付けを行い、
前記対応付けで前記形状データと時系列の属性データとの間で位置座標がずれている場合に、前記形状データと前記属性データの位置座標にオフセット処理を行うことにより、前記形状データと前記属性データとの間の位置座標のずれを補正し、
前記位置座標のずれが補正された前記形状データを、位置座標のずれが補正される前の形状データとを重ね合わせて表示部に表示させる
ことを特徴とする地物管理システムの処理を実行するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地理情報システム（ＧＩＳ：Geographic Information System）に係わり、特に石油・天然ガスなどの液体・気体輸送パイプラインなどの長い物体の管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、地理情報システムは水道施設や天然ガス施設での管理に利用されてきた。例えば、配管に防食電位や圧力の計測データを加えて表示できる技術がある（例えば、特開２００３−１８５１００公報参照）。
この技術では、計測地点が識別番号であらかじめわかっており、系統図上の識別番号と対応が取れている。したがって特定の識別番号で取得したデータが表示される。また測点を指定することにより、時系列のデータを取得して表示することができる。【０００３】
又、トンネルの経年的変換を視覚的に把握する技術もある（例えば特開２００４−３７４１９号公報参照）。
これについても、測点とそこからの距離で計測されたデータを、地図に対応させて表示する。上記技術と同様に、測点には番号がつけられており、あらかじめ取得されている測点の座標が測点番号あらかじめ対応付けられている。そして測点からの座標と指定した時間に従って、指定された時間に対応する亀裂などの情報を表示することができる。
【発明の開示】
【０００４】
上記従来技術では、あらかじめ測点とその識別番号または、座標が既知であるという前提でデータの対応付けを行なう。これによって、指定した測点での時系列情報の表示、また、指定された時間に対応する情報表示を行なう方式である。このため、時系列で測定したデータについての測定時の位置誤差については検討されていない。
【０００５】
又、従来技術においては形状データや属性データについては、施設の更新が発生した場合、常に最新の状態を保持することはできる。過去のデータは履歴として管理されるが、しかし位置誤差発生については考慮されていない。得られたクラックなどの位置情報は正確という前提に立っている。このため、過去の測定したクラックなどの位置はその場での計測の方法によって誤差を伴う。時系列データに関連する位置情報に誤差を含む場合には、履歴の対応関係を設定できないため将来予測を行なうことはできなかった。例えば、石油や天然ガスなどを輸送するパイプラインは内外部に腐食が発生する。腐食は対策しない限り経年によって拡大すると考えられるが、位置誤差を考慮した対応付けを行なわなければ拡大を予測することはできない。また、土壌の状況（軟弱地盤）によってパイプラインは沈下するが、過去の履歴がなければその変化を知ることはできない。本発明は時系列データの位置誤差を解消して対応付けを行い、パイプライン施設などの腐食や沈下などの将来予測を行ない、危険場所を提示する方式を提供することを課題とする。
【０００６】
本発明はパイプライン施設の時系列情報を形状データだけでなく、属性データも履歴管理し、時系列情報の取得と管理を行なうことにより将来予測を行なえるようにする。
又、データの管理容易性のためにデータを差分管理する方法も開示する。
【０００７】
時系列による形状の変化と属性変化を管理することにより、将来予測を行なうことができる。パイプライン施設については、腐食拡大と地盤沈下によるパイプライン変形が重要な監視項目であり、これを地理情報システムによって管理することにより、その変化を予測・解析して場所に対応させて提示することが可能となる。本発明は、石油、天然ガス、水道などだけではなく、高架橋などの道路などへの適用も行なうことができる。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は計算機上のソフトウエアにて実施する。とくに計算機にディスプレイ装置等の画像表示装置、キーボード、マウス等のユーザからの指示入力装置を付加し、画像表示装置の表示を参照しながら情報検索・加工・表示を行なうことによって実施する。【０００９】
地理情報システムを用いて地下の埋設管や道路などの施設に関連する情報を管理する手法が開発されている。このような施設管理システムでは、施設の存在位置を示す地図情報と施設の建設時間や施工方法などを記載した属性情報が管理される。地図情報は座標列によって表される図形データによって表現される。地図情報と属性情報は相互に関係付けられ、図形を指定して対応する属性検索を行うとともに、逆に属性から図形検索することも行なうことができる。これらの施設情報の管理では時間管理が重要である。施設が建設された時間、施設を検査した時間を入力管理しておくことにより、施設更新時期の確認などが行なえるようになる。時間情報は属性項目のひとつとして導入されるが、将来予測を行なうためには時間情報だけでなく属性データの履歴を管理する必要がある。【００１０】
また属性データの変更に伴って形状も変更する必要があるが、形状と属性を同時に変更し、かつ矛盾しない形式で管理することになる。このような施設形状と属性の時系列管理を同時に行なうために、本実施例においては立体や時間変化を管理できる時空間情報システム（４次元地理情報システム：４Ｄ−ＧＩＳとも呼ばれる）を利用する。この時空間情報システムでは形状データや属性データを管理するデータベース（ＤＢ: Database）を時空間ＤＢと呼ばれる地理ＤＢにて管理する。水、石油や天然ガスを輸送するためのパイプラインのような施設管理においては施設途中の事故補修や更新、さらには検査に伴いデータの部分変更が発生する。このため、部分的なデータ変更を行なうことになるが、時系列データの管理が行えるようになるとこれらのデータを利用して将来予測を行なうことが可能となる。【００１１】
将来予測を行なうためには、形状変化と属性変化を対応付けることが必要となる。そのため、[1]形状とその属性の対応関係に矛盾のない対応づけ、とくに形状に対応してその属性が正しく対応づいていること、[2]時系列的な情報の位置情報に関する整合性、が必要となる。前者の矛盾のない対応付けを可能にする手段としては、番号による方法と距離による方法がある。番号による方法では地図上に記載された施設図形の部分ごとに固有の番号が付与され、その部分図形に対応する属性にも同一の番号が付与される。そして地図に記載された形状を指定すると指定した形状に付与された番号を参照し、属性のうち同じ番号を持つ情報が検索表示される。距離による対応付けでは属性情報は基点からの距離（開始距離と終了距離）によって管理される。これにより図形を指定すると指定した位置までの距離が計算され、その距離を検索キー情報とする属性情報が検索される。【００１２】
後者の時系列的な情報の位置情報に関する整合性については、位置座標または距離によって維持されることになる。時系列管理された形状データと、属性データを時系列形状データ、時系列属性データと呼ぶことにする。上記の番号による対付けでは番号が位置または距離に応じて割り当てられる。しかしこれらの位置や距離は、測定方法固有の誤差によって一致しなくなる場合がある。さらに距離による対応付けでは距離の誤差によって変更がない部分でも一致しなくなる。このため、形状や属性が取得され履歴として利用し、保存する場合には、位置や距離による誤差はあらかじめ存在するという前提で、時系列形状／属性データの正確な対応付けを行なうことが必要となる。
時系列データを管理し位置の補正を行なうことにより予測・解析の用途に利用する時空間ＧＩＳ装置の構成の一実施例を図１に示す。【００１３】
(1)時空間形状ＤＢ １０１
管理対象の地物の形状データとその履歴情報を記憶管理するＤＢ。ここでは、変化した形状データは時間情報を付加して変化差分として、記憶される形状データに組み込まれる。例えばパイプラインを扱う場合には、座標列に基づく折れ線より構成されるデータを管理する。【００１４】
(2)時系列対応属性ＤＢ １０２
属性データを時系列で時間管理するＤＢ。ここでは、変化した属性は変化したときの時間情報を付加し変化差分として記憶される属性データに組み込まれる。【００１５】
(3)形状データ入力部 １０３
計測して得られた、座標列から構成される新しい形状データを取り込む機能。形状データは、ＧＰＳ（汎用測位システム：Global Positioning System）やトータルステーションなどの測量機器によって取得される。【００１６】
(4)属性データ入力部 １０４
例えば、表形式によって記載された新しい施設属性のデータを表の行と、列を指定する等して属性データを取り込む機能。【００１７】
(5)変化形状抽出部 １０５
形状データ入力部１０３より入力された新しい形状データと時空間形状ＤＢ１０１に記憶される過去の形状データを比較して変化差分を抽出し変化時の時間情報を入力して座標データ構造にて格納する機能。【００１８】
(6)変化属性抽出部 １０６
属性データ入力部１０４により取得された属性データと時空間対応属性ＤＢ１０２蓄積された属性データを比較して変化部分を抽出し、変化数が少ない場合は属性データに変化部分を差分として追加格納し、または変化数が多い場合には新規の属性データとして採用するかを判定する。新しい属性データには変化時の時間情報を入力する。【００１９】
(7)座標変換部 １０７
求められた変化差分のデータの座標系が、時空間形状ＤＢ１０１で基準としている管理座標系と異なる場合に座標系を変換する機能。変換には例えばアフィン変換等を用いる。【００２０】
(8)変化形状格納部 １０８
変化形状抽出部１０５にて時間情報を付加した変化差分データを時空間形状ＤＢ１０１に格納する機能。【００２１】
(9)変化属性格納部 １０９
変化属性抽出部１０６にて求められた変化差分データを時間情報を付加して時空間対応属性ＤＢ１０２に格納する機能。
(10)形状データ検索部 １１０
指示入力装置等を介して指定された時間に対応する形状データを時空間形状ＤＢ１０１から検索する機能。【００２２】
(11)属性データ検索部 １１１
指示入力装置等を介して指定された時間に対応する属性データを時空間対応属性ＤＢ１０２から検索する機能。【００２３】
(12)整合性判定部 １１２
時間管理される時系列属性データについて、位置補正を位置補正部１１３によって行なった属性データ間の位置合せ結果を参照し、位置的に整合しているかどうかを判定する機能。【００２４】
(13)位置補正部 １１３
形状データや属性データの位置情報（位置座標または距離）のオフセット処理や、スケーリング処理を行ないながら配置関係に基づいて時系列データの関係（変化前後の形状の保持、腐食前後の包含関係など）を判定し、関係付けのキー情報となる位置座標または距離を補正する機能。【００２５】
(14)矛盾除去部 １１４
整合性判定部１１２によって時系列形状／属性データの位置関係の適正を判定したときに、矛盾を起こしている（属性データの記載誤り）データの矛盾を解消しデータ自体の整合性をつける機能。【００２６】
(15)予測解析ツール １１５
パイプラインの腐食の拡大予測やパイプラインストレス計算（応力計算）などの解析を行なうための予測・解析実行モジュールを格納したプログラムライブラリ。【００２７】
(16)変化予測統計ＤＢ １１６
予測解析ツールにて予測・解析を行なうために、過去の実績を参照して予測・解析に必要なパラメータを検索・取得する機能。
(17)予測解析部 １１７
時系列形状／属性データを用いて、予測解析ツール１１５から使用する変化解析ツールを選択しロードして将来的な形状変化や属性変化の予測・解析を実行する機能。【００２８】
(18)表示部 １１８
予測解析部１１７による予測・解析結果を計算機の出力データ画面上に表示する機能。
次に、時系列で管理される形状データ、属性データを用いた予測・解析の具体例として、図２に示すパイプライン施設の腐食拡大予測および、図３Ａ，Ｂに示すパイプライン沈下予測を例に説明する。【００２９】
図２は、パイプライン施設の腐食拡大予測を行なう方法を示す。パイプライン形状２０１の点Ｐ1 ２０２（参照開始点）、Ｐ2 ２０３（参照終了点）の間に取得時間の異なる腐食位置展開図２０４、２０５、２０６が対応付けられている。同じ位置における腐食の拡大経過を示すデータは例えば外接四角形２０７、２０８、２０９によって表される。これらはパイプラインの距離に対応付けられているが、取得されたときに距離に誤差を生ずるため整合配置処理２１０によって腐食の連続性をとっているため時系列的な連続性が確保される。これは古い腐食は新しい腐食に包含される（腐食は拡大する）という事実に基づいて判定される。整合配置処理２１０の結果は２１１であり、これより、腐食拡大統計ＤＢ２１３（変化予測統計ＤＢ１１６と同一である）を参照して実績ベース予測２１２により腐食予測を行なった結果を２１４に示す。腐食データ２０７、２０８、２０９に対応する腐食拡大結果を表示した結果は２１５のようになる。【００３０】
図３Ａ，図３Ｂはパイプラインの沈下予測を行なう方法を示す。ここでは、図３Ａの上側に施設管理地図３０１上にパイプライン３０２と注目領域３０３が記載されている。この注目領域は軟弱基盤であり、この注目領域を含む範囲に含まれるパイプライン範囲が図３Ａの下側に断面図３０５として表示される。ここには、整合性判定部１１２にて整合性処理により位置合せされたパイプライン形状の計測データ３０６、地質データ断面データ３０７が表示されている。次に、パイプライン形状データ３０４、３０６を用いて沈下予測を行なった結果を図３Ｂで３０８に示す。パイプラインの沈下変形予測結果３０９が表示されている。【００３１】
図１に示す機能を用いた時系列形状データ、時系列属性データを用いた予測・解析方法（利用方法）を示す処理フローは図４、図５に示す。位置合せの整合性処理については腐食拡大予測、沈下予測について図６および図７Ａ，７Ｂ，７Ｃに示す。
ステップ４０１：現在管理している最新の形状／属性データの入力。任意の領域について形状データ検索部１１０と属性データ検索部１１１により、最新の形状データと属性データをそれぞれ時空間形状ＤＢ１０１および時空間対応属性ＤＢ１０２より読み込む（１２６、１２７）。【００３２】
ステップ４０２：新しい形状データの入力。
対象としている領域についての新しい形状データを形状データ入力部１０３により取り組む。この形状データは変化部分のみ、または変化部分を含む全体形状である。【００３３】
ステップ４０３：変化の有無判定。ステップ４０２で入力した形状が変化部分のみか変化を含む全体形状かを判定する（矢印１１９）。このため形状データ検索部１１０において、時空間形状ＤＢ１０１より直前の形状データを検索し、変化形状抽出部１０５にて直前の形状と新しく入力した形状を比較することにより（矢印１３０）変化部分の有無を判定する。全体形状の場合は、ステップ４０４に、変化部分のみの場合はステップ４０５を実行する。【００３４】
ステップ４０４：形状データの変化抽出。
変化形状抽出部１０５により抽出された変化形状についての形状データを形状データ構造に挿入する。図８Ａと図８Ｂに変化データの入力方式を示す。ここでのオリジナルのデータは図８Ａに示すようにパイプラインを示すパイプラインデータ８０１であり（Ｘ1,Ｙ1,Ｚ1）〜（Ｘ4,Ｙ4,Ｚ4）の４個の座標から構成されるとする。ここで、（Ｘ2,Ｙ2,Ｚ2）〜（Ｘ4,Ｙ4,Ｚ4）から変更が入り、新たに形状データ８０２である、（Ｘ5,Ｙ5,Ｚ5）〜（Ｘ8,Ｙ8,Ｚ8）が挿入される。【００３５】
座標データの格納の方法を図８Ｂの座標データ形式８０３、８０４に示す。座標データ形式８０３は初期の形状による座標格納形態であり、座標データ形式８０４は変化後の形状である。座標データ形式８０３にはパイプライン形状の開始時間Ｔ1と座標列が格納されている。開始時間Ｔ1はパイプライン施設が建設された時間である。座標データ形式８０３に含まれる時間Ｔ2は形状が変化した時間であり、土砂崩れなどにより形状が変化した時間を示す。座標データ形式８０４には、変化部分を示す座標に施設が有効となった開始時間Ｔ2を格納することにより時間変化を表している。また、（Ｘ３,Ｙ3,Ｚ3）は時間Ｔ2においては有効ではないため、座標が有効でなくなった終了時間Ｔ2を付加される。各座標に時間を付与することにより、どの座標が変化したかがわかるようになる。時間が付加されていない座標（Ｘ1,Ｙ1,Ｚ1）、(Ｘ2,Ｙ2,Ｚ2)、(Ｘ4,Ｙ4,Ｚ4)についてはデータの頭につけられた開始時間を参照することにより時間Ｔ1以降で有効であることを示す。形状データ８０１と形状データ８０２の座標データを格納した座標データ形式８０４は時間変化を格納しているため、この座標から適切スケーリングを行なうことによりパイプライン形状の実世界での移動量がわかるため、この形状データを用いてパイプラインのストレス計算を行なうことができる。変化形状格納部１０８は座標データ形式８０４のデータを時空間形状ＤＢ１０１に格納する（矢印１２３、１２４）。【００３６】
ステップ４０５：座標変換。
入力した座標は、時空間形状ＤＢ１０１の管理座標と異なる場合がある。この場合には、座標変換部１０７にて座標変換を行なう（矢印１２１）。ここで、座標変換は例えばアフィン変換による方法で行なう。変化形状の取得座標の従う座標系が地域によって異なる局所座標系で、管理座標系がWGS-84のような世界座標系の場合には、局所座標系から世界座標系への座標変換が必要となる。
ステップ４０６：新しい属性データの入力。属性データ入力部１０４により新規の属性データを入力する。属性データの管理方法の一実施例として表形式による管理が考えられる。属性データの例を図９に示す。属性データ９０１は直前のデータであり、９０２は変更された属性データである。【００３７】
ステップ４０７：属性データの変化抽出。変化属性抽出部１０６では記録されていた属性データと属性データ入力部１０４から入力された属性データ中の管路番号を比較してオリジナルの管路番号を持つ行データの中に変更部分があるかどうかを判定する（矢印１２０、１３１）。こうして抽出された属性データの変化差分データは属性変化格納部１０９によって時空間対応属性ＤＢ１０２に格納される（矢印１２２、１２５）。【００３８】
変化抽出の具体例を図９Ａ〜図９Ｃに示す。ここでは表形式の各行データに対して変更が行なわれている。図９Ａの変更前の属性データ９０１の中には時間情報９０５が記載される。管路番号２４，２５では地盤高９０４が変更されているため、変更後のデータを時間９０６とともに入力して更新する。【００３９】
パイプライン施設の長さが数千キロメートル、数万キロメートルに及び、数メートルおきにデータが管理されている場合にパイプライン属性データの数は膨大になる。そのため、一個のデータが変更されたときに、そのつど図９Ｂのような新しい属性データ９０２を新規に保持していく方法では、膨大なデータの大部分が常に二重管理されることになり無駄が多くなる。またその中から変化した部分を取り出すのに時間がかかり、将来予測を行なう場合に変化データの照合と抽出に時間を要してしまう。さらに属性データの変化を表示するにも時間がかかる。このため、属性データ登録時にバッチ処理によって変化を抽出しておいて、差分として格納し管理しておく方法が考えられる。これにより予測や解析を行う場合、時系列データの抽出が容易になる。このため、変更箇所が少ない場合には変化差分を管理し、変更部分が全体に及ぶ場合には、新データを直接持つ方法をとる。さらに時系列データを対応付ける際に位置の整合性をとり、時系列データを利用して将来予測を行なう。【００４０】
図９Ｃに示す表形式データ９０３は差分管理された変化データであり、２００４年１０／０９の時間日付９０６において更新された行データ９０７が挿入されている。この属性データ更新においては、複数の行データの更新が行われる可能性もある。例えば、累積長さのデータが変更されたときに変更の対象でないデータの累積長さも変更される。こうすると特定の行データから以降がすべて変更されることになる。このような場合は、差分として管理すると膨大な行数のデータを挿入することになるため属性データ全体を置き換える。これを図１０に示す。【００４１】
まず有効時間がＴ1からの属性データ１００１が管理されている。そして新たに有効時間がＴ1からＴ3の属性データ１００２が比較される。ここでは特定行より以降の多くのデータが変更される。例えばあらかじめ決められた閾値よりも大きな数の行データ更新を行なう場合には全データの置き換えに変更されるようにしておく。次に有効時間T3以降の属性データ提供されると、属性データ１００３のデータと比較して閾値よりも少ない行数のデータが変更されるため差分更新が行われる。さらに新しい属性データ１００４が提供される場合には、属性データ１００３と属性データ１００４の比較において閾値よりも多い数の行データが更新されるため、全体の属性データ１００４に置き換えられる。【００４２】
時系列による形状データと属性データの管理する際に、変更のつど全体データをコピーして保有するのでは、データ容量も膨大がなって履歴の検索にも時間がかかる。更に、予測解析の度に変化部分を算出する必要が生じる。上記差分でデータを管理する本願構成によればデータ量が減るとともに、予想解析の処理も簡略化することができる。【００４３】
ステップ４０８：注目地域の検索。
予測解析を行なっていくため、形状データ検索部１１０では、予測を行なう範囲を検索する。例えば、パイプライン施設では注目地域として警戒地域（HCA：High Consequence Area）となる領域を検索し、その範囲を含むパイプライン範囲を検出する。具体的な例を図３に示す。ここでは、注目領域３０３に含まれるパイプライン範囲を検出する。警戒領域データについては、領域の特徴データを意味するサンプリングデータがあらかじめ与えられていればよい。このサンプリングデータは離散的に与えられているため、それから断面データを推定する必要がある。このため、以下の方法による領域推定が用いられる。【００４４】
いま、推定したい点の座標を（Ｘ, Ｙ）とすると、その値Ｖは、
Ｖ ＝ ΣωH(Ｘi，Ｙi)
Σωi ＝ １
として与えられる。
ここで、H（Ｘ, Y）は、座標（Ｘ, Ｙ）における土壌の深さ(高さ）、ωの値として以下のデータを用いる。
ω ＝ (１／Ｌi) ／(Σ１／Ｌi)
クリギングにより点データを分類して重み値を指定する方法を利用することもできる。【００４５】
腐食拡大を予測する場合は、腐食促進土壌領域を検索する。パイプライン沈下を予測する場合は軟弱地盤領域を検索する。上記した方法は離散的サンプリング点の情報から面情報を構成する方法であるが、所定の領域をあらかじめ注目領域となりうる範囲の土地属性情報を設定入力しておくことも容易にできる。【００４６】
ステップ４０９：注目領域に交差・包含される施設範囲の検索。
形状データ検索部１１０においてさらに、ステップ４０８にて計算した、もしくは選択入力を受けた属性に対応づけられる領域データに含まれるパイプライン施設範囲を検索する。これはパイプラインを追跡し、領域境界とパイプラインの交差位置を計算し、そのパイプラインの交差区間が領域に含まれるかどうかを計算することによって求められる。【００４７】
ステップ４１０：変化履歴の取得。
データの時系列変化を予測するため、あらかじめ設定されるか入力指示手段を介して入力された時間範囲を設定し、形状データ検索部１１０および属性データ検索部１１１より、形状データと属性データとを読み込み、時系列データを生成する（１２６、１２７）。具体的には、
(1)形状データ
指定された時間範囲に含まれる形状データを時空間形状ＤＢ１０１から入力し、例えば座標データ形式８０４により管理された形状データから時系列座標を抽出する。【００４８】
(2)属性データ
指定された時間範囲に含まれる属性データを時空間対応属性ＤＢ１０２から読み出し、例えば属性データ９０３により管理された形状データから時系列属性データを検索する。
ステップ４１１：時系列属性データの位置合せ。
整合性判定部１１２において時系列の形状／属性データ間の対応づけを行なう（矢印１２８、１２９、１３０、１３１）。
ステップ４１２：最適位置への設定。
整合性判定部１１２により距離により比較した形状／属性データの位置がずれている場合には、位置座標や距離情報にオフセットおよびスケーリングをかけて属性データの包含関係を調整する（矢印１３４、１３５）。具体的には、特定の時間の形状／属性データを基準とし、新しい属性データにオフセットを加算する。【００４９】
いま、４方向へのオフセットＬ[n]を加算して、
試行１
Ｘ[n+1] ＝ Ｘ[n] ＋ L[n]、Ｙ[n+1] ＝ Ｙ[n]
試行２
Ｘ[n+1] ＝ Ｘ[n]、Ｙ[n+1] ＝ Ｙ[n] ＋ L[n]
試行３
Ｘ[n+1] ＝ Ｘ[n] − L[n]、Ｙ[n+1] ＝ Ｙ[n]
試行４
Ｘ[n+1] ＝ Ｘ[n]、Ｙ[n+1] ＝ Ｙ[n] − L[n]
の順番でオフセットＬを加算していく。【００５０】
オフセットＬ[n]は、試行のたびに
Ｌ[n+1]  =  L[n] −δ
δ：一定値
によってオフセットの値を減少させていく。このように徐々に減少する所定値を用いることにより形状や属性データの位置あわせを行なう。時系列属性データの中で最も一致する部分を探す。そして各試行の中でさらに全体のスケーリング倍率をＡとしてAを特定範囲で変更しながらデータの一致を計算する。ここで、一致したかどうかは、包含関係や非変化部分の一致によって判定する。一致したと判定された場合にはステップ４１３を実行し、一致していないと判定された場合にはステップ４１１を実行する。【００５１】
判定の方法を具体例とともに示す。図６は腐食拡大予測のための位置合せの方法を示している。図６の時系列腐食データ６０１、６０２を直接重ね合わせても図６の中央部に示すように６０３のように距離と角度情報が両方とも正確でなければ合わない。このため、上記した試行錯誤法により重ねあわせを行ない図６の下部に示した６０４の結果を得る。腐食拡大予測に関しては全体画の包含関係が実現できた場合に一致したと判定する。【００５２】
図７は沈下予測のための位置合せの方法を示す。時系列パイプライン形状データ７０１、７０２を直接重ね合わせても７０３のように距離と角度情報が両方とも正確でなければ合わない。このため上記した試行錯誤法により重ねあわせを行ない７０４の結果を得る。このとき、変形形状の周辺地形を照合し一致を見ることによって位置合せを行なうことができる。沈下予測変化地点周辺の形状が合わせられたときに一致したと判定する。【００５３】
ステップ４１３：矛盾の除去。
矛盾除去部１１４では、所定の属性について対応づけられる距離のデータによって対応づけ属性の位置関係、または包含関係を比較する（矢印１３６）。このとき、属性データの時系列経過として位置関係や包含関係に矛盾がある場合はそれを除去または無視する。例えば、腐食データについては、時間関係Ｔ1＜Ｔ2において、Ｔ1において存在した腐食がＴ2にて存在しない場合には、矛盾としてＴ1において存在した腐食を除去するか、または、その腐食を保存する。このとき、あらかじめ決められた閾値を使って、時系列の流れの中で矛盾を起こしているデータ数が閾値以下の場合は除去し、それ以外の場合は無視する。また、矛盾と考えられる腐食については、「矛盾の可能性あり」または「再度検査必要」を示すフラグ情報を付与して管理しておく手法をとる。このようにしておくと、将来の検査において矛盾ではないことが証明されたばあい情報の喪失を防ぐことができる。【００５４】
ステップ４１４：予測パラメータの取得と予測処理。予測解析部１１７において、予測・解析ツール１１５より予測・解析プログラムを選択し、形状及び属性データの変化履歴に適用して変化を予測する（矢印１３７、１３９、１４０）。予測解析ツール１１５には、解析用のプログラム（予測解析プログラム）とその機能名リストが格納されている。そして、予測解析部ではマンマシンインタフェースによって行ないたい解析が機能名リストによって指定されると、その予測解析プログラムが選択され呼び出される。図２の腐食拡大予測と図３の沈下予測を例に説明する。【００５５】
図２は腐食データの拡大を説明する。次のようにして腐食の拡大を予測する。
(1)現在と前回の腐食長さ計測データを用いる場合
現在と前回の２つの異なる時刻に取得されたデータ間の腐食の広がりから拡大速度を求める。そして拡大速度から腐食の長さの変化を計算する。例えば４方向の腐食の長さをＬi（i＝1,2,3,4）とすると、
Ｌi(t＋Δt) ＝ Ｌi(t) ＋ Δｔ＊(Ｌi(t)−Ｌi(ｔ1) )／( t − t1)  
i＝1,2,3,4（４方向）
ここで、
Ｌi：i方向の腐食拡大長さ。基点は前回測定した腐食データの中心とする。
Δｔ：現在からの時間経過
ｔ：現在の時刻
ｔ1：前回測定時の時刻
(2)現在と、前回、前々回の腐食長さ計測データを用いる場合
現在と、前回、前々回で取得された腐食長さデータにより、腐食の長さから拡大加速度を求め、加速度から速度変化を求める。つまり現在と前回、前回と前々回の腐食の長さの差からそれぞれ腐食速度を求め、さらに２個の速度差から腐食加速度を計算し、その加速度から指定された時間での腐食速度の予測値を求め腐食長さの予測値を計算する。【００５６】
まず次式により加速度αを求める。
α ＝ ( Ｌi(ｔ) − Ｌi(ｔ1) )／(ｔ−ｔ1 )
− ( Ｌi(ｔ1 ) −Ｌi(ｔ2) )／(ｔ1−ｔ2 )  )／(ｔ−ｔ2)
i＝1,2,3,4（４方向）
Ｖi( t＋Δt )＝Ｖi(ｔ) ＋ Δｔ＊α    i＝1,2,3,4（４方向）
Ｌi( t＋Δt )＝Ｌi(ｔ) ＋ Δｔ＊Ｖi( t＋Δt )    i＝1,2,3,4（４方向）
ここで、
Ｌi(ｔ)：i方向の時間ｔにおける腐食拡大長さ。基点は前々回測定した腐食データの中心とする。
Δｔ ：現在からの時間経過
ｔ：現在の時刻
ｔ1：前回測定時の時刻
ｔ2：前々回測定時の時刻
他に、過去の統計的な測定データが参照できる場合には過去の実績統計を利用して変化パラメータを取得する。まず、指定した注目範囲において、変化予測統計ＤＢ１１６より土壌のデータとそれに関連する腐食拡大の加速度、速度パラメータを検索する。腐食については、材質や土壌の酸性度に応じた腐食拡大とを予測することができる。例えば、土壌Ａでは加速度α、速度ｖで腐食が進行するとすれば、上記の式に代入して腐食速度を計算する。【００５７】
図３のパイプライン形状変化では、危険地域と考えられる地域を土壌データから検索する。とくに軟弱基盤のデータを持つ領域を選択し、その範囲についてあらかじめ変化予測統計ＤＢ１１６に格納されていた土壌データマッピングする。そして、その地質の広がりの中から軟弱基盤にかかるパイプラインの範囲を検索する。次に、そのパイプラインの距離情報から属性データを検索し、パイプラインの高さ情報を検索する。もし高さデータが形状データに含まれる場合はその高さ情報を検索する。次に、高さデータの履歴から高さの変動を計算する。【００５８】
(1) 現在と前回の深さ計測データを用いる場合。
例えば現在と前回の２つの異なる時刻に取得されたパイプラインの深さから沈降速度を求め、その速度からパイプライン沈下深さの変化を計算する。
Ｈi(t＋Δt) ＝ Ｌi(t) ＋ Δｔ・(Ｈi(t)−Ｈi(ｔ1) )／( t − t1)
ここで、
Ｈi：沈下長さ。基点は前回測定したパイプライン深さとする。
Δｔ：現在からの時間経過
ｔ：現在の時刻
ｔ1：前回測定時の時刻
(2)現在と、前回、前々回の深さ計測データを用いる場合
現在と、前回、前々回で取得された深さデータにより、深さから沈下加速度を求め、沈下加速度から沈下速度の変化を求める。つまり現在と前回、前回と前々回の深さの差からそれぞれ沈下速度を求め、さらに２個の速度差から沈下加速度を計算し、その加速度から指定された時間での速度予測値を求め沈下長さの予測値を計算する。まず次式により加速度αを求める。
α ＝ ( Ｈi(ｔ) − Ｈi(ｔ1) )／(ｔ−ｔ1 )
− ( Ｈi(ｔ1 ) −Ｈi(ｔ2) )／(ｔ1−ｔ2 )  )／(ｔ−ｔ2)
Ｖi( t＋Δt )＝Ｖi(ｔ) ＋ Δｔ・α
Ｈi( t＋Δt )＝Ｈi(ｔ) ＋ Δｔ・Ｖi( t＋Δt )
ここで、
Ｈi(ｔ)：沈下長さ。基点は前回測定したパイプライン深さとする。
Ｖi(ｔ)：沈下速度。
Δｔ ：現在からの時間経過
ｔ：現在の時刻
ｔ1：前回測定時の時刻
ｔ2：前々回測定時の時刻
このようにＨを求めることにより沈下位置を決定することができる。【００５９】
パイプライン沈下予測についても、変化予測統計ＤＢ１１６に格納された土壌データと沈下速度ｖ、加速度αの関係を検索して沈下速度を計算できる。
ステップ４１５：予測結果の地図反映。ステップ４１４の方法により計算された予測結果を表示することで（矢印１３８）腐食範囲およびその拡大予測結果を表示することができる。パイプライン腐食拡大では、２１４、２１５に示すような腐食拡大予測結果を表示する。また予測結果も表示してその腐食拡大の幅と長さを表示する。とくに、時系列による腐食の拡大を重ねて表示することによりその広がりを容易に表示することができる。【００６０】
図３Ａ，３Ｂに示すような縦断面図を用いたパイプラインの沈下とその進化予測に関しては、パイプラインの沈下の変化を縦断面図３０８にて表示することができる。また予測結果も表示してその沈下深さを表示する。さらに、現在のパイプラインオ深さと沈下後のパイプラインの形状を用いることにより、パイプラインのストレス解析を行なうことができる。ストレス解析は、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）により行なうことができるが、パラメータとしてパイプラインの移動方向とその大きさ、およびパイプラインの材質を与えることが可能である。パイプラインの材質は属性にて管理される。これはパイプラインの変位から移動距離のパラメータ（変形パラメータ）とパイプライン材質の弾性値を初期値データをして与え、部分ごとの力のつりあい条件を用いてパイプラインの部分ごとの荷重値を求めることに相当する。この荷重値は円筒形のパイプラインを三角形に分割した各三角形の値として求めることにより、部分ごとのストレスを計算することになる。
上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】時系列パイプライン管理ＧＩＳの構成の一実施例を表す図。
【図２】パイプライン腐食の拡大予測を説明する図。
【図３Ａ】パイプライン形状の変化（沈下変形）予測を説明するための施設管理地図と、その施設管理地図上の注目領域の断面図。
【図３Ｂ】沈下予測を行った結果を示す注目領域の断面図。
【図４】時系列形状／属性データを用いた予測・解析フローの一実施例を表す図。
【図５】時系列形状／属性データを用いた予測・解析フローの一実施例を表す図。
【図６】時系列腐食データの対応づけ方法を説明するための時系列腐食データの例で、データを直接重ね合わせた結果と、試行錯誤法によりデータの重ね合わせを行った結果を示す。
【図７Ａ】パイプライン変形範囲の対応づけを説明するための時系列パイプライン形状データの例。
【図７Ｂ】図７Ａのデータを直接重ね合わせた結果を示す。
【図７Ｃ】試行錯誤法によりデータの重ね合わせを行った結果を示す。
【図８Ａ】形状変化の差分管理方法の一実施例を説明するための形状データの例を示す図。
【図８Ｂ】図８Ａの形状データの座標データの格納方法を説明するための図。
【図９Ａ】属性データの差分管理方法の一実施例を説明するための変更前属性データの例を示す図。
【図９Ｂ】変更後属性データを示す図。
【図９Ｃ】差分管理された変化データを示す。
【図１０】属性データの時系列管理方法の一実施例を表す図。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図３Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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