(57)【要約】【課題】水位予測モデルのパラメータの変更における計算負荷を低減し、かつ、水位の予測を安定的に行うことを可能とする。【解決手段】河川の複数の分割領域毎に、分割領域から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出し、分割領域の各々についての降雨水の合計値及び多段タンクモデルを用いて所定期間経過時の水位を予測水位として予測し、タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、予測水位と所定期間経過時の実水位の関係に基づいて変更し、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた予測水位が所定期間経過時の実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、各タンクの河川流出係数を各タンクの貯留高の変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる候補ほど優先して用いて、各タンクの貯留高を変更する、情報処理装置。【選択図】図２
2017133910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得する取得部と、
前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する算出部と、
算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測する予測部と、
前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、前記予測部により予測された前記予測水位と前記取得部により取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて変更する変更部と、
を備え、
前記変更部は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、
情報処理装置。
【請求項２】
前記変更部は、前記予測部により予測された前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む前記所定の範囲外の値である場合に、前記各タンクの前記貯留高を変更する、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記変更部は、前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータを、変更後の前記各タンクの前記貯留高に基づいて、変更する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記変更部は、前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータを、前記各タンクの前記変更量に基づいて、変更する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータは、前記各タンクから下段側のタンクへ水が流出する度合いを示す下段タンク流出係数及び前記各タンクの前記河川流出係数のうち少なくとも一方を含む、請求項３又は４に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記予測部は、複数の時刻において前記予測水位を予測し、
前記変更部は、前記予測部による各時刻における前記予測水位の予測に対して、所定の回数に渡り連続で前記各タンクの前記貯留高が変更された場合に、前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータを変更する、
請求項３〜５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記複数の分割領域は、前記河川の流域における各地点と前記対象地点との距離に基づいて、前記河川の流域を分割することによって得られる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記複数の分割領域は、前記河川の流域における各地点の勾配に基づいて、前記河川の流域を分割することによって得られる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
情報処理装置と、
河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得する水位情報取得装置と、
前記河川の流域の降雨水の量を示す降雨水量情報を取得する降雨水量情報取得装置と、
を備える情報処理システムにおいて、
前記情報処理装置は、
前記水位情報及び前記降雨水量情報をそれぞれ前記水位情報取得装置及び前記降雨水量情報取得装置からネットワークを介して取得する取得部と、
前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する算出部と、
算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測する予測部と、
前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、前記予測部により予測された前記予測水位と前記取得部により取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて変更する変更部と、
を備え、
前記変更部は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、
情報処理システム。
【請求項１０】
河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得することと、
前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出することと、
算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測することと、
前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、予測された前記予測水位と取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて、情報処理装置によって、変更することと、
を含み、
前記情報処理装置は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、
情報処理方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得する取得部と、
前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する算出部と、
算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測する予測部と、
前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、前記予測部により予測された前記予測水位と前記取得部により取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて変更する変更部と、
として機能させるためのプログラムであって、
前記変更部は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大雨等による、河川の氾濫や洪水をはじめとする災害を防止するために、事前に河川の水位を予測することが行われている。そして、河川の流域の降雨量と河川の水位を関連付ける水位予測モデルを用いて水位を予測する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、河川の流域を複数の分割領域に分割し、複数の分割領域毎にタンクモデルを用いて分割領域から河川へ流出する水の流出量を算出することによって、河川の水位を予測する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、河川の流域を複数の分割領域に分割し、分割領域の表面状態を示すパラメータ及び分割領域の保水能力を示すパラメータからなるモデルを用いて複数の分割領域毎に分割領域から河川へ流出する水の流出量を算出することによって、河川の水位を予測する技術が開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１には、貯留関数モデル、合成合理式モデル、相関モデルを用いて河川の水位を予測する技術及び河川の水位の予測精度を向上するために各モデルのパラメータを変更する技術が開示されている。
【０００６】
また、非特許文献２には、ダイナミックウェーブモデルを用いて河川の水位を予測する技術及び河川の水位の予測精度を向上するために、粒子フィルタを用いて、ダイナミックウェーブモデルのパラメータを変更する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０５０９０３号公報
【特許文献２】特開２００７−０６３８４９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】天野卓三他、「中小河川における各種洪水予測モデルの適用性に関する研究」、河川技術論文集、２００３年６月、第９巻、ｐ．６１−６６
【非特許文献２】立川康人他、「粒子フィルタを用いた河川水位の実時間予測手法の開発」、土木学会論文集Ｂ１（水工学）、２０１１年、Ｖｏｌ．６７、Ｎｏ．４、ｐ．Ｉ＿５１１〜ｐ．Ｉ＿５１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、水位の予測に関する従来の技術において、水位予測モデルのパラメータの変更における計算負荷を低減することが困難であるという問題があった。例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている技術では、複数の分割領域毎に水位予測モデルを用いた計算が行われるため、水位の予測に用いられるパラメータの数及びパラメータを用いた計算の量を低減することが困難である。
【００１０】
また、水位の予測に関する従来の技術では、水位予測モデルのパラメータの変更において、変更後のパラメータを用いた予測による予測値が実測値に接近するようにパラメータを変更することに主眼が置かれていた。ゆえに、パラメータの変更量が比較的大きくなりやすいので、予測値の挙動の変化が大きくなり得る。それにより、さらなるパラメータの変更がなされ、パラメータ及び予測値の振動を誘発し得る。特に、予測値と相関の強いパラメータの変更量が比較的大きい場合に、当該振動の誘発は顕著になる。従って、パラメータの変更後において、水位の予測を安定的に行うことが困難となる場合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、水位予測モデルのパラメータの変更における計算負荷を低減し、かつ、水位の予測を安定的に行うことが可能な、新規かつ改良された情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得する取得部と、前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する算出部と、算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測する予測部と、前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、前記予測部により予測された前記予測水位と前記取得部により取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて変更する変更部と、を備え、前記変更部は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、情報処理装置、が提供される。
【００１３】
前記変更部は、前記予測部により予測された前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む前記所定の範囲外の値である場合に、前記各タンクの前記貯留高を変更してもよい。
【００１４】
前記変更部は、前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータを、変更後の前記各タンクの前記貯留高に基づいて、変更してもよい。
【００１５】
前記変更部は、前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータを、前記各タンクの前記変更量に基づいて、変更してもよい。
【００１６】
前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータは、前記各タンクから下段側のタンクへ水が流出する度合いを示す下段タンク流出係数及び前記各タンクの前記河川流出係数のうち少なくとも一方を含んでもよい。
【００１７】
前記予測部は、複数の時刻において前記予測水位を予測し、前記変更部は、前記予測部による各時刻における前記予測水位の予測に対して、所定の回数に渡り連続で前記各タンクの前記貯留高が変更された場合に、前記各タンクの前記貯留高と異なる前記パラメータを変更してもよい。
【００１８】
前記複数の分割領域は、前記河川の流域における各地点と前記対象地点との距離に基づいて、前記河川の流域を分割することによって得られてもよい。
【００１９】
前記複数の分割領域は、前記河川の流域における各地点の勾配に基づいて、前記河川の流域を分割することによって得られてもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報処理装置と、河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得する水位情報取得装置と、前記河川の流域の降雨水の量を示す降雨水量情報を取得する降雨水量情報取得装置と、を備える情報処理システムにおいて、前記情報処理装置は、前記水位情報及び前記降雨水量情報をそれぞれ前記水位情報取得装置及び前記降雨水量情報取得装置からネットワークを介して取得する取得部と、前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する算出部と、算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測する予測部と、前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、前記予測部により予測された前記予測水位と前記取得部により取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて変更する変更部と、を備え、前記変更部は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、情報処理システム、が提供される。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得することと、前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出することと、算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測することと、前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、予測された前記予測水位と取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて、情報処理装置によって、変更することと、を含み、前記情報処理装置は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、情報処理方法、が提供される。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、河川の対象地点の実水位を示す水位情報を取得する取得部と、前記河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、前記分割領域の降雨水が前記対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、前記分割領域から前記対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する算出部と、算出された前記分割領域の各々についての前記降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて前記所定期間経過時の水位を予測水位として予測する予測部と、前記タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を、前記予測部により予測された前記予測水位と前記取得部により取得される前記水位情報が示す前記所定期間経過時の前記実水位の関係に基づいて変更する変更部と、として機能させるためのプログラムであって、前記変更部は、変更後の前記各タンクの前記貯留高を用いていた場合に予測されていた前記予測水位が前記所定期間経過時の前記実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、前記各タンクの前記貯留高の変更量の候補のうち、前記各タンクの側面孔から前記河川へ水が流出する度合いを示す前記パラメータである河川流出係数を前記各タンクの前記変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる前記候補ほど優先して用いて、前記各タンクの前記貯留高を変更する、プログラム、が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、水位予測モデルのパラメータの変更における計算負荷を低減し、かつ、水位の予測を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る情報処理システムの構成の一例を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係る水位予測装置の機能構成の一例を示す説明図である。
【図３】分割領域データの一例を示す説明図である。
【図４】河川の流域の分割の第１の例を示す説明図である。
【図５】河川の流域の分割の第２の例を示す説明図である。
【図６】タンクモデル及び水位・流量変換式に含まれるパラメータの一例を示す説明図である。
【図７】タンクモデルの一例を示す説明図である。
【図８】同実施形態に係る水位予測装置が行う処理の流れの概要を示すフローチャートである。
【図９】同実施形態に係る水位予測装置が行う貯留高設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】同実施形態に係る水位予測装置が行うパラメータ変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１１】同実施形態に係る水位予測装置が行う水位予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
＜＜１．本発明の実施形態に係る情報処理システムの構成＞＞
まず、本発明の実施形態に係る情報処理システム１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る情報処理システム１の構成の一例を示す説明図である。図１に示したように、情報処理システム１は、雨量センサ１０と、水位センサ３０と、雨量予測サービス５０と、水位予測装置７０と、を備える。雨量センサ１０、水位センサ３０、及び雨量予測サービス５０と、水位予測装置７０とは、それぞれ有線又は無線の通信ネットワーク９０を介して相互に通信可能となっている。
【００２７】
雨量センサ１０は、本発明に係る降雨水量情報取得装置の一例である。雨量センサ１０は、河川の流域の降雨水の量を検出することにより、検出された降雨水の量を示す降雨水量情報を取得する。具体的には、雨量センサ１０は、一定時間毎（例えば１０分毎）に当該流域の単位時間あたりの降雨水の量を検出する。また、雨量センサ１０は、降雨水量情報を水位予測装置７０へ送信する。例えば、雨量センサ１０は、河川の近傍等に設置されてもよい。
【００２８】
水位センサ３０は、本発明に係る水位情報取得装置の一例である。水位センサ３０は、河川の対象地点の実水位を検出することにより、検出された実水位を示す水位情報を取得する。具体的には、水位センサ３０は、一定時間毎（例えば１０分毎）に当該対象地点の実水位を検出する。また、水位センサ３０は、水位情報を水位予測装置７０へ送信する。
【００２９】
雨量予測サービス５０は、雨量を予測し、予測された雨量を示す雨量予測情報を提供するサービスである。例えば、雨量予測サービス５０は、気象庁の降水短時間予報やレーダー・ナウキャストのような外部のサービスである。雨量予測サービス５０は、例えば、現時点から１時間経過時までは１０分間隔に、現時点から１時間経過時以降３時間経過時までは１時間間隔に区切られた複数の時間の各々における雨量を予測する。
【００３０】
水位予測装置７０は、本発明に係る情報処理装置の一例である。水位予測装置７０は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）並びにＣＰＵの実行において使用するプログラム及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成され得る。
【００３１】
水位予測装置７０は、雨量センサ１０、水位センサ３０、及び雨量予測サービス５０からそれぞれ送信される降雨水量情報、水位情報、及び雨量予測情報を用いて所定期間経過時の河川の対象地点の水位を予測水位として予測する。
【００３２】
具体的には、水位予測装置７０は、まず、河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、分割領域の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、分割領域から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する。そして、水位予測装置７０は、分割領域の各々から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデル（以下、単にタンクモデルとも称する。）を用いて所定期間経過時の対象地点の水位を予測水位として予測する。
【００３３】
また、水位予測装置７０は、水位予測に用いられる当該タンクモデルに含まれるパラメータを、予測された予測水位と水位情報が示す所定期間経過時の実水位の関係に基づいて変更する。
【００３４】
本実施形態に係る水位予測装置７０によれば、複数の分割領域毎に水位予測モデルを用いた計算を行うことを要しないので、水位の予測に用いられるパラメータの数及びパラメータを用いた計算の量を低減することができる。それにより、水位予測モデルのパラメータの変更における計算負荷を低減することが可能である。
【００３５】
また、本実施形態に係る水位予測装置７０は、水位の予測を安定的に行うことを可能とするために、タンクモデルに含まれるパラメータである各タンクの貯留高を所定の条件を満たすように変更する。このような貯留高の変更については、後述にて詳細に説明する。
【００３６】
＜＜２．本発明の実施形態に係る水位予測装置＞＞
＜２−１．機能構成＞
前節では、本実施形態に係る情報処理システム１の概要について説明した。続いて、図２〜図７を参照して、本実施形態に係る水位予測装置７０の機能構成について説明する。
【００３７】
図２は、本実施形態に係る水位予測装置７０の機能構成の一例を示す説明図である。図２に示したように、水位予測装置７０は、通信部７０１と、記憶部７０３と、制御部７０５と、を備える。
【００３８】
[通信部]
通信部７０１は、有線又は無線の通信ネットワーク９０を介して水位予測装置７０の外部の装置と通信する。例えば、通信部７０１は、雨量センサ１０、水位センサ３０、及び雨量予測サービス５０からそれぞれ降雨水量情報、水位情報、及び雨量予測情報を取得し、取得された各種情報を記憶部７０３へ記憶させる。なお、通信部７０１は、制御部７０５によって予測された対象地点の予測水位を示す情報を水防管理団体の端末等の外部の装置へ送信してもよい。
【００３９】
[記憶部]
記憶部７０３は、雨量水位データ記憶部７３１と、雨量水位予測データ記憶部７３３と、分割領域データ記憶部７３５と、貯留高記憶部７３７と、パラメータ記憶部７３９と、を含む。
【００４０】
（雨量水位データ記憶部）
雨量水位データ記憶部７３１は、雨量センサ１０により検出された河川の流域の降雨水の量を示す降雨水量情報及び水位センサ３０により検出された対象地点の実水位を示す水位情報を記憶する。また、雨量水位データ記憶部７３１は、雨量センサ１０により検出された降雨水の量の累積値を記憶する。設定された時間（例えば、６時間）継続して雨量センサ１０により降雨水が検出されなかった場合、降雨水の量の累積値は０に設定されてもよい。
【００４１】
（雨量水位予測データ記憶部）
雨量水位予測データ記憶部７３３は、雨量予測サービス５０により予測された雨量を示す雨量予測情報及び制御部７０５によって予測された対象地点の予測水位を示す情報を記憶する。
【００４２】
（分割領域データ記憶部）
分割領域データ記憶部７３５は、河川の流域の分割により得られた複数の分割領域に関する分割領域データを記憶する。例えば、分割領域データは、図３に示したように、分割領域のＩＤ、分割領域の面積（分割領域面積）、分割領域の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間（到達時間）、及び各分割流域の面積の合計値（流域面積）を示す情報を含む。
【００４３】
図３において、各分割領域のＩＤとして、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が示されている。また、各分割領域の分割領域面積として、３．５８[ｋｍ２]、８．７３[ｋｍ２]、及び８．１８[ｋｍ２]がそれぞれ示されている。また、各分割領域の到達時間として、１０[分]、２０[分]、及び３０[分]がそれぞれ示されている。例えば、分割領域内の各地点における降雨水が対象地点へ到達するまでの時間のうち最長の時間が到達時間として設定される。なお、分割領域内において対象地点から最も遠い地点の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間が到達時間として設定されてもよい。また、図３において、流域面積として、２７．６[ｋｍ２]が示されている。なお、流域の範囲は、標高データに基づいて決定される。
【００４４】
流域の分割の第１の例として、分割領域は、河川の流域における各地点と対象地点との距離に基づいて、河川の流域を分割することによって得られてもよい。図４は、河川の流域３の分割の第１の例を示す説明図である。図４に示した流域３の降雨水は、河川５の対象地点Ｐ１へ到達する。流域の分割の第１の例では、まず、流域３において対象地点Ｐ１から最も遠い地点である地点Ｐ２が特定される。次に、地点Ｐ２の降雨水が対象地点Ｐ１へ到達するまでの時間が算出される。
【００４５】
ここで、所定の地点の降雨水が対象地点まで到達するまでの時間を算出するための数式として、下記数式（１）や下記数式（２）が知られている。
【００４６】
【数１】
2017133910.tif 000003
【００４７】
【数２】
2017133910.tif 000004
【００４８】
数式（１）において、Ｔは所定の地点の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間を示し、Ｌは所定の地点から対象地点までの流路長を示し、Ｓは所定の地点から対象地点までの平均勾配の大きさを示す。また、数式（２）において、Ｔは所定の地点の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間を示し、Ｌは所定の地点から対象地点までの流路長を示し、Ｖは平均流速を示す。
【００４９】
流域の分割の第１の例において、図４における地点Ｐ２の降雨水が対象地点Ｐ１へ到達するまでの時間Ｔは、例えば、数式（１）又は数式（２）を用いて算出される。そして、算出されたＴに基づいて流路７中を降雨水が１０分間で進む距離が算出され、当該距離間隔に流路７が区切られる。図４における地点Ｐ１０、地点Ｐ２０、地点Ｐ３０、及び地点Ｐ４０は、流路７が区切られた地点を示す。そして、地点Ｐ１０、地点Ｐ２０、地点Ｐ３０、及び地点Ｐ４０の各々を通り対象地点Ｐ１を中心とする複数の円によって流域３が分割される。分割領域Ｒ１〜Ｒ５は、流域の分割の第１の例において流域３の分割により得られた分割領域である。
【００５０】
流域の分割の第２の例として、分割領域は、河川の流域における各地点の勾配に基づいて、河川の流域を分割することによって得られてもよい。図５は、河川の流域３の分割の第２の例を示す説明図である。流域の分割の第２の例では、まず、流域３は、複数の領域に区切られる。例えば、流域３は、図５において破線で示した格子領域に区切られる。次に、各格子領域の勾配の方向及び大きさに基づいて、各格子領域から対象領域Ｐ１への流路及び流速を求めることにより、各格子領域の降雨水が対象地点Ｐ１へ到達するまでの時間が特定される。そして、各々の分割領域に含まれる格子領域の降雨水が対象地点Ｐ１へ到達するまでの時間が分割領域毎に設定される所定の範囲内となるように、流域３が分割される。図５に示した分割領域Ｒ１〜Ｒ５は、流域の分割の第２の例において流域３の分割により得られた分割領域である。
【００５１】
（貯留高記憶部）
貯留高記憶部７３７は、制御部７０５が行う処理において用いられる多段のタンクモデルに含まれる各タンクの貯留高を記憶する。なお、各タンクの貯留高は当該タンクモデルに含まれるパラメータの一部であり、当該タンクモデルに含まれる他のパラメータはパラメータ記憶部７３９に記憶される。
【００５２】
（パラメータ記憶部）
パラメータ記憶部７３９は、制御部７０５が行う処理において用いられるタンクモデル及び水位・流量変換式に含まれるパラメータを記憶する。例えば、パラメータ記憶部７３９により記憶されるパラメータは、図６に示したように、各タンクの河川流出係数、各タンクの河川流出口高さ、各タンクの下段タンク流出係数、水位・流量変換式係数、及び水位・流量変換式補正項を含む。河川流出係数は、各タンクの側面孔から河川へ水が流出する度合いを示すパラメータである。また、河川流出口高さは、各タンクにおける当該側面孔の高さを示すパラメータである。また、下段タンク流出係数は、各タンクから下段側のタンクへ水が流出する度合いを示すパラメータである。なお、水位・流量変換式係数、及び水位・流量変換式補正項は、水位と流量とを互いに変換するための後述する変換式におけるパラメータである。
【００５３】
図６において、１段目〜３段目タンクの河川流出係数として、それぞれ０．０１２、０．００４、及び０．００１が示されている。また、１段目〜３段目タンクの河川流出口高さとして、それぞれ２．５[ｍｍ]、０．０[ｍｍ]、及び０．０[ｍｍ]が示されている。また、１段目〜３段目タンクの下段タンク流出係数として、それぞれ０．０９８、０．０８２、及び０．０１８が示されている。また、水位・流量変換式係数として、１０．５が示されている。また、水位・流量変換式補正項として、０．０が示されている。なお、図６に示したパラメータは一例に過ぎず、本発明の技術的範囲は係る例に限定されず、パラメータは、河川に応じて設定されてもよく、対象地点の環境に応じて設定されてもよい。
【００５４】
[制御部]
制御部７０５は、降雨水量算出部７５１と、水位予測部７５２と、パラメータ変更部７５３と、貯留高設定部７５５と、を含む。以下、降雨水量算出部７５１、水位予測部７５２、パラメータ変更部７５３又は貯留高設定部７５５が行う各種処理の具体的な説明において、分割領域データとして図３に示した情報が参照され、タンクモデル及び水位・流量変換式に含まれるパラメータとして図６に示したパラメータが参照されるものとする。
【００５５】
（降雨水量算出部）
降雨水量算出部７５１は、河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、分割領域の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、分割領域から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出する。
【００５６】
例えば、降雨水量算出部７５１は、記憶部７０３に記憶される降雨水量情報、雨量予測情報、及び分割領域データ、並びに下記数式（３）及び（４）を用いて分割領域の各々から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出することにより、当該降雨水の量の合計値を算出する。以下、所定期間は現時刻から１０分間間隔に区切られた複数の時間である例について説明する。
【００５７】
【数３】
2017133910.tif 000005
【００５８】
【数４】
2017133910.tif 000006
【００５９】
数式（３）及び（４）において、ＲＣ（ｔ）は分割領域の各々から対象地点へ時刻ｔからの１０分間において到達する降雨水の量の合計値を示し、Ｒｉ（ｇ）は時刻ｇからの１０分間における分割領域Ｒｉの降雨水の量を示し、Ｒ（ｇ）は降雨水量情報又は雨量予測情報が示す時刻ｇからの１０分間における降雨水の量を示し、Ｔｉは分割領域Ｒｉの到達時間を示し、Ａｉは分割領域Ｒｉの分割領域面積を示し、Ａは流域面積を示す。
【００６０】
なお、分割領域Ｒｉ内の各地点における降雨水が対象地点へ到達するまでの時間のうち最長の時間が到達時間Ｔｉとして設定されるので、分割領域Ｒｉ内の各地点における降雨水が対象地点へ到達するまでの時間は設定された到達時間Ｔｉ以下となる。ゆえに、数式（３）は、設定された到達時間Ｔｉを補正するための補正値Ｄの項を含む。例えば、Ｄの値として１０が適用され得る。
【００６１】
ここで、河川の流域が図３に示した分割領域Ｒ１〜Ｒ３の３つの分割領域に分割されるとした場合、例えば、ＲＣ（１０：００）はＲ１（１０：００）とＲ２（９：５０）とＲ３（９：４０）の合計値となり、ＲＣ（１０：１０）はＲ１（１０：１０）とＲ２（１０：００）とＲ３（９：５０）の合計値となり、ＲＣ（１０：２０）はＲ１（１０：２０）とＲ２（１０：１０）とＲ３（１０：００）の合計値となる。従って、Ｒ（９：４０）、Ｒ（９：５０）、Ｒ（１０：００）、Ｒ（１０：１０）、Ｒ（１０：２０）が、それぞれ０[ｍｍ]、０[ｍｍ]、１[ｍｍ]、３[ｍｍ]、２[ｍｍ]である場合、ＲＣ（１０：００）、ＲＣ（１０：１０）、ＲＣ（１０：２０）として、それぞれ０．１３[ｍｍ]、０．７１[ｍｍ]、１．５１[ｍｍ]が算出される。
【００６２】
（水位予測部）
水位予測部７５２は、分割領域の各々から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて所定期間経過時の対象地点の水位を予測水位として予測する。また、水位予測部７５２は、予測された対象地点の予測水位を示す情報を記憶部７０３へ記憶させる。なお、水位予測部７５２は、予測された対象地点の予測水位を示す情報を通信部７０１へ出力し、当該情報を通信部７０１に送信させてもよい。以下、水位予測部７５２による水位の予測について具体的に説明する。
【００６３】
まず、水位予測部７５２は、所定期間経過時の各タンクの貯留高を算出する。タンクモデルによれば、図７に示したように、時刻ｔからの１０分間において、１段目タンクにＲＣ（ｔ）に相当する量の降雨水が流入し、各タンクの側面孔からそれぞれｑｊ（ｔ）（ｊ＝１、２、３）に相当する量の降雨水が河川へ流出し、各タンクからそれぞれｆｊ（ｔ）（ｊ＝１、２、３）に相当する量の降雨水が下段側のタンクへ流出する。図７において、Ｓ１（ｔ）〜Ｓ３（ｔ）はそれぞれ時刻ｔにおける１〜３段目タンクの貯留高を示し、Ｌｊ（ｊ＝１、２、３）はｊ段目タンクの河川流出口高さを示す。ここで、時刻ｔからΔｔが経過した時点における１〜３段目の各タンクの貯留高Ｓ１（ｔ＋Δｔ）〜Ｓ３（ｔ＋Δｔ）、ｑｊ（ｔ）、及びｆｊ（ｔ）は以下の数式（５）〜（９）によって表される。
【００６４】
【数５】
2017133910.tif 000007
【００６５】
【数６】
2017133910.tif 000008
【００６６】
【数７】
2017133910.tif 000009
【００６７】
【数８】
2017133910.tif 000010
【００６８】
【数９】
2017133910.tif 000011
【００６９】
数式（５）〜（７）において、Δｔは、ＲＣ（ｔ）、ｑ１（ｔ）〜ｑ３（ｔ）、及びｆ１（ｔ）〜ｆ３（ｔ）に対応する時間に設定される。ゆえに、本明細書においてΔｔは１０分に設定されるが、係る例に限定されず、ＲＣ（ｔ）、ｑ１（ｔ）〜ｑ３（ｔ）、及びｆ１（ｔ）〜ｆ３（ｔ）に対応する時間、並びにΔｔについて設定される時間は他の時間であってもよい。
【００７０】
数式（８）及び（９）において、ｋｊ１はｊ段目タンクの側面孔から河川へ水が流出する度合いを示すｊ段目タンクの河川流出係数を示し、ｋｊ２はｊ段目タンクから当該タンクの下段側のタンクへ水が流出する度合いを示すｊ段目タンクの下段タンク流出係数を示す。
【００７１】
水位予測部７５２は、記憶部７０３に記憶されている現時刻における各タンクの貯留高、分割領域の各々から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量の合計値、及び数式（５）〜（９）を用いて所定期間経過時の各タンクの貯留高を算出する。
【００７２】
具体的には、水位予測部７５２は、まず、記憶部７０３に記憶されている現時刻ｔ０の各タンクの貯留高Ｓ１（ｔ０）〜Ｓ３（ｔ０）、及び分割領域の各々から対象地点へ現時刻ｔ０からの１０分間において到達する降雨水の量ＲＣ（ｔ０）を用いて現時刻ｔ０から１０分経過時の各タンクの貯留高Ｓ１（ｔ０＋Δｔ）〜Ｓ３（ｔ０＋Δｔ）を算出する。次に、水位予測部７５２は、算出された現時刻ｔ０から１０分経過時の各タンクの貯留高Ｓ１（ｔ０＋Δｔ）〜Ｓ３（ｔ０＋Δｔ）、及び分割領域の各々から対象地点へ時刻（ｔ０＋Δｔ）からの１０分間において到達する降雨水の量ＲＣ（ｔ０＋Δｔ）を用いて時刻（ｔ０＋Δｔ）から１０分経過時の各タンクの貯留高Ｓ１（ｔ０＋２Δｔ）〜Ｓ３（ｔ０＋２Δｔ）を算出する。そして、水位予測部７５２は、順次所定期間経過時の各タンクの貯留高Ｓ１（ｔ０＋ＮΔｔ）〜Ｓ３（ｔ０＋ＮΔｔ）を算出する。
【００７３】
続いて、水位予測部７５２は、算出された各タンクの所定期間経過時の貯留高、上述した数式（８）、及び下記数式（１０）〜（１２）を用いて所定期間経過時の対象地点の水位を予測する。なお、数式（１０）〜（１２）において、Ｑｊ（ｔ）はｊ段目タンクの側面孔からの時刻ｔにおける流量を示し、Ｈ（ｔ）は時刻ｔにおける対象地点の水位を示し、ａは水位・流量変換式係数を示し、ｂは水位・流量変換式補正項を示す。なお、式（１２）は、水位と流量とを互いに変換するための変換式に相当する。
【００７４】
【数１０】
2017133910.tif 000012
【００７５】
【数１１】
2017133910.tif 000013
【００７６】
【数１２】
2017133910.tif 000014
【００７７】
なお、水位予測部７５２は、以上説明した水位の予測を一定時間毎に行ってもよい。例えば、水位予測部７５２は、１０分毎に水位の予測を行う。
【００７８】
（パラメータ変更部）
パラメータ変更部７５３は、記憶部７０３に記憶されたタンクモデルに含まれるパラメータを、水位予測部７５２により予測された所定期間経過時の水位である予測水位と水位情報が示す当該所定期間経過時の実水位の関係に基づいて変更する。本実施形態に係るパラメータ変更部７５３は、例えば、各タンクの貯留高を、予測水位と水位情報が示す所定期間経過時の実水位の関係に基づいて、所定の条件を満たすように変更する。具体的には、本実施形態に係るパラメータ変更部７５３は、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた予測水位が所定期間経過時の実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、各タンクの河川流出係数を各タンクの貯留高の変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる候補ほど優先して用いて、各タンクの貯留高を変更する。
【００７９】
なお、パラメータ変更部７５３によるパラメータの変更において用いられる予測された予測水位の時刻及び水位情報が示す実水位の時刻は、必ずしも一致しなくともよい。例えば、パラメータ変更部７５３は、水位予測部７５２により予測された所定期間経過時の対象地点の予測水位と水位情報が示す当該所定期間経過時の直前又は直後に検出された対象地点の実水位の関係に基づいてパラメータを変更してもよい。以下、パラメータ変更部７５３による各タンクの貯留高の変更処理について、より具体的に説明する。
【００８０】
パラメータ変更部７５３は、予測された予測水位が所定期間経過時の実水位を含む所定の範囲外の値である場合に、各タンクの貯留高を変更してもよい。例えば、パラメータ変更部７５３は、過去において予測された現時刻ｔ０における対象地点の予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が水位センサ３０により検出された現時刻ｔ０における対象地点の実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲外の値である場合に、現時刻ｔ０における各タンクの貯留高を変更する。ここで、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲外の値であるか否かを、例えば、下記式（１３）を用いて判断し得る。
【００８１】
【数１３】
2017133910.tif 000015
【００８２】
式（１３）において、下限規定量Ｅｕｄｒは、実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む上記所定の範囲の下限側の閾値を規定する。また、上限規定量Ｅｏｖｒは、実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む上記所定の範囲の上限側の閾値を規定する。換言すると、上記所定の範囲は、実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）から下限規定量Ｅｕｄｒを減算して得られた値以上、実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）から上限規定量Ｅｏｖｒを加算して得られた値以下の範囲である。
【００８３】
パラメータ変更部７５３は、例えば、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が式（１３）を満たす場合に、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が上記所定の範囲外の値でないと判定し、各タンクの貯留高の変更を行わない。一方、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が式（１３）を満たさない場合に、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が上記所定の範囲外の値であると判定し、各タンクの貯留高の変更を行う。下限規定量Ｅｕｄｒと上限規定量Ｅｏｖｒとは、互いに異なる値に設定されてもよい。下限規定量Ｅｕｄｒ又は上限規定量Ｅｏｖｒは、例えば、実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）に応じて設定されてもよく、固定値であってもよい。具体的には、下限規定量Ｅｕｄｒ及び上限規定量Ｅｏｖｒは、それぞれ実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）の５％及び３％の値に設定されてもよく、それぞれ１０［ｃｍ］及び６［ｃｍ］に設定されてもよい。
【００８４】
なお、下限規定量Ｅｕｄｒ及び上限規定量Ｅｏｖｒは、同一の値に設定されてもよい。換言すると、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）と実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）との差が所定の値より大きい場合に、各タンクの貯留高を変更してもよい。
【００８５】
本実施形態に係るパラメータ変更部７５３は、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた予測水位が所定期間経過時の実水位を含む所定の範囲内の値となるように、各タンクの貯留高を変更する。例えば、パラメータ変更部７５３は、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた現時刻ｔ０における対象地点の予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が水位センサ３０により検出された現時刻ｔ０における対象地点の実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲内の値となるように、現時刻ｔ０における各タンクの貯留高を変更する。ここで、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲内の値であるか否かを、例えば、下記式（１４）を用いて判断し得る。なお、下記式（１４）において、上記所定の範囲は、式（１３）における場合と同様に、下限規定量Ｅｕｄｒ及び上限規定量Ｅｏｖｒによって規定される。
【００８６】
【数１４】
2017133910.tif 000016
【００８７】
パラメータ変更部７５３は、例えば、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす場合に、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲内の値であると判定する。一方、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たさない場合に、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲内の値でないと判定する。
【００８８】
なお、上述したように、下限規定量Ｅｕｄｒ及び上限規定量Ｅｏｖｒは、同一の値に設定されてもよい。換言すると、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）と実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）との差が所定の値以下となるように、各タンクの貯留高を変更してもよい。
【００８９】
また、本実施形態に係るパラメータ変更部７５３は、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、各タンクの河川流出係数を各タンクの変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる候補ほど優先して用いて、各タンクの貯留高を変更する。パラメータ変更部７５３は、具体的には、２段目タンクと１段目タンクとの間での貯留高の移動、３段目タンクと２段目タンクとの間での貯留高の移動、及び３段目タンクより下方の地下に相当する箇所と３段目タンクとの間での貯留高の移動を行うことによって、各タンクの貯留高を変更してもよい。
【００９０】
ここで、２段目タンクから１段目タンクへの貯留高の移動量、３段目タンクから２段目タンクへの貯留高の移動量、及び３段目タンクより下方の地下に相当する箇所から３段目タンクへの貯留高の移動量をそれぞれ示す値を貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕとする。この場合、パラメータ変更部７５３による各タンクの貯留高の変更において、１〜３段目タンクの貯留高の変更量は、それぞれΔＳ１２、ΔＳ２３からΔＳ１２を減算して得られる値、及びΔＳ３ＵからΔＳ２３を減算して得られる値として表される。ゆえに、各タンクの河川流出係数ｋｊ１を各タンクの変更量の絶対値に乗じて得られる値である指標値Ｅは、下記式（１５）によって表される。なお、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、ΔＳ３Ｕのうち少なくとも１つは、０であってもよい。
【００９１】
【数１５】
2017133910.tif 000017
【００９２】
パラメータ変更部７５３は、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、例えば、式（１５）における指標値Ｅが小さくなる候補ほど優先して用いて、各タンクの貯留高を変更する。指標値Ｅは、タンクモデルを用いて算出される各タンクから河川へ流出する降雨水の量の合計値の、各タンクの貯留高の変更前後における変動量と関連性を有する。また、式（１２）が示すように、河川への流出する降雨水の量と水位とは相関がある。ゆえに、指標値Ｅは、タンクモデルを用いて予測される対象地点の水位の、各タンクの貯留高の変更前後における変動量と関連性を有する。よって、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、指標値Ｅが小さくなる候補ほど優先して用いて、各タンクの貯留高を変更することによって、貯留高の変更前後における予測水位の挙動の変化を抑制することができる。従って、本実施形態によれば、貯留高の変更に伴う各種パラメータ及び予測水位の振動の発生を抑制し得るので、水位の予測を安定的に行うことが可能となる。
【００９３】
なお、本明細書では、パラメータ変更部７５３は、指標値Ｅが小さくなる貯留高の変更量の候補ほど優先して用いる例について説明しているが、指標値Ｅの符号を反転させた値が指標値として適用される場合には、パラメータ変更部７５３は、当該指標値が大きくなる貯留高の変更量の候補ほど優先して用い得る。
【００９４】
また、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）より大きい場合に、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕを負の値に設定してもよい。一方、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）より小さい場合に、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕを正の値に設定してもよい。以下、パラメータ変更部７５３による各タンクの貯留高の変更処理における、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち変更量として用いる候補の特定について、より具体的に説明する。
【００９５】
例えば、パラメータ変更部７５３は、まず、各タンクの貯留高の変更量の複数の候補を選択し、選択された各候補について、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた現時刻ｔ０における対象地点の予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）を算出する。そして、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす候補があるか否かを判定する。次に、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす候補の各々について、式（１５）における指標値Ｅを算出する。そして、パラメータ変更部７５３は、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす候補の各々のうち指標値Ｅが最も小さい候補を特定し、特定された候補を用いて現時刻ｔ０における各タンクの貯留高の変更を行う。具体的には、パラメータ変更部７５３は、特定された候補が示す各タンクの貯留高の変更量の分、現時刻ｔ０における各タンクの貯留高を増加又は減少させる。
【００９６】
なお、選択された候補のうち、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす候補が存在しない場合、パラメータ変更部７５３は、再度、各タンクの貯留高の変更量の複数の候補の選択を行ってもよい。候補の選択において、パラメータ変更部７５３は、例えば、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕの合計値が所定の設定値となる各タンクの貯留高の変更量の候補を選択してもよい。以下、一例として、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕの各々の設定値の最小単位が０．０１［ｍ］である場合について説明する。
【００９７】
例えば、パラメータ変更部７５３は、まず、設定値を０．０１［ｍ］に設定し、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕの合計値が０．０１［ｍ］となる各タンクの貯留高の変更量の候補を選択する。具体的には、パラメータ変更部７５３は、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、ΔＳ３Ｕがそれぞれ「０［ｍ］、０［ｍ］、０．０１［ｍ］」、「０［ｍ］、０．０１［ｍ］、０［ｍ］」、「０．０１［ｍ］、０［ｍ］、０［ｍ］」となる各タンクの貯留高の変更量を３つの候補として選択する。
【００９８】
このように選択された候補のうち、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす候補が存在しない場合、パラメータ変更部７５３は、次に、設定値を０．０２［ｍ］へ増加させ、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕの合計値が０．０２［ｍ］となる各タンクの貯留高の変更量の候補を選択する。具体的には、パラメータ変更部７５３は、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、ΔＳ３Ｕがそれぞれ「０［ｍ］、０［ｍ］、０．０２［ｍ］」、「０［ｍ］、０．０２［ｍ］、０［ｍ］」、「０．０２［ｍ］、０［ｍ］、０［ｍ］」、「０［ｍ］、０．０１［ｍ］、０．０１［ｍ］」、「０．０１［ｍ］、０［ｍ］、０．０１［ｍ］」、「０．０１［ｍ］、０．０１［ｍ］、０［ｍ］」となる各タンクの貯留高の変更量を６つの候補として選択する。
【００９９】
以上のように、選択された候補のうち、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす候補が抽出されるまで、パラメータ変更部７５３は、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕの合計値の設定値の増加及び当該設定値に応じた候補の選択を繰り返してもよい。なお、パラメータ変更部７５３は、各タンクの貯留高の変更量の候補の選択処理において、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕの合計値が互いに異なる各タンクの貯留高の変更量をそれぞれ候補として選択してもよい。
【０１００】
パラメータ変更部７５３は、タンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを、変更してもよい。パラメータ変更部７５３により変更される当該貯留高と異なるパラメータは、具体的には、各タンクの下段タンク流出係数及び各タンクの河川流出係数のうち少なくとも一方を含んでもよい。以下、変更後の各タンクの貯留高に基づいて当該貯留高と異なるパラメータを変更する例と、各タンクの貯留高の変更量に基づいて当該貯留高と異なるパラメータを変更する例について順に説明する。
【０１０１】
まず、変更後の各タンクの貯留高に基づいてタンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを変更する例について説明する。パラメータ変更部７５３は、タンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを、変更後の各タンクの貯留高に基づいて、変更してもよい。
【０１０２】
例えば、パラメータ変更部７５３は、変更後の現時刻ｔ０における各タンクの貯留高に基づいて、各タンクの河川流出係数ｋｊ１を変更する。変更後の現時刻ｔ０におけるｊ段目タンクの貯留高Ｓｊ＿ｒｅｖ（ｔ０）は、上述した式（５）〜（７）に式（８）及び（９）を代入することによって、他のパラメータを用いて下記数式（１６）〜（１８）により表され得る。
【０１０３】
【数１６】
2017133910.tif 000018
【０１０４】
【数１７】
2017133910.tif 000019
【０１０５】
【数１８】
2017133910.tif 000020
【０１０６】
パラメータ変更部７５３は、式（１６）〜（１８）へ各タンクの下段タンク流出係数ｋｊ２としてパラメータ記憶部７３９に記憶されている値を代入し、式（１６）〜（１８）を連立して解くことによって、各タンクの河川流出係数ｋｊ１を算出する。そして、パラメータ変更部７５３は、得られた値へ各タンクの河川流出係数ｋｊ１をそれぞれ変更する。
【０１０７】
また、パラメータ変更部７５３は、変更後の現時刻ｔ０における各タンクの貯留高に基づいて、各タンクの下段タンク流出係数ｋｊ２を変更してもよい。その場合には、パラメータ変更部７５３は、式（１６）〜（１８）へ各タンクの河川流出係数ｋｊ１としてパラメータ記憶部７３９に記憶されている値を代入し、式（１６）〜（１８）を連立して解くことによって、各タンクの下段タンク流出係数ｋｊ２を算出する。そして、パラメータ変更部７５３は、得られた値へ各タンクの下段タンク流出係数ｋｊ２をそれぞれ変更する。
【０１０８】
続いて、各タンクの貯留高の変更量に基づいてタンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを変更する例について説明する。パラメータ変更部７５３は、タンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを、各タンクの貯留高の変更量に基づいて、変更してもよい。
【０１０９】
例えば、パラメータ変更部７５３は、現時刻ｔ０における各タンクの貯留高の変更処理において用いられた各タンクの貯留高の変更量に基づいて、各タンクの河川流出係数ｋｊ１を変更する。ｊ段目タンクの河川流出係数ｋｊ１の変更量Δｋｊ１は、それぞれ下記数式（１９）〜（２１）により表され得る。なお、貯留高Ｓｊ（ｔ０）は変更前の現時刻ｔ０におけるｊ段目タンクの貯留高を示し、αｊ１は変更量Δｋｊ１を算出するために設定される係数である。αｊ１は、例えば、記憶部７０３に記憶される。
【０１１０】
【数１９】
2017133910.tif 000021
【０１１１】
【数２０】
2017133910.tif 000022
【０１１２】
【数２１】
2017133910.tif 000023
【０１１３】
式（１９）〜（２１）の右辺において、係数αｊ１に掛かる部分は、各タンクについての変更前の現時刻ｔ０における貯留高Ｓｊ（ｔ０）に対する貯留高の変更量の割合に相当する。ゆえに、式（１９）〜（２１）を用いて河川流出係数ｋｊ１の変更量Δｋｊ１を算出することによって、各タンクにおける貯留高の変更量の程度に応じて河川流出係数ｋｊ１を変更することができる。
【０１１４】
また、αｊ１は正の値に設定されるので、各タンクにおける貯留高の変更量が正の値である場合に、河川流出係数ｋｊ１の変更量Δｋｊ１は正の値となる。ここで、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）より小さい場合には、タンクモデルにより算出された結果と比較して、各タンクから実際に河川へ流出している水の量が多い可能性が高い。また、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）より小さい場合には、各タンクにおける貯留高の変更量は正の値となりやすい。よって、式（１９）〜（２１）を用いた変更量Δｋｊ１の算出によれば、そのような場合において、河川流出係数ｋｊ１を増大させることができるので、対象地点の実際の環境に沿ったパラメータ変更が可能となる。
【０１１５】
パラメータ変更部７５３は、現時刻ｔ０における各タンクの貯留高の変更処理において用いられた各タンクの貯留高の変更量に基づいて、各タンクの下段タンク流出係数ｋｊ２を変更してもよい。ｊ段目タンクの下段タンク流出係数ｋｊ２の変更量Δｋｊ２は、それぞれ下記数式（２２）〜（２４）により表される。なお、αｊ２は変更量Δｋｊ２を算出するために設定される係数である。αｊ２は、例えば、記憶部７０３に記憶される。
【０１１６】
【数２２】
2017133910.tif 000024
【０１１７】
【数２３】
2017133910.tif 000025
【０１１８】
【数２４】
2017133910.tif 000026
【０１１９】
式（２２）〜（２４）の右辺において、係数αｊ２に掛かる部分は、式（１９）〜（２１）と同様に、各タンクについての変更前の現時刻ｔ０における貯留高Ｓｊ（ｔ０）に対する貯留高の変更量の割合に相当する。ゆえに、式（２２）〜（２４）を用いて下段タンク流出係数ｋｊ２の変更量Δｋｊ２を算出することによって、各タンクにおける貯留高の変更量の程度に応じて下段タンク流出係数ｋｊ２を変更することができる。
【０１２０】
また、αｊ２は正の値に設定されるので、各タンクにおける貯留高の変更量が正の値である場合に、下段タンク流出係数ｋｊ２の変更量Δｋｊ２は負の値となる。ここで、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）より小さい場合には、タンクモデルにより算出された結果と比較して、各タンクから実際に下段側のタンクへ流出している水の量が少ない可能性が高い。また、予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）より小さい場合には、各タンクにおける貯留高の変更量は正の値となりやすい。よって、式（２２）〜（２４）を用いた変更量Δｋｊ２の算出によれば、そのような場合において、下段タンク流出係数ｋｊ２を低減させることができるので、対象地点の実際の環境に沿ったパラメータ変更が可能となる。
【０１２１】
上述した係数αｊ１及び係数αｊ２が過度に大きな値に設定されると、パラメータの変更前後における予測水位の挙動の変化が大きくなる場合がある。ゆえに、係数αｊ１及び係数αｊ２は、例えば、０〜１の間の値に設定される。具体的には、係数αｊ１及び係数αｊ２は、０．２に設定されてもよい。
【０１２２】
また、パラメータ変更部７５３は、水位予測部７５２による各時刻における水位の予測に対して、所定の回数に渡り連続で貯留高が変更された場合に、タンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを変更してもよい。例えば、パラメータ変更部７５３は、１０分毎に水位予測部７５２により行われる水位の予測に対して、所定の回数に渡り連続で貯留高が変更されたことをトリガとして、タンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを変更してもよい。
【０１２３】
（貯留高設定部）
貯留高設定部７５５は、記憶部７０３に記憶されている降雨水量情報が示す雨量センサ１０により検出された降雨水の量の累積値が０である場合に、現時刻ｔ０における各タンクの貯留高を水位情報が示す現時刻ｔ０における対象地点の実水位に基づいて設定する。
【０１２４】
具体的には、降雨水量情報の累積値が０である場合に、貯留高設定部７５５は、まず、現時刻ｔ０における１段目タンクの貯留高Ｓ１（ｔ０）及び現時刻ｔ０における２段目タンクの貯留高Ｓ２（ｔ０）を０に設定する。次に、貯留高設定部７５５は、水位情報が示す現時刻ｔ０における対象地点の実水位及び上述した数式（１１）及び（１２）を用いて３段目タンクの側面孔からの現時刻ｔ０における流量Ｑ３（ｔ０）を算出する。なお、現時刻ｔ０における１段目タンクの貯留高及び現時刻ｔ０における２段目タンクの貯留高は０に設定されるので、Ｑ１（ｔ０）及びＱ２（ｔ０）は０である。そして、貯留高設定部７５５は、算出されたＱ３（ｔ０）、並びに数式（８）及び（１０）を用いて、現時刻ｔ０における３段目タンクの貯留高Ｓ３（ｔ０）を算出し、得られた値に３段目タンクの貯留高Ｓ３（ｔ０）を設定する。
【０１２５】
例えば、水位情報が示す現時刻ｔ０における対象地点の水位が０．２５[ｍ]であった場合、現時刻ｔ０における流量Ｑ３（ｔ０）として、０．６５６[ｍ３／ｓｅｃ]が算出される。そして、現時刻ｔ０における３段目タンクの貯留高Ｓ３（ｔ０）として、１４．２７[ｍｍ]が算出され、設定される。
【０１２６】
＜２−２．動作＞
続いて、図８〜図１１を参照して、本実施形態に係る水位予測装置７０が行う処理の流れを説明する。
【０１２７】
図８は、本実施形態に係る水位予測装置７０が行う処理の流れの概要を示すフローチャートである。図８に示したように、制御部７０５は、設定時間待機し（ステップＳ１０２）、設定時間経過時において記憶部７０３に記憶されている降雨水量情報が示す降雨水の量の累積値が０である場合（ステップＳ１０４／ＹＥＳ）、貯留高設定処理を実行する（ステップＳ１０６）。次に、制御部７０５は、水位予測処理を実行し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２の処理へ戻る。
【０１２８】
一方、設定時間経過時において記憶部７０３に記憶されている降雨水量情報が示す降雨水の量の累積値が０ではない場合（ステップＳ１０４／ＮＯ）、かつ、過去において予測された現時刻ｔ０における対象地点の予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が水位センサ３０により検出された現時刻ｔ０における対象地点の実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲外の値である場合（ステップＳ１１０／ＹＥＳ）、制御部７０５は、パラメータ変更処理を実行する（ステップＳ１１２）。次に、制御部７０５は、水位予測処理を実行し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２の処理へ戻る。
【０１２９】
また、設定時間経過時において記憶部７０３に記憶されている降雨水量情報が示す降雨水の量の累積値が０ではない場合（ステップＳ１０４／ＮＯ）、かつ、過去において予測された予測水位Ｈｐｒｅｄ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲外の値でない場合（ステップＳ１１０／ＮＯ）、制御部７０５は、パラメータ変更処理を実行せず、水位予測処理を実行し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２の処理へ戻る。
【０１３０】
なお、いずれかの処理でエラーが発生した場合、制御部７０５は、図８に示した処理を終了する。また、制御部７０５は、ステップＳ１０２の処理の後に雨量センサ１０及び水位センサ３０からそれぞれ送信された降雨水量情報及び水位情報が記憶部７０３へ追加されたことをトリガとしてステップＳ１０４の判定処理を開始してもよい。
【０１３１】
以上、水位予測装置７０が行う処理の流れの概要について説明した。続いて、水位予測装置７０が行う貯留高設定処理、パラメータ変更処理、及び水位予測処理の流れについてそれぞれ説明する。
【０１３２】
図９は、本実施形態に係る水位予測装置７０が行う貯留高設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９に示したように、貯留高設定処理において、貯留高設定部７５５は、まず、現時刻ｔ０における１段目タンクの貯留高Ｓ１（ｔ０）及び現時刻ｔ０における２段目タンクの貯留高Ｓ２（ｔ０）を０に設定する（ステップＳ２０２）。次に、貯留高設定部７５５は、水位情報が示す現時刻ｔ０における対象地点の実水位に基づいて、３段目タンクの側面孔からの現時刻ｔ０における流量Ｑ３（ｔ０）を算出する（ステップＳ２０４）。次に、貯留高設定部７５５は、現時刻ｔ０における３段目タンクの貯留高Ｓ３（ｔ０）を算出し、得られた値に３段目タンクの貯留高Ｓ３（ｔ０）を設定する（ステップＳ２０６）。そして、図９に示した処理は終了する。
【０１３３】
図１０は、本実施形態に係る水位予測装置７０が行うパラメータ変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１０に示したように、パラメータ変更処理において、パラメータ変更部７５３は、まず、各タンクの貯留高の変更量の複数の候補を選択する（ステップＳ３０２）。次に、パラメータ変更部７５３は、選択された各候補について、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた現時刻ｔ０における予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）を算出する（ステップＳ３０４）。そして、パラメータ変更部７５３は、変更後の貯留高を用いていた場合に予測されていた現時刻ｔ０における予測水位予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が水位センサ３０により検出された現時刻ｔ０における対象地点の実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲内の値となる候補があるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。
【０１３４】
予測水位予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲内の値となる候補があると判定された場合（ステップＳ３０６／ＹＥＳ）、パラメータ変更部７５３は、そのような候補の各々について、指標値Ｅを算出する（ステップＳ３０８）。一方、予測水位予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が実水位Ｈｏｂｓ（ｔ０）を含む所定の範囲内の値となる候補がないと判定された場合（ステップＳ３０６／ＮＯ）、ステップＳ３０２の処理へ戻る。
【０１３５】
ステップＳ３０８の処理の後、パラメータ変更部７５３は、指標値Ｅの算出が行われた各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、指標値Ｅが最も小さい候補を特定する（ステップＳ３１０）。そして、パラメータ変更部７５３は、特定された候補を用いて現時刻ｔ０における各タンクの貯留高を変更する（ステップＳ３１２）。次に、パラメータ変更部７５３は、各タンクの河川流出係数ｋｊ１及び下段タンク流出係数ｋｊ２を変更する（ステップＳ３１４）。なお、ステップＳ３１４において、パラメータ変更部７５３は、各タンクの河川流出係数ｋｊ１及び下段タンク流出係数ｋｊ２のいずれか一方を変更してもよい。そして、図１０に示した処理は終了する。
【０１３６】
図１１は、本発明の実施形態に係る水位予測装置７０が行う水位予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１に示したように、水位予測処理において、降雨水量算出部７５１は、分割領域の各々から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量の合計値を算出する（ステップＳ４０２）。
【０１３７】
次に、水位予測部７５２は、所定期間経過時の各タンクの貯留高を算出する（ステップＳ４０４）。そして、水位予測部７５２は、所定期間経過時の対象地点の水位を予測水位として予測する（ステップＳ４０６）。そして、全ての所定期間について水位の予測が終了してない場合（ステップＳ４０８／ＮＯ）、ステップＳ４０４の処理へ戻り、水位予測部７５２は、次の所定期間経過時の各タンクの貯留高を算出する。一方、全ての所定期間について水位の予測が終了した場合（ステップＳ４０８／ＹＥＳ）、図１１に示した処理は終了する。
【０１３８】
以上では、多段のタンクモデルが３段タンクモデルである例について説明したが、本発明の技術的範囲は係る例に限定されず、例えば、他の段数のタンクモデルが水位予測等の処理に用いられてもよい。
【０１３９】
＜２−３．効果＞
上述した実施形態によれば、降雨水量算出部７５１は、河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、分割領域の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、分割領域から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出し、水位予測部７５２は、分割領域の各々から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて所定期間経過時の対象地点の水位を予測水位として予測し、パラメータ変更部７５３は、記憶部７０３に記憶されたタンクモデルに含まれるパラメータを、水位予測部７５２により予測された所定期間経過時の水位である予測水位と水位情報が示す当該所定期間経過時の実水位の関係に基づいて変更する。ゆえに、複数の分割領域毎に水位予測モデルを用いた計算を行うことを要しないので、水位の予測に用いられるパラメータの数及びパラメータを用いた計算の量を低減することができる。それにより、水位予測モデルのパラメータの変更における計算負荷を低減することが可能である。
【０１４０】
また、上述した実施形態によれば、パラメータ変更部７５３は、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた予測水位が所定期間経過時の実水位を含む所定の範囲内の値となるように各タンクの貯留高を変更する。それにより、水位の予測の精度を向上させることが可能である。
【０１４１】
また、上述した実施形態によれば、パラメータ変更部７５３は、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、各タンクの河川流出係数を各タンクの貯留高の変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる候補ほど優先して用いて、各タンクの貯留高を変更する。ここで、各タンクの河川流出係数を各タンクの変更量の絶対値に乗じて得られる値である指標値は、タンクモデルを用いて算出される各タンクから河川へ流出する降雨水の量の合計値の、各タンクの貯留高の変更前後における変動量と関連性を有する。また、河川への流出する降雨水の量と水位とは相関がある。ゆえに、当該指標値は、タンクモデルを用いて予測される対象地点の予測水位の、各タンクの貯留高の変更前後における変動量と関連性を有する。よって、このような指標値を用いて各タンクの貯留高を変更することによって、貯留高の変更前後における予測水位の挙動の変化を抑制することができる。ゆえに、貯留高の変更に伴う各種パラメータ及び予測水位の振動の発生を抑制し得る。従って、貯留高の変更後において、水位の予測を安定的に行うことが可能となる。
【０１４２】
また、ある実施形態によれば、パラメータ変更部７５３は、予測された予測水位が所定期間経過時の実水位を含む所定の範囲外の値である場合に、各タンクの貯留高を変更する。それにより、水位予測モデルのパラメータを変更するための計算の頻度を低減することが可能である。
【０１４３】
また、ある実施形態によれば、パラメータ変更部７５３により変更されるパラメータは、各タンクの下段タンク流出係数及び各タンクの河川流出係数のうち少なくとも一方を含む。ゆえに、流域の湿潤状態や降雨の状態によって水位の予測の精度を向上させることが困難である場合に、水位の予測の精度を向上させることが可能である。
【０１４４】
また、ある実施形態によれば、パラメータ変更部７５３は、タンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを、変更後の各タンクの貯留高又は各タンクの前記変更量に基づいて変更する。ゆえに、対象地点の実際の環境に沿ってパラメータ変更を行うことができる。従って、水位の予測の精度を向上させることが可能である。
【０１４５】
また、ある実施形態によれば、パラメータ変更部７５３は、水位予測部７５２による各時刻における予測水位の予測に対して、所定の回数に渡り連続で貯留高が変更された場合に、タンクモデルに含まれる各タンクの貯留高と異なるパラメータを変更する。それにより、パラメータを変更するための計算の頻度をより低減することが可能である。
【０１４６】
また、ある実施形態によれば、分割領域は、河川の流域における各地点と対象地点との距離に基づいて、河川の流域を分割することによって得られる。それにより、河川の流域の地形に依存せず、簡易な方法により河川の流域を分割することが可能である。
【０１４７】
また、ある実施形態によれば、分割領域は、河川の流域における各地点の勾配に基づいて、河川の流域を分割することによって得られる。ゆえに、河川の流域の地形を考慮した河川の流域の分割が可能である。従って、各分割領域から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量の算出の精度を向上させることが可能である。
【０１４８】
＜＜３．むすび＞＞
以上説明したように、上述した実施形態によれば、降雨水量算出部７５１は、河川の流域の分割により得られた複数の分割領域毎に、分割領域の降雨水が対象地点へ到達するまでの時間に基づいて、分割領域から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量を算出し、水位予測部７５２は、分割領域の各々から対象地点へ所定期間において到達する降雨水の量の合計値及び多段のタンクモデルを用いて所定期間経過時の対象地点の水位を予測水位として予測し、パラメータ変更部７５３は、記憶部７０３に記憶されたタンクモデルに含まれるパラメータを、水位予測部７５２により予測された所定期間経過時の水位である予測水位と水位情報が示す当該所定期間経過時の実水位の関係に基づいて変更する。ゆえに、複数の分割領域毎に水位予測モデルを用いた計算を行うことを要しないので、水位の予測に用いられるパラメータの数及びパラメータを用いた計算の量を低減することができる。それにより、水位予測モデルのパラメータの変更における計算負荷を低減することが可能である。
【０１４９】
また、上述した実施形態によれば、パラメータ変更部７５３は、変更後の各タンクの貯留高を用いていた場合に予測されていた予測水位が所定期間経過時の実水位を含む所定の範囲内の値となるように、かつ、各タンクの貯留高の変更量の候補のうち、各タンクの河川流出係数を各タンクの貯留高の変更量の絶対値に乗じて得られる値の合計値が小さくなる候補ほど優先して用いて、各タンクの貯留高を変更する。ここで、各タンクの河川流出係数を各タンクの変更量の絶対値に乗じて得られる値である指標値は、タンクモデルを用いて予測される対象地点の予測水位の、各タンクの貯留高の変更前後における変動量と関連性を有する。よって、このような指標値を用いて各タンクの貯留高を変更することによって、貯留高の変更前後における予測水位の挙動の変化を抑制することができる。ゆえに、貯留高の変更に伴う各種パラメータ及び予測水位の振動の発生を抑制し得る。従って、水位の予測の精度を向上させつつ、パラメータの変更後において、水位の予測を安定的に行うことが可能となる。
【０１５０】
上記では、パラメータ変更部７５３が、貯留高移動量ΔＳ１２、ΔＳ２３、及びΔＳ３Ｕの合計値の設定値に応じて、各タンクの貯留高の変更量の候補を選択し、当該候補の中から、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たし、かつ、指標値Ｅが最も小さい候補を特定する例について説明したが、本発明の技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、パラメータ変更部７５３は、勾配法などのアルゴリズムを用いて、予測水位Ｈｐｒｅｄ＿ｒｅｖ（ｔ０）が式（１４）を満たす各タンクの貯留高の変更量の候補の中から、指標値Ｅが小さい候補を優先的に特定するように構成されてもよい。
【０１５１】
なお、上述のような本発明に係る実施形態に係る情報処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、ＰＣ等に実装することが可能である。本実施形態に係る情報処理装置は、本発明に係るコンピュータに相当し得る。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。また、本実施形態に係る情報処理装置の各機能は複数のコンピュータにより分割されてもよく、その場合、当該複数のコンピュータが有する各機能は、上記のコンピュータプログラムにより実現され得る。
【０１５２】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１５３】
例えば、本明細書の各実施形態に係る顧客情報管理装置が行う処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、本発明の実施形態に係る水位予測装置７０が行う処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。例えば、図１１に示す水位予測処理の流れにおけるステップＳ４０４の処理において、全ての所定期間についての所定期間経過時の各タンクの貯留高が算出され、ステップＳ４０６の処理において、全ての所定期間についての所定期間経過時の対象地点の水位が予測されてもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１  情報処理システム
１０  雨量センサ
３０  水位センサ
５０  雨量予測サービス
７０  水位予測装置
９０  通信ネットワーク
７０１  通信部
７０３  記憶部
７０５  制御部
７３１  雨量水位データ記憶部
７３３  雨量水位予測データ記憶部
７３５  分割領域データ記憶部
７３７  貯留高記憶部
７３９  パラメータ記憶部
７５１  降雨水量算出部
７５２  水位予測部
７５３  パラメータ変更部
７５５  貯留高設定部
【図１】
2017133910.tif 000027
【図２】
2017133910.tif 000028
【図３】
2017133910.tif 000029
【図４】
2017133910.tif 000030
【図５】
2017133910.tif 000031
【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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