GIS を用いた地域防災支援システム
中田慎介*

那須清吾**

高木方隆***

高知工科大学工学部〒782-8502 高知県香美市土佐山田町宮ノ口 185

要約：現在，リモートセンシングと GIS を用いた地域防災支援システムの開発が急務となっている．つまり，災害監視のためのデータの取得方法を開発し，防災に関連する様々なデータを整備し，それらを活用することによって被害を最小限にするためのシステムを確立することが要求されている．
そこで，リモートセンシング技術を用いた災害監視について，要求精度を明確にした上で有用性を検討した．その結果，画像において高精度を達成するためには，不変的な高精度の基準点が必要になり，農地等の形を利用した基準点が有効であることが判った．また，データの取得数と精度との関係を誤差モデル式で明らかにすることが出来た．さらに，災害情報の集約のため，Web GIS を構築した．GPS 内蔵のデジタルカメラにより撮影された画像情報が，Web を介してサーバーにアップロードされることにより，位置情報とともに状況を把握できる仕組みが構築された．これにより，紙地図を用いた状況の把握に比べて，二倍近い効率で情報を集約できることが確認された．一方，災害に関連する様々なデータを整備し，それらを活用することで，様々なハザードマップを作成することができ，避難場所の選定にも有効であることも確認された．

Abstract:

Disaster prevention system using remote sensing and geographic information system should beestablished. Development of data acquisition method for disaster monitoring, preparation of various dataset
which related to disaster prevention and establishment of management systems for minimization of damage
are required. Firstly, disaster monitoring using remote sensing was investigated. The results showed accurate
control points are needed for detecting disaster. And error distribution model was developed, which is relatedwith number of data and accuracy. Secondary, Web GIS was established, which can open to the public thegeographic information. And gathering system for disaster information using GPS digital camera wasdeveloped. When images by GPS digital camera are uploaded to the Web Server, information of location,
time and image file name can be converted to GIS data. This system could be achieved the twice efficiency
comparing with conventional method using paper maps. Various GIS data can performed generating hazard
map and supporting suitable point selection for evacuation.

１． 背景
災害についての研究は，従来，発生要因の分析と発生予測に偏りがちである．特に自然災害は，ある程度の地域性はあるものの自然条件の微妙な違いによって，その災害の発生状況は毎回異なに明らかにし，効率の良いデータ更新手法を確立るものである．したがって発生予測は極めて困難しながらシステムを構築しなければならない．

であり，危険地域を特定することは出来ても災害発生時刻は特定できていない．このような状況に

２．目的おいて，完璧な防災システムを構築すること自体

2.1 災害監視技術困難であるが，財政状況を考慮した上で，被害を防災ハードウェアの整備と災害監視は，被害を最小に抑えるため，最適なハードウェア整備や災軽減するための重要な項目であり，常に同時に考害発生後のソフト的体制の整備を提案する必要慮しなければならない．
防災ハードウェアの完備がある．特に防災のためのハードウェアの設計には，莫大な経費を必要とし，現状では部分的な整ついては，数多く議論されているが， ハードウ備となってしまう．したがって，この状況を補間

ェアの配置手法に関する研究は少なく，災害発生するために，精度の高い災害監視技術を併用する

後の対応体制のあり方について言及しているも必要がある．そこで，現在のセンシング技術とセのはない．そこで防災をシステムと捉えてマネジンサを登載するプラットフォームを調査し，災害メントする観点から，改めて防災対策のあり方，監視に適したセンシング技術を構築する必要がハード・ソフトのインフラのあり方，災害原因のある．レーザー計測，デジタル写真測量等を用い調査方法について問い直さなければならない．
して，広域監視，特定領域監視の両面からシステマたがって，災害原因の究明・ハード・ソフトの防ティックな災害監視のワークフローを提案する．

災対策，リスク評価・管理にとどまらず，戦略目

2.2 防災データベース構築

標に対してそれらを如何に効果的に運営するか

現在様々な機関で，既往災害について，その素についての研究を実施する．近年情報通信技術の因・誘因を解析し，各機関でハザードマップを作発展は目覚ましく，様々なセンシング技術や情報成しているが，これらが絵地図としてしか活用さ処理・公開技術が開発されて来た．リモートセンれていない状況である．これを用いて，他のデーシングや地理情報システム（GIS）は，代表的なタと連携させて防災システムに役立てたり，防災例である．これらは，防災システムの構築に大きハードウェアの配置計画を進めるまでには至っく寄与できるものの，膨大なデータを処理するたていない．そこで，様々な情報の基礎となる地理めには，非常に高価で利用に際しても専門知識が情報システムを構築し，防災ハードウェアの適地必要となることから，普及が進んでいなかった．

評価を行う必要がある．

しかし近年フリーの画像処理ソフトウェアや現在地方自治体で利用している紙地図は，500GIS が利用できるようになり，一般的なコンピ〜50000 分の 1 の縮尺レベルであるが，地理情ュータで十分な機能を発揮できるようになって報システムにおいては縮尺の概念がないため，用来た．そこでリモートセンシングと GIS を用い途に応じた要求精度が明らかにされなければなた地域防災支援システムの開発が急務となってらない．さらに地形情報，気象情報，社会経済デいる．システムの開発自体は，特に大きな課題はータなど，どのような項目が必要となるかを精査存在しないが，重要なのはデータ整備である．今しておく必要がある．

まで様々な GIS が自治体において導入されつつさらに，災害時において，被災状況を効率よくも，年数が経つうちに利用されなくなる原因は，取得するためのシステム構築も行う必要がある．

データが更新できていないことや他のシステム

GPS 機能付きのデジタルカメラと Web GIS を連のデータと連携できないことにある．したがって，携させ，効率よいデータの取得と現況把握の仕組データの要求精度や必要更新頻度をデータごとみを構築しなければならない．

2.3 被害最小化マネジメントの提案ためには，多時期データを精密に重ね合わす必要ある地方自治体を対象に，防災マネジメントがある．具体的には，少なくとも 1/4 ピクセル未システムを構築する．防災システムを構成する施満の誤差で幾何補正されていなければならない．

策を分類し，災害発生時に防災システムの目的をしたがって，現時点において，基準点の構築が最達成するための体制を構築する．目的として，発重要課題である．

生後の被害最小化，トータルの被害最小化を取り高精度の基準点は，円形ターゲットを利用する上げ，ハードウェア・ソフトウェアの最適な施策ことが望ましいとされている．例えば，空間分解選択をシステマティックに行える仕組みを構築

能 1m 未満の高分解能人工衛星の場合，直径 10mする．

程度以上の円形ターゲットが地上に配備されていなければならない．しかし，そのような円形タ３．災害監視技術

ーゲットを多数配備することは実際問題として

災害監視は，距離の計測や物体を判読する機器困難であり，もし今後配備されたとしても特に過であるセンサと，そのセンサを搭載するプラット

去に取得された画像については，高精度の幾何補フォームとの組み合わせが重要となる．例えば，正が出来ない．したがって，円形ターゲット以外プラットフォームとしての人工衛星は，数日間のの基準点が利用できるか検討する必要がある．
な

周期的な観測が出来るものの，大気の影響とも相お，円形ターゲットを用いて幾何補正を行った場まって，災害直後の状況をピンポイントで捉える

合でも，約 1/3 ピクセル程度の誤差が残ってしまことは困難である．一方，現地に据え置くタイプう状況であり，更なる精度向上策が必要となる．のプラットフォームは，ピンポイントで捉えるこ今回，多角形の基準点が利用できるかどうか検とは出来るものの範囲は限定的である．したがっ討した．多角形の基準点が利用できれば，農地のて，それぞれのプラットフォームの役割を明確に形状等が利用可能となり，様々な地域においてのした上で，災害監視の運用にあたらなければなら利用が期待できる．そこでまず，シミュレーショない．

ンにより，多角形の図心を基準点として利用可能かどうか検討を行った．その結果，センサの角度3.1 人工衛星を利用した災害監視が 10°未満であれば，要求精度の範囲内であるプラットフォームとしての人工衛星は，災害監ことが確認された．そこで，実際に高分解能人工視というよりも，災害前の定期的な観測業務と位衛星画像 IKONOS を用い，多角形の基準点を用い置づけるべきである．周期的な観測が可能である

た幾何補正を試みた．

ので，地形や・土地被覆状態の変化を追跡し，来るべき災害に備えるためのハザードマップ作りに期待される．現在人工衛星により得られるデータを用いて変化を追跡する技術は多く存在するが，精度において曖昧な部分が多く解決されていない．変化追跡技術の確立が急がれている．昨年
度は，高精度の変化抽出手法を提案したが，その15 カ所において，農地の周囲を計測した．その基準点の分布を図 3.1 に示す．

盤の微妙な変位を追跡するほど計測精度がまだ十分でなかったり，データ量が膨大になるため，データ処理に専門的な知識が必要となる．実際に運用するには，精度向上策を検討した上で洗練された地盤変位抽出法を確立する必要がある．
昨年度，レーザースキャナを導入し，実際に地すべり防止区域において計測実験を行い，その有用性について検討した．
導入したレーザースキャ
ナは，0.032 度毎に距離を観測し，レーザースキャナの位置と姿勢より高密度の三次元座標を取得することが出来る．精度は，標準偏差で±2.5cmであるが，オブジェクトマッチングの手法により，約±1cm 程度の動きを抽出することが出来た．今図 3.1 基準点の分布計測には GPS を用いたキネマテッィク測量を用いた．この測量の誤差は，数 cm なので，基準点の測量には十分な精度である．これら 15 カ所の基準点のうち，8 カ所を幾何補正のための基準点，年度は，さらに精度を向上させることが可能かど

σ0 =

Pσ
r n

うか，レーザースキャナの平面計測における誤差モデルを構築し，検討した．構築した誤差モデル
式を以下に示す．

7 カ所を検証点として利用した．その結果，約 1/3程度の誤差で補正することができた．したがって，円形以外の多角形の基準点でも同等の精度で幾何補正できることが確認できた．さらに精度向上を求めるためには，イメージマッチング等の手法も取り入れることで対応できると考えられる．

σ0：誤差量σ：計測機器の精度の標準偏差
n： 取得データ数
P： 未知係数r： 計測平面の一辺の長さ
この誤差モデル式は，平面計測において得られ3.2 地上観測による災害監視
現地据え置き型のプラットフォームは，あらかじめ危険であると判定されている地域に限定される．例えば斜面の監視に利用されている伸縮計やボーリング孔内の傾斜計等がその代表である．
しかし災害は危険とは判定されていない地域でも発生することがある．したがって，携行生が高く，簡易に計測できる機器による監視システムが必要とされている．例えば，デジタル写真測量やレーザースキャナ測量は，期待されているが，地るデータ数が多ければ，誤差が小さくなることを表している．シミュレーションデータを作成し，上記モデル式における未知変数 P を求めた．さらに室内において平面を計測し，誤差モデル式の検証を行った．
図 3.2 に誤差分布モデルと室内計測との比較結果を示す．

室内実験による100回の取得データの平均54.5

誤差分布モデル4

平成 17 年度は，津波シミュレーションデータや，斜面災害危険地域のデータを整備した．津波シミュレーションデータは，高知県が独自に作成したものであるが，データが一般的な地理情報シ

3.5
誤
差 3量( 2.5cm 2)
1.5

ステムで利用できるフォーマットではないため，フォーマット変換が必要であった．
そのフォーマットは，グリッド型のデータをベースとしているものの座標系が特殊で，グリッドの空間分解能が1地域によって異なるものであった．したがって，0.5標準的な座標系に設定し直した上で，同一空間分

01101001000
平面計測に使用した点数
0.9cm
3.6cm
12.2cm平面の一辺の長さ10000解能となるように変換した．同一空間分解能にするためには，距離の重みによる線形内挿手法を適

39.6cm

図 3.2 誤差モデルと実験結果の比較用した．図 4.1 に GIS データに変換した津波シミュレーション結果を可視化したものを示す．

その結果，構築したモデル式は，室内での計測結果と一致することが確認された．この誤差モデル
式を用いれば，データ数がどの程度得られれば，QuickTimeý Ç²TIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅB

要求精度を満たせるかが判断できる．したがって，効率の良い計測が可能となる．今後実際の地すべり地域において変化抽出を試みるが，高精度で変化を抽出するためには，高精度の基準点が必要となる．人工衛星画像における基準点と同様に，現図 4.1 可視化された津波シミュレーション

地計測においても新たな高精度基準点を提案しなければならない．現在，三次元の立体物によるGIS データとなっているため，様々なデータとの基準点について検討中である．

オーバーレイが可能となっている．図 4.1 は，人工衛星画像 Landsat のデータと重ね合わせた例

４．防災データベース構築

である．

災害監視と同時に必要な要素がデータベースである．特に地理情報システム（GIS）は，災害

4.2

Web GIS と GPS デジタルカメラを用いた被監視結果を管理するだけでなく，既往の災害に関害状況把握システムする情報や災害に関連する様々な情報をもとに近年，地理情報の公開に Web GIS が利用されて災害解析や防災計画に役立てることが出来る．
最いる．特に最近は，オープンソースの Web GIS

終目標は，防災ハードウェア配置手法の確立であ用サーバーも登場し，容易に Web GIS が構築できるが，初年度の平成 16 年度より，防災データベるようになって来た．そこで，当 COE プログラムース構築を試みている．

においても Web GIS を構築し，防災だけでなく様々な地理情報を公開することとした．Web GIS

4.1 今回追加したデータには，Minesota 大学が構築したサーバー（MapServer）を利用することとした．様々な GIS フォ

現地の状況を効率よく取得し，かつ地図上で表現ーマットのデータを公開でき，オープンソースで，できるため，状況の把握を容易に行うことができ独自の機能を付加することも容易に行える．図る．従来であれば，紙地図に現状を書き込み，そ4.2 に構築された Web GIS の例を示す．の後 GIS ソフトによってデジタル化し，公開する．
この手続きに要する時間と今回構築した GPS デジタルカメラを用いた場合とを比較した結果，
GPS デジタルカメラを用いることによって，紙地

QuickTimeý Ç²TIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
Ç™Ç ±ÇÃÉsÉN É`ÉÉÇ¾å ©ÇÈÇ žÇ½Ç…Ç ÕïKóvÇ -図と比較しておよそ二倍の効率でデータを集約できることが明らかになった．今後，様々な昨日を付加し，防災 GIS を完成させる予定である．

５．被害最小化マネジメントの提案
図 4.2 構築された Web GIS の画面例

今までに整備されたデータを用いれば，各種ハザードマップを作成したり，避難場所の選定をし一方，GPS 機能のあるデジタルカメラも最近でたりできる．今回，高知県旧香美郡土佐山田町には利用できる．このデジタルカメラを利用すれば，おいて道路閉塞危険マップの作成と，高知県旧香撮影したときの正確な時刻に加えて，位置情報も美郡吉川村において津波防災のための避難場所取得される．この時刻と位置の情報は，Exif 形選定を試みた．

式として，画像ファイルの中に書き込まれるため，被災状況の画像データベースを構築するのに非5.1 道路閉塞危険マップの作成常に便利である．そこで，GPS デジタルカメラの高知県旧香美郡土佐山田町においては，海岸線よ画像をインターネットを介してサーバーにアッり約 5km の内陸にあり，地震による津波被害はプロードすれば，自動的に GIS データに変換し，心配されないものの，市街地は狭い道路が多く，その情報を Web GIS によって公開する仕組みを構

木造住宅が密集しているため道路閉塞が心配さ築した．画像データのアップロードは，Web プロれる．したがって，各種 GIS データを用いて道

グラミング言語である PHP を利用して開発し，路閉塞危険マップを作成した．道路幅が狭く，建GIS データへの変換は，C 言語を利用して開発し物が道路に沿って存在する場合は，道路閉塞の危た．

険性が高い．使用したデータは，空間データ基盤
道路中心線，高分解能衛星画像 IKONOS と樹木や構造物の高さ情報が修められているデジタル表層モデル（Digital Surface Model）である．
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Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅBDSM を用いれば，影のできる場所をシミュレーションによって特定することができる．光源を様々な方位角に設定し，影の多くできる場所は建物に囲まれている可能性が高いため，道路閉塞の図 4.3 構築された GPS カメラによるデータ収集危険性も高いといえる．ただし，その影が樹木によるものの場合は，その危険性が低い．したがっ

図 4.3 に構築された結果例を示す．これにより，て，影の原因が樹木か否かを判定する必要があり，その判定には IKONOS 画像を用いた．IKONOS

画像は，近赤外の画像も取得されているため，植合わせ，浸水被害がないと想定される場所まで遠物かどうかをある程度判定できる正規化植生指い家屋の割り出しを行った．さらに地震によって標（Normalized Differential Vegetation Index）

橋梁が使えなくなることも想定した結果，新たにを計算できる．この指標を用いて影の原因が，樹２つの避難場所が必要になることが判った．そこ

木か否かを判定した．そして，作成された影画像で，再度距離解析を行い，最も避難場所として向と道路情報を重ね合わせ，道路閉塞の危険性の高いている地点を選定することが出来た．

い道路を特定した．

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Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅBQuickTimeý Ç²TIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç Å

図5.2 避難場所適地選定結果
図 5.1 道路閉塞判定結果
図5.2にその結果を示す．
図 5.1 に道路閉塞判定結果を示す．道路閉塞の可能性の高い道路が太い線で表されている．作成さ災害に関する様々なデータの収集は極めて重要であることが確認された．

れた危険マップについては，実際に現地において有用か否か検証を行った．その結果は，概ね良好

６．考察であった．このように，様々なデータを重ね合わリモートセンシングによる災害監視技術，防せて使用することにより，有用なハザードマップ

災データベースの構築，被害最小化マネジメンを作成できることが確認された．

トの提案を目標に研究を行っている．今回，画像を用いた災害監視においては，基準点の整備

5.2 津波に対する避難場所適地選定が極めて重要であることを再認識した．

高知県旧香美郡吉川村においては，海岸線に沿防災データベースの構築においては，Webった人口 2000 人余りの小さな村である．したがGIS を立ち上げ，GPS デジタルカメラの画像をって，津波被害の危険性が極めて高い地域である．

アップロードすることで，被災状況を効率よく津波防災のための避難場所は，２カ所指定されて収集し，確認するシステムを構築することが出いるものの避難場所から遠くはなれている集落

来た．紙地図を用いた情報収集に比べて，約二もあり，十分とは言えない．したがって，津波シ倍近い時間的効率を達成することが出来た．

ミュレーションデータ，デジタル表層モデル，家被害最小化マネジメントの提案においては，屋マップ，河川マップを用いて避難場所の適地選

道路閉塞危険マップの作成と津波防災のための定を行った．

避難所適地選定の仕組みを確立することが出来

まず，既に指定されている避難場所から各家屋た．

がどの程度離れているか，距離解析を行った．そ今後，発生後の被害最小化，トータルの被害の結果，○○戸の家屋が避難場所から400m離れ最小化を取り上げ，ハードウェア・ソフトウェていた．次に津波シミュレーションデータを重ねアの最適な施策選択をシステマティックに行える仕組みを構築する

７．発表論文1 Jong Hyeok JEONG and Masataka TAKAGI,
Empirical Evaluation of Data Acquisition Methods for
Disaster Monitoring, Proceedings of International
Symposium on Management Systems for Disaster
Prevention, JAPAN, Session G6, 2006
2 Takeshi MIYATA ・ Jong Hyeok JEONG andMasataka TAKAGI, Extracting Method of Mudflow
Disaster by using Arial Photography, Proceedings ofInternational Symposium on Management Systemsfor Disaster Prevention, JAPAN, Session B6, 2006
3 Tomoya SAKAI・Jong Hyeok JEONG and Masataka
TAKAGI,

Measurement

MethodofLandslide

displacement with ground based portable laser
scanner, Proceedings of International Symposium onManagement

SystemsforDisaster

Prevention,JAPAN, Session B6, 2006
4 Tomoya SAKAI・Jong Hyeok JEONG and Masataka
TAKAGI, Laser Scanner Measurement for Monitoring
Landslide Dispacement, Proceedings of the 26th Asian
Conference on Remote Sensing, Hanoi VIETNAM,
pp.LID2-2, 2005
5 Takesi MIYATA・Jong Hyeok JEONG and Masataka
TAKAGI, Suitable Type of Ground Control Point forHigh Resolution Satellite Imagery, Proceedings of the26th Asian Conference on Remote Sensing, Hanoi
VIETNAM, pp.HRP3-3, 2005
6 山本高史・木下和・Jong Hyeok JEONG・高木方隆, 衛
星画像のための地図画像を用いた検証データ作成, 日本
写真測量学会平成 17 年度秋季学術講演会発表論文集,
pp.13-16, 2005
7 坂井知也・高木方隆, レーザースキャナによる位置情報精度向上策の検討, 日本写真測量学会平成 17 年度年
次学術講演会発表論文集, pp.83-86, 2005