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公開番号2025084546
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198528
出願日2023-11-22
発明の名称水位予測方法、水位予測装置および水位予測プログラム
出願人大成建設株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G06Q 50/26 20240101AFI20250527BHJP(計算;計数)
要約【課題】予測水位に対して統計的に求めた誤差の影響を反映できる。
【解決手段】予測地点における河川の水位を、水位予測モデルを用いて予測する水位予測装置1であって、予報降水量と予報誤差との関係を示す補正量関数、および、前記水位予測モデルを記憶する記憶部10と、前記補正量関数を用いて補正した後の現在の補正後予報降水量を前記水位予測モデルに入力して、前記予測地点における河川の予測水位を求める水位予測部24とを有する。前記補正量関数は、所定期間内の複数の時点における過去の予報誤差の集計結果に基づいて作成されたものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
予測地点における河川の水位を、水位予測モデルを用いて予測する水位予測方法であって、
前記予測地点に関する過去の実測降水量および過去の予報降水量に基づいて、所定期間内の複数の時点における予報誤差を求め、その結果を集計する予報誤差集計工程と、
前記予報誤差の集計結果に基づいて、前記予報降水量と前記予報誤差との関係を示す補正量関数を作成する補正量関数作成工程と、
前記補正量関数を用いて補正した後の現在の補正後予報降水量を前記水位予測モデルに入力して、前記予測地点における河川の予測水位を求める水位予測工程と、を有する、
ことを特徴とする水位予測方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記予報誤差集計工程では、前記予報降水量に基づいた予報降水量ランクを用いて前記予報誤差を分類し、集計結果に基づいて予報誤差量と頻度との関係を示した頻度分布を前記予報降水量ランクごとに作成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の水位予測方法。
【請求項３】
前記補正量関数作成工程では、前記頻度に基づいた統計的な基準を前記頻度分布に設定し、その基準における前記予報誤差量に注目することで前記予報降水量ランクごとの代表予報誤差量を求め、前記代表予報誤差量に基づいて補正量関数を作成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の水位予測方法。
【請求項４】
前記補正量関数作成工程では、前記頻度に基づいた信頼区間を前記頻度分布に設定し、その信頼区間における下限値である下限側代表予報誤差量を前記予報降水量ランクごとに求め、または、その信頼区間における上限値である上限側代表予報誤差量を前記予報降水量ランクごとに求め、前記下限側代表予報誤差量および前記上限側代表予報誤差量の少なくとも何れか一方に基づいて補正量関数を作成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の水位予測方法。
【請求項５】
前記予測地点に関する過去の実測降水量および実測水位に基づいて前記水位予測モデルを構築する水位予測モデル構築工程をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の水位予測方法。
【請求項６】
前記予報誤差集計工程では、基準時点が異なる複数の予報を準備することで、前記所定期間内の各時点において複数の前記予報誤差を求め、その結果を集計する、
ことを特徴とする請求項１に記載の水位予測方法。
【請求項７】
予測地点における河川の水位を、水位予測モデルを用いて予測する水位予測装置であって、
予報降水量と予報誤差との関係を示す補正量関数、および、前記水位予測モデルを記憶する記憶部と、
前記補正量関数を用いて補正した後の現在の補正後予報降水量を前記水位予測モデルに入力して、前記予測地点における河川の予測水位を求める水位予測部と、を有し、
前記補正量関数は、所定期間内の複数の時点における過去の予報誤差の集計結果に基づいて作成されたものである、
ことを特徴とする水位予測装置。
【請求項８】
予測地点における河川の水位を、水位予測モデルを用いて予測する水位予測プログラムであって、
予報降水量と予報誤差との関係を示す補正量関数、および、前記水位予測モデルを記憶する記憶部を有するコンピュータを、
前記補正量関数を用いて補正した後の現在の補正後予報降水量を前記水位予測モデルに入力して、前記予測地点における河川の予測水位を求める水位予測部、として機能させるものであり、
前記補正量関数は、所定期間内の複数の時点における過去の予報誤差の集計結果に基づいて作成されたものである、
ことを特徴とする水位予測プログラム。
【請求項９】
予測地点における河川の水位を、水位予測モデルを用いて予測する水位予測プログラムであって、
予報降水量と予報誤差との関係を示す補正量関数、および、前記水位予測モデルを記憶する記憶部と通信可能であるコンピュータを、
前記補正量関数を用いて補正した後の現在の補正後予報降水量を前記水位予測モデルに入力して、前記予測地点における河川の予測水位を求める水位予測部、として機能させるものであり、
前記補正量関数は、所定期間内の複数の時点における過去の予報誤差の集計結果に基づいて作成されたものである、
ことを特徴とする水位予測プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川の水位を予測する水位予測方法、水位予測装置および水位予測プログラムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の影響により豪雨災害が増加しており、河川の出水に起因する外水氾濫による被害が増えている。河川工事においても、水位の上昇により作業員や建設資機材（重機や資材）への被害（流出、沈没など）が発生する可能性がある。そのため、河川工事において事前に水位を予測し工事関係者に周知することは、作業員や建設資機材（重機や資材）を守る上で重要である。
【０００３】
従来から、河川の出水を予測し、河川工事現場に対して周知することが行われており、自動で河川水位を計算する出水警報システムの構築も行われている。従来の出水警報システムの構成例を図１４に示す。図１４に示す出水警報システムでは、気象庁から雨に関する情報を取得し、また、国土交通省から河川に関する情報を取得し、これらの情報を解析することによって河川の水位を予測する。予測した河川の水位や予測に基づく警報は、インターネットや携帯メールなどを介して工事地点にいる工事関係者に通知される。従来の出水警報システムでは、水理公式に基づいた物理モデル（水位予測モデル）により河川水位を予測しており、例えば（１）「分布型モデル」、（２）「回帰モデル」、（３）「タンクモデル」などの物理モデルが利用される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
「分布型モデル」は、予測地点より上流の水位や降雨分布、土地利用、標高を入力値として分布型流出解析により工事地点の水位を求める物理モデルである。「回帰モデル」は、予測地点より上流の観測所水位と予測地点の水位の回帰式を求め、回帰式から予測地点の水位を予測する物理モデルである。「タンクモデル」は、予測地点より上流の流域内における雨量を入力値として、垂直に結合したタンクによって地中への浸透や河川への流出を模式化し、予測地点の水位を予測する物理モデルである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－０４５２９０号公報
特開２００８－０１５９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の出水警報システムでは、例えば天気予報の降水量を入力値として、物理モデルを利用して予測地点の水位を予測していることから、降水予測に誤差が生じた場合に水位の予測値にも誤差が生じることがある。すなわち、予報降水量は実測降水量に対する誤差が見受けられ、予報降水量が実際よりも過小であると予測水位も過小となり、出水を見逃す懸念がある。また、予報降水量が実際よりも過大であると予測水位も過大となり、出水の予測が空振りとなる問題もある。
【０００７】
このような観点から、本発明は、予測水位に対して統計的に求めた誤差の影響を反映できる、水位予測方法、水位予測装置および水位予測プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る水位予測方法は、予測地点における河川の水位を、水位予測モデルを用いて予測する方法である。この水位予測方法は、予報誤差集計工程と、補正量関数作成工程と、水位予測工程とを有する。
予報誤差集計工程では、前記予測地点に関する過去の実測降水量および過去の予報降水量に基づいて、所定期間内の複数の時点における予報誤差を求め、その結果を集計する。補正量関数作成工程では、前記予報誤差の集計結果に基づいて、前記予報降水量と前記予報誤差との関係を示す補正量関数を作成する。水位予測工程では、前記補正量関数を用いて補正した後の現在の補正後予報降水量を前記水位予測モデルに入力して、前記予測地点における河川の予測水位を求める。
【０００９】
本発明に係る水位予測方法においては、補正量関数を用いて予報降水量を補正することで、予測水位に対して統計的に求めた誤差の影響を反映できる。そのため、予報降水量に誤差が生じていた場合に水位予測を実測水位に近づけることが可能である（つまり、水位予測の精度を高めることが可能である）。
【００１０】
前記予報誤差集計工程では、前記予報降水量に基づいた予報降水量ランクを用いて前記予報誤差を分類し、集計結果に基づいて予報誤差量と頻度との関係を示した頻度分布を前記予報降水量ランクごとに作成してもよい。
このようにすると、予報誤差の集計が容易である。
（【００１１】以降は省略されています）

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