專(zhuān)利名稱(chēng)：泛濫模擬裝置及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成為水災(zāi)原因的泛濫現(xiàn)象的預(yù)測(cè)·解析裝置。本發(fā)明特別涉及使用計(jì)算機(jī)模擬從河川向市區(qū)流入河水的過(guò)程、在顯示器上顯示作為模擬結(jié)果得到的空間信息的泛濫模擬系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，為減輕自然災(zāi)害引起的人的、物的損害，人們廣泛關(guān)注預(yù)測(cè)災(zāi)害現(xiàn)象，并根據(jù)該預(yù)測(cè)采取措施的嘗試。為預(yù)測(cè)災(zāi)害現(xiàn)象，空間模擬是有效的。在空間模擬中，用計(jì)算格子中的預(yù)測(cè)變量表現(xiàn)實(shí)際空間中的災(zāi)害現(xiàn)象，通過(guò)根據(jù)物理法則使預(yù)測(cè)變量隨時(shí)間變化來(lái)表現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)象的時(shí)間變化。作為空間模擬的例子，已知的有處理從河川溢出的水?dāng)U展到市區(qū)的泛濫現(xiàn)象的泛濫模擬。在泛濫模擬中，在市區(qū)配置計(jì)算格子，使用稱(chēng)為淺水方程式的物理法則，使表示計(jì)算格子上的流速和水深的變量變化。另外，在泛濫模擬中需要設(shè)定關(guān)于決堤處或者溢流處、溢水處等水流入的地方(流入處)的條件。下面，設(shè)想作為水從河川溢出的代表原因的決堤，把關(guān)于流入處的條件稱(chēng)為“決堤條件”。
例如，在特開(kāi)2004-197554號(hào)公報(bào)中記載的“實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)泛濫模擬系統(tǒng)”，公開(kāi)了關(guān)于實(shí)現(xiàn)泛濫模擬的系統(tǒng)的發(fā)明。用戶可以指定在該系統(tǒng)的顯示器上顯示的地圖上的一點(diǎn)作為決堤點(diǎn)，對(duì)于在該點(diǎn)配置的計(jì)算格子設(shè)定決堤條件。該系統(tǒng)的決堤條件，是決堤寬度、決堤水位、決堤標(biāo)高。此外，所謂決堤點(diǎn)是決口的堤防的代表點(diǎn)，所謂決堤寬度是決口的堤防的長(zhǎng)度，所謂決堤水位是位于決堤點(diǎn)處的河川水位、所謂決堤標(biāo)高是決堤點(diǎn)處的標(biāo)高。
在現(xiàn)有技術(shù)的模擬系統(tǒng)中，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示，對(duì)于地圖上的一點(diǎn)給出了決堤條件。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)的模擬系統(tǒng)中產(chǎn)生以下的問(wèn)題。
1.作為決堤條件之一的決堤寬度僅用數(shù)值表現(xiàn)，用戶不能用視覺(jué)確認(rèn)決堤寬度。因此，存在用戶設(shè)定了非現(xiàn)實(shí)的決堤寬度的可能。
2.不能決定作為決堤條件之一的、決堤流量(通過(guò)流入處的流量)的方向。
3.不能輸入決口的堤防橫跨多個(gè)計(jì)算格子的決堤條件。
這些問(wèn)題，其原因是以代表點(diǎn)和寬度近似了決口的堤防。在決堤寬度與計(jì)算格子尺寸相比十分小的場(chǎng)合，該近似誤差小。一般，公知決堤寬度為50到200m左右。另外，在現(xiàn)有技術(shù)的泛濫模擬中，因?yàn)楫?dāng)減小計(jì)算格子尺寸時(shí)在現(xiàn)實(shí)的時(shí)間內(nèi)不能結(jié)束計(jì)算，所以取計(jì)算格子尺寸做成了250m左右。
但是，在為進(jìn)行精度更高的模擬要求減小計(jì)算格子、使決堤寬度與計(jì)算格子尺寸相比相同或者大的場(chǎng)合，就不能忽略近似的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這些問(wèn)題提出的，其目的在于提供一種模擬裝置，它是對(duì)于用戶以視覺(jué)方式提示決堤寬度，決定從決堤處流出來(lái)的河水的方向，而且決口的堤防橫跨的計(jì)算格子是一個(gè)也好還是多個(gè)也好都能進(jìn)行設(shè)定的模擬裝置。
在本申請(qǐng)中公開(kāi)的代表的發(fā)明的概要如下。
一種泛濫模擬程序及其裝置，其顯示地圖，在上述地圖上從用戶接受對(duì)流入處的指定，從該輸入指定決定表示該流入處的線段，進(jìn)而從線段的方向計(jì)算流量矢量的方向，在上述地圖上顯示，執(zhí)行使用流量矢量的泛濫模擬。
根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生以下的效果1.因?yàn)橛脠D形近似流入處，所以可在地圖上表現(xiàn)。
2.通過(guò)利用關(guān)于流入處的形狀和水流的流體的性質(zhì)，可以推定決堤流量的方向。
3.通過(guò)利用圖形、水流的方向、以及計(jì)算格子的幾何學(xué)的配置，即使在流入處橫跨單個(gè)或者多個(gè)計(jì)算格子的場(chǎng)合也能夠設(shè)定流入處的條件。


圖1A-圖1E是表示泛濫模擬的計(jì)算過(guò)程的一例的概要圖。
圖2A-圖2E是表示使用Dynamic DDM(動(dòng)態(tài)DDM)的泛濫模擬的計(jì)算過(guò)程的一例的概要圖。
圖3是表示為實(shí)現(xiàn)第一實(shí)施例中的本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的概略框圖。
圖4是表示泛濫模擬程序331的主要的GUI(Graphical User Interface(圖形用戶接口))的一例的圖。
圖5是關(guān)于決堤條件的設(shè)定處理的一例的PAD(Problem Analysis Diagram(問(wèn)題分析圖))圖。
圖6A-圖6E是表示在用戶進(jìn)行決堤區(qū)間制作操作的狀態(tài)下的GUI的一例的一部分的圖。
圖7是表示用于用戶變更決堤流量的GUI的一例的圖。
圖8是表示第一實(shí)施例的決堤條件數(shù)據(jù)333的存儲(chǔ)器上的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖9是表示本實(shí)施例的計(jì)算格子的一例的圖。
圖10是表示步驟510的一例的詳情的PAD圖。
圖11是說(shuō)明為把決堤區(qū)間離散化為計(jì)算格子空間的方法的圖。
圖12是表示從模擬處理開(kāi)始經(jīng)過(guò)數(shù)秒的狀態(tài)下的GUI的一例的圖。
圖13是表示為實(shí)現(xiàn)第二實(shí)施例中的本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的概略框圖。
圖14是表示泛濫模擬程序331的主要的GUI的一例的圖。
圖15是關(guān)于決堤條件的設(shè)定處理的一例的PAD圖。
圖16A-圖16B是表示在用戶進(jìn)行決堤區(qū)間制作操作的狀態(tài)下的GUI的一例的一部分的圖。
圖17是表示本實(shí)施例的決堤條件數(shù)據(jù)333的存儲(chǔ)器上的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖18是表示從模擬處理開(kāi)始經(jīng)過(guò)數(shù)秒的狀態(tài)下的GUI的一例的圖。
具體實(shí)施例方式
首先公開(kāi)為提高模擬的精度減小格子尺寸，同時(shí)為在現(xiàn)實(shí)的時(shí)間內(nèi)結(jié)束計(jì)算的方法。以后，把該計(jì)算方法稱(chēng)為Dynamic DDM(Domain DecompositionMethod(域分解方法))。當(dāng)使用Dynamic DDM時(shí)，計(jì)算格子尺寸例如可以設(shè)定為10到50m左右。
首先說(shuō)明泛濫模擬的計(jì)算過(guò)程。圖1是表示一般的泛濫模擬的計(jì)算過(guò)程的概要圖。在模擬開(kāi)始前設(shè)定對(duì)象區(qū)域，在該對(duì)象區(qū)域內(nèi)配置計(jì)算格子(圖1A)。當(dāng)用戶輸入決堤處時(shí)，開(kāi)始泛濫模擬(圖1B)。開(kāi)始后，解淺水方程式，把對(duì)象區(qū)域內(nèi)的所有的計(jì)算格子中的預(yù)測(cè)變量更新為時(shí)間Δt后的值。把該一次的更新處理稱(chēng)為時(shí)間步。圖1C表示從模擬開(kāi)始重復(fù)了一次時(shí)間步的狀態(tài)，亦即從模擬開(kāi)始僅經(jīng)過(guò)了時(shí)間t＝Δt的狀態(tài)。同樣，圖1D表示從模擬開(kāi)始重復(fù)了兩次時(shí)間步的狀態(tài)(t＝2Δt)，圖1E表示重復(fù)了三次的狀態(tài)(t＝3Δt)。這樣，通過(guò)重復(fù)時(shí)間步計(jì)算任意時(shí)刻時(shí)的泛濫流的狀態(tài)。
泛濫模擬中浸水的區(qū)域比作為模擬的對(duì)象的區(qū)域(對(duì)象區(qū)域)小。與作為對(duì)象區(qū)域考慮河流的流域全部區(qū)域(500km2)相對(duì)，日本國(guó)內(nèi)的水災(zāi)浸水面積多為5km2左右。在這一場(chǎng)合，對(duì)象區(qū)域的1/100左右是浸水的區(qū)域。不浸水的剩余的區(qū)域水深為h＝0m、流速為(u，v)＝(0，0)m/s。在該區(qū)域中不需要解淺水方程式。在浸水的區(qū)域和不浸水的區(qū)域的雙方中解淺水方程式的現(xiàn)有的方法，可以說(shuō)包含很多不必要的計(jì)算。
接著，圖2表示Dynamic DDM的處理的流程。圖2是表示使用DynamicDDM的泛濫模擬的計(jì)算過(guò)程的概要圖。在Dynamic DDM中，首先把對(duì)象區(qū)域分割為部分區(qū)域(圖2A)。在各個(gè)部分區(qū)域的內(nèi)部配置計(jì)算格子。當(dāng)用戶輸入決堤處時(shí)開(kāi)始泛濫模擬(圖2B)。泛濫模擬開(kāi)始后，首先判別在下一時(shí)間步有浸水可能性的部分區(qū)域。接著，僅對(duì)于有浸水可能性的部分區(qū)域解淺水方程式，更新預(yù)測(cè)變量(圖2C，圖2D，圖2E)。
Dynamic DDM，僅在下一時(shí)間步有浸水可能性的部分區(qū)域內(nèi)解淺水方程式。在假設(shè)浸水面積為5km2左右、對(duì)象區(qū)域500km2左右的場(chǎng)合，用DynamicDDM解淺水方程式的計(jì)算格子數(shù)，成為現(xiàn)有技術(shù)方法的約1/100。因此，通過(guò)Dynamic DDM可以大幅度削減計(jì)算量。
在本申請(qǐng)中，要解決上述課題，亦即伴隨以代表地點(diǎn)和寬度近似通過(guò)像該Dynamic DDM那樣使用更小的計(jì)算格子的場(chǎng)合變得顯著的、流入處的課題。因此，準(zhǔn)備具有以下單元的模擬泛濫現(xiàn)象的裝置。
首先，進(jìn)行把流入處作為折線、曲線等線段圖形進(jìn)行近似的處理。在以代表點(diǎn)和寬度近似流入處的現(xiàn)有的方法中，不能把流入處作為圖形表現(xiàn)，但是在本申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)橛脠D形表現(xiàn)流入處，所以可以在地圖上表示流入處。
僅用圖形表現(xiàn)流入處，在泛濫模擬中不能利用流入處的條件。因此，需要將圖形、流入處、以及泛濫模擬關(guān)聯(lián)起來(lái)。在本申請(qǐng)中，從線段圖形計(jì)算流入處的流速的方向，執(zhí)行向在模擬中使用流入處的條件的變量的輸出的處理。在從線段圖形計(jì)算流入處的水流的方向的處理中，利用關(guān)于流入處的形狀和水流的方向的流體的性質(zhì)。在越過(guò)堤防等線形構(gòu)造物的水流中，公知和線形構(gòu)造物正交的方向的成分卓越。例如，來(lái)自流入處的流和河川的流正交的成分卓越。當(dāng)利用該性質(zhì)時(shí)，可以推定從河川(堤外地)溢出的水流向近似決堤處的線段圖形的市區(qū)(堤內(nèi)地)側(cè)法線方向。
在向在模擬中使用流入處的條件的變量的輸出的處理中，利用線段圖形、水流的方向、以及計(jì)算格子的幾何學(xué)的配置。首先檢測(cè)包含線段圖形的計(jì)算格子，計(jì)算在該格子中包含的線段的長(zhǎng)度。根據(jù)該長(zhǎng)度，可以給計(jì)算格子分配標(biāo)量。另外，計(jì)算水流的方向和計(jì)算格子的相對(duì)角度。根據(jù)該相對(duì)角度，可以給計(jì)算格子分配矢量。
以上，通過(guò)進(jìn)行這三種處理，能夠解決泛濫模擬中的上述課題。
下面根據(jù)

本發(fā)明的具有輸入流入處的條件的接口的泛濫模擬裝置的實(shí)施形態(tài)。
第一實(shí)施例圖3是表示為實(shí)現(xiàn)第一實(shí)施例中的本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略框圖。泛濫模擬裝置的用戶從在PC(Personal Computer(個(gè)人計(jì)算機(jī)))300上連接的鍵盤(pán)311或者鼠標(biāo)312等的輸入部輸入命令，從顯示器313等的輸出部確認(rèn)模擬的結(jié)果。在PC300的內(nèi)部，根據(jù)在存儲(chǔ)器330中展開(kāi)的泛濫模擬程序331，CPU(Central Processing Unit(中央處理單元))執(zhí)行命令。CPU340，在泛濫模擬程序331的執(zhí)行中，根據(jù)需要讀出在硬盤(pán)等外部存儲(chǔ)裝置320中存儲(chǔ)的地理信息文件322。另外，把輸入的決堤條件作為決堤條件數(shù)據(jù)333在存儲(chǔ)器330中展開(kāi)。進(jìn)而，把泛濫模擬的結(jié)果作為模擬結(jié)果文件321在外部存儲(chǔ)裝置320中存儲(chǔ)。此外，所謂地理信息，是由連結(jié)車(chē)站、地物名稱(chēng)等位置的值組成的數(shù)據(jù)。
圖4是表示泛濫模擬程序331的主要的GUI(Graphical User Interface)的圖。用戶能夠使用該GUI設(shè)定決堤條件，以及確認(rèn)模擬結(jié)果。在顯示器313的規(guī)定的區(qū)域上顯示窗口400，用戶通過(guò)操作鼠標(biāo)312使鼠標(biāo)指針401運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而能夠選擇、操作窗口上的對(duì)象。所謂窗口上的對(duì)象，是可以選擇“設(shè)定”、“執(zhí)行”、“停止”、“復(fù)位”等的操作的選項(xiàng)條402、地圖410。當(dāng)用戶從選項(xiàng)條402選擇“設(shè)定”時(shí)開(kāi)始決堤條件設(shè)定的處理。選擇“執(zhí)行”時(shí)開(kāi)始模擬的處理。另外選擇“停止”時(shí)停止模擬的處理。進(jìn)而，選擇“復(fù)位”時(shí)放棄設(shè)定的條件或者模擬的中途結(jié)果。另外，通過(guò)用戶適宜的操作，能夠放大·縮小地圖410的比例尺，使顯示范圍向東西南北移動(dòng)。在地圖上顯示從地理信息文件322讀出的地圖。地圖只要是像航空照片、道路地圖等能使用戶辨認(rèn)地理信息的均可。另外，在該地圖上至少包含河川420，此外還可以表示地物411等。
圖5是關(guān)于決堤條件的設(shè)定處理的一例的PAD(Problem AnalysisDiagram)圖。該設(shè)定處理，通過(guò)用戶從選項(xiàng)條402選擇“設(shè)定”開(kāi)始，通過(guò)選擇“執(zhí)行”或者“復(fù)位”結(jié)束。該處理大體由三步組成。首先制作決堤區(qū)間(步驟501)、接著決定決堤流量(步驟509)。最后把決堤條件離散化為計(jì)算格子空間(步驟510)。
步驟501由從步驟502到508組成。在這些步驟中，由用戶接受決堤條件的指定，用直線或者曲線近似。在用戶輸入時(shí)，預(yù)先規(guī)定成以規(guī)定的順序排列直線或者曲線的控制點(diǎn)(端點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn))。例如，在本實(shí)施例中，假定以折線近似決堤區(qū)間，并假定這樣輸入該折線的控制點(diǎn)從市區(qū)(堤內(nèi)地)側(cè)看河川(堤外地)側(cè)從左向右順序排列。以下把點(diǎn)r0、r1、…作為控制點(diǎn)的折線r表示為polyline(r0、r1、…)。這里假定rk折線r的第k個(gè)控制點(diǎn)，rn折線r的控制點(diǎn)的數(shù)目。折線r由從r0到rrn-1的點(diǎn)構(gòu)成，rn為2以上的整數(shù)。以下參照?qǐng)D5以及圖6說(shuō)明步驟502到508。
在步驟502，從市區(qū)側(cè)看河川使用戶指定決堤區(qū)間的左端。把該點(diǎn)作為第0點(diǎn)(r0)。圖6A是表示用戶執(zhí)行步驟502的狀態(tài)下的GUI的一部分的圖。在本實(shí)施例中，用戶把鼠標(biāo)指針401移動(dòng)到地圖410上的某地點(diǎn)，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)312的左鍵指定決堤區(qū)間的第0點(diǎn)。此外，如圖6A所示，為提高用戶的方便性希望在第0點(diǎn)(r0)的位置顯示圖標(biāo)601等。
在步驟503，把1代入步驟504要輸入的折線的控制點(diǎn)的下標(biāo)k。在步驟504，使用戶指定決堤區(qū)間的第k點(diǎn)(rk)。圖6B是表示用戶執(zhí)行步驟504的狀態(tài)下的GUI的一部分的圖。和步驟502同樣，在本實(shí)施例中用戶把鼠標(biāo)指針401移動(dòng)到地圖410上的某地點(diǎn)，通過(guò)點(diǎn)擊或者雙擊鼠標(biāo)312的左鍵指定決堤區(qū)間的第k點(diǎn)。此外，如后述，在本實(shí)施例中，在點(diǎn)擊的場(chǎng)合，成為等待繼續(xù)輸入下一決堤區(qū)間的控制點(diǎn)的狀態(tài)，在雙擊的場(chǎng)合，成為結(jié)束控制點(diǎn)的輸入的狀態(tài)。
在步驟505，制作連結(jié)第k-1點(diǎn)和第k點(diǎn)的線段。這里，所謂第k點(diǎn)(rk)是用戶之前剛指定的點(diǎn)，所謂第k-1點(diǎn)(rk-1)是再在其前指定的點(diǎn)。此外，如圖6B所示，為提高用戶的方便性希望顯示從第k-1點(diǎn)連結(jié)第k點(diǎn)的線段602。
在步驟506，如上述，以從市區(qū)(堤內(nèi)地)側(cè)看河川(堤外地)側(cè)從左向右順序輸入點(diǎn)為前提，從第k-1點(diǎn)看第k點(diǎn)計(jì)算位于右側(cè)的法線，把該法線作為流入方向。法線nk，通過(guò)式nk＝outer_product(vector(rk-1，rk)，ez)求。式中，outer_product(a，b)是返回矢量a以及b的向量積的函數(shù)，vector(p0，p1)是返回以p0作為始點(diǎn)、以p1作為終點(diǎn)的矢量的函數(shù)，ez是垂直向上的方向的單位矢量。公知從這樣的流入處流入的水流可以以越過(guò)橫越流堰(在河川的側(cè)岸設(shè)置的越流堰)的水流近似。將該流稱(chēng)為橫越流，嘗試從堰的幾何學(xué)形狀推定流量。根據(jù)該研究，流量的方向大體與堰成正交的方向。因此，這里把法線nk作為流入方向。此外，如圖6B所示，為提高用戶的方便性，希望用箭頭603等顯示制作好的流量矢量的方向nk。這樣做的話，用戶能夠推定決堤處的流入方向。另外，在鼠標(biāo)指針401的附近出現(xiàn)工具框611，在其中也可以顯示決堤寬度、亦即決堤區(qū)間的長(zhǎng)度。決堤區(qū)間的長(zhǎng)度，對(duì)于i取1到k的值的場(chǎng)合合計(jì)從第i-1點(diǎn)到第i點(diǎn)的線段vector(ri-1，ri)的長(zhǎng)度length(vector(ri-1，ri))來(lái)求得。
在步驟507，判別是否有用戶對(duì)于控制點(diǎn)輸入的結(jié)束指示。在有結(jié)束指示的場(chǎng)合，結(jié)束步驟501，前進(jìn)到步驟509，在沒(méi)有的場(chǎng)合，在k上加1(步驟508)，再次返回步驟504。圖6C是表示在步驟507用戶進(jìn)行結(jié)束指示的狀態(tài)下的GUI的一部分的圖。假定在本實(shí)施例中用戶在步驟504點(diǎn)擊鼠標(biāo)312的左鍵的場(chǎng)合無(wú)結(jié)束指示，雙擊的場(chǎng)合有結(jié)束指示。此外，如圖6C所示，為提高用戶的方便性希望在最后輸入的控制點(diǎn)(第rn-1)的位置顯示圖標(biāo)604等。
此外，在本實(shí)施例中，以折線近似決堤區(qū)間，但是也可以用樣條曲線等曲線近似。在那種場(chǎng)合，能夠輸入比直線更接近現(xiàn)實(shí)的決堤區(qū)間的形狀。為用樣條曲線近似決堤區(qū)間，可以變更步驟505，使制作把第k-2點(diǎn)、第k-1點(diǎn)、以及第k點(diǎn)作為控制點(diǎn)的曲線。進(jìn)而，變更步驟506，使把從曲線的第k-1點(diǎn)看第k點(diǎn)位于右側(cè)的法線nk的方向作為流入方向。但是，在k＜2的場(chǎng)合，因?yàn)椴荒苤谱鳂訔l曲線，所以用點(diǎn)或折線表現(xiàn)。
此外，在本實(shí)施例中，把近似決堤區(qū)間的折線的控制點(diǎn)，從市區(qū)側(cè)看堤防的場(chǎng)合的左端輸入，但是也可以從右端輸入。在那種場(chǎng)合，可以把步驟506中的法線的方向從向右變更為向左。
此外，在本實(shí)施例中把決堤區(qū)間的法線方向假定為決堤流量的流入方向?？梢哉J(rèn)為該假定在決堤區(qū)間的上游端和下游端的河川水位的差可以忽略的場(chǎng)合以相當(dāng)好的精度成立。但是在河道的急坡部、彎曲部等處的決堤處有可能不能忽略水位差。因此，進(jìn)而也可以構(gòu)成為接受關(guān)于上述法線方向的由用戶的修正變更。
另外，在步驟506制成的流入方向有可能和用戶打算的方向相反。這是因?yàn)閺氖袇^(qū)側(cè)看用戶能最初輸入河川決堤區(qū)間的右端的地點(diǎn)的緣故。因此為用戶的方便性，希望通過(guò)簡(jiǎn)單的操作能夠反轉(zhuǎn)流量矢量的方向。因此在本實(shí)施例中，具有用戶在步驟501結(jié)束后為反轉(zhuǎn)流入方向的用戶接口。圖6D是表示該接口的圖。當(dāng)用戶在步驟501結(jié)束后，在表示決堤區(qū)間的折線605的附近點(diǎn)擊鼠標(biāo)312的右鍵時(shí)出現(xiàn)環(huán)境(context)菜單620，在用戶想反轉(zhuǎn)流量矢量的方向的場(chǎng)合，可以選擇“反轉(zhuǎn)方向”621。
接著在圖5以及圖6之外再參照?qǐng)D7說(shuō)明步驟509。在步驟509，決定從決堤區(qū)間流入的流量(決堤流量)的時(shí)間序列Qtotal(t)。在本實(shí)施例中，對(duì)于制成的決堤區(qū)間自動(dòng)給予預(yù)先確定的適當(dāng)?shù)臎Q堤流量，通過(guò)用戶的指示可以變更流量。作為該最初提示的決堤流量，在本實(shí)施例中使用預(yù)先登錄的過(guò)去觀察的決堤流量。圖7是表示用戶為變更決堤流量的GUI的圖。用戶使環(huán)境菜單620出現(xiàn)，當(dāng)選擇“特性”622時(shí)在顯示器313的規(guī)定的位置出現(xiàn)窗口700。用戶通過(guò)窗口700，可以在編輯框711以及712中確認(rèn)自己制成的決堤區(qū)間的第0點(diǎn)以及第rn-1點(diǎn)的緯度·經(jīng)度，在編輯框713中確認(rèn)決堤寬度。進(jìn)而，在圖表720中用折線721顯示從決堤區(qū)間來(lái)的流量的時(shí)間序列變化。圖表720的橫軸是經(jīng)過(guò)時(shí)間，縱軸是流量。用戶操作鼠標(biāo)312，追加、刪除、移動(dòng)折線的控制點(diǎn)，變更流量的時(shí)間序列。通過(guò)在變更后按下OK按鈕701反映變更，通過(guò)按下取消按鈕702放棄變更。此外，在本實(shí)施例中把流量作為正值，但是流量也可以是0或者負(fù)值。在負(fù)值的場(chǎng)合，可以表現(xiàn)從決堤區(qū)間水逆流進(jìn)河川的現(xiàn)象。
另外，該步驟509，也可以通過(guò)使用戶決定在決堤區(qū)間決堤后的堤防上端(頂端)計(jì)量的河川的水深hlevee實(shí)現(xiàn)。圖6E是表示用戶輸入河川的水深Δhlevee的狀態(tài)下的GUI的一部分的圖。當(dāng)用戶向3維地圖410的垂直上方拖動(dòng)表示最初輸入的點(diǎn)的圖標(biāo)601或者表示最后輸入的點(diǎn)的圖標(biāo)604時(shí)，圖標(biāo)601以及604向地圖上的垂直上方移動(dòng)。同時(shí)，出現(xiàn)連結(jié)圖標(biāo)601以及604的折線606、以及連結(jié)折線605和606的線段607，折線具有對(duì)應(yīng)用戶的輸入的寬度(用線段607表示的距離)。折線605表示堤防上端(頂端)，折線606表示水面，線段607的長(zhǎng)度與水深成比例。另外，在工具框611中除決堤寬度外還顯示水深。用戶通過(guò)一邊參照工具框611一邊拖動(dòng)操作，可以輸入希望的水深的值。通過(guò)這樣準(zhǔn)備在地圖上輸入水深的GUI，用戶能夠?qū)⑺詈椭車(chē)牡匚镞M(jìn)行比較。此外，因?yàn)橐话闩c決堤寬度相比水深的值小，所以為強(qiáng)調(diào)水深可以使地圖的垂直方向的比例尺放大。為從用戶輸入的水深Δhlevee求決堤流量Qtotal，使用以下的公式。
Qtotal＝C*LENGTH(r0，rrn-1)*(Δhlevee)1.5(1)式中，C溢流系數(shù)(在本實(shí)施例中取C＝1.55)，LENGTH(r0，rrn-1)折線r的全長(zhǎng)，亦即LENGTH(r0，rrn-1)＝length(vector(r0，r1))+…+length(vector(rrn-2，rrn-1))，通常Δhlevee＞0。此外，在這樣實(shí)現(xiàn)步驟509的場(chǎng)合，Qtotal成為不依賴(lài)時(shí)間的常數(shù)。在需要使時(shí)間變化時(shí)，可以使用圖7所示的GUI。
以上，在步驟501以及步驟509制成了決堤條件。制成的決堤條件在存儲(chǔ)器330中作為決堤條件數(shù)據(jù)333展開(kāi)。圖8是表示本實(shí)施例的決堤條件數(shù)據(jù)333的存儲(chǔ)器上的結(jié)構(gòu)的圖。決堤條件數(shù)據(jù)，由決堤區(qū)間區(qū)域810以及流量時(shí)間系列區(qū)域820構(gòu)成。在決堤區(qū)間區(qū)域810中存儲(chǔ)折線的控制點(diǎn)r0、r1、…。另外，在流量的時(shí)間序列區(qū)域820中存儲(chǔ)在圖表720中表示的控制點(diǎn)的經(jīng)過(guò)時(shí)間t0、t1、…以及位于其時(shí)的流量Qtotal(t0)、Qtotal(t1)、…。在Qtotal是不依賴(lài)時(shí)間的常數(shù)的場(chǎng)合，在流量的時(shí)間序列區(qū)域820中，作為t0可以輸入預(yù)先決定的表示沒(méi)有時(shí)間變化的值。此外，經(jīng)過(guò)時(shí)間以及流量，也可以是適當(dāng)插補(bǔ)的在經(jīng)過(guò)時(shí)間時(shí)的值。另外，也可以在外部存儲(chǔ)裝置320中作為文件保存決堤條件數(shù)據(jù)333。
在步驟510，把決堤條件數(shù)據(jù)333離散化為計(jì)算格子空間，代入到預(yù)測(cè)變量中。這里，首先說(shuō)明計(jì)算格子空間。所謂計(jì)算格子空間是用在模擬中使用的計(jì)算格子表現(xiàn)的空間，空間中的位置用僅取整數(shù)值的變量i、j表現(xiàn)坐標(biāo)(i，j)?？梢园言撚?jì)算格子變換為表示現(xiàn)實(shí)空間的坐標(biāo)(x，y)。圖9是表示本實(shí)施例的計(jì)算格子的圖。x軸901以及y軸902分別表示把東以及北作為正方向的離開(kāi)原點(diǎn)的距離。x軸901和i軸911、y軸902和j軸912的變換，為i＝floor(x/dx)、j＝floor(y/dy)。式中，dx、dy分別是x，y軸方向的計(jì)算格子的大小，floor(a)是返回舍棄自變量a的小數(shù)點(diǎn)以下的整數(shù)值的函數(shù)。在該計(jì)算格子內(nèi)配置預(yù)測(cè)變量h、q、u、v、M、N。其中，h水深，q流入量，u、v分別是x軸、y軸方向的流速，M、N是流量通量(M＝u*h，N＝v*h)。以后把計(jì)算格子坐標(biāo)(i，j)處的預(yù)測(cè)變量Var作為Vari，j表現(xiàn)。在本實(shí)施例中，因?yàn)槭褂媒诲e(cuò)的格子(staggered grid)所以預(yù)測(cè)變量ui，j以及Mi，j的位置922，對(duì)于hi，j以及qi，j的位置921分別偏離-dx/2配置。同樣，ui，j以及Mi，j的位置923對(duì)于hi，j以及qi，j的位置921分別偏離-dy/2配置。
接著說(shuō)明把決堤條件變換為預(yù)測(cè)變量的方法。作為把決堤條件變換為預(yù)測(cè)變量的方法，可以考慮幾種方法。在本實(shí)施例中為提供適合情況的變換方法，用戶可以選擇以下的3種方法的任何一種，1)從決堤流量Qtotal計(jì)算決堤區(qū)間附近的流量通量M、N，2)從決堤流量Qtotal計(jì)算決堤區(qū)間附近的流入量q，3)從決堤流量Qtotal計(jì)算決堤區(qū)間附近的水深h。在1)的表現(xiàn)方法中容易保存決堤流量的運(yùn)動(dòng)量。在2)的表現(xiàn)方法中容易保存決堤流量的質(zhì)量。在3)的表現(xiàn)方法中模擬難于變得不穩(wěn)定。用戶可以預(yù)先選擇任何一種方法。
圖10是表示步驟510的詳情的PAD圖。步驟510由步驟1001到1006組成。
在步驟1001，把決堤區(qū)間離散化為計(jì)算格子空間。圖11是說(shuō)明用于把決堤區(qū)間離散化為計(jì)算格子空間的圖。為離散化，首先求折線polyline(r0，r1，…)和i軸以及j軸的交點(diǎn)。在圖中，用點(diǎn)1102、點(diǎn)1106表示折線和i軸的交點(diǎn)，用點(diǎn)1103、點(diǎn)1105、點(diǎn)1107表示折線和j軸的交點(diǎn)。重新制作把求得的交點(diǎn)和原來(lái)的折線的控制點(diǎn)r0，r1，…作為控制點(diǎn)的折線polyline(s0，s1，…)，設(shè)該折線的控制點(diǎn)的數(shù)目為sn。
在步驟1002，初始化包含決堤區(qū)間的計(jì)算格子的預(yù)測(cè)變量。作為用預(yù)測(cè)變量表現(xiàn)決堤條件的方法，在本實(shí)施例中可以選擇上述三種表現(xiàn)方法的任何一種?，F(xiàn)在，假定在計(jì)算格子i、j中包含Vector(sk，sk+1)，說(shuō)明各自的初始化。在使用把決堤流量變換為流量通量M、N的方法1)的場(chǎng)合進(jìn)行以下的初始化。
Mi+1，j＝0 (2-1)Mi，j＝0(2-2)Ni，j+1＝0 (3-1)Ni，j＝0(3-2)在使用把決堤流量變換為流入量q的方法2)的場(chǎng)合，進(jìn)行以下的初始化。
qi，j＝0(4-1)在使用把決堤流量變換為水深h的方法3)的場(chǎng)合，進(jìn)行以下的初始化。
hi，j＝0(5-1)在步驟1003，使從步驟1004到1005中處理的控制點(diǎn)的下標(biāo)k，從0到sn-2每次加1。
在步驟1004，計(jì)算決堤流量的方向nk和i軸成的角q。圖11中表示Vector(s2，s3)中的決堤流量Q2(1112)的方向n2和i軸成的角q(1111)。決堤流量的方向nk已經(jīng)在步驟506算出。它和i軸的角度q可以用q＝acos(innter_product(nk，ei)/length(nk))計(jì)算。式中，innter_product(a，b)是返回矢量a以及b的內(nèi)積的函數(shù)，acos()是返回反余弦的函數(shù)，ei是i軸方向的單位矢量。
在步驟1005，計(jì)算對(duì)應(yīng)矢量vector(sk，sk+1)的長(zhǎng)度的流量的大小Qk(t)。Qk(t)的計(jì)算，可以使用Qk(t)＝Qtotal(t)*length(vector(sk，sk+1))/LENGTH(s0，ssn-1)進(jìn)行。
在步驟1006，把決堤條件變換為預(yù)測(cè)變量代入。作為用預(yù)測(cè)變量表現(xiàn)決堤條件的方法，在本實(shí)施例中可以選擇上述三種表現(xiàn)方法的任何一種?，F(xiàn)在假定在計(jì)算格子i、j中包含(sk，sk+1)，說(shuō)明各自的變換方法。把決堤流量Qk(t)變換為M、N的方法1)使用以下的公式。
如果cos(θ)≥0，則Mi+1，j+＝(Qk/dx)*cos(θ) (2-3)
如果cos(θ)＜0，則Mi，j+＝(Qk/dx)*cos(θ)(2-4)如果sin(θ)≥0，則Ni，j+1+＝(Qk/dy)*sin(θ) (3-3)如果sin(θ)＜0，則Ni，j+＝(Qk/dy)*sin(θ)(3-4)式中，運(yùn)算符+＝表示相加左邊的變量的現(xiàn)在的值和右邊的值、將其值代入左邊的變量的運(yùn)算。通過(guò)該運(yùn)算，例如像包含控制點(diǎn)s3(1104)的格子，可以對(duì)應(yīng)在格子內(nèi)流量方向變化的情況。把決堤流量Qk(t)變換為流入量q的方法2)使用以下的公式。
qi，j+＝Qk(4-2)把決堤流量Qk(t)變換為水深h的方法3)使用以下的公式。
hi，j+＝Qk/(C*length(sk，sk+1))2/3(5-2)式中，C溢流系數(shù)，在本實(shí)施例中取C＝1.55。在方法2)以及3)中，有可能在從決堤區(qū)間朝向市區(qū)(堤內(nèi)地)側(cè)和河川(堤外地)側(cè)雙方發(fā)生流速。為防止這點(diǎn)可以使用下面的公式。
如果cos(θ)≥0，則Mi，j＝0(6-1)如果cos(θ)＜0，則Mi+1，j＝0 (6-2)如果sin(θ)≥0，則Ni，j＝0(7-1)如果sin(θ)＜0，則Ni，j+1＝0 (7-2)以上，從步驟501到步驟510的決堤條件的設(shè)定結(jié)束。用戶此后從選項(xiàng)條402中選擇“執(zhí)行”，開(kāi)始模擬的處理。圖12是表示從模擬處理開(kāi)始經(jīng)過(guò)數(shù)秒的狀態(tài)下的GUI的圖。在地圖410上重疊顯示的多邊形462的形狀表示浸水的地域，多邊形462的顏色表示浸水深度。另外，為用戶的方便性，希望使在鼠標(biāo)指針401的附近出現(xiàn)工具框463，在內(nèi)部顯示鼠標(biāo)指針的位置處的浸水深度。
在本模擬中，通過(guò)使用上述GUI進(jìn)行條件設(shè)定的效果如下。1.因?yàn)榱魅胩幊蔀閳D形，所以可以在地圖上表現(xiàn)流入處。由此，用戶能夠正確地輸入流入處的位置和形狀。2.可以推定決堤流量的方向。由此，作為邊界條件能夠自動(dòng)地設(shè)定流入通量。3.即使在流入處橫跨單個(gè)或者多個(gè)計(jì)算格子的場(chǎng)合也可以設(shè)定流入處的條件。由此用戶能夠不意識(shí)到計(jì)算格子尺寸輸入流入處的條件。
第二實(shí)施例圖13是表示為實(shí)現(xiàn)第二實(shí)施例中的本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略框圖。該圖在第一實(shí)施例中所示的圖3中追加以下的框。河川信息文件323、氣象信息文件324、河川模擬程序332、網(wǎng)絡(luò)接口351、因特網(wǎng)352、河川信息服務(wù)器353、氣象信息服務(wù)器354。在河川信息文件323中，記錄堤防形狀、河川現(xiàn)狀圖、橫斷形狀、縱斷形狀、距離標(biāo)示(從河口等基準(zhǔn)點(diǎn)到現(xiàn)在地沿河川的距離)等。因?yàn)榈谭佬螤钜哉劬€等近似，所以系統(tǒng)能夠識(shí)別堤防的位置和形狀。在氣象信息文件324中記錄過(guò)去的降雨量時(shí)間序列等。河川模擬程序332使用在河川信息文件323中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)計(jì)算河川的水位或流速。PC300經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口351、因特網(wǎng)352連接河川信息服務(wù)器353、氣象信息服務(wù)器354。河川信息服務(wù)器353，分發(fā)河川水位的最新的觀察值以及預(yù)測(cè)值。氣象信息服務(wù)器354分發(fā)降水量的最新的觀察值以及預(yù)測(cè)值。
圖14是表示泛濫模擬程序331的主要的GUI的圖。在窗口1400的地圖410內(nèi)，除從地理信息文件322讀出的地物411之外，還顯示河川的信息(從421到427)、時(shí)刻的信息(431以及432)、氣象以及河川的信息(從440到443)、堤防的信息(451以及452)、泛濫模擬的信息(461)。
為給用戶提供推定決堤危險(xiǎn)地方的材料，可以在地圖410上顯示河道法線421。這點(diǎn)基于，積累經(jīng)驗(yàn)的用戶能夠從河道法線讀取淺潭和深淵亦即水深小流速大的地方和水深大流速小的地方，推定河道內(nèi)的水流，進(jìn)而推定水對(duì)于堤防的影響。另外，在指定應(yīng)該重點(diǎn)監(jiān)視的地方(重要防水地方)的場(chǎng)合，可以在該處顯示圖標(biāo)422以及管理號(hào)碼423。另外，也可以在河川上以一定的間隔重復(fù)橫斷線424，顯示距離標(biāo)示425。也可以顯示河川向下流的方向426或堤防法線427。這些信息，可以從在外部存儲(chǔ)裝置320中存儲(chǔ)的河流信息文件323或者河流信息服務(wù)器353取得。這樣一來(lái)，對(duì)于熟悉以和河道的相對(duì)位置或者距離標(biāo)示管理河川周?chē)牡乩硇畔⒌挠脩魜?lái)說(shuō)，能夠容易地掌握顯示決堤區(qū)間的位置。再有，通過(guò)顯示重要防水地方，用戶能夠容易地掌握擔(dān)心決堤的地方。
作為時(shí)刻的信息，可以顯示決堤時(shí)刻431以及預(yù)測(cè)時(shí)刻432。在決堤時(shí)刻431欄內(nèi)，可以顯示決堤開(kāi)始的時(shí)刻，另外在預(yù)測(cè)時(shí)刻432欄內(nèi)，可以顯示模擬中的時(shí)刻。這樣一來(lái)，除決堤開(kāi)始的時(shí)刻以及模擬中的時(shí)刻之外，用戶還能夠容易地掌握兩者的時(shí)間差。
作為氣象以及河川的信息，可以顯示河川水位·降雨量圖表440。在圖表440中，可以以棒圖441表示用戶用鼠標(biāo)指針401選擇的地點(diǎn)附近每單位時(shí)間的降雨量，用折線圖442表示河川水位時(shí)間序列。另外，可以用橫線表示計(jì)劃高水位。這些信息可以從在外部存儲(chǔ)裝置320中存儲(chǔ)的河川信息文件323以及氣象信息文件324、或者從河川信息服務(wù)器353以及氣象信息354取得?；蛘呖梢詮挠涗浐哟M程序的332的信息的模擬結(jié)果文件321中取得。
作為堤防的信息可以在地圖上的堤防的位置452中用顏色顯示水面和堤防上端(頂端)的距離。另外，可以顯示其凡例451。這些信息可以從在外部存儲(chǔ)裝置320中存儲(chǔ)的河川信息文件323、或者河川信息服務(wù)器353取得。或者可以從記錄河川模擬程序的332的信息的模擬結(jié)果文件321中取得。
作為泛濫模擬的信息，可以用顏色顯示浸水深度。另外，可以顯示其凡例461。這些信息可以從記錄泛濫模擬程序331的信息的模擬結(jié)果文件321中取得。
用戶可以使用圖14所示的GUI設(shè)定泛濫條件。圖15是關(guān)于決堤條件的設(shè)定處理的PAD圖。
步驟1501由步驟1502到1505組成。在這些步驟中，和第一實(shí)施例同樣，以具有0點(diǎn)以上的節(jié)點(diǎn)的折線近似決堤區(qū)間，進(jìn)而使構(gòu)成該折線的點(diǎn)從市區(qū)看堤防從左向右順序排列。但是，通過(guò)利用在河川信息文件323中存儲(chǔ)的關(guān)于堤防的信息，可以比第一實(shí)施例削減要求用戶輸入的信息。以下，參照?qǐng)D15以及圖16說(shuō)明制作決堤區(qū)間的步驟。
在步驟1502，使用戶指定始點(diǎn)候補(bǔ)以及終點(diǎn)候補(bǔ)。圖16A是表示用戶在進(jìn)行步驟1502的狀態(tài)下的GUI的一部分的圖。在本實(shí)施例中，用戶通過(guò)點(diǎn)擊、拖動(dòng)地圖410的一點(diǎn)制作任意的選擇用圖形，根據(jù)該圖形和堤防的位置關(guān)系指定始點(diǎn)·終點(diǎn)候補(bǔ)。在圖中，把點(diǎn)擊的位置631和現(xiàn)在的鼠標(biāo)指針的位置632作為對(duì)角線，把在顯示器313的水平方向以及垂直方向上具有邊的矩形633作為選擇用圖形，把和選擇用圖形交叉的堤防作為始點(diǎn)·終點(diǎn)候補(bǔ)選擇。對(duì)于習(xí)慣于使用矩形選擇的用戶來(lái)說(shuō)，該選擇方法直感上容易理解。此外，選擇用圖形也可以不是矩形，例如也可以是以點(diǎn)擊的位置為中心、以點(diǎn)擊的位置和現(xiàn)在的鼠標(biāo)指針的位置間的距離為半徑的圓。在大范圍決堤的場(chǎng)合，用圓選擇的方法便利。
在步驟1503，決定始點(diǎn)·終點(diǎn)，把始點(diǎn)·終點(diǎn)間的堤防作為決堤區(qū)間。從在步驟1502制成的選擇用圖形和堤防的位置關(guān)系，檢索決堤區(qū)間的始點(diǎn)以及終點(diǎn)。在本實(shí)施例中，把選擇用圖形和堤防的交點(diǎn)作為始點(diǎn)或者終點(diǎn)。這里，在選擇用圖形和堤防的交點(diǎn)中，把距離標(biāo)示的值最小的點(diǎn)作為始點(diǎn)，最大的點(diǎn)作為終點(diǎn)。堤防的位置可以通過(guò)河川信息文件323取得。接著，在堤防的控制點(diǎn)中，從河川信息文件323中選擇始點(diǎn)的距離標(biāo)示以上的、而且終點(diǎn)的距離標(biāo)示以下的控制點(diǎn)。在沒(méi)有選擇的控制點(diǎn)的場(chǎng)合制作以始點(diǎn)和終點(diǎn)為端點(diǎn)的折線。另外，在有選擇的控制點(diǎn)的場(chǎng)合，制作以距離標(biāo)示的值升序連接始點(diǎn)、終點(diǎn)、選擇的控制點(diǎn)的折線。以后把該折線稱(chēng)為決堤區(qū)間。此外，如圖16A所示，為提高用戶的方便性希望通過(guò)折線605顯示在步驟1503制成的決堤區(qū)間。
在步驟1504，把朝向決堤區(qū)間的市區(qū)(堤內(nèi)地)的法線作為流入方向，從在步驟1503制成的決堤區(qū)間和通過(guò)河川信息文件323取得的河道位置的相對(duì)關(guān)系可以判別朝向決堤區(qū)間的市區(qū)的法線位于折線的左側(cè)還是右側(cè)。折線的右側(cè)的法線的計(jì)算方法如第一實(shí)施例所示，同樣，也可以計(jì)算折線左側(cè)的法線。此外，如圖16(a)所示，為提高用戶的方便性，希望通過(guò)箭頭603顯示在步驟1504制成的流入方向。另外，希望使在鼠標(biāo)指針的附近出現(xiàn)工具框613，其中顯示始點(diǎn)·終點(diǎn)的距離標(biāo)示、決堤區(qū)間代表點(diǎn)的水位hrep、決堤寬度B。始點(diǎn)·終點(diǎn)的距離表示可以從河川信息文件323取得。另外，決堤區(qū)間代表點(diǎn)的水位hrep，可以取得最接近決堤區(qū)間的河川水位計(jì)的最新的觀察值。或者可以在通過(guò)河川模擬程序323得到的水位中取得最接近決堤區(qū)間的地點(diǎn)的值。決堤寬度B的計(jì)算方法如第一實(shí)施例所示。
此外，也可以使箭頭603的長(zhǎng)度與決堤區(qū)間代表點(diǎn)處的每單位寬度的流量成比例。如果這樣做則箭頭603可以同時(shí)表現(xiàn)決堤處的流量Qtotal的大小和方向。箭頭的長(zhǎng)度Larrow，可以使用決堤區(qū)間代表點(diǎn)的水位hrep用下式計(jì)算。
Larrow＝LQ*qrep(8-1)qrep＝C*(hrep-zrep)1.5(8-2)
式中，LQ與單位流量對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，qrep決堤區(qū)間代表點(diǎn)處的每單位寬度的流量，C溢流系數(shù)(在本實(shí)施例中取C＝1.55)，zrep決堤區(qū)間代表點(diǎn)處的頂端高(標(biāo)高)，通常hrep≥zrep。zrep可以從河川信息文件323取得，也可以讓用戶適當(dāng)指定。
或者，也可以使箭頭603的長(zhǎng)度與決堤區(qū)間代表點(diǎn)處的流速成比例。箭頭的長(zhǎng)度Larrow可以使用決堤區(qū)間代表點(diǎn)的水位hrep用下式計(jì)算。
Larrow＝LU*Urep(9-1)Urep＝C*(hrep-zrep)0.5(9-2)式中，LU與單位流速對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，Urep決堤區(qū)間代表點(diǎn)處的流速。
或者，也可以把箭頭的長(zhǎng)度Larrow作為水流每單位時(shí)間前進(jìn)的距離。在這一場(chǎng)合，可以用下式求式(9-1)的系數(shù)LU，使用該系數(shù)用上述的式(9-1)、(9-2)求箭頭的長(zhǎng)度Larrow。
LU＝Tunit*scale*resol(10)式中，Tunit單位時(shí)間，scale地圖401的比例尺，resol顯示器313的分辨率。例如，在72dpi(resol＝2.8*103pixel/m)的顯示器中使用比例尺1/25000(scale＝4.0*10-5)的地圖，希望通過(guò)箭頭的長(zhǎng)度Larrow表現(xiàn)決堤處以最大流速在10分鐘間(Tunit＝600sec)前進(jìn)的距離時(shí)，有LU＝68pixel*sec/m。
在步驟1505，判別是否有用戶的結(jié)束指示。在有結(jié)束指示的場(chǎng)合，結(jié)束步驟1501，前進(jìn)到步驟1506，在沒(méi)有的場(chǎng)合再次返回步驟1502。圖6B是表示在步驟1505用戶進(jìn)行結(jié)束指示的狀態(tài)下的GUI的一部分的圖。在本實(shí)施例中，設(shè)為在用戶繼續(xù)拖動(dòng)鼠標(biāo)312的場(chǎng)合沒(méi)有結(jié)束指示，在放開(kāi)鼠標(biāo)312的左鍵的場(chǎng)合有結(jié)束指示。此外，如圖6B所示，為提高用戶的方便性希望在始點(diǎn)以及終點(diǎn)分別顯示圖標(biāo)601、604等。
在步驟1506，由河川模擬程序332計(jì)算決堤流量。在本實(shí)施例中，在通過(guò)河川模擬程序332得到的水位中，把最接近決堤區(qū)間的值作為決堤區(qū)間處的河川水位取得，從該河川水位計(jì)算決堤流量。為從河川水位H求決堤流量Qtotal，可以使用下式。
Qtotal＝C*B*(hrep-zrep)1.5(11)以上，用步驟1501以及步驟1506制成了決堤條件。制成的決堤條件在存儲(chǔ)器330中作為決堤條件數(shù)據(jù)展開(kāi)。圖17是表示本實(shí)施例的決堤條件數(shù)據(jù)333的存儲(chǔ)器上的結(jié)構(gòu)的圖。決堤條件數(shù)據(jù)由決堤區(qū)間區(qū)域1710構(gòu)成。在決堤區(qū)間區(qū)域1710中存儲(chǔ)決堤開(kāi)始時(shí)刻t0、在該時(shí)刻的決堤區(qū)間的始點(diǎn)r0(t0)、終點(diǎn)r1(t0)、決堤區(qū)間中的決堤后的頂端高度zrep(t0)。以后，重復(fù)存儲(chǔ)決堤開(kāi)始時(shí)刻t0和決堤結(jié)束時(shí)刻t1之間的任意的時(shí)刻t的r0(t)、r1(t)、zrep(t)。此外，也可以把決堤條件數(shù)據(jù)333在外部存儲(chǔ)裝置320中作為文件保存。
在步驟1507，把決堤條件離散化為計(jì)算格子空間。該方法如已在第一實(shí)施例中所示。
以上，通過(guò)步驟1501到步驟1507結(jié)束決堤條件的設(shè)定。用戶此后從選項(xiàng)條402選擇“執(zhí)行”，開(kāi)始模擬處理。圖18是表示從模擬處理開(kāi)始經(jīng)過(guò)數(shù)秒的狀態(tài)下的GUI的圖。地圖410中重疊顯示的多邊形462的形狀表示浸水的地域，多邊形462的顏色表示浸水深度。另外，為用戶的方便性，希望使在鼠標(biāo)指針401的附近出現(xiàn)工具框463，在內(nèi)部顯示鼠標(biāo)指針位置處的浸水深度。
此外，在本實(shí)施例中作為泛濫現(xiàn)象的原因舉出河川的決堤(破堤)進(jìn)行了說(shuō)明。而在從和決堤同樣從線形構(gòu)造物水溢出的現(xiàn)象中，在決堤以外也有河川的過(guò)水、溢水、高潮、海嘯等。從實(shí)施例可以明了，對(duì)于這些現(xiàn)象成為原因的泛濫模擬也可以適用本發(fā)明。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠簡(jiǎn)便地設(shè)定泛濫模擬，能夠適用于浸水災(zāi)害的推定。
權(quán)利要求
1.一種泛濫模擬程序，其特征在于，在顯示部上顯示地圖，在上述地圖上從用戶接受流入處的指定，根據(jù)上述輸入指定決定表示該流入處的線段，根據(jù)上述線段的方向計(jì)算流量矢量的方向，并在上述地圖上和該流入處一起顯示，執(zhí)行使用了上述流量矢量的泛濫模擬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泛濫模擬程序，其特征在于，上述流入處的指定是2個(gè)以上的控制點(diǎn)的輸入，通過(guò)用直線或者曲線插補(bǔ)該控制點(diǎn)決定上述線段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泛濫模擬程序，其特征在于，上述流量矢量的方向從上述輸入的控制點(diǎn)朝向下次輸入的控制點(diǎn)，并且和預(yù)定的朝向左右某一個(gè)的方向的該線段的法線平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泛濫模擬程序，其特征在于，上述地圖將河川位置和其地圖上的位置信息一起進(jìn)行管理，上述控制點(diǎn)的指定是基于任意的線段或者圖形的輸入，計(jì)算上述線段或者圖形和上述河川形狀的交點(diǎn)，通過(guò)連結(jié)該交點(diǎn)決定上述線段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泛濫模擬程序，其特征在于，接受上述流入處的流量的時(shí)間序列的輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泛濫模擬程序，其特征在于，把上述流入處的水深作為上述線段的寬度來(lái)接受輸入，根據(jù)該寬度的大小計(jì)算該流入處的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泛濫模擬程序，其特征在于，對(duì)于作為執(zhí)行上述模擬的單位的每一個(gè)格子，求出位于該格子上的上述線段的長(zhǎng)度，基于上述長(zhǎng)度根據(jù)上述輸入的流量計(jì)算上述每一格子的上述流量矢量的大小，通過(guò)對(duì)于上述每一個(gè)格子執(zhí)行使用了上述流量矢量的模擬來(lái)進(jìn)行上述泛濫模擬。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泛濫模擬程序，其特征在于，對(duì)于作為執(zhí)行上述模擬的單位的每一個(gè)格子，對(duì)位于該格子上的上述線段的部分求出上述法線方向，通過(guò)對(duì)于上述每一個(gè)格子執(zhí)行使用了上述法線方向的模擬來(lái)進(jìn)行上述泛濫模擬。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泛濫模擬程序，其特征在于，上述地圖是把堤防形狀作為地物管理，作為來(lái)自上述用戶的流入處的指定接受流入的區(qū)間的兩端的輸入，把該流入的區(qū)間中的上述堤防形狀決定為表示該流入處的線段。
10.一種泛濫模擬裝置，其特征在于，具有顯示地圖的顯示裝置；在上述地圖上從用戶接受流入處的指定的輸入裝置；和根據(jù)上述輸入指定決定表示該流入處的線段、根據(jù)上述線段的方向計(jì)算流量矢量的方向的處理部；上述顯示裝置將上述流量矢量的方向和上述流入處一起顯示在上述地圖上，上述處理部執(zhí)行使用了上述流量矢量的泛濫模擬。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的泛濫模擬裝置，其特征在于，上述處理部把從上述輸入的控制點(diǎn)朝向下次輸入的控制點(diǎn)的、對(duì)于預(yù)先決定的該線段朝向左右某一個(gè)方向的該線段的法線方向作為上述流量矢量的方向。
全文摘要
顯示地圖，讓用戶在地圖上輸入決堤區(qū)間的始點(diǎn)以及終點(diǎn)，以連結(jié)始點(diǎn)以及終點(diǎn)的線段向用戶明示地圖上的決堤處。進(jìn)而，通過(guò)計(jì)算輸入的決堤處的堤內(nèi)地側(cè)法線計(jì)算決堤時(shí)的流量方向，離散化為泛濫模擬的計(jì)算格子。
文檔編號(hào)G08B31/00GK101042658SQ200710089468
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者山口悟史, 巖村一昭, 池田務(wù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立工程·并且·服務(wù)