理科大など、河川水位・流量のリアルタイムモニタリングシステムを開発

東京理科大学は、神戸大学、パシフィックコンサルタンツ、三菱電機、三菱電機エンジニアリング、ニュージェック、ビィーシステム、四葉システム開発と共同で、高感度CCTVカメラによる河川の撮影技術と、画像解析技術、水理解析技術を融合した河川水位・流量のリアルタイムモニタリングシステムを開発したことを発表した。

気候変動により頻発化・激甚化する水災害に対する防災・減災のためには、河川水位・流量を的確に把握し、洪水氾濫危険度を評価して適切な避難判断を行うことが重要である。河川水位は水位計で自動連続的に観測され、河川流量は出水時に短期集中的に観測されている。しかし、施設能力を上回る洪水時には既設の接触式水位計が損壊・流失し、欠測する事例が見られる。これに対し、橋桁等に取り付ける方式の非接触水位計(電波式・超音波式)などが有力だが、橋梁が冠水する規模の洪水には十分に対応できていない。

研究チームは、従来の流量観測方法課題を克服するために、河川に多数設置されているCCTVカメラのネットワーク・インフラに着目し、これまで個別に開発が進められてきた高感度CCTVカメラや水位画像解析、流速画像解析、水理解析の各技術を統合することで、非接触で安全・安定的に河川水位・流量をリアルタイムモニタリング可能なシステムを構築した。

同システムでは、自動制御された高感度CCTVカメラにより、水位解析用静止画・流速解析用動画を撮影して画像相関法による水際線検出(WDIC)、STIVによる水表面流速検出、DIEX法による流速内外挿・流量算出を自動連続・リアルタイムで行う。

これにより、CCTVカメラ画像解析の採用や水理解析の導入により確実性が保持され、 自動連続・リアルタイムでの流量観測が行える。また、低コスト・維持管理が容易で、現地環境に合わせたカスタマイズが可能となる。

また、同システムを導入することで、従来は観測実施が困難であった施設能力を上回る洪水時においても、安全・安定的に河川水位・流量のモニタリングが可能になるほか、既存のCCTVカメラのネットワーク・インフラを活用することで低コストで導入できるという利点がある。さらに、河川水位・流量観測を大幅に効率化することでインフラ管理の効率化にも大きく寄与する。

今後は、現地実証試験を継続し、同システムの適用範囲や環境依存性を明らかにするとともに、システムの高度化を図るという。さらに、2020年の実用化を目標として、システムとしての信頼性向上・冗長化を進めていくということだ。