特開 2024-136706 気象観測システム、測量用標識、及び解析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136706

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】気象観測システム、測量用標識、及び解析装置

(51)【国際特許分類】

   G01W 1/14 20060101AFI20240927BHJP

   G01C 15/06 20060101ALI20240927BHJP

   G01W 1/00 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01W1/14 B

G01C15/06 T

G01W1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047909

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】500149555

【氏名又は名称】株式会社サイバーエージェント

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】浦野 收司

(57)【要約】

【課題】設置コストや保守点検に掛かるコストを低減しつつ、積雪量や水位を測定する。
【解決手段】カメラ２、深度標識部（３１，１３２）の先端に設置長Ｌの情報を示すマーカー３３が表示されて深度標識部の延長方向が鉛直方向となるように測定地点Ｐに設置される測量用標識（３，１０３）、及び解析装置４によって構成され、カメラは測量用標識を被写体として含んだ画像データを出力し、解析装置はマーカーの上下高Ｈを記憶し、画像データに基づいて、撮影画像におけるマーカーの上下高Ｈ１とマーカーのコードから特定される設置長Ｌとを取得して深度標識部の露出端位置（３１ｃ，１３２ｂ）を特定し、設置長Ｌ、及び上下高Ｈと上下高Ｈ１との比に基づいて、撮影画像における深度標識部の基端位置（３１ｂ，１３２ａ）を特定するとともに基端位置と露出端位置との距離Ｈ３を測定地点における深度Ｄに換算して出力する気象観測システムとしている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定地点に設置されたカメラ及び測量用標識と、画像認識機能を備えたコンピューターからなる解析装置とによって構成されて、前記測定地点において気象状況を観測する気象観測システムであって、
前記測量用標識は、前記測定地点において、鉛直上方に延長するように設置された深度標識部と、当該深度標識部の上方に配置されたマーカーとからなり、
前記マーカーは、上下方向と直交する方向に法線を有する面に表示され、上下方向のサイズが一定で、図案によって所定の情報を記述するコードであり、
前記マーカーの所定の位置を上端位置として、前記深度標識部は、当該上端位置から下方に設置長Ｌにある位置を基端位置として設置され、
前記カメラは、前記マーカー、及び設置状態にある前記測量用標識の全体が視角に入るように設置されて前記測量用標識を被写体として含んだ撮影画像の画像データを出力し、
前記解析装置は、
前記マーカーの上下方向のサイズである上下高Ｈを記憶し、
前記カメラが出力した画像データに基づいて、前記マーカーのコードを読み取って前記設置長Ｌを特定するとともに、前記撮影画像における前記マーカーの鉛直方向の上下高Ｈ１と、前記深度標識部が露出している領域の下端となる露出端位置とを特定し、
前記設置長Ｌ、及び前記上下高Ｈと前記上下高Ｈ１との比に基づいて、前記撮影画像における前記基端位置を特定するとともに、前記撮影画像における前記基端位置と前記露出端位置との距離Ｈ３を前記測定地点における深度Ｄに換算し、
前記深度Ｄに関する情報を出力する、
気象観測システム。

【請求項2】

前記気象状況として前記測定地点における積雪量又は水位を測定するための気象観測システムであって、
前記測量用標識は、棒状のポールからなる前記深度標識部と、前記ポールの先端に取り付けられた平板状の標識板とで構成されて、前記測定地点において前記ポールの延長方向が鉛直方向となるように設置され、
前記マーカーは、前記標識板の一主面に表示され、
前記解析装置は、
鉛直方向における前記マーカーの所定の位置からポールにおいて地面又は水底より上の領域の下端となる基端位置までのポール長を前記設置長Ｌとし、
前記ポールにおいて、雪面又は水面から上に露出している領域の下端となる位置を前記露出端位置とし、
前記地面又は水底から前記露出端位置までの距離を積雪量又は水深を前記深度Ｄとする、
請求項１に記載の気象観測システム。

【請求項3】

前記気象状況として前記測定地点における水位を測定するための気象観測システムであって、
前記測量用標識は、水位の測定地点における鉛直な壁面に設置され、当該壁面における所定の高さ位置を基端位置として当該基端位置から上端まで鉛直上方に向かって延長して配置された前記深度標識部と、当該深度標識部の先端側に配置されたマーカーとで構成され、
前記解析装置は、
鉛直方向における前記マーカーの所定の位置から前記基端位置までの長さを前記設置長Ｌとし、
前記深度標識部において、水面から上に露出している領域の下端となる位置を前記露出端位置とし、
前記基端位置から前記水面までの距離を前記深度Ｄとする、
請求項１に記載の気象観測システム。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載の気象観測システムであって、
前記解析装置は、
前記カメラのキャリブレーションデータを記憶し、
前記画像データと前記キャリブレーションデータとに基づいて、前記カメラの姿勢を検出し、
検出した前記カメラの姿勢に基づいて前記撮影画像における鉛直方向を特定する、
積雪量測定システム。

【請求項5】

請求項１～３のいずれかに記載の気象観測システムであって、
複数の測定地点のそれぞれに前記測量用標識が設置され、
各測定地点に設置された測量用標識のそれぞれに対応する複数台のカメラを備え、
前記解析装置は、
カメラの識別情報と測定地点との対応付けを記憶し、
複数台の前記カメラのそれぞれから画像データを入力するとともに、それぞれのカメラの識別情報を取得し、
前記カメラが出力する画像データに基づいて計算した深度Ｄと、特定した当該カメラの識別情報に基づく測定地点と対応付けして出力する、
気象観測システム。

【請求項6】

請求項５に記載の気象観測システムであって、前記解析装置は、前記カメラから前記画像データと識別情報とを取得する、気象観測システム。

【請求項7】

請求項５に記載の気象観測システムであって、
前記マーカーに記述されたコードには、設置場所に関わる測定地点情報が記述され、
前記解析装置は、前記画像データに基づいて認識したマーカーのコードに記述された測定地点情報をカメラの識別情報として取得する、
気象観測システム。

【請求項8】

請求項２に記載の気象観測システムであって、
前記気象状況として前記測定地点における積雪量積雪量を測定し、
前記カメラは、道路交通状況を監視するためのカメラであり、前記測量用標識と道路の路面とを被写体として撮影するように設置されているとともに、前記測定地点又は前記測定地点の周辺で測定された温度の情報を出力し、
前記解析装置は、
所定の温度を凍結温度として記憶し、
前記カメラからの前記画像データに基づいて前記路面の状態を認識し、
前記カメラが出力した前記温度の情報に基づいて特定した温度が前記凍結温度以下で、かつ認識した前記路面の状態が所定の状態である場合に路面の凍結情報を出力する、
気象観測システム。

【請求項9】

積雪量又は水位の測定地点に設置される測量用標識であって、
前記測定地点の地面又は水底を基端位置として、当該基端位置から鉛直上方に延長するように設置されるポールからなる深度標識部と、当該ポールの上端に取り付けられた平板状の標識板とからなり、
前記標識板は、上下方向と直交する方向に法線を有し、図案によってコードを記述したマーカーが一主面に表示されてなり、
前記マーカーは、上下方向のサイズが所定の上下高Ｈであり、
前記マーカーの所定の位置を上端位置として、前記コードには、当該上端位置から前記基端位置までの設置長Ｌを特定するための情報が含まれている、
測量用標識。

【請求項10】

水位の測定地点に設置される測量用標識であって、
前記測定地点における鉛直な壁面に設置され、
前記壁面における所定の高さ位置を基端位置として、当該基端位置から上端まで鉛直上方に向かって延長して配置された深度標識部と、当該深度標識部の先端側に配置されたマーカーとで構成され、
前記マーカーは、図案によってコードを記述し、上下方向のサイズが所定の上下高Ｈであり
前記マーカーの所定の位置を上端位置として、前記コードには、当該上端位置から前記基端位置までの設置長Ｌを特定するための情報が含まれている、
測量用標識。

【請求項11】

カメラが、積雪量又は水位の測定地点に設置された請求項９又は請求項１０に記載の前記測量用標識を撮影して生成した画像データを入力して積雪量又は水位を計算する解析装置であって、
画像認識機能を備えたコンピューターにより構成され、
前記測量用標識における前記マーカーの上下方向のサイズである上下高Ｈを記憶し、
前記画像データに基づいて、前記カメラの撮影画像における前記マーカーの鉛直方向の上下高Ｈ１を特定し、
前記マーカーのコードを読み取って前記設置長Ｌを特定し、
前記撮影画像における前記マーカーの鉛直方向の上下高Ｈ１を特定し、
前記深度標識部が露出している領域の下端となる露出端位置を特定し、
前記設置長Ｌ、及び前記上下高Ｈと前記上下高Ｈ１との比に基づいて、前記撮影画像における前記基端位置を特定するとともに、前記撮影画像における前記基端位置と前記露出端位置との距離Ｈ３を前記測定地点における深度Ｄに換算し、
前記深度Ｄを積雪量又は水位として出力する、
解析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は気象観測システム、測量用標識、及び解析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

豪雪地帯、又は増水時に氾濫の可能性がある河川や貯水池等には、積雪量、又は水位を測定する専用の装置が設置されている場合がある。積雪量を測定するための装置としては、以下の非特許文献１に記載されているような、雪面に照射したレーザー光が雪面から反射して戻ってくるまでの時間差によって地面から雪面までの高さを測定するものがある。レーザー光に変えて電波や超音波を雪面に照射するものもある。また、以下の非特許文献２に記載されている水位監視センサーのように、積雪量と同様にして超音波を用いて水位を測定する装置もある。池の底に設置した水圧計により測定した水圧に基づいて貯水池の水位を測定する装置もある。

【0003】

専用の装置を用いずに積雪量や水位を測定する方法もある。例えば、積雪量を測定するために地面に目盛付きのポールを立設したり、水位を測定するために橋脚や堤防の壁面、あるいは河川敷等に水位標（例えば、以下の非特許文献３参照）を設置したりする方法である。そして、この方法では、人が直接、あるいは監視カメラの撮影画像を通して目視したポールや水位標の目盛から積雪量や水位を確認する。なお、以下の非特許文献４には、水位の測定方法等が記載されている。

【0004】

なお、本発明に関連して、以下の非特許文献４にはＡＩカメラの概略について記載され、以下の非特許文献５、６にはカメラキャリブレーションについて記載されている。また、非特許文献７には表面にコードが記述されたマーカーの撮影画像とカメラキャリブレーションデータとに基づいて被写体の姿勢を推定する技術について記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】気象庁札幌管区気象台、”積雪計（レーザー式）”、[online]、[令和４年１２月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.data.jma.go.jp/sapporo/bosai/bosaikyoiku/snow/s02_lasersikisekisetukei.html＞

【非特許文献2】株式会社 電信、” IoT超音波式河川等水位監視センサー”、[online]、[令和５年２月１５日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.densin.co.jp/product_iot/3486/＞

【非特許文献3】知多市、”水位標”、[online]、[令和５年２月１５日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.city.chita.lg.jp/docs/2020081400061/＞

【非特許文献4】国土交通省、”河川の水位”、[online]、[令和５年２月１５日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://city.river.go.jp/kawabou/reference/index02.html#:~:text=%E6%B0%B4%E4%BD%8D%E6%A8%99%E3%81%A8%E3%81%AF%E3%80%81%E9%8B%BC,%E3%81%AB%E8%A8%AD%E5%AE%9A%E3%81%95%E3%82%8C%E3%81%A6%E3%81%84%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82＞

【非特許文献4】株式会社フューチャースタンダード、”AIカメラとはどのようなもの？何ができるかチェックして自社でも活用しよう”、[online]、[令和４年１２月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.scorer.jp/blog/check-what-ai-camera-is-and-what-it-can-do-and-use-it-in-your-company#a5＞

【非特許文献5】Global Walkers株式会社、” 意外と知らないカメラキャリブレーション”、[online]、[平成４年１２月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.globalwalkers.co.jp/blog/2022/04/08/n0015/#:~:text=カメラキャリブレーションとは,最も用いられています。＞

【非特許文献6】Qoosky、” カメラキャリブレーションについて簡単なまとめ”、[online]、[令和４年１２月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.qoosky.io/techs/67a3d876c4＞

【非特許文献7】Qiita株式会社、”pythonでARマーカーの姿勢推定”、[online]、[令和４年１２月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://qiita.com/ReoNagai/items/a8fdee89b1686ec31d10＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

非特許文献１や２に記載されたような従来の積雪測定装置や水位監視センサー（以下、総称して「気象観測装置」と言うことがある）は、電磁波（電波、レーザー光）や超音波による無線信号の送受信器、及び無線信号の送受信時間を測定するための電子回路等の能動的なセンサーを備えた専用の装置である。そのため、従来の気象観測装置は、設置コストや経年劣化等による故障に備えた保守点検に掛かるコストが自ずと高いものとなる。能動的なセンサーではない水圧計を用いた水位計についても、水圧計が池の底にあるため、保守や点検に係るコストが嵩む。したがって、より多くの地点での積雪量や水位を測定しようとすれば、そのコストは極めて膨大なものとなってしまう。

【0007】

また、従来の能動的なセンサーを備えた気象観測装置は、電磁波や超音波等による無線信号を雪面や水面に照射するため、気象状況（暴風雪、豪雨等）によっては、照射した無線信号が雪面や水面までに介在する降雪や雨滴によって反射され、正確に深度を測定できない可能性もある。

【0008】

人が目視で深度を測定する場合には気象状況に左右されずに深度を測定することができるが、目盛付きのポールや水位標は、積雪量や水位の測定地点において想定される積雪量や増水時の水位に応じて目盛を変える必要がある。また、経年劣化によって目盛が読み取れなくなる可能性もある。そのため、より多くの地点での深度を測定しようとすれば、設置コストや保守点検に掛かるコストが嵩む。

【0009】

そこで本発明は、設置コストや保守点検に掛かるコストを低減でき、気象状況に左右されずに積雪量や水位等の気象状況に関わる情報を観測できる気象観測システム、当該システムを構成する測量用標識、及び解析装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明の一態様は、測定地点に設置されたカメラ及び測量用標識と、画像認識機能を備えたコンピューターからなる解析装置とによって構成されて、前記測定地点において気象状況を観測する気象観測システムであって、

【0011】

前記測量用標識は、前記測定地点において、鉛直上方に延長するように設置された深度標識部と、当該深度標識部の上方に配置されたマーカーとからなり、

【0012】

前記マーカーは、上下方向と直交する方向に法線を有する面に表示され、上下方向のサイズが一定で、図案によって所定の情報を記述するコードであり、
前記マーカーの所定の位置を上端位置として、前記深度標識部は、当該上端位置から下方に設置長Ｌにある位置を基端位置として設置され、
前記カメラは、前記マーカー、及び設置状態にある前記測量用標識の全体が視角に入るように設置されて前記測量用標識を被写体として含んだ撮影画像の画像データを出力し、
前記解析装置は、
前記マーカーの上下方向のサイズである上下高Ｈを記憶し、
前記カメラが出力した画像データに基づいて、前記マーカーのコードを読み取って前記設置長Ｌを特定するとともに、前記撮影画像における前記マーカーの鉛直方向の上下高Ｈ１と、前記深度標識部が露出している領域の下端となる露出端位置とを特定し、
前記設置長Ｌ、及び前記上下高Ｈと前記上下高Ｈ１との比に基づいて、前記撮影画像における前記基端位置を特定するとともに、前記撮影画像における前記基端位置と前記露出端位置との距離Ｈ３を前記測定地点における深度Ｄに換算し、
前記深度Ｄに関する情報を出力する、
気象観測システムである。

【0013】

前記気象状況として前記測定地点における積雪量又は水位を測定するための気象観測システムであって、
前記測量用標識は、棒状のポールからなる前記深度標識部と、前記ポールの先端に取り付けられた平板状の標識板とで構成されて、前記測定地点において前記ポールの延長方向が鉛直方向となるように設置され、
前記マーカーは、前記標識板の一主面に表示され、
前記解析装置は、
鉛直方向における前記マーカーの所定の位置からポールにおいて地面又は水底より上の領域の下端となる基端位置までのポール長を前記設置長Ｌとし、
前記ポールにおいて、雪面又は水面から上に露出している領域の下端となる位置を前記露出端位置とし、
前記地面又は水底から前記露出端位置までの距離を積雪量又は水深を前記深度Ｄとする気象観測システムとすることもできる。

【0014】

前記気象状況として前記測定地点における水位を測定するための気象観測システムであって、
前記測量用標識は、水位の測定地点における鉛直な壁面に設置され、当該壁面における所定の高さ位置を基端位置として当該基端位置から上端まで鉛直上方に向かって延長して配置された前記深度標識部と、当該深度標識部の先端側に配置されたマーカーとで構成され、
前記解析装置は、
鉛直方向における前記マーカーの所定の位置から前記基端位置までの長さを前記設置長Ｌとし、
前記深度標識部において、水面から上に露出している領域の下端となる位置を前記露出端位置とし、
前記基端位置から前記水面までの距離を前記深度Ｄとする、
気象観測システムとすることもできる。

【0015】

前記解析装置は、
前記カメラのキャリブレーションデータを記憶し、
前記画像データと前記キャリブレーションデータとに基づいて、前記カメラの姿勢を検出し、
検出した前記カメラの姿勢に基づいて前記撮影画像における鉛直方向を特定する、
積雪量測定システムとしてもよい。

【0016】

複数の測定地点のそれぞれに前記測量用標識が設置され、
各測定地点に設置された測量用標識のそれぞれに対応する複数台のカメラを備え、
前記解析装置は、
カメラの識別情報と測定地点との対応付けを記憶し、
複数台の前記カメラのそれぞれから画像データを入力するとともに、それぞれのカメラの識別情報を取得し、
前記カメラが出力する画像データに基づいて計算した深度Ｄと、特定した当該カメラの識別情報に基づく測定地点と対応付けして出力する、気象観測システムとすることもできる。前記解析装置が、前記カメラから前記画像データと識別情報とを取得してもよい。あるいは、前記マーカーに記述されたコードには、設置場所に関わる測定地点情報が記述され、前記解析装置が、前記画像データに基づいて認識したマーカーのコードに記述された測定地点情報をカメラの識別情報として取得する、気象観測システムとすることもできる。

【0017】

前記気象状況として前記測定地点における積雪量積雪量を測定し、
前記カメラは、道路交通状況を監視するためのカメラであり、前記測量用標識と道路の路面とを被写体として撮影するように設置されているとともに、前記測定地点又は前記測定地点の周辺で測定された温度の情報を出力し、
前記解析装置は、
所定の温度を凍結温度として記憶し、
前記カメラからの前記画像データに基づいて前記路面の状態を認識し、
前記カメラが出力した前記温度の情報に基づいて特定した温度が前記凍結温度以下で、かつ認識した前記路面の状態が所定の状態である場合に路面の凍結情報を出力する、
気象観測システムとすることもできる。

【0018】

積雪量の測定地点に設置される測量用標識も本発明の範囲であって、当該測量用標識は、
積雪量又は水位の測定地点に設置される測量用標識であって、
前記測定地点の地面又は水底を基端位置として、当該基端位置から鉛直上方に延長するように設置されるポールからなる深度標識部と、当該ポールの上端に取り付けられた平板状の標識板とからなり、
前記標識板は、上下方向と直交する方向に法線を有し、図案によってコードを記述したマーカーが一主面に表示されてなり、
前記マーカーは、上下方向のサイズが所定の上下高Ｈであり、
前記マーカーの所定の位置を上端位置として、前記コードには、当該上端位置から前記基端位置までの設置長Ｌを特定するための情報が含まれている、
測量用標識である。

【0019】

あるいは、水位の測定地点に設置される測量用標識であって、
前記測定地点における鉛直な壁面に設置され、
前記壁面における所定の高さ位置を基端位置として、当該基端位置から上端まで鉛直上方に向かって延長して配置された深度標識部と、当該深度標識部の先端側に配置されたマーカーとで構成され、 前記マーカーは、図案によってコードを記述し、上下方向のサイズが所定の上下高Ｈであり
前記マーカーの所定の位置を上端位置として、前記コードには、当該上端位置から前記基端位置までの設置長Ｌを特定するための情報が含まれている、
測量用標識であってもよい。

【0020】

本発明の範囲には、カメラが、積雪量又は水位の測定地点に設置された測量用標識を撮影して生成した画像データを入力して積雪量又は水位を計算する解析装置も含まれており、当該解析装置は、
画像認識機能を備えたコンピューターにより構成され、
前記測量用標識における前記マーカーの上下方向のサイズである上下高Ｈを記憶し、
前記画像データに基づいて、前記カメラの撮影画像における前記マーカーの鉛直方向の上下高Ｈ１を特定し、
前記マーカーのコードを読み取って前記設置長Ｌを特定し、
前記撮影画像における前記マーカーの鉛直方向の上下高Ｈ１を特定し、
前記深度標識部が露出している領域の下端となる露出端位置を特定し、
前記設置長Ｌ、及び前記上下高Ｈと前記上下高Ｈ１との比に基づいて、前記撮影画像における前記基端位置を特定するとともに、前記撮影画像における前記基端位置と前記露出端位置との距離Ｈ３を前記測定地点における深度Ｄに換算し、
前記深度Ｄを積雪量又は水位として出力する、
解析装置である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、設置コストや保守点検に掛かるコストを低減でき、気象状況に左右されずに積雪量や水位等の気象状況に関わる情報を観測できる気象観測システム、当該システムを構成する測量用標識、及び解析装置が提供される。その他の効果については以下の記載で明らかにする。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の気象観測システムの実施例である積雪量測定システムを含むネットワーク構成を示す図である。

【図2】実施例に係る積雪量測定システムを構成する測量用標識を示す図である。

【図3A】実施例に係る積雪量測定システムを構成するカメラと上記測量用標識との位置関係を示す図である。

【図3B】実施例に係る積雪量測定システムを構成するカメラと上記測量用標識との位置関係を示す図である。

【図3C】実施例に係る積雪量測定システムを構成するカメラと上記測量用標識との位置関係を示す図である。

【図4】実施例に係る積雪量測定システムによる積雪量の測定原理を説明するための図である。

【図5】上記カメラによる撮影画像を示す図である。

【図6】実施例に係る積雪量測定システムを構成する解析装置による積雪量の算出処理の流れを示す図である。

【図7】実施例に係る積雪量測定システムを用いた積雪量の測定実験の実施状態を示す図である。

【図8】上記解析装置による積雪量の算出処理のその他の例を示す図であり、上記撮影画像の二次元の画像座標系から変換される三次元のワールド座標系の概略を示している。

【図9】本発明の気象観測システムの実施例である水位測定システムを構成する測量用標識を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施例について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一又は類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。

【0024】

＝＝＝気象観測システム＝＝＝
実施例に係る気象観測システムは、鉛直方向において基準となる位置から雪面や水面までの距離を「深度」として測定する。深度は積雪量や水位等に相当する指標であり、積雪量であれば、地面を基準の位置とし、その位置から雪面までの距離となる。水位であれば、河川敷の地面、川底や池の底（以下、「水底」と言うことがある。）、あるいは平時の平均的な水面の位置等、鉛直方向の任意の位置を基準の位置に設定することができる。すなわち、積雪量には明確な基準の位置として地面が存在するが、水位には基準の位置が様々である。そして、その基準の位置から水面までの距離を水位とすることができる。

【0025】

以下では、具体的な実施例として、測定地点における積雪量を測定するための気象観測システム（以下、「積雪量測定システム」と言うことがある）と、河川や貯水池の水位を測定するための気象観測システム（以下、「水位測定システム」と言うことがある）とを挙げる。

【0026】

＝＝＝積雪量測定システム＝＝＝
＜積雪量測定システムの構成と基本的な動作＞

【0027】

図１に実施例に係る積雪量測定システム１を含むネットワーク構成の概略を示した。積雪量測定システム１は、カメラ２と、カメラ２の被写体として積雪量の測定地点に設置される測量用標識３、及びカメラ２が撮影した動画や静止画（以下、「画像」と言うことがある）のデータ（以下、「画像データ」と言うことがある。）を画像認識技術により解析して積雪量を計算する解析装置４とで構成される。図示した構成では、カメラ２と解析装置４は、通信ネットワーク５に互いに通信可能に接続されている。

【0028】

図１に例示した積雪量測定システム１において、カメラ２は、所謂「ＩＰカメラ」等と称される定点監視用のカメラ２であり、カメラ２と解析装置４とが接続される通信ネットワーク５はインターネットである。カメラ２は、アクセス権限を有するコンピューターが、通信ネットワーク５を介してアクセスしてくると、画像データを当該コンピューターに送信するように構成されている。あるいは、所定のコンピューターに向けてストリーミング形式の動画による画像データをリアルタイムで送信し続けるように構成されている。なお、通信ネットワーク５には、積雪量測定システム１により測定された積雪量を表示出力したり、積雪量のデータを二次利用したりするための情報処理装置（以下、「外部コンピューター１０」と言うことがある。）も接続されている。

【0029】

測量用標識３は、カメラ２の被写体として積雪量の測定地点Ｐに設置された標識であり、測定地点において、鉛直上方に延長するように設置された深度標識部と、当該深度標識部の上方に配置されたマーカーとからなる。図２に測量用標識３の外観及び設置状態を示した。図２に示したように、積雪量測定システム１における測量用標識３は、深度標識部であるポール３１と、ポール３１の先端に取り付けられた平板状の標識板３２とからなり、マーカー３３が標識板３２の一主面に表示されている。

【0030】

ポール３１は、積雪によって屈曲しない強度を有する円柱状の部材であり、例えば、防錆塗装された直径が５ｃｍ程度の鉄製パイプ等からなる。測量用標識３は、ポール３１の延長方向が鉛直方向となるように、ポール３１の末端３１ａ側が地下に埋設されることで測定地点Ｐに設置される。なお、ポール３１は、解析装置４による画像認識処理に際し、白い雪面１０１と区別し易いように、黒等の濃度の高い色で塗装されている。

【0031】

ここで、ポール３１の延長方向を測量用標識３の上下方向とし、ポール３１の上端に標識板３２が取り付けられていることとして上下の各方向を規定すると、標識板３２は、上下方向と直交する方向（紙面、奥行き方向）に法線を有し、その一主面に、図案によってコードを記述するマーカー３３が印刷、あるいは描画（ペイント）等によって表示されている。もちろん、前後両面にマーカー３３が表示されていてもよい。標識板３２の素材は、着雪や経年劣化による腐食等を考慮して選択することが好ましい。本実施例における標識板３２はアクリル樹脂からなる。

【0032】

本実施例において、マーカー３３は、二次元コードであるＡｒＵｃｏマーカーである。周知のごとく、ＡｒＵｃｏマーカーは、バイナリの正方形の基準マーカーであり、黒塗りの正方形の区画内に、当該区画に対して縦横のサイズがそれぞれ１／９の白抜きの複数の矩形が配置されてなる。ＡｒＵｃｏマーカーは、この白抜きの矩形の配置パターンによって数値をコードしている。ＡｒＵｃｏマーカーはカメラ２の姿勢を迅速かつ簡単に検出できる等の利点がある。

【0033】

ここでさらに、標識板３２の法線方向を前後方向、上下前後の各方向と直交する方向を左右方向とすると、マーカー３３の区画は、上下方向と左右方向とに辺を有する正方形で、当該区画は、規定のサイズを有し、実施例では、左右の幅Ｗと、上下の幅Ｈ（以下、「上下高Ｈ」と言うことがある。）がそれぞれ１５ｃｍとなっている。そして、この区画内にポール３１の長さを特定するための情報が記述されている。本実施例では、測量用標識３が設置された際に、地面１００からマーカー３３を上下に二分する高さ位置３４までの長さ（以下、「ポール長Ｌ」と言うことがある。」が記述されている。図２に示した測量用標識３では、前後方向から見ると、ポール３１の筒軸５０がマーカー３３の中心３３ｏを通って上下方向に延長する直線となっている。したがって、ポール長Ｌはマーカー３３の中心３３ｏを上端位置とし、当該上端位置からポール３１の基端位置３１ｂまでの長さとなる。もちろん、ポール３１の筒軸５０は必ずしもマーカー３３の中心３３ｏを通る直線でなくてもよい。すなわち、筒軸５０がマーカー３３の中心３３ｏに対して左右いずれかの方向にずれていてもよい。また、マーカー３３の中心３３ｏの高さ位置をポール長Ｌの上端位置としなくてもよい。いずれにしても、マーカー３３が表示されている矩形領域内の所定の位置がポール長Ｌの上端位置として設定されていればよい。そして、ポール３１の筒軸５０がその上端位置を通る上下方向に延長していればよい。

【0034】

ここで、測量用標識３が設置された際にポール長Ｌの上端側の起点となるマーカー３３の中心３３ｏから雪面１０１までの領域を露出領域と称することとする。また、ポール３１において、露出領域の下端の位置を雪面位置３１ｃ、地面１００の位置を基端位置３１ｂ、と称することとする。したがって、測量用標識３が設置されて、測定地点Ｐに積雪があると、ポール長Ｌは、ポール３１の露出領域の長さＬ１に積雪量Ｄを加算したものとなる。

【0035】

測量用標識３は、積雪がない状態で地上にある領域全体がカメラ２の視角内に収まるように測定地点Ｐに設置される。また、上方から見ると、標識板３２においてマーカー３３が表示されている面の法線がカメラ２の方向を向くように設置される。図３Ａ～図３Ｃに、カメラ２と測量用標識３との相対的な位置関係をいくつか例示した。図３Ａは、左右方向から見たときのカメラ２と測量用標識３との位置関係を示している。なお、図３Ａでは、カメラ２の鉛直方向の視角をφとし、カメラ２のレンズの光軸２１を鎖線で示し、測量用標識３の標識板３２の法線３５を一点鎖線で示している。そして、図３Ａに示したように、カメラ２は、視角φの中に測量用標識３の全体が入るように設置されている。また、カメラ２は、一般的には、図示したように、測量用標識３を俯瞰して撮影するように設置される。

【0036】

図３Ｂ、図３Ｃは、上下方向から見たときのカメラ２と測量用標識３との位置関係の例を示している。図３Ｂに示した例では、カメラ２の光軸２１の先に測量用標識３が設置されている。測定地点Ｐにおいて、カメラ２や測量用標識３の設置に制限があるような場合では、図３Ｃに示した例のように、カメラ２の視角θ内であれば、カメラ２の光軸２１から外れた位置に測量用標識３を設置してもよい。なお、図３Ｃに示したように、光軸２１から外れた位置に測量用標識３を設置する場合には、カメラ２のレンズから標識板３２に向けた直線が標識板３２の法線３５に一致するようにした方が好ましい。いずれにしても、測量用標識３は、ポール３１が鉛直に立設された状態で、その全体がカメラ２の視角（φ、θ）内に入り、かつマーカー３３がカメラ２によって撮影できるように設置されていればよい。

【0037】

解析装置４は、例えばパーソナルコンピューター（ＰＣ）等の汎用のコンピューターで構成することができる。図１に示したように、解析装置４は、ＰＣと同様に、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含んで構成されたコンピューター本体である制御部４１、所定の規格（ＩＥＥＥ ８０２．１１規格等）に準拠した通信インタフェースを備えてカメラや外部コンピューターと制御部４１とのデータ通信を仲介する通信部４２、外部記憶装置（ＨＤＤ、ＳＳＤ等）からなる記憶部４３、キーボードやマウス等の入力装置４４、及びディスプレイやスピーカー等の出力装置４５を含んで構成されている。なお、記憶部４３には、カメラ２から入力される画像データ、制御部４１により実行されて画像認識処理や積雪量の計算処理を行うプログラム、及びマーカー３３の上下高Ｈ等、制御部４１がプログラムの実行に際して使用する設定データ等を記憶する。

【0038】

そして、解析装置４は、制御部４１が所定のプログラムを実行することで、通信部４２を介して入力したカメラ２からの画像データを記憶部４３に記憶するとともに、その画像データと記憶部４３に格納された設定データとを用いて測定地点Ｐの積雪量を計算する。なお、計算した積雪量については、適宜に出力することができる。例えば、通信部４２を介して外部コンピューター１０等に向けて積雪量を出力することができる。外部コンピューター１０としては、カメラの管理者が操作するＰＣ（以下、「管理者端末」と言うことがある。）、一般ユーザが操作するスマートフォンやＰＣ等（以下、「ユーザ端末」と言うことがある。）、あるいはカメラ２の撮影画像を、所謂「ライブカメラ」としてインターネット上に公開するＷｅｂサーバーとなるコンピューター等である。解析装置４が管理者端末やＷｅｂサーバーを兼ねたコンピューターであってもよい。もちろん、計算した積雪量をプリンターに印刷出力したり、解析装置４自体が備えるディスプレイに表示出力したりしてもよい。あるいは積雪量測定システム１を運用する所轄（国、都道府県、市町村等）や公共団体が管理する気象災害用の警報システムや、路面情報等を表示する屋外の電光掲示板等に向けて出力したりしてもよい。記憶部４３を積雪量の出力先とすることで、積雪量を読み出し可能に記憶部４３に記憶することとしてもよい。

【0039】

＜積雪量の測定原理＞
図４に積雪量測定システム１による積雪量の測定原理を示した。図４はカメラ２による撮影画像２００を示している。図４では、撮影画像２００の領域を太線の矩形枠で示しており、図４に示した撮影画像２００は、撮影条件として、上方から見たときのカメラ２と測量用標識３との位置関係が図３Ｂに示した関係にあり、かつ、カメラ２と測量用標識３との距離が充分にあるか、光軸２１と標識板の法線３５とが平行で、カメラ２がマーカー３３と正対している場合を想定している。さらに、カメラ２は、光軸２１周り回転しておらず、矩形の撮影画像２００の縦方向が鉛直方向に一致するように設置されているものとしている。

【0040】

実施例に係る積雪量測定システム１は、解析装置４がカメラ２から出力された画像データを学習モデルに基づいて解析するＡＩカメラの機能を有している。ＡＩカメラは、撮影画像に含まれる測量用標識３のマーカー３３をオブジェクト検出により抽出し、マーカー３３をセグメンテーションにより画素単位で識別する。また、マーカー３３に記述されたコードをポール長Ｌとして認識する。

【0041】

解析装置４は、二次元の撮影画像２００を構成する画素の位置で画像上の座標（以下、「画像座標」と言うことがある。）を管理し、撮影画像２００上でのマーカー３３の上下高Ｈ１やポール長Ｈ２を特定する。また、撮影画像２００上でのポール長Ｈ２に基づいて撮影画像２００上でのポール３１の基端位置３１ｂの画像座標を特定し、この基端位置３１ｂと画像認識処理によって検出した雪面位置３１ｃまでの撮影画像２００上での積雪量Ｈ３を特定する。そして、実際のマーカー３３の上下高Ｈやポール長Ｌが、撮影画像２００上では、上下高Ｈ１やポール長Ｈ２に対応していることから、撮影画像２００上での積雪量Ｈ３から実際の積雪量Ｄを計算する。以下では、実施例に係る積雪量測定システム１を用いた積雪量の測定手順の具体例を説明する。

【0042】

＜具体的な積雪量の測定手順＞
上記の積雪量の測定原理をそのまま適用して積雪量を測定する場合には、矩形の撮影画像２００の縦方向が鉛直方向であり、かつ、カメラ２の光軸２１が標識板３２の法線３５方向と平行であるか、図３Ｂに示した位置関係で斜め方向から正方形の被写体を撮影したときに発生する台形変形が積雪量の計算において無視できる程度にカメラ２と測量用標識３とが離隔していることが前提となる。

【0043】

しかし、カメラ２は、測定地点Ｐにおいて想定される積雪量Ｄよりも上方に設置する必要があることから、カメラ２と測量用標識３とは、普通、図３Ａに示した位置関係となるように設置される可能性が高く、カメラ２は、光軸２１が前後方向と交差するように、測量用標識３を斜め上方から俯瞰するような姿勢で設置される。また、カメラ２による矩形の撮影画像２００の上下方向が正確に鉛直方向に一致しているとは限らない。すなわち、カメラ２と測量用標識３とが図３Ｃに示した位置関係にある場合や、カメラ２が光軸２１周りに回転して矩形の撮影画像２００の縦方向が鉛直方向に対して傾いている場合等では、図５に示したように、実際の撮影画像２０１が、測量用標識３を斜め上方から見た状態となり、鉛直方向と撮影画像２０１の縦方向とがずれたものとなる。

【0044】

このように、カメラ２の姿勢によって撮影画像２００における縦方向と鉛直方向とが大きくずれた状態で上記の測定原理をそのまま適用して積雪量を計算すれば、計算による積雪量と実際の積雪量との間に少なくない誤差が発生する可能性がある。そこで実施例に係る積雪量測定システム１では、上記非特許文献３や４に記載されているカメラ２のキャリブレーションデータを用いることで、カメラ２の姿勢に依らず、積雪量をより正確に測定できるようにしている。

【0045】

周知のごとく、キャリブレーションデータは、カメラ２のレンズの歪曲収差を補正したり、上記非特許文献５に記載されているようにカメラ２の姿勢を検出したりするために用いられる。そして、実施例に係る積雪量測定システム１を用いた積雪量の測定方法では、カメラキャリブレーションによってカメラ２のキャリブレーションデータが事前に求められており、解析装置４の記憶部４３には、そのキャリブレーションデータが記憶されている。なお、キャリブレーションデータは、上記非特許文献３にも記載されているように、スクエアグリッドやサークルグリッド等の既知の平面パターンを複数方向からカメラ２で撮影したときの画像データから事前に作成することができる。例えば、測定地点Ｐに既に設置済みのカメラ２に対して異なる方向から既知の平面パターンを撮影させてカメラキャリブレーションを行ってもよいし、設置前にカメラキャリブレーションを行ってもよい。あるいはキャリブレーションデータが既知のカメラ２を用いてもよい。いずれにしても、キャリブレーションデータが記憶部４３に記憶されている。

【0046】

図６に解析装置４がカメラキャリブレーションデータを用いて積雪量Ｄを算出する手順の一例を示した。以下、図５と図６とを参照しつつ、解析装置４がキャリブレーションデータを用いて積雪量を算出する手順について説明する。まず、解析装置４は、カメラ２が出力する画像データを入力するとともに、キャリブレーションデータを取得する（ｓ１，ｓ２）。次いで、上記のＡＩカメラ機能によりマーカー３３を検出することで、画像座標上でのマーカー３３の存在領域を特定する（ｓ３，ｓ４）。また、マーカー３３に記述されているコードからポール長Ｌを特定するとともに、記憶部４３からマーカーの上下高Ｈを取得する（ｓ５，ｓ６）。

【0047】

そして、解析装置４は、画像データをキャリブレーションデータ用いて解析することでカメラ２の視点、すなわち測量用標識３に対するカメラ２の姿勢を検出する（ｓ７）。それにより、撮影画像２０１上でのポール３１の延長方向、すなわち鉛直方向が特定される。なお、必要に応じ、キャリブレーションデータを用いて歪曲収差を補正した上で、カメラ２の姿勢を検出してもよい。

【0048】

ここで、図５に示したように、雪面１０１の下に隠れている地面１００におけるポールの基端位置３１ｂが、マーカー３３の中心３３ｏから鉛直方向下方に延長した方向にあるものとして、画像座標上でマーカー３３の中心３３ｏからポール長Ｌに相当する位置、すなわち、ポール３１の基端位置３１ｂの画像座標を特定する（ｓ８）。具体的には、撮影画像２０１上でのマーカー３３の上下高Ｈ１と実際の上下高Ｈとの比Ｈ１／Ｈが撮影画像２０１上でのポール長Ｈ２と実際のポール長Ｌとの比Ｈ２／Ｌに等しいものとして、撮影画像２０１上でのポール長Ｈ２をＨ２＝Ｈ１×Ｌ／Ｈの計算式により求め、画像座標上でマーカー３３の中心３３ｏの座標から鉛直下方に長さＨ２だけ移動した画像座標を撮影画像２００上でのポール３１の基端位置３１ｂとして特定する。

【0049】

次に解析装置４は、基端位置３１ｂの画像座標から鉛直上方に向かって撮影画像２０１における明度を順次取得していく（ｓ９）。撮影画像２０１において、ポール３１の基端位置３１ｂは雪によって隠れていることから、画像座標上での基端位置３１ｂの明度は白い雪面に対応して高くなる。一方、ポール３１の露出領域では当該ポール３１の濃色によって明度が低くなる。解析装置４の記憶部４３には、所定の明度の差や比を閾値として記憶しており、解析装置４は、撮影画像２０１からポール３１に沿った明度を順次取得していく過程で、ある位置で取得した明度と次の位置で取得した明度との差や比が上記の閾値を越えると、その閾値を超えたときの位置の画像座標を、ポール３１の雪面位置３１ｃの画像座標として特定し（ｓ１０）、ポール３１の基端位置３１ｂの画像座標と雪面位置３１ｃの画像座標との間の距離を撮影画像２０１上での積雪量Ｈ３として特定する（ｓ１１）。そして、撮影画像２０１上での積雪量Ｈ３に基づいて実際の積雪量ＤをＤ＝Ｌ×Ｈ３／Ｈ２、あるいはＤ＝Ｈ×Ｈ３／Ｈ１の計算式により計算し（ｓ１２）、この積雪量Ｄを適宜に出力する（ｓ１３）

【0050】

＜積雪量測定実験＞
上記の積雪量測定システム１の実用性を確認するために、降雪及び積雪環境を再現できる実験施設に測量用標識３とカメラ２を設置するとともに、解析装置４として機能するＰＣをカメラ２と通信可能に接続した。具体的には、以下の条件で実験を実施した。ポール長Ｌ＝６０ｃｍの測量用標識３を積雪量２５ｃｍとなるように実験施設内に設置するとともに、その測量用標識３に対してカメラ２を図２Ａ、及び図２Ｂの位置関係で設置した。また、カメラ２の設置位置を地上から７１ｃｍの高さとし、上方から見たときのカメラ２とマーカー３３までの距離を実際の設置状態(例えば１０ｍ)よりも短い２．４ｍとした。

【0051】

図７に積雪量測定実験を実施しているときに解析装置４のディスプレイに表示される画像２０２を示した。当該画像２０２には、カメラ２の撮影画像に、解析装置４が認識した撮影画像上での鉛直方向とポール長Ｈ２とを示す目盛２０３がオーバーレイ表示されている。なお、図７に示したように、実験に用いた測量用標識３では、前後方向から見ると、ポール３１の筒軸５０が図中でマーカー３３の左方の辺３３ｒの延長方向に一致している。そして、上記の条件にて積雪量を測定したところ、積雪量測定システム１は、積雪量Ｄとして、実測値に対して誤差２．４ｃｍの２２．６ｃｍを出力し、実用上問題がないことを確認した。なお、実際の測定地点Ｐでは、カメラ２と測量用標識３までの距離がより長いため、誤差はより小さくなることから、実際の誤差はさらに小さくなることが容易に予想される。

【0052】

このように、実施例に係る積雪量測定システムは、電波やレーザー光、超音波などの無線信号を送受信するための機構が不要なカメラをセンサーとして用いて積雪量を測定することができ、高い信頼性や耐久性を有している。また、設置コストを低減することもできる。

【0053】

実施例に係る積雪量測定システム１は、道路交通状況の監視用等、既設のカメラ２を用いることができ、そのカメラ２の視角内に測量用標識３を設置するとともに、カメラ２に解析装置４を接続するだけで実現することができる。解析装置４も新たに設置する必要はなく、既設のカメラ２による画像データの出力先として接続されているコンピューターに上述した設定データやプログラムを実装するだけでよい。それにより、実施例に係る積雪量測定システム１では、設置コストをさらに低減させることも可能となる。

【0054】

実施例に係る積雪量測定システム１で用いる測量用標識３は、ポール３１の上端にそのポール長Ｌをコードとして記述したマーカー３３が表示された標識板３２が取り付けられたものであり、ポール３１の表面に目盛を印す必要がなく、ポール長Ｌを柔軟に変更することができる。当然のことながら、経年劣化によって目盛が読み取れなくなることもない。すなわち、実施例に係る積雪量測定システム１では、測量用標識３も高い信頼性と耐久性を有している。そして、測量用標識３は、目盛を書き直す等の保守が不要で、保守に掛かるコストも低減できるものとなっている。

【0055】

＜三次元座標変換＞
実施例に係る積雪量測定システム１は、上述した積雪量測定実験の結果から、充分に実用的である。しかしその一方で、極めて精密に積雪量を測定する必要がある場合も考えられる。あるいは、カメラ２と測量用標識３との位置関係によっては、積雪量の算出に際し、撮影画像における台形変形が無視できなくなる場合も考えられる。すなわち、カメラ２と測量用標識３との前後方向の距離が短く、かつカメラ２と測量用標識３との上下方向の距離が大きい場合、正方形である標識板３２やマーカー３３の台形変形の度合いが大きくなったり、ポール３１の径方向と延長方向のサイズの比が小さくなったりする。それにより、画像座標上での距離（Ｈ１、Ｈ２）と実際の距離（Ｈ、Ｌ）との比が撮影画像２０１の上端側と下端側とで異なり、積雪量の計算値と実際の積雪量との誤差が大きくなる可能性がある。

【0056】

さらに、カメラ２が測量用標識３だけではなく、測定地点Ｐの周囲の状況(例えば、道路交通状況等)も監視対象として設置されたものであれば、カメラ２は自ずと広角レンズを備えたものとなり、無視できない歪曲収差が発生する可能性もある。そして、歪曲収差を伴う撮影画像２００では、正方形である標識板３２やマーカー３３の輪郭、柱状のポール３１の側面が湾曲したものとなる。特に、図３Ｃに示したように、カメラ２の水平方向の視角θの端の方に測量用標識３が設置されている場合には、測量用標識３の外形が大きく歪んだ撮影画像２００となる。そこで、キャリブレーションデータを用い、必要に応じて歪曲収差を補正した上で、二次元の画像座標を三次元のワールド座標に変換することが考えられる。なお、画像座標からワールド座標への変換手法については、例えば、https://web.wakayama-u.ac.jp/~wuhy/CV09.pdf等に記載されている。

【0057】

図８にワールド座標系に配置された測量用標識３を模式的に示した。図８に示した例では、測量用標識３が、マーカー３３の中心３３ｏを原点ｏとしたワールド座標系に配置されている。図８に示したワールド座標系は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚの三つの軸を有する直交座標系であり、マーカー３３の表示面をｚｘ面としている。解析装置４は、このようなワールド座標系におけるマーカーの上下高Ｈ１やポール３１の基端位置３１ｂや雪面位置３１ｃの座標と、記憶部４３に記憶されているマーカー３３の実際の上下高Ｈやマーカー３３に記述されているコードから取得されるポール長Ｌとに基づいて、積雪量Ｄを計算する。

【0058】

＜変形例＞
上述したように、積雪量測定システム１では、交通状況の監視カメラを流用してもよい。そこで、積雪量測定システム１に、路面が凍結しているか否かを判定する機能を付加することが考えられる。概略的には、解析装置がカメラの撮影画像から路面状況（ウエット、ドライ、着雪等）を判別する。路面状況の判別については、ＡＩカメラにより、撮影画像から路面の領域や路面状況を学習させておく。そして、測定地点で測定した温度と路面状況とに基づいて路面が凍結しているか否かを判断する。

【0059】

なお、測定地点において温度を測定する方法としては、標識板に温度計を設置しておくとともに、事前にＡＩカメラに撮影画像における温度計と温度計が指示する温度とを認識するように学習させておく、そして解析装置に、ＡＩカメラが認識した路面状況と温度との組み合わせに応じて路面の凍結の有無を判別するプログラムを実装させておく。そして、解析装置が積雪量とともに路面が凍結しているか否かの情報を出力する。なお、温度計としては、一般的なガラス温度計のように、液体の膨張原理を用いたものであってもよいし、温度に応じて異なる色に発色するコレステリック液晶を用いた液晶温度計であってもよい。もちろん、温度計としてカメラやその近傍に設置した温度センサーを用いてもよい。そして解析装置は、カメラからの画像データを解析して温度計の指針や発色を画像認識したり、温度センサーが出力する温度データをカメラの識別情報とともに受信したりすることで、測定地点の温度を特定すればよい。

【0060】

＝＝＝水位測定システム＝＝＝
上述したように、気象観測システムの一実施例として、水位測定システムが考えられる。水位測定システムの基本的な構成や水位の計算処理は、積雪量測定システムの構成や積雪量の計算処理とほぼ同様である。例えば、図２に示した測量用標識３を、水底や河川敷に設置し、水底や河川敷の地面を基端位置３１ｂとすれば、水深を水位として測定することができる。

【0061】

あるいは、図９に示したように、水位の測定地点Ｐにある橋脚や堤防等の構造物１３０が鉛直面からなる壁面１３１を有していれば、その壁面１３１に、鉛直方向を長手方向とする帯状の平板を深度標識部１３２として配置し、その深度標識部１３２の上端側にマーカー３３を表示した標識板３２を設置する等して測量用標識１０３を構成することができる。深度標識部１３２やマーカー３３を壁面１３１にペイントすることで測量用標識１０３を設置してもよい。そして、積雪量測定システム１における測量用標識３と同様に、マーカー３３の表示領域における所定の高さ位置から深度標識部１３２の基端１３２ａまでの長さ（以下、「設置長Ｌ」と言うことがある。）を特定するためのコードをそのマーカー３３に記述しておけばよい。それにより、測定地点Ｐの水深に応じて長さが異なる深度標識部１３２を用意する必要がなくなる。なお、この水位を測定するために壁面１３１に設置された測量用標識１０３では、深度標識部１３２の基端１３２ａは水底１３３まで延長していなくてもよい。すなわち、増水時には、水面１３４の下方に基端１３２ａが隠れ、渇水時には水面１３４の上方に基端１３２ａが露出する。

【0062】

水位測定システムにおける解析装置４は、積雪量と同様にして、水位を測定する。すなわち、解析装置４は、カメラ２からの画像データ、予め記憶されているマーカー３３の上下高Ｈ、及び撮影画像中のマーカー３３に記述されたコードによって特定されるマーカー３３における所定の位置（例えば、マーカー３３の中心３３ｏ）から深度標識部１３２の基端１３２ａまでの設置長Ｌに基づいて、深度標識部１３２における基端１３２ａと水面１３４から上の露出領域の下端位置（以下、「水面位置１３２ｂ」と言うことがある。」との距離を水位Ｄとして計算する。

【0063】

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記積雪量測定システム１や水位測定システム等、実施例に係る気象観測システムでは、構成や動作が理解し易いように、測定地点Ｐが一つの場合を挙げていたが、もちろん、測定地点Ｐを複数とし、各測定地点Ｐにカメラ２を設置してもよい。なお、複数のカメラ２を設置する場合には、解析装置４が、それぞれのカメラ２を識別し、カメラ２と、そのカメラ２が出力した画像データとを対応付けて管理すればよい。複数台のカメラ２のそれぞれを識別するためには、例えば、上記の積雪量測定システム１では、カメラ２としてＩＰカメラを用いていたことから、カメラ２毎に割り当てられたＩＰアドレスをカメラ２の識別情報として利用することができる。解析装置４は、記憶部４３にカメラのＩＰアドレスと測定地点Ｐに関する情報(地名、緯度経度等)とを対応付けしたデータテーブルを事前に記憶し、通信ネットワーク５を介して画像データを入力すると、その画像データにカメラ２のＩＰアドレスを対応付けして管理する。なお、カメラ２のＩＰアドレスが固定されていない場合には、周知のダイナミックＤＮＳサービスを用いてデータテーブルにおける各カメラのＩＰアドレスを随時更新すればよい。カメラ２の識別情報としてＩＰアドレスを用いず、カメラ２が撮像データとともに自身の識別情報を解析装置４に送付することとしてもよい。

【0064】

マーカー３３はＡｒＵｃｏに限らない。例えばＱＲコード(登録商標)など、ＡｒＵｃｏよりも多くの情報を記述することができるマーカー３３を用いれば、コードに測定地点Ｐに関する情報を含ませることができる。解析装置４は、その情報を読み取ることで、複数台のカメラ２を識別することができるようになる。測定地点Ｐに関する情報として経度緯度を採用すれば、例えば、Ｗｅｂページ上に測定地点Ｐが示された地図を表示することが可能となる。また、地図上の各測定地点Ｐに積雪量や水位を掲載するＷｅｂページへのリンクを設定しておいてもよい。Ｗｅｂページ上に、各測定地点Ｐにおけるカメラ２からの画像データから再生される撮影画像（２００，２０１）と、各測定地点Ｐにおける積雪量や水位とを一覧にして表示してもよい。もちろん上下高Ｈが規定されているのであれば、マーカー３３としてバーコードを用いてもよい。

【0065】

マーカー３３に記述されているコードは、ポール長Ｌや設置長Ｌ（以下、総称して「設置長Ｌ」と言うことがある。）を特定するための情報であればよく、設置長Ｌを表す数値が記述されていなくてもよい。例えば、コードによって表現できる数値範囲が測定地点Ｐの数よりも少なければ、測量用標識３に識別符号となる番号を付与し、その番号をコードとして記述しておき、実際に測量用標識（３，１０３）が設置されている状態で設置長Ｌを測定する。そして、解析装置４側に測量用標識３の番号と測定した設置長Ｌとを対応付けした情報を記憶させておく。それにより、測量用標識（３，１０３）の設置に際し、ポール３１の末端３１ａ側を地中に埋設するときの深さや、壁面１３１に設置する深度標識部１３２の長さを厳密に調整するする必要がなくなり、測量用標識（３，１０３）の設置コストを低減させることができる。

【0066】

解析装置４とカメラ２は、インターネット等の通信ネットワーク５を介して接続されていなくてもよい。解析装置４がカメラ２の近傍に設置されて、カメラ２と所定の通信インタフェース（ＵＳＢ等）を介して接続されていてもよい。臨時に単体のカメラ２を設置する場合等、リアルタイムで積雪量Ｄや水位Ｄの測定ができない場合、あるいはリアルタイムでの積雪量Ｄや水位Ｄの測定が不要である場合では、着脱可能な外部記憶（メモリーカード等）に画像データを記録するカメラ２を用いてもよい。そして、カメラ２による一定期間の測量用標識３の撮影終了後に、カメラ２から取り外した外部記憶に記録された画像データを解析装置４に読み込ませて積雪量Ｄや水位Ｄを計算させてもよい。

【0067】

上記積雪量測定システム１では、ポール３１における雪面位置３１ｃを、撮影画像（２００，２０１）におけるポール３１の延長方向に沿う明度の変化によって検出していた。水位測定システムにおいても、同様にして水面位置１３２ｂを検出することができる。また、雪面位置３１ｃや水面位置１３２ｂを明度の変化に基づいて検出せず、例えば、事前の機械学習により解析装置４が、マーカー３３に加え、ポール３１や深度標識部１３２の露出領域を認識することとしてもよい。いずれにしても、解析装置４は、画像データに基づいて撮影画像（２００，２０１）におけるポール３１の雪面位置３１ｃや深度標識部１３２における水面位置１３２ｂを特定できればよい。

【0068】

なお、当然のことながら、周囲に街灯などの照明がなく、夜間における撮影画像が不鮮明となる可能性がある場合には、測量用標識（３，１０３）を照らすための照明を測定地点Ｐに設置することができる。

【0069】

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例や応用例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。

【符号の説明】

【0070】

１ 気象観測システム（積雪量測定システム）、２ カメラ、
３，１０３ 測量用標識、４ 解析装置、５ 通信ネットワーク（インターネット）、
３１ ポール（深度標識部）、３１ａ ポールの末端、３１ｂ ポールの基端位置、
３１ｃ ポールの雪面位置、３２ 標識板、３３ マーカー、
３３ｏ マーカーの中心、４１ 制御部、４２ 通信部、４３ 記憶部、
４４ 入力装置、４５ 出力装置、１００ 地面、１０１ 雪面、１３１ 壁面、
１３２ 深度標識部、１３２ａ 深度標識部の基端、１３２ｂ 水面位置、
１３３ 水底、１３４ 水面、Ｄ 積雪量又は水位、Ｈ マーカーの上下高、
Ｈ１ 撮影画像上でのマーカーの上下高、Ｈ２ 撮影画像上でのポール長、
Ｈ３ 撮影画像上での積雪量、
Ｌ ポール長又は設置長、Ｌ１ ポール又は深度標識部の露出領域の長さ、
Ｐ 測定地点

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】