オープンソース災害訓練 AR アプリ “CERD-AR”の開発
エンジニアリング本部 国土防災情報部

グェンバン ティエン
林 博文

１. はじめに2020 年度からは、JST の SDGs の達成に向けた共大阪市立大学 都市防災教育研究センター

創的研究開発プログラム「コミュニティ防災人材育成(CERD) は、これまでに科学技術振興機構(JST)のシステムの全国展開に向けた実証プロジェクト」の活科学技術コミュニケーション推進事業(2015-2017 年

動において、AR 表示性能のさらなる改良や、Apple度)の「公立大学防災センター連携による地区防災Watch との連携機能を開発し、訓練参加者の学習効教室ネットワークの構築」の活動において、地域住⺠果の測定や評価のための機能開発に取り組んでい向けの公開講座や防災まち歩き等をおこない、防災る。

人材の育成を進めてきた。応用技術株式会社は共

本稿では、CERD-AR のアプリケーション機能につ同研究として活動に参加し、その中で活用するツーいて紹介するとともに、地域の災害訓練に利用するルとして、地域の様々な情報(災害リスクや防災 関ためのデータ作成方法について述べる。

連施設)を AR 表示機能により直感的に可視化し、ゲーム 感覚で防災に必要な知識を学べるスマート

２. CERD-AR とは1）

端末(iOS)向けの地図アプリ”CERD-AR” を開発した。

CERD-AR は、身のまわりの防災関連情報や仮想このアプリを使用することで、地域にどのような災的な災害情報を、現実世界の上で可視化ができる拡害リスクが潜在するのか、近くにどのような防災関連張現実（AR）アプリである。対応する端末は Apple施設が用意されているのかなどについて、現地で地理空間的な理解を助けることができる。また、仮想災害(火災、土砂崩れ、道路閉塞、津波等の浸水災害ARKit に対応した iOS・iPadOS 機種で、iPhone 6s、第５世代 iPad 以降である。Apple Store からアプリをインストールすることができる。など)をタイマー設定することで、刻々と変化する災害状況を仮想的に作りだし、災害訓練や防災まち歩きに臨場感をもたせることが可能になる。
2018 年度に JACIC から研究助成を受け、地理院
タイル等の Web で配信される GIS データを CERD-

アプリには地図表示機能、タイマーによる災害発生・範囲拡大の機能、災害範囲に近接・侵入時の視聴覚的な警告機能、GIS データの AR 表示機能、ARKit によるアニメーションの AR 表示機能が搭載されている。

AR で重畳表示し、さらにそれをシームレスに AR 表示できる機能を実装した。これにより、ハザードマッ
プ等の専門的なデータを、現実の風景に重ねて表CERD-AR のソースコードは、プログラミング言語
Swift と Unity で作成されており、オープンソースとして公開されている。

示することで分かりやすく可視化することができるようになった。

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図 1 CERD-AR 端末の表示例

３. CERD-AR の機能用することができる。また、地図表示画面上で POI ア

３．１ 地図表示機能

イコン画像をクリックすることで、詳細情報（写真や動地図表示機能では、従来の地図アプリと同様に、画、現在地からの距離）を確認することができる。

現在地表示や地図の拡大縮小・スクロール・3D 表示

地図表示機能の構成は、図 2 地図表示機能の構することができる。標準の背景地図に mapbox2）およ成 に示す通りである。

び地理院地図 3） を採用している。mapbox により、

POI データと詳細情報は GeoJSON 形式のファイ

Google や Apple マップ等で地図データが乏しい地域ルを記載することで、位置や種類、詳細情報内容をでも、自分達で地図データを作成し、本アプリにて活自由に設定することができる。

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図 2 地図表示機能の構成
３．２ AR 表示機能
災害・防災関連情報

浸水などの災害を指定の時間に発災させ、一定の速度で災害範囲を拡大させることができる。これにより、

AR 表示では、スマート端末の画面を通して周辺の刻々と変化する災害状況を仮想的に作りだし、避難災害・防災関連情報を、現在地から見える方角にア訓練や防災まち歩きに臨場感をもたせることが可能

イコン画像として表示することができる。災害アイコンになる。には、災害の種類、現在地点から災害地点間の距

災害範囲に近接・侵入時の警告機能

離、災害範囲が表示される。
リアルタイムに変化する災害情報
災害の発生日時、災害範囲、災害の種類（現状では、火災・浸水・土砂くずれ・道路閉塞を用意）をタイタイマーにより発災させた災害範囲に、アプリ利用者が近づく・侵入することで、警告メッセージや効果音、アプリ画面の色、バイブレーション（iPhone のみ）により、視聴覚的に警告を発することができる。

マーで設定することができる。タイマーにより火災や3/12

図 3 災害情報と AR のイベント表示

４. LiDAR とヘルスケアの実装である。レーザー光を照射した点の集合(点群デー

４．１ LiDAR（ライダー）スキャナ対応

タ)から 3 次元形状、現在の環境を認識、環境のス

LiDAR4）は「Light Detection And Ranging(光によるキャン結果のメッシュ化、各メッシュが床なのか壁な検知と測距)」の略で、センサーからレーザー光を照のかというオブジェクト判別を高精度で行うことが可射し、対象物との距離と特性が計測できるセンサー能になる。

図 4 LiDAR と AR 表示の仕組み

本アプリでは、これまでも AR 機能は実装していた

結果、利用者が端末を動かす速度に処理が追いつが、オブジェクト判別については高精度ではなかっかず、カメラを通した現在位置と表示するオブジェクたため、計算処理で位置合わせを行っていた。そのトがずれるケースが見られた。

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図 5 旧システムと新システムのイメージ

今回の開発で、iPad /iPhone Pro の LiDAR セン

的に仮想水位を変化させ AR 表示する機能の実装をサーに対応し、アプリ利用者の異なる視点高に対し進めている。これにより、地域学習や防災教育におても、正確に AR 表示できる性能を実現した。

いて、実際に想定される状況に近い浸水災害体験を現在は、ハザードマップの浸水想定値に応じ、動本アプリにより提供する。

図 6 浸水体験 AR 表示例表示5/12

４．２ ヘルスケア機能との連携なった。体験中の被験者の状態に応じて警告を発す

本アプリには、防災まち歩きの際に使用する災害ることが可能になるとともに、体験後のふりかえりの際訓練のための災害情報イベントの登録機能がある。に使用することで、専門家による学習効果の評価やこれまでは、まち歩きを終えた被験者の状態につい被験者へのフィードバックに役立てることができる。ては、被験者からの体験報告しか情報はなかった。

なお、ヘルスケア機能については、Apple Watch

今回の開発で、アプリ利用者の災害対応行動の定に限定されているわけではなく、ヘルスケアに対応量把握を行うために、Apple Watch との連携機能を実する機器があれば生体データを記録することができ装した。

る。本アプリが Apple Watch 連携に限定しているのは、

これにより、Apple Watch でモニタリング可能な利用者の GPS ログ、歩数、歩行速度、心拍数、血中酸

実装時にはワークアウトの開始／終了のインタフェースが Apple Watch にしかなかったからである。

素量等の生体情報を iOS 端末に記録できるように

図 7Apple Watch 連携と生体情報表示

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５. UI の改良

タフェースが必要と考え、「ゲーム感覚」というキー

CERD-AR は、主に機能よりの開発に注力し、UIワードのイメージに合わせた斜め 3D マップ表示、機についてはあまり考慮されていなかった。「防災まち能ボタンのデザイン変更、詳細情報ダイアログのデ歩き」では小学校児童の親子やお年寄りの参加が増ザイン変更を行なった。

加しており、これまでよりも興味を持たれやすいイン

図 8 UI デザイン

６. リアルな体験を可能にする災害訓練とAR アプリの活用
これまでの大阪市立大学 都市防災教育研究セン

ここでは、防災まち歩きの際に使用するデータの作成方法について説明する。

ター (CERD)の AR アプリの活用実績は表１のとおりである。
また他大学での活用事例としては、山口東京理科大学と愛知工業大学の卒業研究で、AR アプリを独自にカスタマイズするなど防災教育向けに活用されている。

表 1 活用実績
実施団体
大阪市淀川区
大阪市住之江区
大阪市東住吉区
関西国際空港大阪市阿倍野区
大阪府堺市立御池台小学校

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テーマ
まち歩き
まち歩き
防災まち歩き
地震津波防災訓練
防災まち歩き児童向けの体験型
災害訓練

実施日
2021 年 9 月
2019 年 11 月
2018 年 6 月
2017 年 11 月
2017 年 5 月2016 年 12 月

図 9 まち歩き体験事例
６．１ 防災まち歩きデータの作成

CERD-AR ア プ リ 向 け デ ー タ 作 成 用 サ イ ト

防災まち歩きのためのデータは３．１で述べた通り（https://cerd-ocu.github.io/CERD-ARmap/）にブラGeoJSON 形式で作成する。このファイルは事前に体ウザでアクセスし、「機能」-> 「データ作成ツール」->

験学習する被験者や主催者で準備するが、初心者「データ作成」-> マーカーアイコンをクリックすることでも比較的簡単に地理情報を入力できるように、簡で、新規データを作成することができる。

易入力サイトが用意されている。

図 10 防災まち歩きデータ作成サイト

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データを上記サイトにドロップすることで、データがデータファイルには情報タグ、警告タグが準備され地図上に表示されるので、ヘルプページを参考に、ており、AR 表示ではアニメーション表示が行われる。

データファイル（data.geojson）を作成する。

図 11 情報タグと警告タグ作成が終わったデータは、「data.geojson」という理院地図」や「geojson.io」などのサイトで図 12 のようファイル名で保存し、iOS 端末の CERD-AR フォルダに ル ー ト の ラ イ ン を 入 力 し た の ち 、に iTunes や Finder、メールなどを使用して転送する。

「LinePolygon.geojson」というファイル名で、iOS 端末

防災まち歩きのルートついては、まだデータ作成の CERD-AR フォルダに転送する。

サイトでは対応しておらず、geojson を編集できる「地9/12図 12 まち歩きルートの作成

７. 発表と実績

８. まとめAR アプリに関する発表実績は表２のとおりである。

本稿では、ゲーム 感覚で防災に必要な知識を学

表 2 発表実績

べるスマート端末(iOS)向けの地図アプリ“CERD-AR

イベント名称FOSS4G Tokai 2021
JST イノベーション・ジャパン 2020
ジオ展
BIM/CIM 講演会
JST STI for SDGs アワードシンポジウムFOSS4G Okayama 2018
防犯防災総合展
世界防災フォーラム前日祭
Code for Japan Summit 2017
JST イノベーショ ン・ジャパン 2017
文部科学省情報のひろば サイエンス・カフェ
震災対策技術展

発表日
2021 年 9 月
2020 年 11 月
2020 年 11 月
2020 年 1 月
2019 年 4 月
2018 年 11 月
2018 年 6 月
2017 年 11 月
2017 年 9 月
2017 年 8 月
2017 年 7 月
2017 年 6 月“の機能と活用について紹介した。前バージョンの基
本機能の改良と LiDAR 対応、ヘルスケア連携により、被験者の体験の質の向上とフィードバックの数値分析ができるようになり、本アプリはこれまで以上に防災教育等での利活用が期待される。
一方、新たな解決すべき課題も見えてきた。
LiDAR 対応や AR 機能への浸水シミュレーション実装の過程で、Apple の提供する ARKit のライブラリは基本機能に優れているものの、現状のライブラリではまた、本アプリは 2019 年 11 月に開催された国土シミュレーションに必要なアニメーション水面モデル

地理院主催の G 空間 EXPO2019 Geo アクティビティとのリアルタイム合成ができないことから「Unity as aコンテストで、「防災減災賞」5）を受賞した。

Library 」を使用して、Unity 側で AR 処理を行なっている。このため、コンパイルや改良が初心者には少し10/12

難しいレベルとなった。

LiDAR センサー自体は 5m 程度の範囲しかスキャン

また、LiDAR センサーであるが、室内用途を想定されないため、空間キューブが 5m 四方の範囲に限しており、LiDAR センサーの点群データから、天井をられる。水面のアニメーションが空間キューブ内しか推定できる点群が得られなかった場合、高さ方向の描画されず、AR では街の遠景部分を別処理し合成精度が得られなくなるため、屋外で AR を使用して浸する必要がある。屋外の AR 利用では LiDAR はまだ水シミュレーションを行なった場合、水位を表示するまだ課題が多い。今後の Apple のハードウェアの改スケー ルが描画できないケースがある。さらに、良に期待をしている。

図 13 CERD-AR 全体モジュール図

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ヘルスケアについては、COVID-19 の影響から、＜参考リンク＞Apple Watch Series 6 でも血中酸素濃度がサポートさ

1） 「CERD-AR」

れるようになった。運動量とともに急激な体調変化やhttps://bitbucket.org/nro2dai/cerd-ar/

周囲の環境のリアルタイム把握に役立つため、様々

2） 「mapbox」 https://www.mapbox.com/maps

なフィールド体験学習に応用が利くと期待される。

3） 「地理院地図」 https://maps.gsi.go.jp/

最後に、図 13 に今回開発された CERD-AR の全

4） 「LiDAR」

体モジュール図を示す。
本アプリはオープンソースとして公開されており、

https://ja.wikipedia.org/wiki/LIDAR
5） 「防災減災賞」 https://www.osaka-cu.ac.jp/ja

自由に AR アプリに新たな機能を搭載し、活用するこ/news/2019/191213とができる。活用事例も豊富であり、BIM/CIM の現場でも、安全確認や災害対応で本アプリを活用し容易に効果を上げることができる。

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