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JP5107168B2 - Reference airflow field data creation device, method, program, and substance diffusion state prediction system - Google Patents
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Description

本発明は、気流データベースを作成する基準気流場データ作成装置、方法、プログラムおよび基準気流場データ作成装置により作成された気流場を用いた物質拡散状況予測システムに関するものである。   The present invention relates to a reference airflow field data creation device, method, program, and material diffusion state prediction system using an airflow field created by a reference airflow field data creation device.

従来、原子力事故や化学工場の不慮の事故などにより大気汚染物質の拡散状況を把握する場合には、まず、気象GPV(Grid Point Value)データやAMEDAS等の気象観測データに基づいて、大気現象を解析する偏微分方程式を演算することにより、事故発生(例えば、放射性物質の外部放出)時点から所定時間先の時点までの演算期間に渡り、一定時間間隔で多数の評価地点の気流要素(風向等)を求め、この気流要素を用いて拡散計算を行うことにより、事故源から放出された物質の拡散状況を予測している。例えば、特開2007−304080号公報には、この拡散計算を行う場合に用いる気流要素を、予めデータベースに格納しておく技術が開示されている。
特開2007−304080号公報
Conventionally, when grasping the diffusion status of air pollutants due to nuclear accidents or accidents at chemical factories, etc., first, atmospheric phenomena are determined based on meteorological observation data such as weather GPV (Grid Point Value) data and AMEDAS. By calculating the partial differential equation to be analyzed, air current elements (wind direction, etc.) at a number of evaluation points at regular intervals over the calculation period from the time of the accident occurrence (for example, external release of radioactive material) to the time ahead of the predetermined time. ) And calculating the diffusion using this air flow element, the diffusion status of the substance released from the accident source is predicted. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-304080 discloses a technique for preliminarily storing an airflow element used for performing the diffusion calculation in a database.
JP 2007-304080 A

しかしながら、上記特許文献1の発明では、気流要素を人間が計算し、その計算結果を手動で格納しておく必要があることから、気流要素を求める処理が煩雑で、算出された気流要素を格納する気流データベースを作成するのに時間がかかるという問題があった。   However, in the invention of the above-mentioned Patent Document 1, since it is necessary for a human to calculate the airflow element and to store the calculation result manually, the process for obtaining the airflow element is complicated, and the calculated airflow element is stored. There is a problem that it takes time to create an airflow database.

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、気流要素を求める処理を容易にし、気流データベースを作成する時間を短縮することのできる基準気流場データ作成装置、方法、プログラム、及び基準気流部データ作成装置により作成された気流場を用いて物質拡散状況の予測を行う物質拡散状況予測システムを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and facilitates processing for obtaining an airflow element and shortens the time required to create an airflow database, a method of creating a reference airflow field data, a method, a program, and a reference To provide a substance diffusion state prediction system that predicts a substance diffusion state using an air flow field created by an air flow part data creation device.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置で用いられる基準気流場データを作成する基準気流場データ作成装置であって、前記注目領域が入力されると、該注目領域における地形データを抽出する地形データ抽出手段と、前記注目領域における建造物の情報を抽出し、該建造物の輪郭である建物輪郭データを長方形に近似し、該近似結果を建物データとして出力する建物長方形近似抽出手段と、前記地形データ抽出手段によって抽出された地形データと、前記建物長方形近似抽出手段によって出力された建物データとに基づいて所定の方位の風向における気流場を計算する気流計算手段とを備え、前記建物長方形近似抽出手段は、前記注目領域における建造物の情報から建造物の水平断面形状の輪郭である建物輪郭データを取得し、該建物輪郭データの1つの輪郭線を基準輪郭線とする輪郭線設定手段と、前記建物輪郭データを有する地図上にXY直交座標系を設定する座標系設定手段と、該輪郭線設定手段により設定された1つの輪郭線が、該XY直交座標系のX軸またはY軸と平行になるまで、該基準輪郭線の一端を中心として該建物輪郭データを所定角度回転させる建物回転手段と、該建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該基準輪郭線に平行な直線と、該基準輪郭線に直角に交わる直線と平行な直線とで構成される長方形を作成する長方形作成手段と該長方形作成手段によって作成された該長方形を、該基準輪郭線の一端を中心として前記所定角度だけ逆方向に再回転させることにより、元の位置に戻す建物再回転手段と、を備え、前記建物回転手段及び前記建物再回転手段は、回転行列を用いて、前記建物輪郭データを回転させることを特徴とする基準気流場データ作成装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention is a reference airflow field data creation device for creating reference airflow field data used in a substance diffusion state prediction device that predicts a diffusion state of a substance in an attention region including a point of interest, and the attention region is input And terrain data extracting means for extracting terrain data in the region of interest; information on a building in the region of interest is extracted; building outline data that is the outline of the building is approximated to a rectangle; An airflow field in a wind direction of a predetermined direction is calculated based on the building rectangle approximate extraction means output as data, the topographic data extracted by the topography data extraction means, and the building data output by the building rectangle approximate extraction means Air flow calculation means, and the building rectangle approximate extraction means is a horizontal sectional shape of the building from the building information in the region of interest. Get the building polygon data which is the contour, the contour setting means as a reference outline one contour line of該建object contour data, the coordinate system for setting an XY orthogonal coordinate system on the map with the building polygon data The building contour data is centered on one end of the reference contour line until one contour line set by the setting means and the contour line setting means is parallel to the X axis or the Y axis of the XY Cartesian coordinate system. A building rotating means for rotating by a predetermined angle; a straight line including all the vertices of the building contour data; each side is in contact with at least one vertex of the building contour data; and a straight line parallel to the reference contour line; the rectangles created by the rectangle forming means and said rectangular creating means for creating a rectangle composed of the straight line and the straight line parallel intersecting at right angles to the reference contour, but the predetermined angle around the end of the reference contour Re-rotating in the reverse direction to return the building to its original position, and the building rotating means and the building re-rotating means rotate the building outline data using a rotation matrix. A characteristic reference airflow field data creation device is provided.

このような構成によれば、注目領域を含む地図から注目領域の地形データを抽出するとともに、注目領域の建物を長方形近似し、これらの情報に基づいて気流の計算を行うので、注目領域における地形及び建造物の形状等を考慮した上で、気流を算出することが可能となる。これにより、物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置によって予測される結果は、建物を考慮せずに気流を算出した場合の物質の拡散状況の予測と比較すると、現実に近い予測が可能となる。
また、本発明の建物長方形近似抽出手段では、建物輪郭データの1つの輪郭線又は輪郭線を延長した直線を長方形の1辺として長方形を作成するため、建物輪郭データを近似する長方形を容易に作成することができる。これにより、建物輪郭データを長方形に近似するための時間を短縮することが可能となり、気流場データ作成に要する時間を短縮することが可能となる。気流計算手段による領域大気モデルは、例えば、RAMS(RegionalAtmospheric Modeling System)である。
また、建物輪郭データを構成する複数の輪郭線の一つを基準輪郭線とし、この基準輪郭線の一端を中心として建物輪郭データをXY直交座標系のX軸またはY軸と平行になる位置まで、回転行列を用いることにより回転させ、この状態で長方形近似を行うので、さまざまな形状の建物輪郭データを容易に回転させ、建物輪郭データの頂点を包含する長方形を容易に作成することが可能となる。
According to such a configuration, the terrain data of the attention area is extracted from the map including the attention area, the building of the attention area is approximated to a rectangle, and the airflow is calculated based on the information. The airflow can be calculated in consideration of the shape of the building and the like. As a result, the result predicted by the substance diffusion state prediction device that predicts the diffusion state of a substance can be predicted closer to reality than the prediction of the diffusion state of a substance when the airflow is calculated without considering the building It becomes.
In addition, the building rectangle approximate extraction means of the present invention creates a rectangle with one outline of the building outline data or a straight line obtained by extending the outline as one side of the rectangle. Therefore, a rectangle that approximates the building outline data is easily created. can do. Thereby, it is possible to shorten the time for approximating the building outline data to a rectangle, and it is possible to reduce the time required to create airflow field data. The regional atmospheric model by the airflow calculation means is, for example, RAMS (Regional Atmospheric Modeling System).
Also, one of the plurality of contour lines constituting the building contour data is used as a reference contour line, and the building contour data is centered on one end of the reference contour line up to a position parallel to the X axis or Y axis of the XY orthogonal coordinate system. Rotate by using a rotation matrix and perform rectangular approximation in this state, so it is possible to easily rotate building outline data of various shapes and easily create rectangles that encompass the vertices of building outline data Become.

上記基準気流場データ作成装置において、前記輪郭線設定手段は、各前記輪郭線の中から、当該輪郭線を挟んで片側のみに他の輪郭線が存在する最も長い輪郭線を前記基準輪郭線として設定することとしてもよい。   In the reference airflow field data creation device, the contour line setting means uses, as the reference contour line, the longest contour line in which another contour line exists only on one side across the contour line from among the contour lines. It may be set.

このように基準輪郭線を設定することで、当該基準輪郭線またはこの基準輪郭線を延長させた直線を長方形の一辺として用いることが可能となる。これにより、他の頂点を包含する四角形を容易に作成することが可能となる。   By setting the reference contour in this way, the reference contour or a straight line obtained by extending the reference contour can be used as one side of the rectangle. This makes it possible to easily create a quadrangle that includes other vertices.

上記基準気流場データ作成装置において、前記長方形作成手段は、前記建物回転手段により回転させられた建物輪郭データの全ての頂点のXY座標を算出し、これらXY座標の中からX軸の最大値及び最小値並びにY軸の最大値及び最小値を有する4つのXY座標を抽出し、抽出した4つのXY座標をX軸に平行な直線及びY軸に平行な直線で結ぶことにより長方形を作成することとしてもよい。   In the reference airflow field data creation device, the rectangle creation means calculates the XY coordinates of all the vertices of the building outline data rotated by the building rotation means, and from these XY coordinates, the maximum value of the X axis and Extracting four XY coordinates having the minimum value and the maximum and minimum values of the Y axis, and creating a rectangle by connecting the extracted four XY coordinates with a straight line parallel to the X axis and a straight line parallel to the Y axis It is good.

このような構成によれば、回転後の建物輪郭データのうち、全ての頂点のXY座標を求め、このXY座標のうち、X座標の最小値、最大値及びY座標の最小値、最大値を含む4つの座標をそれぞれ特定し、この座標を結ぶことにより長方形を作成するので、複雑な輪郭を有する建物であっても、単純なアルゴリズムによって建物を長方形に近似することが可能となる。   According to such a configuration, the XY coordinates of all the vertices in the building outline data after rotation are obtained, and among the XY coordinates, the minimum value and maximum value of the X coordinate and the minimum value and maximum value of the Y coordinate are determined. Since the four coordinates including each are specified and the rectangle is created by connecting the coordinates, the building can be approximated to the rectangle by a simple algorithm even if the building has a complicated outline.

上記基準気流場データ作成装置において、前記建物輪郭データが、該建物の高さデータを有することとしてもよい。   The said reference | standard airflow field data preparation apparatus WHEREIN: The said building outline data is good also as having the height data of this building.

建物輪郭データが高さデータを有しているので、長方形作成手段によって作成された長方形を高さ方向にスイープさせることで、容易に3次元形状の単純化形状(直方体)を作成することが可能となる。これにより、建物の状況を更に詳細に再現することができる。   Since the building outline data has height data, it is possible to easily create a simplified three-dimensional shape (cuboid) by sweeping the rectangle created by the rectangle creation means in the height direction. It becomes. Thereby, the situation of a building can be reproduced in more detail.

上記基準気流場データ作成装置において、前記建物長方形近似抽出手段によって作成された建物データは、前記気流計算手段においてそのまま処理できるデータ形式で出力されることとしてもよい。   In the reference airflow field data creation device, the building data created by the building rectangle approximate extraction unit may be output in a data format that can be directly processed by the airflow calculation unit.

前記建物長方形近似抽出手段によって作成された建物データは、前記気流計算手段に入力され、そのまま処理できるデータ形式で出力されるので、建物データを用いて、速やかに気流計算を実行することが可能となる。   Since the building data created by the building rectangle approximate extraction means is input to the airflow calculation means and output in a data format that can be processed as it is, it is possible to quickly execute the airflow calculation using the building data. Become.

上記基準気流場データ作成装置において、前記気流計算手段によって算出された所定の方位の風向における気流場が、指定された全ての方位に対して算出された場合には、物質の拡散状態を予測する有害物質拡散装置で使用されるデータベースに、前記気流データが出力されることとしてもよい。   In the reference airflow field data creation device, when the airflow field in the wind direction of the predetermined direction calculated by the air flow calculating unit is calculated for all the specified directions, the diffusion state of the substance is predicted. The airflow data may be output to a database used in the harmful substance diffusion device.

このように、算出された気流データが自動的に外部の記憶装置に出力されるので、出力先の記憶装置からデータを読み出し、次の動作を開始する装置がある場合には、算出された気流データが出力された後、速やかに次の動作を実行させることが可能となる。   Thus, since the calculated airflow data is automatically output to an external storage device, if there is a device that reads data from the output destination storage device and starts the next operation, the calculated airflow data After the data is output, the next operation can be executed promptly.

本発明は、注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置であって、気象データが入力された場合に、上記基準気流場データ作成装置において作成された基準気流場データの中から、入力された該気象条件に類似する基準気流場データを抽出し、該基準気流場データを用いて前記注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置を提供する。   The present invention is a substance diffusion state prediction apparatus that predicts the diffusion state of a substance in an attention area including an attention point, and the reference airflow field created by the reference airflow field data creation apparatus when weather data is input. Provided is a material diffusion state prediction apparatus that extracts reference airflow field data similar to the input weather condition from the data, and predicts the diffusion state of the substance in the region of interest using the reference airflow field data.

上記類似する基準気流場データとは、気象条件から求められた風向を挟む2つの方位に関する基準気流場データである。   The similar reference airflow field data is reference airflow field data relating to two directions sandwiching the wind direction obtained from weather conditions.

本発明は、上記基準気流場データ作成装置によって作成された基準気流場データを格納するデータベースと、上記記載の物質拡散状況予測装置とを具備する物質拡散状況予測システムを提供する。   The present invention provides a substance diffusion state prediction system comprising a database for storing reference airflow field data created by the reference airflow field data creation apparatus and the substance diffusion state prediction apparatus described above.

本発明は、注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置で用いられる基準気流場データを作成する基準気流場データ作成方法であって、前記注目領域が入力されると、該注目領域における地形データを抽出する過程と、前記注目領域における建造物の情報を抽出し、該建造物の輪郭である建物輪郭データを長方形に近似し、該近似結果を建物データとして出力する過程と、前記地形データを抽出する過程によって抽出された地形データと、前記建物データを長方形に近似する過程によって出力された建物データとに基づいて所定の方位の風向における気流場を計算する過程とを備え、前記建物データを長方形に近似する過程は、前記注目領域における建造物の情報から建造物の水平断面形状の輪郭である建物輪郭データを取得し、該建物輪郭データの1つの輪郭線を基準輪郭線とする過程と、前記建物輪郭データを有する地図上にXY直交座標系を設定する過程と、該基準輪郭線を設定する過程により設定された1つの輪郭線が、該XY直交座標系のX軸またはY軸と平行になるまで、該基準輪郭線の一端を中心として該建物輪郭データを所定角度回転させる過程と、該建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該基準輪郭線に平行な直線と、該基準輪郭線に直角に交わる直線と平行な直線とで構成される長方形を作成する過程と該長方形を作成する過程によって作成された該長方形を、該基準輪郭線の一端を中心として前記所定角度だけ逆方向に再回転させることにより、元の位置に戻す過程と、を備え、前記建物輪郭データを所定角度回転させる過程及び前記長方形を前記所定角度だけ逆方向に載回転させる過程は、回転行列を用いて、前記建物輪郭データを回転させることを特徴とする基準気流場データ作成方法を提供する。 The present invention is a reference airflow field data creation method for creating reference airflow field data used in a substance diffusion state prediction apparatus for predicting a diffusion state of a substance in an attention region including a point of interest, wherein the attention region is input And extracting the terrain data in the region of interest, extracting information on the building in the region of interest, approximating the building outline data that is the outline of the building to a rectangle, and outputting the approximation result as building data Calculating an airflow field in a wind direction of a predetermined direction based on the terrain data extracted by the process of extracting the terrain data, and the building data output by the process of approximating the building data to a rectangle The process of approximating the building data to a rectangle is the outline of the horizontal cross-sectional shape of the building from the building information in the region of interest Get the object contour data, setting the steps of the reference contour of one of the contour line of該建object contour data, the process of setting an XY orthogonal coordinate system on the map with the building polygon data, the reference contour Rotating the building contour data by a predetermined angle around one end of the reference contour line until one contour line set by the process is parallel to the X axis or Y axis of the XY Cartesian coordinate system; A straight line that includes all the vertices of the building contour data, each side is in contact with at least one vertex of the building contour data, and is parallel to the reference contour line; and a straight line that intersects the reference contour line at right angles By re-rotating the rectangle created by the process of creating a rectangle composed of parallel straight lines and the process of creating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle around one end of the reference contour line, Original A step of rotating the building contour data by a predetermined angle and a step of rotating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle by rotating the building contour data using a rotation matrix. A method of creating reference airflow field data characterized by

本発明は、注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置で用いられる基準気流場データを作成する基準気流場データ作成プログラムであって、前記注目領域が入力されると、該注目領域における地形データを抽出する処理と、前記注目領域における建造物の情報を抽出し、該建造物の輪郭である建物輪郭データを長方形に近似し、該近似結果を建物データとして出力する処理と、前記地形データを抽出する処理によって抽出された地形データと、前記建物データを長方形に近似する処理によって出力された建物データとに基づいて所定の方位の風向における気流場を計算する処理とを備え、前記建物データを長方形に近似する処理は、前記注目領域における建造物の情報から建造物の水平断面形状の輪郭である建物輪郭データを取得し、該建物輪郭データの1つの輪郭線を基準輪郭線とする処理と、前記建物輪郭データを有する地図上にXY直交座標系を設定する処理と、該基準輪郭線を設定する処理により設定された1つの輪郭線が、該XY直交座標系のX軸またはY軸と平行になるまで、該基準輪郭線の一端を中心として該建物輪郭データを所定角度回転させる処理と、該建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該基準輪郭線に平行な直線と、該基準輪郭線に直角に交わる直線と平行な直線とで構成される長方形を作成する処理と該長方形を作成する処理によって作成された該長方形を、該基準輪郭線の一端を中心として前記所定角度だけ逆方向に再回転させることにより、元の位置に戻す処理と、を有し、前記建物輪郭データを所定角度回転させる処理及び前記長方形を前記所定角度だけ逆方向に載回転させる処理は、回転行列を用いて、前記建物輪郭データを回転させることをコンピュータに実行させるための基準気流場データ作成プログラムを提供する。 The present invention is a reference airflow field data creation program for creating reference airflow field data used in a substance diffusion state prediction apparatus for predicting a diffusion state of a substance in an attention region including a point of interest, and the attention region is input And extracting the terrain data in the region of interest, extracting the building information in the region of interest, approximating the building outline data, which is the outline of the building, to a rectangle, and outputting the approximation result as building data A process for calculating an airflow field in a wind direction of a predetermined direction based on the terrain data extracted by the process of extracting the terrain data, and the building data output by the process of approximating the building data to a rectangle The process of approximating the building data to a rectangle is a contour of a horizontal sectional shape of the building from the information of the building in the region of interest. Get the building outline data, and processing of the reference contour of one of the contour line of該建object contour data, the processing for setting an XY orthogonal coordinate system on the map with the building polygon data, the reference contour Processing for rotating the building contour data by a predetermined angle around one end of the reference contour line until one contour line set by the setting processing is parallel to the X axis or Y axis of the XY orthogonal coordinate system; , Including all vertices of the building contour data, each side being in contact with at least one vertex of the building contour data, and a straight line parallel to the reference contour line and a straight line intersecting the reference contour line at right angles And re-rotating the rectangle created by the process of creating a rectangle composed of straight lines parallel to each other and the process of creating the rectangle in the opposite direction about the end of the reference contour line by the predetermined angle. Yo And the process of rotating the building outline data by a predetermined angle and the process of rotating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle using the rotation matrix, Provided is a reference airflow field data creation program for causing a computer to execute rotation .

本発明によれば、気流データベースの作成時間を短縮することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to shorten the time required for creating the airflow database.

以下に、本発明に係る基準気流場データ作成装置の実施形態について、〔第1の実施形態〕、〔第2の実施形態〕の順に図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a reference airflow field data creation device according to the present invention will be described with reference to the drawings in the order of [first embodiment] and [second embodiment].

〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態に係る物質拡散状況予測システム30は、基準気流場データ作成装置10と、物質拡散状況予測装置20とを備えている(例えば、図2参照)。
[First Embodiment]
The substance diffusion state prediction system 30 according to the first embodiment of the present invention includes a reference airflow field data creation device 10 and a substance diffusion state prediction device 20 (see, for example, FIG. 2).

物質拡散状況予測装置20は、例えば、ユーザによって注目地点が入力された場合に、その注目地点における物質の拡散状況を予測する装置である。基準気流場データ作成装置10は、該物質拡散状況予測装置20において用いられる基準気流場データを作成する装置である。   The substance diffusion state prediction device 20 is a device that predicts the diffusion state of a substance at a point of interest when the point of interest is input by a user, for example. The reference airflow field data creation device 10 is a device that creates reference airflow field data used in the substance diffusion state prediction device 20.

この基準気流場データ作成装置10及び物質拡散状況予測装置20は、いわゆるコンピュータシステムであり、図1に示すように、CPU(中央演算処理装置)1、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置2、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)などの補助記憶装置(記憶手段)3、キーボードやマウスなどの入力装置4、及びディスプレイ、プリンタなどの出力装置5、外部の装置と通信を行う通信部6などを備えて構成されている。   The reference airflow field data creation device 10 and the substance diffusion state prediction device 20 are so-called computer systems. As shown in FIG. 1, main memory devices such as a CPU (Central Processing Unit) 1 and a RAM (Random Access Memory). 2. Auxiliary storage device (storage means) 3 such as ROM (Read Only Memory) and HDD (Hard Disk Drive), input device 4 such as keyboard and mouse, output device 5 such as display and printer, and communication with external devices The communication part 6 etc. which perform are comprised.

図2は、本実施形態にかかる物質拡散状況予測システム30の機能ブロック図である。
基準気流場データ作成装置10は、注目領域を入力する入力部100と、地図データが格納されている地図データベース(図示略)から入力された注目領域の地形データを抽出する地形データ抽出部(地形データ抽出手段)11と、該地図データベースから注目領域における建物の輪郭データを抽出し、抽出した建物の輪郭データを長方形に近似し、気流計算に使用するデータを作成する建物長方形近似抽出部(建物長方形近似抽出手段)12と、地形データ抽出部11と建物長方形近似抽出部12とから算出された値を用いて、気流場を求める気流計算部(気流計算手段)13とを備えている。
FIG. 2 is a functional block diagram of the substance diffusion state prediction system 30 according to the present embodiment.
The reference airflow field data creation device 10 includes an input unit 100 that inputs a region of interest, and a terrain data extraction unit (terrain) that extracts terrain data of the region of interest input from a map database (not shown) in which map data is stored. (Data extraction means) 11 and a building rectangle approximate extraction unit (building) that extracts contour data of a building in the region of interest from the map database, approximates the extracted contour data of the building to a rectangle, and creates data used for airflow calculation (Rectangular approximate extraction means) 12 and an airflow calculation section (airflow calculation means) 13 for obtaining an airflow field using values calculated from the topographic data extraction section 11 and the building rectangular approximate extraction section 12.

物質拡散状況予測装置20は、気象条件、注目地点、及び該注目地点を含む注目領域等の拡散予測に必要となる入力情報を入力するための入力部200、16方位の気流場データを格納するデータベース201、気流場を推定する気流場推定部202、推定した気流場から拡散の計算を実行する拡散計算部203、濃度場を推定する濃度場推定部204、被害者数を推定する被害者推定部205、物質の漏洩量及び場所の情報を入力する情報入力部206を備えている。
上記注目領域とは、注目地点の周辺領域であり、注目地点から放射された物質の拡散状況を予測する範囲を定めるものである。
The substance diffusion state prediction apparatus 20 stores weather conditions, a point of interest, and an input unit 200 for inputting input information necessary for diffusion prediction of a region of interest including the point of interest, and stores airflow field data of 16 directions. Database 201, airflow field estimation unit 202 for estimating the airflow field, diffusion calculation unit 203 for performing diffusion calculation from the estimated airflow field, concentration field estimation unit 204 for estimating the concentration field, victim estimation for estimating the number of victims The unit 205 includes an information input unit 206 for inputting information on the amount and location of substance leakage.
The region of interest is a region around the point of interest, and defines a range for predicting the diffusion state of the substance emitted from the point of interest.

基準気流場データ作成装置10において、地形データ抽出部11は、入力部100から入力された注目領域に該当する地形データを、図示しない地図データベース(例えば、国土地理院の地形データベース)から抽出し、抽出した地形データから標高メッシュデータを作成し、これを気流計算部13(詳細は後述)に出力する。   In the reference airflow field data creation device 10, the terrain data extraction unit 11 extracts terrain data corresponding to the region of interest input from the input unit 100 from a map database (for example, the Geographical Survey Institute terrain database) not shown. Elevation mesh data is created from the extracted terrain data, and is output to the airflow calculation unit 13 (details will be described later).

建物長方形近似抽出部12は、建物長方形近似部121及びインプット用建物データ作成部122を備えている。建物長方形近似部121は、入力部100により入力された注目領域における建物の輪郭データを図示しない地図データベースから抽出し、この建物輪郭データを長方形に近似して、インプット用建物データ作成部122に出力する。以下に、より具体的に建物長方形近似部121について説明する。   The building rectangle approximation extraction unit 12 includes a building rectangle approximation unit 121 and an input building data creation unit 122. The building rectangle approximation unit 121 extracts the outline data of the building in the region of interest input by the input unit 100 from a map database (not shown), approximates the building outline data to a rectangle, and outputs it to the building data creation unit 122 for input. To do. Below, the building rectangle approximation part 121 is demonstrated more concretely.

図3は、建物長方形近似部121が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図3に示されるように、建物長方形近似部121は、輪郭線設定部(輪郭線設定手段)123、座標系設定部(座標系設定手段)124、建物回転部(建物回転手段)125、長方形作成部(長方形作成手段)126、及び建物再回転部(建物再回転手段)127を備えている。
また、建物長方形近似部121は、建物の水平断面形状の輪郭である建物輪郭データを有する地図が格納されている地図データベース(図示略)と接続可能に構成されており、この地図データベースから所望のエリアにおける建物輪郭データを取得できるようになっている。
具体的には、地図データベースには、所望のエリアにおける建物輪郭データが付加された地図情報が格納されており、建物長方形近似部121は、上記地図データベースから所望のエリアに対応する建物輪郭データ付き地図情報を取得できるような構成とされている。ここで、建物輪郭データとは、例えば、建物の水平断面形状データをいう。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the functions of the building rectangle approximation unit 121 in an expanded manner. As shown in FIG. 3, the building rectangle approximation unit 121 includes an outline setting unit (contour line setting unit) 123, a coordinate system setting unit (coordinate system setting unit) 124, a building rotation unit (building rotation unit) 125, a rectangle A creation unit (rectangular creation unit) 126 and a building re-rotation unit (building re-rotation unit) 127 are provided.
The building rectangle approximation unit 121 is configured to be connectable to a map database (not shown) in which a map having building outline data that is the outline of the horizontal sectional shape of the building is stored. The building outline data in the area can be acquired.
Specifically, the map database stores map information to which building outline data in a desired area is added, and the building rectangle approximation unit 121 includes building outline data corresponding to the desired area from the map database. The map information can be acquired. Here, building outline data refers to, for example, horizontal cross-sectional shape data of a building.

建物長方形近似部121において、輪郭線設定部123は、上記地図データベースから所望のエリアに対応する建物輪郭データ付き地図情報を取得し、この地図内における各建物輪郭データにおいて、基準輪郭線をそれぞれ設定する。具体的には、各建物輪郭データにおいて、その建物輪郭データを構成する複数の輪郭線の中から直線で描かれた1つの輪郭線を基準輪郭線として設定する。より好ましくは、輪郭線設定部123は、建物輪郭データを構成する複数の輪郭線のうち、最も距離の長い輪郭線を基準輪郭線として設定する。   In the building rectangle approximation unit 121, the outline setting unit 123 acquires map information with building outline data corresponding to a desired area from the map database, and sets a reference outline for each building outline data in the map. To do. Specifically, in each building outline data, one outline drawn with a straight line from among a plurality of outlines constituting the building outline data is set as a reference outline. More preferably, the outline setting unit 123 sets an outline having the longest distance among the plurality of outlines constituting the building outline data as a reference outline.

座標系設定部124は、輪郭線設定部123が取得した地図上に、XY直交座標系を設定する。例えば、東西南北のうちの一方角をX軸、それに直交する方角をY軸として設定する。このXY直交座標系は、各建物輪郭データに対してそれぞれ個別に設定されてもよいし、全ての建物輪郭データに対して共通のものとして設定されてもよい。
各建物輪郭データに対応して個別のXY直交座標系を設定する場合、座標系設定部124は、図5に示すように、基準輪郭線の一端に接するようにX軸を設定することが好ましい。このようにXY直交座標系を設定することで、後段の回転処理、長方形作成処理を更に簡便に行うことが可能となる。
The coordinate system setting unit 124 sets an XY orthogonal coordinate system on the map acquired by the contour line setting unit 123. For example, one of the east, west, north, and south is set as the X axis, and the direction orthogonal thereto is set as the Y axis. This XY orthogonal coordinate system may be set individually for each building outline data, or may be set as a common one for all building outline data.
When an individual XY orthogonal coordinate system is set corresponding to each building outline data, the coordinate system setting unit 124 preferably sets the X axis so as to contact one end of the reference outline as shown in FIG. . By setting the XY orthogonal coordinate system in this way, the subsequent rotation processing and rectangle creation processing can be performed more simply.

建物回転部125は、輪郭線設定部により設定された基準輪郭線がXY直交座標系のX軸と平行になるまで、基準輪郭線の一端を中心として所定角度だけ建物輪郭データを回転させる。例えば、建物輪郭データとXY直交座標とが図5に示すような関係にあった場合、基準輪郭線とX軸とが成す角度θを求め、XY直交座標系に設定された建物輪郭データの全ての頂点の座標を基準輪郭線の一端Aを中心として角度θ移動させる。これにより、建物輪郭データとXY直交座標との関係は、図6に示すようになる。
上記座標の回転については、例えば、回転行列を用いることが可能である。例えば、図4に示すように、点Pの座標(x,y)を角度θ回転させる場合、移動後の点Qの座標(X,Y)は、公知の数式である回転行列(1)式により得ることができる。

Figure 0005107168
The building rotation unit 125 rotates the building contour data by a predetermined angle around one end of the reference contour line until the reference contour line set by the contour line setting unit is parallel to the X axis of the XY orthogonal coordinate system. For example, if the building contour data and the XY rectangular coordinates are in a relationship as shown in FIG. 5, the angle θ formed by the reference contour line and the X axis is obtained, and all the building contour data set in the XY rectangular coordinate system are obtained. Is moved by an angle θ about the one end A of the reference contour. Thereby, the relationship between the building outline data and the XY orthogonal coordinates is as shown in FIG.
For the rotation of the coordinates, for example, a rotation matrix can be used. For example, as shown in FIG. 4, when the coordinate (x, y) of the point P is rotated by an angle θ, the coordinate (X, Y) of the point Q after the movement is expressed by a rotation matrix (1) which is a well-known mathematical expression. Can be obtained.
Figure 0005107168

長方形作成部126は、回転後における建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該X軸と平行な直線及び該Y軸と平行な直線とで構成される長方形を作成する。具体的には、長方形作成部126は、上記(1)式により変換された全ての頂点の各座標から、X座標の最大値及び最小値、並びにY座標の最大値及び最小値を抽出し、抽出された最大値または最小値を持つ頂点の座標4点を抽出する。さらに、抽出した4点を頂点とし、かつ、X軸と平行な直線及びY軸と平行な直線とで構成される長方形を作成する。これにより、例えば、図7に示すような長方形が作成される。   The rectangle creation unit 126 includes all the vertices of the building outline data after rotation, each side is in contact with at least one vertex of the building outline data, and a straight line parallel to the X axis and the Y axis Create a rectangle composed of parallel straight lines. Specifically, the rectangle creating unit 126 extracts the maximum value and the minimum value of the X coordinate and the maximum value and the minimum value of the Y coordinate from the coordinates of all the vertices converted by the above equation (1), Four vertex coordinates having the extracted maximum value or minimum value are extracted. Furthermore, a rectangle composed of the four extracted points as vertices and a straight line parallel to the X axis and a straight line parallel to the Y axis is created. Thereby, for example, a rectangle as shown in FIG. 7 is created.

建物再回転部127は、長方形作成部126によって作成された長方形を、基準輪郭線の一端を中心として所定角度だけ逆方向に再回転させる。具体的には、長方形作成部126が作成した長方形を、基準輪郭線の一端Aを中心として、建物回転部125において回転させた方向とは逆の方向に角度θ回転させる。これにより、図7に示した長方形は、図8に示すような元の位置まで回転させられる。   The building re-rotating unit 127 re-rotates the rectangle created by the rectangle creating unit 126 in the reverse direction by a predetermined angle around the one end of the reference contour line. Specifically, the rectangle created by the rectangle creating unit 126 is rotated by an angle θ around the one end A of the reference outline in the direction opposite to the direction rotated by the building rotating unit 125. Thereby, the rectangle shown in FIG. 7 is rotated to the original position as shown in FIG.

インプット用建物データ作成部122は、建物長方形近似部121により長方形に近似された建物データを、気流場の算出が行えるようなファイル形式にし、気流計算部13に出力する。気流場の算出が行えるようなファイル形式の建物データとは、例えばテキスト形式のファイルであり、RAMS用のデータファイルの場合には、1行目及び2行目にヘッダ情報が入り、3行目以降に明細情報が記録される。より具体的には、1行目のヘッダ情報には固定値として「999999(半角の空白5桁)1」が入力され、2行目のヘッダ情報には、建物の数(データ数)が入力され、3行目以降の明細情報には、各行に対する通し番号、建物データの中心点の緯度及び経度、建物の横幅(長方形に近似された図形の横幅)、建物の縦幅(長方形に近似された図形の縦幅)、建物の高さ(元の属性値より)、建物の傾き(東から北方向への角度)を最右端からの角度として算出した角度が入力される。   The input building data creation unit 122 converts the building data approximated to a rectangle by the building rectangle approximation unit 121 into a file format that allows calculation of the airflow field, and outputs the data to the airflow calculation unit 13. The file format building data that can calculate the airflow field is, for example, a text format file. In the case of a data file for RAMS, header information is entered in the first and second lines, and the third line. Detailed information is recorded thereafter. More specifically, “999999 (5 single-byte spaces) 1” is input as the fixed value to the header information on the first line, and the number of buildings (the number of data) is input to the header information on the second line. In the detailed information on the third and subsequent lines, the serial number for each line, the latitude and longitude of the center point of the building data, the horizontal width of the building (the horizontal width of the figure approximated to a rectangle), the vertical width of the building (approximated to a rectangle) The angle calculated as the angle from the rightmost edge is input as the height of the figure), the height of the building (from the original attribute value), and the inclination of the building (the angle from the east to the north).

気流計算部13は、地形データ抽出部11及び建物長方形近似抽出部12により算出されたそれぞれの値に基づいて、所定の方位の風向における気流場を計算する。気流場を計算する風向を指定するための入力ファイルは、気流境界条件設定部15によって自動的に作成され、気流計算部13はこの入力ファイルに基づいて、指定された風向の気流場の算出を行う。   The airflow calculation unit 13 calculates an airflow field in a wind direction of a predetermined direction based on the values calculated by the topographic data extraction unit 11 and the building rectangle approximate extraction unit 12. The input file for designating the wind direction for calculating the airflow field is automatically created by the airflow boundary condition setting unit 15, and the airflow calculation unit 13 calculates the airflow field of the designated wind direction based on this input file. Do.

気流データ格納部14は、気流計算部13により算出された気流場データを一時的に格納する。気流境界条件設定部15は、指定された全ての風向に対して気流場の算出が完了した場合に、全ての気流場の情報を物質拡散状況予測装置の16方位気流データベースに自動的に格納する。一方、全ての風向に対する気流場の算出が完了していない場合には、気流境界条件設定部15によって新たな風向を指定する入力ファイルが自動的に作成され、その入力ファイルが気流計算部13に出力され、新たな気流場の算出がスタートする。   The airflow data storage unit 14 temporarily stores the airflow field data calculated by the airflow calculation unit 13. The airflow boundary condition setting unit 15 automatically stores the information on all the airflow fields in the 16-direction airflow database of the substance diffusion state prediction device when the calculation of the airflow fields is completed for all the specified wind directions. . On the other hand, if the calculation of the airflow field for all wind directions has not been completed, an input file for designating a new wind direction is automatically created by the airflow boundary condition setting unit 15 and the input file is stored in the airflow calculation unit 13. The new airflow field calculation starts.

次に、物質拡散状況予測装置20について、図2を用いて説明する。
まず、16方位気流データベース201には、上述した基準気流場データ作成装置10により算出された気流場データが格納されている。
気流場推定部202は、気象条件、注目地点、注目領域等の情報が入力部200により入力されると、16方位気流データベース201に格納されている基準気流場データの中から、入力部200から入力された気象条件に近い基準気流場データを抽出し、この基準気流場データを用いて気流場を推定する。
Next, the substance diffusion state prediction apparatus 20 will be described with reference to FIG.
First, the 16-direction airflow database 201 stores airflow field data calculated by the reference airflow field data creation device 10 described above.
When information such as weather conditions, a point of interest, and a region of interest is input by the input unit 200, the airflow field estimation unit 202 reads from the reference airflow field data stored in the 16-direction airflow database 201 from the input unit 200. Reference airflow field data close to the input weather conditions is extracted, and the airflow field is estimated using the reference airflow field data.

具体的には、気流場推定部202は、入力された気象条件から平均風向を求め、16方位のうち、この平均風向を挟む2つの方位を選定する。例えば、図9に示すように、平均風向jが北北東と北東との間に位置していた場合には、平均風向jを挟む2つの風向として北北東と北東とを選定する。そして、選定した2つの風向(上記例では、北北東と北東)と上記平均安定度とで特定される2つの基準気流場データを16方位気流データベース201から抽出する。そして、気流場推定部202は、抽出した2つの基準気流場データを補間することにより、気流場を推定する。   Specifically, the airflow field estimation unit 202 obtains an average wind direction from the input weather condition, and selects two directions sandwiching the average wind direction among the 16 directions. For example, as shown in FIG. 9, when the average wind direction j is located between the north-northeast and the north-east, the north-northeast and the north-east are selected as two wind directions sandwiching the average wind direction j. Then, two reference airflow field data specified by the two selected wind directions (in the above example, north-northeast and northeast) and the average stability are extracted from the 16-direction airflow database 201. Then, the airflow field estimation unit 202 estimates an airflow field by interpolating the extracted two reference airflow field data.

拡散計算部203は、気流場推定部202によって推定された気流場の情報と、漏洩量及び場所の入力情報206に基づいて拡散計算を実行する。さらに、濃度場推定部204において濃度場を推定し、被害者数推定部205において被害者の数を推定する。この処理については、特開2007−304080号公報(特許文献1)及び特開2008−89418号公報に開示されている公知の技術を用いることが可能であり、本実施形態では詳細な説明を省略する。   The diffusion calculation unit 203 performs diffusion calculation based on the airflow field information estimated by the airflow field estimation unit 202 and the input information 206 of the leakage amount and location. Further, the concentration field estimation unit 204 estimates the concentration field, and the number of victims estimation unit 205 estimates the number of victims. For this processing, a known technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-304080 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-89418 can be used, and detailed description is omitted in this embodiment. To do.

次に、本実施形態に係る物質拡散状況予測システムの作用について説明する。
例えば、物質拡散状況予測装置20において、注目地点Xにおいて拡散物質が放出し、オペレータにより注目地点Xや、注目する範囲等、拡散予測に必要となる初期条件が入力部200から入力されると、この入力情報は、気流場推定部202に入力されるとともに、基準気流場データ作成装置10の入力部100を介して地形データ抽出部11及び建物長方形近似抽出部12に入力される。
Next, the operation of the substance diffusion state prediction system according to this embodiment will be described.
For example, in the substance diffusion state prediction device 20, when a diffusion substance is released at the point of interest X and initial conditions necessary for diffusion prediction such as the point of interest X and a range of interest are input from the input unit 200 by the operator, This input information is input to the airflow field estimation unit 202 and also input to the topographic data extraction unit 11 and the building rectangle approximate extraction unit 12 via the input unit 100 of the reference airflow field data creation device 10.

地形データ抽出部11では、注目領域に関する標高データ等の地形データが図示しない地形データベースから抽出され、この地形データに基づいて標高メッシュデータが作成され、この標高メッシュデータが気流計算部13に出力される。   In the terrain data extraction unit 11, terrain data such as elevation data regarding the region of interest is extracted from a terrain database (not shown), elevation mesh data is created based on the terrain data, and the elevation mesh data is output to the airflow calculation unit 13. The

一方、建物長方形近似抽出部12の建物長方形近似部121では、注目領域の建物データが図示しない地図データベースから抽出され、抽出された建物データからさらに建物の輪郭データが抽出される。   On the other hand, the building rectangle approximation unit 121 of the building rectangle approximation extraction unit 12 extracts building data of a region of interest from a map database (not shown), and further extracts building outline data from the extracted building data.

具体的には、輪郭線設定部123では、入力部100から注目領域の情報が入力されると、この注目領域に関する建物輪郭データが地図データベースから抽出され、この建物輪郭データから直線で描かれた1つの輪郭線が基準輪郭線として設定される。座標系設定部124では、輪郭線設定部123によって抽出された建物輪郭データに対し、XY直交座標系が設定され、建物輪郭データの全ての頂点にXY直交座標系の座標が与えられる。建物回転部125では、図5のように基準輪郭線とX軸とが成す角度θが求められ、建物輪郭データの各頂点座標が基準輪郭線の一端を中心としてθ度回転させられる。   Specifically, in the contour line setting unit 123, when information on a region of interest is input from the input unit 100, building contour data related to the region of interest is extracted from the map database and drawn in a straight line from the building contour data. One contour line is set as the reference contour line. In the coordinate system setting unit 124, an XY orthogonal coordinate system is set for the building outline data extracted by the outline setting unit 123, and coordinates of the XY orthogonal coordinate system are given to all vertices of the building outline data. In the building rotation unit 125, an angle θ formed by the reference contour line and the X axis is obtained as shown in FIG. 5, and each vertex coordinate of the building contour data is rotated by θ degrees around one end of the reference contour line.

これにより、図5に示した建物輪郭データは、図6に示すような状態となる。続いて、長方形作成部126において、回転後の建物輪郭データの各頂点の座標値の中から、X座標値の最大値及び最小値、並びにY座標値の最大値及び最小値が抽出され、抽出された4つのXY座標をX軸に平行な直線及びY軸に平行な直線で結ぶことにより長方形が作成される。これにより、図7に示すような、建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該X軸と平行な直線及び該Y軸と平行な直線とで構成される長方形が作成される。そして、この長方形が建物再回転部127において再回転されて元の状態に戻される。このようにして長方形に近似された結果は、長方形近似抽出部12のインプット用建物データ作成部122に出力される。   Thereby, the building outline data shown in FIG. 5 is in the state shown in FIG. Subsequently, in the rectangle creation unit 126, the maximum value and the minimum value of the X coordinate value and the maximum value and the minimum value of the Y coordinate value are extracted from the coordinate values of each vertex of the rotated building outline data, and extracted. A rectangle is created by connecting the four XY coordinates obtained by a straight line parallel to the X axis and a straight line parallel to the Y axis. Thereby, as shown in FIG. 7, all the vertices of the building outline data are included, each side is in contact with at least one vertex of the building outline data, and a straight line parallel to the X axis and the Y axis And a rectangle composed of straight lines parallel to each other. And this rectangle is re-rotated in the building re-rotation part 127, and is returned to the original state. The result approximated to the rectangle in this way is output to the input building data creation unit 122 of the rectangle approximation extraction unit 12.

インプット用建物データ作成部122では、気流場の計算を行えるような形式で建物データが出力される。気流計算部13では、地形データ抽出部11及び建物長方形近似抽出部12から取得した情報に基づいて、所定の方位の風向の気流場が算出され、気流場の算出結果が気流データ格納部14に出力される。気流データ格納部14では、一時的に気流場データが格納される。気流境界条件設定部15において、指定された全ての方位の風向における気流場の算出が完了している場合には、この気流場データが基準気流場データとして、物質拡散状況予測装置の16方位気流データベースに格納される。   The input building data creation unit 122 outputs building data in a format that allows calculation of the airflow field. In the airflow calculation unit 13, an airflow field in a predetermined direction is calculated based on the information acquired from the terrain data extraction unit 11 and the building rectangle approximate extraction unit 12, and the calculation result of the airflow field is stored in the airflow data storage unit 14. Is output. The airflow data storage unit 14 temporarily stores airflow field data. When the airflow boundary condition setting unit 15 has completed the calculation of the airflow field in the wind directions of all designated directions, the airflow field data is used as the reference airflow field data as the 16-direction airflow of the substance diffusion state prediction apparatus. Stored in the database.

続いて、16方位気流データベース201に格納されている上記基準気流場データの中から、気象条件から求められた平均風向を挟む2つの方位に関する基準気流場データが気流場推定部202によって抽出され、この基準気流場データに基づいて平均風向における気流場が推定される。推定された気流場が拡散計算部203に出力されると、拡散計算部203では、入力された気流場と漏洩量及び場所情報等を用いて拡散計算が行われ、濃度場推定部204では濃度場の推定、被害者数推定205では被害者数の推定が行われる。   Subsequently, from the reference airflow field data stored in the 16-direction airflow database 201, the airflow field estimation unit 202 extracts reference airflow field data related to two directions sandwiching the average wind direction obtained from the weather conditions, Based on this reference airflow field data, an airflow field in the average wind direction is estimated. When the estimated airflow field is output to the diffusion calculation unit 203, the diffusion calculation unit 203 performs diffusion calculation using the input airflow field, leakage amount, location information, and the like, and the concentration field estimation unit 204 performs concentration calculation. In the field estimation and victim number estimation 205, the number of victims is estimated.

以上説明してきたように、本実施形態に係る基準気流場データ作成装置によれば、地図上の注目領域から地形データを抽出するとともに、この注目領域の建造物の情報から、建物を長方形に近似する。これらの抽出された地形データと建物長方形近似データとを用いて気流場の計算を行うことで、注目領域における地形及び建造物の形状等を考慮した上で、気流を算出することが可能となる。これにより、基準気流場データ作成装置によって算出された気流場データを用いて物質拡散状況予測装置によって予測される拡散状況の結果は、建物を考慮せずに気流を算出した場合の物質の拡散状況の予測と比較すると、現実に近い予測が可能となる。
また、気流場の算出に関して専門的な知識を持っていない場合であっても、注目領域の情報を入力することにより気流場が自動的に算出されるので、容易に気流場を求めることが可能であり、手動で気流場を計算するよりも短い時間で気流場を算出することが可能となる。
更に、物質拡散状況予測システムとして使用する場合には、基準気流場データ作成装置と物質拡散状況予測装置とを組み合わせ、基準気流場データ作成装置から算出された気流場データを、物質拡散状況予測装置に出力することで、気流場データベースが作成される時間が短縮できることから、物質拡散状況予測システムの全体の処理にかかる時間を短縮させることが可能となる。
As described above, according to the reference airflow field data creation device according to the present embodiment, the terrain data is extracted from the attention area on the map, and the building is approximated to a rectangle from the building information of the attention area. To do. By calculating the airflow field using these extracted topographic data and building rectangle approximate data, it becomes possible to calculate the airflow in consideration of the topography and the shape of the building in the region of interest. . As a result, the diffusion state result predicted by the substance diffusion state prediction device using the airflow field data calculated by the reference airflow field data creation device is the diffusion state of the substance when the airflow is calculated without considering the building. Compared with the prediction, a prediction close to reality is possible.
In addition, even if you do not have specialized knowledge about the calculation of the airflow field, the airflow field is automatically calculated by entering the information of the area of interest, so you can easily find the airflow field Thus, it is possible to calculate the airflow field in a shorter time than manually calculating the airflow field.
Furthermore, when used as a substance diffusion state prediction system, the reference airflow field data creation device and the substance diffusion state prediction device are combined, and the airflow field data calculated from the reference airflow field data creation device is used as the material diffusion state prediction device. Since the time required for creating the airflow field database can be shortened by outputting to, the time required for the entire processing of the substance diffusion state prediction system can be shortened.

なお、本実施形態では、入力部200と入力部100とが連携しており、入力部200から入力された入力条件に基づいて、基準気流場データがリアルタイムで作成され、この基準気流場データを用いて気流場推定等が行われる場合について述べたが、この態様に代えて、例えば、基準気流場データ作成装置10では、事前に様々な注目地点、注目領域等に対応する基準気流場データを作成しておき、これらのデータを16方位気流データベースに予め格納しておくこととしてもよい。このように、予め様々な注目領域における基準気流場データを16方位気流データベース201に格納しておくことで、実際の物質拡散状況予測の際には、16方位気流データベース201に格納されている基準気流場データの中から注目領域に該当する適切な方位の基準気流場データを読み出すだけで、迅速に拡散予測を行うことが可能となる。   In the present embodiment, the input unit 200 and the input unit 100 are linked, and based on the input conditions input from the input unit 200, reference airflow field data is created in real time. However, instead of this aspect, for example, the reference airflow field data creation device 10 uses reference airflow field data corresponding to various attention points, attention areas, and the like in advance. It is good also as creating and storing these data beforehand in a 16 direction airflow database. As described above, by storing the reference airflow field data in various attention areas in the 16-direction airflow database 201 in advance, the reference stored in the 16-direction airflow database 201 can be used when the actual material diffusion state is predicted. By simply reading out the reference airflow field data in an appropriate direction corresponding to the region of interest from the airflow field data, it is possible to perform diffusion prediction quickly.

なお、本実施形態では、気象モデルの計算手法は、RAMSを例に挙げたが、これに限られない。例えば、MM5、WRF、ARPS等を用いてもよいこととする。   In the present embodiment, the calculation method of the weather model is exemplified by RAMS, but is not limited thereto. For example, MM5, WRF, ARPS, etc. may be used.

なお、本実施形態では、地図データベースに格納されている地図情報には、建物の水平断面データである建物輪郭データが付加されている場合について述べたが、これに加えて、建物輪郭データに更にその建物の高さ情報が付加されていてもよい。このように、高さ情報についても登録されていることにより、上述の方法によって作成された長方形を高さ方向にスイープさせることで、建物を直方体として表すことが可能となる。これにより、3次元シミュレーションを実施することが可能となり、より詳細なシミュレーション結果を得ることが可能となる。   In this embodiment, the map information stored in the map database is described with the case where the building outline data, which is the horizontal section data of the building, is added. In addition to this, the building outline data is further added to the building outline data. The height information of the building may be added. Thus, since the height information is also registered, the building can be represented as a rectangular parallelepiped by sweeping the rectangle created by the above-described method in the height direction. As a result, a three-dimensional simulation can be performed, and a more detailed simulation result can be obtained.

なお、本実施形態では、気流場を求める方位は16方位としていたが、これに限定されない。例えば、東西南北の4方位であってもよいし、東西南北をさらに半分にした8方位とすることとしてもよい。   In the present embodiment, the azimuth for obtaining the airflow field is 16 azimuths, but is not limited to this. For example, it may be four directions of east, west, north, and south, or may be eight directions that further halve east, west, north, and south.

なお、本実施形態では、建物輪郭データを有する地図は地図データベースが保有していたが、これに限定されることではない。たとえば、当該建物長方形近似部121自体が建物輪郭データを有する地図を保有していることとしてもよい。   In the present embodiment, the map having the building outline data is stored in the map database, but the present invention is not limited to this. For example, the building rectangle approximation unit 121 itself may have a map having building outline data.

なお、本実施形態では、建物回転部125は、X軸と平行になるように建物輪郭データを回転させたが、これに限られることではない。例えば、Y軸と平行になるまで回転させることとしてもよいし、X軸やY軸と重なるように回転させることとしてもよい。   In the present embodiment, the building rotation unit 125 rotates the building outline data so as to be parallel to the X axis, but the present invention is not limited to this. For example, it may be rotated until it is parallel to the Y axis, or may be rotated so as to overlap with the X axis or the Y axis.

なお、建物再回転部127が建物を再回転させる場合、建物回転部125において回転させた方向と同じ方向に、角度(360°−θ)回転させることとしてもよい。   When the building re-rotating unit 127 re-rotates the building, it may be rotated by an angle (360 ° −θ) in the same direction as the direction rotated by the building rotating unit 125.

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係る長方形近似システムについて説明する。
本実施形態においては、図3の建物長方形近似部121が、建物輪郭データの基準輪郭線に沿うようにX軸又はY軸を設定する点で上記第1の実施形態と異なる。
具体的には、本実施形態においては、XY直交座標系を地図上に設定する場合に、XY直交座標系の一方の座標軸が基準輪郭線と重なるよう、或いは、平行となるように、XY座標系を設定する。これにより、上述した第1の実施形態のように、建物輪郭データを回転、再回転させる処理を省略している。
このように、本実施形態に係る長方形近似システムによれば、XY直交座標系を設定する際に、基準輪郭線に重なるよう、または、平行となるようにX軸またはY軸を設定するので、XY直交座標系のX軸またはY軸を、建物輪郭データを近似する長方形の辺としてそのまま用いることができる。これにより、長方形を更に容易に作成することが可能となる。
[Second Embodiment]
Next, a rectangular approximation system according to the second embodiment of the present invention will be described.
This embodiment differs from the first embodiment in that the building rectangle approximation unit 121 in FIG. 3 sets the X axis or the Y axis so as to follow the reference contour line of the building contour data.
Specifically, in the present embodiment, when the XY rectangular coordinate system is set on the map, the XY coordinates are set so that one coordinate axis of the XY rectangular coordinate system overlaps or is parallel to the reference contour line. Set the system. Thereby, the process which rotates and re-rotates building outline data like 1st Embodiment mentioned above is abbreviate | omitted.
Thus, according to the rectangular approximation system according to the present embodiment, when setting the XY orthogonal coordinate system, the X axis or the Y axis is set so as to overlap or be parallel to the reference contour line. The X axis or Y axis of the XY orthogonal coordinate system can be used as it is as a rectangular side that approximates the building outline data. This makes it possible to create a rectangle more easily.

本発明の第1の実施形態に係る基準気流場データ作成装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the reference | standard airflow field data preparation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る物質拡散状況予測システムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a substance diffusion situation prediction system concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る建物長方形近似部の機能を展開して示したブロック図である。It is the block diagram which expanded and showed the function of the building rectangle approximation part concerning a 1st embodiment of the present invention. XY直交座標系のP点の座標を角度θ移動したときの、Q点の座標を示した図である。It is the figure which showed the coordinate of Q point when the angle (theta) movement of the coordinate of P point of XY orthogonal coordinate system was carried out. 基準輪郭線とX軸との成す角度がθ度であることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that the angle which a reference | standard outline and the X-axis form is (theta) degree. 基準輪郭線がX軸と平行になるように、A点を中心に回転することを説明するための図である。It is a figure for demonstrating rotating around A point so that a reference | standard outline may become parallel to an X-axis. 建物輪郭データを長方形に近似することを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that building outline data is approximated to a rectangle. 作成した長方形を元の位置に角度θ回転することを説明するための図である。It is a figure for demonstrating rotating the produced rectangle by the angle (theta) to the original position. 本発明の第1の実施形態に係る物質拡散状況予測システムの気流場推定部の機能について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the airflow field estimation part of the substance diffusion condition prediction system which concerns on the 1st Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 CPU
2 主記憶装置
3 補助記憶装置
4 入力装置
5 出力装置
6 通信部
7 気流データベース
10 基準気流場データ作成装置
11 地形データ抽出部
12 建物長方形近似抽出部
13 気流計算部
14 気流データ格納部
15 気流境界条件設定部
20 物質拡散状況予測装置
30 物質拡散状況予測システム
121 建物長方形近似部
122 インプット用建物データ作成部
123 輪郭線設定部
124 座標系設定部
125 建物回転部
126 長方形作成部
127 建物再回転部
200 入力部
201 16方位気流データベース


1 CPU
2 Main storage device 3 Auxiliary storage device 4 Input device 5 Output device 6 Communication unit 7 Airflow database 10 Reference airflow field data creation device 11 Terrain data extraction unit 12 Building rectangle approximate extraction unit 13 Airflow calculation unit 14 Airflow data storage unit 15 Airflow boundary Condition setting unit 20 Substance diffusion state prediction device 30 Material diffusion state prediction system 121 Building rectangle approximation unit 122 Input building data creation unit 123 Contour line setting unit 124 Coordinate system setting unit 125 Building rotation unit 126 Rectangle creation unit 127 Building re-rotation unit 200 Input unit 201 16-direction airflow database


Claims (10)

注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置で用いられる基準気流場データを作成する基準気流場データ作成装置であって、
前記注目領域が入力されると、該注目領域における地形データを抽出する地形データ抽出手段と、
前記注目領域における建造物の情報を抽出し、該建造物の輪郭である建物輪郭データを長方形に近似し、該近似結果を建物データとして出力する建物長方形近似抽出手段と、
前記地形データ抽出手段によって抽出された地形データと、前記建物長方形近似抽出手段によって出力された建物データとに基づいて所定の方位の風向における気流場を計算する気流計算手段とを備え、
前記建物長方形近似抽出手段は、
前記注目領域における建造物の情報から建造物の水平断面形状の輪郭である建物輪郭データを取得し、該建物輪郭データの1つの輪郭線を基準輪郭線とする輪郭線設定手段と、
前記建物輪郭データを有する地図上にXY直交座標系を設定する座標系設定手段と、
該輪郭線設定手段により設定された1つの輪郭線が、該XY直交座標系のX軸またはY軸と平行になるまで、該基準輪郭線の一端を中心として該建物輪郭データを所定角度回転させる建物回転手段と、
該建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該基準輪郭線に平行な直線と、該基準輪郭線に直角に交わる直線と平行な直線とで構成される長方形を作成する長方形作成手段と、
該長方形作成手段によって作成された該長方形を、該基準輪郭線の一端を中心として前記所定角度だけ逆方向に再回転させることにより、元の位置に戻す建物再回転手段と、
を備え、
前記建物回転手段及び前記建物再回転手段は、回転行列を用いて、前記建物輪郭データを回転させることを特徴とする基準気流場データ作成装置。
A reference airflow field data creation device for creating reference airflow field data used in a substance diffusion state prediction device for predicting a diffusion state of a substance in an attention region including an attention point,
When the attention area is input, terrain data extracting means for extracting terrain data in the attention area;
A building rectangle approximation extracting means for extracting information on a building in the region of interest, approximating building outline data which is the outline of the building to a rectangle, and outputting the approximation result as building data;
An airflow calculation means for calculating an airflow field in a wind direction of a predetermined direction based on the terrain data extracted by the terrain data extraction means and the building data output by the building rectangle approximate extraction means;
The building rectangle approximate extraction means includes:
Contour line setting means for acquiring building contour data that is a contour of a horizontal cross-sectional shape of a building from information on the building in the region of interest, and using one contour line of the building contour data as a reference contour line;
Coordinate system setting means for setting an XY orthogonal coordinate system on the map having the building outline data;
The building contour data is rotated by a predetermined angle around one end of the reference contour line until one contour line set by the contour line setting means is parallel to the X axis or Y axis of the XY orthogonal coordinate system. Building rotation means;
A straight line that includes all the vertices of the building contour data, each side is in contact with at least one vertex of the building contour data, and is parallel to the reference contour line; and a straight line that intersects the reference contour line at right angles A rectangle creating means for creating a rectangle composed of parallel straight lines;
Building re-rotation means for returning the rectangle created by the rectangle creation means to its original position by re-rotating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle around one end of the reference contour line;
With
The building rotation means and the building re-rotation means rotate the building outline data by using a rotation matrix .
前記輪郭線設定手段は、各前記輪郭線の中から、当該輪郭線を挟んで片側のみに他の輪郭線が存在する最も長い輪郭線を前記基準輪郭線として設定することを特徴とする請求項1に記載の基準気流場データ作成装置。   The contour line setting means sets, as the reference contour line, the longest contour line in which another contour line exists only on one side across the contour line from among the contour lines. The reference airflow field data creation device according to 1. 前記長方形作成手段は、前記建物回転手段により回転させられた建物輪郭データの全ての頂点のXY座標を算出し、これらXY座標の中からX軸の最大値及び最小値並びにY軸の最大値及び最小値を有する4つのXY座標を抽出し、抽出した4つのXY座標をX軸に平行な直線及びY軸に平行な直線で結ぶことにより長方形を作成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の基準気流場データ作成装置。 The rectangle creating means calculates XY coordinates of all vertices of the building outline data rotated by the building rotating means, and among these XY coordinates, the maximum value and minimum value of the X axis and the maximum value of the Y axis extracting four XY coordinate having the smallest value, extracted four XY coordinate, characterized in that to create a rectangle by connecting with a straight line parallel to the straight line parallel and Y-axis to the X-axis claim 1, wherein Item 3. The reference airflow field data creation device according to Item 2 . 前記建物輪郭データが、該建物の高さデータを有することを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の基準気流場データ作成装置。 The building polygon data, reference airflow field data generating apparatus according to any one of claims 1, characterized in that a height data of該建of claim 3. 前記建物長方形近似抽出手段によって作成された建物データは、前記気流計算手段においてそのまま処理できるデータ形式で出力されることを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の基準気流場データ作成装置。 Building data created by the building rectangular approximation extraction means, reference airflow field data according to any one of claims 1 to 4, characterized in that output by the process as it can data format in the air flow calculating means Creation device. 前記気流計算手段によって算出された所定の方位の風向における気流場が、指定された全ての方位に対して算出された場合には、物質の拡散状態を予測する有害物質拡散装置で使用されるデータベースに、前記気流データが出力されることを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の基準気流場データ作成装置。 A database used in a harmful substance diffusion device that predicts the diffusion state of a substance when the air flow field in the wind direction of a predetermined direction calculated by the air flow calculation means is calculated for all specified directions. 6. The reference airflow field data creation device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the airflow data is output. 注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置であって、
気象データが入力された場合に、請求項1から請求項のいずれかに記載の基準気流場データ作成装置により作成された基準気流場データの中から、入力された該気象条件に類似する基準気流場データを抽出し、該基準気流場データを用いて前記注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置。
A substance diffusion state prediction device for predicting a diffusion state of a substance in an attention area including an attention point,
When the weather data is input, a reference similar to the input weather condition is selected from the reference airflow field data generated by the reference airflow field data generation device according to any one of claims 1 to 6. A substance diffusion state prediction device that extracts airflow field data and predicts a diffusion state of a substance in the region of interest using the reference airflow field data.
請求項1から請求項のいずれかに記載の基準気流場データ作成装置によって作成された基準気流場データを格納するデータベースと、
請求項に記載の物質拡散状況予測装置と
を具備する物質拡散状況予測システム。
A database for storing reference airflow field data created by the reference airflow field data creation device according to any one of claims 1 to 6 ;
A substance diffusion state prediction system comprising the substance diffusion state prediction apparatus according to claim 7 .
注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置で用いられる基準気流場データを作成する基準気流場データ作成方法であって、
前記注目領域が入力されると、該注目領域における地形データを抽出する過程と、
前記注目領域における建造物の情報を抽出し、該建造物の輪郭である建物輪郭データを長方形に近似し、該近似結果を建物データとして出力する過程と、
前記地形データを抽出する過程によって抽出された地形データと、前記建物データを長方形に近似する過程によって出力された建物データとに基づいて所定の方位の風向における気流場を計算する過程とを備え、
前記建物データを長方形に近似する過程は、
前記注目領域における建造物の情報から建造物の水平断面形状の輪郭である建物輪郭データを取得し、該建物輪郭データの1つの輪郭線を基準輪郭線とする過程と、
前記建物輪郭データを有する地図上にXY直交座標系を設定する過程と、
該基準輪郭線を設定する過程により設定された1つの輪郭線が、該XY直交座標系のX軸またはY軸と平行になるまで、該基準輪郭線の一端を中心として該建物輪郭データを所定角度回転させる過程と、
該建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該基準輪郭線に平行な直線と、該基準輪郭線に直角に交わる直線と平行な直線とで構成される長方形を作成する過程と、
該長方形を作成する過程によって作成された該長方形を、該基準輪郭線の一端を中心として前記所定角度だけ逆方向に再回転させることにより、元の位置に戻す過程と、を備え、
前記建物輪郭データを所定角度回転させる過程及び前記長方形を前記所定角度だけ逆方向に載回転させる過程は、回転行列を用いて、前記建物輪郭データを回転させることを特徴とする基準気流場データ作成方法。
A reference airflow field data creation method for creating reference airflow field data used in a substance diffusion state prediction device for predicting a diffusion state of a substance in an attention region including an attention point,
When the region of interest is input, a process of extracting terrain data in the region of interest;
Extracting the information of the building in the region of interest, approximating the building outline data which is the outline of the building to a rectangle, and outputting the approximation result as building data;
A step of calculating an airflow field in a wind direction of a predetermined direction based on the terrain data extracted by the process of extracting the terrain data and the building data output by a process of approximating the building data to a rectangle,
The process of approximating the building data to a rectangle is as follows:
Obtaining building outline data that is the outline of the horizontal cross-sectional shape of the building from the information on the building in the region of interest, and setting one outline of the building outline data as a reference outline;
Setting an XY Cartesian coordinate system on the map having the building outline data;
Predetermining the building contour data around one end of the reference contour until one contour set in the process of setting the reference contour is parallel to the X axis or Y axis of the XY Cartesian coordinate system The process of rotating the angle;
A straight line that includes all the vertices of the building contour data, each side is in contact with at least one vertex of the building contour data, and is parallel to the reference contour line; and a straight line that intersects the reference contour line at right angles Creating a rectangle composed of parallel straight lines;
Re-rotating the rectangle created by the process of creating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle around one end of the reference contour line,
The process of rotating the building outline data by a predetermined angle and the process of rotating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle rotate the building outline data by using a rotation matrix. Method.
注目地点を含む注目領域における物質の拡散状況を予測する物質拡散状況予測装置で用いられる基準気流場データを作成する基準気流場データ作成プログラムであって、
前記注目領域が入力されると、該注目領域における地形データを抽出する処理と、
前記注目領域における建造物の情報を抽出し、該建造物の輪郭である建物輪郭データを長方形に近似し、該近似結果を建物データとして出力する処理と、
前記地形データを抽出する処理によって抽出された地形データと、前記建物データを長方形に近似する処理によって出力された建物データとに基づいて所定の方位の風向における気流場を計算する処理とを備え、
前記建物データを長方形に近似する処理は、
前記注目領域における建造物の情報から建造物の水平断面形状の輪郭である建物輪郭データを取得し、該建物輪郭データの1つの輪郭線を基準輪郭線とする処理と、
前記建物輪郭データを有する地図上にXY直交座標系を設定する処理と、
該基準輪郭線を設定する処理により設定された1つの輪郭線が、該XY直交座標系のX軸またはY軸と平行になるまで、該基準輪郭線の一端を中心として該建物輪郭データを所定角度回転させる処理と、
該建物輪郭データの全ての頂点を包含し、各辺が該建物輪郭データの少なくとも1つの頂点に接しており、かつ該基準輪郭線に平行な直線と、該基準輪郭線に直角に交わる直線と平行な直線とで構成される長方形を作成する処理と、
該長方形を作成する処理によって作成された該長方形を、該基準輪郭線の一端を中心として前記所定角度だけ逆方向に再回転させることにより、元の位置に戻す処理と、を有し、
前記建物輪郭データを所定角度回転させる処理及び前記長方形を前記所定角度だけ逆方向に載回転させる処理は、回転行列を用いて、前記建物輪郭データを回転させることをコンピュータに実行させるための基準気流場データ作成プログラム。
A reference airflow field data creation program for creating reference airflow field data used in a substance diffusion state prediction apparatus for predicting a diffusion state of a substance in an attention area including an attention point,
When the region of interest is input, processing for extracting terrain data in the region of interest;
Extracting the information of the building in the region of interest, approximating the building outline data which is the outline of the building to a rectangle, and outputting the approximation result as building data;
A process of calculating an airflow field in a wind direction of a predetermined direction based on the terrain data extracted by the process of extracting the terrain data and the building data output by the process of approximating the building data to a rectangle,
The process of approximating the building data to a rectangle is as follows:
Processing to obtain building outline data which is the outline of the horizontal cross-sectional shape of the building from the information of the building in the region of interest, and to set one outline of the building outline data as a reference outline;
A process of setting an XY orthogonal coordinate system on the map having the building outline data;
Predetermining the building contour data around one end of the reference contour until one contour set by the processing for setting the reference contour is parallel to the X axis or Y axis of the XY Cartesian coordinate system Processing to rotate the angle;
A straight line that includes all the vertices of the building contour data, each side is in contact with at least one vertex of the building contour data, and is parallel to the reference contour line; and a straight line that intersects the reference contour line at right angles A process of creating a rectangle composed of parallel straight lines;
Processing to return the rectangle created by the process of creating the rectangle to the original position by re-rotating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle around one end of the reference contour line,
The process of rotating the building contour data by a predetermined angle and the process of mounting and rotating the rectangle in the reverse direction by the predetermined angle use a reference matrix for causing the computer to rotate the building contour data using a rotation matrix. Field data creation program.
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