特許 7445818 自動計算装置及び自動計算プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】自動計算装置及び自動計算プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 104Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023200647

(22)【出願日】2023-11-28

【審査請求日】2023-11-30

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】599143416

【氏名又は名称】株式会社 三英技研

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 真

【審査官】眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２３－９００４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０４９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－８４４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】市川 新 外２名，都市域における新しい雨水流出シミュレーションモデルの提案 ーメッシュ法ー，水利科学，第２８巻第１号，1984年，第２３－４９頁

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １／００－１５／１４

Ｅ０３Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算する自動計算装置であって、
前記３次元モデルを取得する３次元モデル取得部と、
前記３次元モデル取得部によって取得された前記３次元モデルに基づいて、最高点及び最下点を計算する計算部と、
前記計算部によって計算された前記最高点から前記最下点までの間の前記３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成するエリア生成部と、
前記エリア生成部によって生成された前記エリア毎に当該エリアの面積を計算し、計算によって得られた当該エリアの面積を出力するとともに、前記計算によって得られた面積を利用して雨水流出量を計算し、出力する出力部とを備えていることを特徴とする自動計算装置。

【請求項2】

請求項１に記載の自動計算装置において、
前記設計情報には、既設流末に関する情報、切盛境界に関する情報、縦排水に関する情報のうち、任意の１つ以上が含まれていることを特徴とする自動計算装置。

【請求項3】

請求項１に記載の自動計算装置において、
前記計算部は、縦断方向の勾配および横断方向の勾配からなる合成勾配に基づいて、前記最高点及び前記最下点を計算することを特徴とする自動計算装置。

【請求項4】

請求項１に記載の自動計算装置において、
前記エリア生成部は、前記３次元モデルにおける雨水の流域を、車道の横断方向に所定の属性で区分けして複数のエリアを生成することを特徴とする自動計算装置。

【請求項5】

請求項１に記載の自動計算装置において、
前記エリア生成部によって生成された前記エリアと、前記出力部から出力された前記面積とを表示する表示部を備えていることを特徴とする自動計算装置。

【請求項6】

請求項５に記載の自動計算装置において、
前記表示部は、前記出力部から出力された前記雨水流出量を表示することを特徴とする自動計算装置。

【請求項7】

請求項５に記載の自動計算装置において、
前記出力部は、前記エリア毎に最高点及び最下点を計算し、前記エリア毎の最高点及び最下点に基づいて当該エリアの相対的に低い方を示すための高低情報を生成して出力し、
前記表示部は、前記出力部から出力された前記高低情報に基づいた矢印表示を前記３次元モデルと共に表示することを特徴とする自動計算装置。

【請求項8】

請求項７に記載の自動計算装置において、
前記表示部は、前記出力部から出力された前記高低情報に基づいて相対的に低い方を示す高低表示を前記３次元モデルと共に表示することを特徴とする自動計算装置。

【請求項9】

請求項５に記載の自動計算装置において、
前記計算部は、前記最高点と前記最下点の両点間の経路延長と勾配を計算し、
前記表示部は、前記最高点と前記最下点の両点間の経路延長と勾配を表示することを特徴とする自動計算装置。

【請求項10】

現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算する自動計算プログラムであって、
前記３次元モデルを取得する３次元モデル取得工程と、
前記３次元モデル取得工程で取得した前記３次元モデルに基づいて、最高点及び最下点を計算する計算工程と、
前記計算工程で計算した前記最高点から前記最下点までの間の前記３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成するエリア生成工程と、
前記エリア生成工程で生成した前記エリア毎に当該エリアの面積を計算し、計算によって得られた当該エリアの面積を出力するとともに、前記計算によって得られた面積を利用して雨水流出量を計算し、出力する出力工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする自動計算プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば道路や宅盤、宅地造成、河川、駐車場、港湾施設などの設計に用いられる自動計算装置及び自動計算プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、現況の地形データに基づいて道路及びその周辺の計画設計を行うとともに、各種図面データを生成する道路計画設計支援システムが開示されている。特許文献１の道路計画設計支援システムでは、現況の地形及び計画を表す現況３次元データとして、等高線データを取得し、取得された等高線データに基づいて３次元メッシュデータを生成した後、作成された３次元メッシュデータに基づいて鳥瞰データを生成するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－１２５９４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、既存の道路や宅盤、宅地造成、河川、駐車場、港湾施設などの２次元設計では縦断勾配、横断勾配などの勾配情報から、どこが高くどこが低いのかを求めるため非常に手間が掛かり、さらには縦横断勾配の双方が複雑に絡まりあった場合、勾配の方向を間違えてしまう事も多くあった。

【0005】

特に雨の多い日本では用排水の設計は非常に重要であり、雨水流出量を間違えないように計算することが強く望まれている。

【0006】

本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、雨水流出量を正確にかつ短時間で把握可能にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本開示の一態様では、現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算する自動計算装置を前提とすることができる。自動計算装置は、前記３次元モデルを取得する３次元モデル取得部と、前記３次元モデル取得部によって取得された前記３次元モデルに基づいて、最高点及び最下点を計算する計算部と、前記計算部によって計算された前記最高点から前記最下点までの間の前記３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成するエリア生成部と、前記エリア生成部によって生成された前記エリア毎に当該エリアの面積を計算し、計算によって得られた当該エリアの面積を出力するとともに、前記計算によって得られた面積を利用して雨水流出量を計算し、出力する出力部とを備えている。

【0008】

この構成によれば、現況の地形及び計画を表す３次元モデルを３次元モデル取得部が取得すると、取得した３次元モデルには高さ情報が含まれているので、計算部が３次元モデルの高さ情報に基づいて当該３次元モデル上の最高点及び最下点を計算する。高さ情報には、等高線も含まれており、等高線に基づいて３次元モデル上の最高点及び最下点を計算してもよい。

【0009】

また、前記最高点と前記最下点の両点間の経路延長と勾配を計算し、出力、表示することもできる。

【0010】

エリア生成部は、例えば最高点から最下点までの間の３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成する。これによって生成された複数のエリアの面積を出力部が計算する。計算によって得られた面積を利用して雨水流出量の計算が可能になる。これにより、ユーザは、３次元モデルの入力、設計情報の入力等を行うだけで、エリアごとに正確な雨水流出量を把握することが可能になる。

【0011】

また、前記設計情報には、既設流末に関する情報、切盛境界に関する情報、縦排水に関する情報のうち、任意の１つ以上が含まれていてもよい。

【0012】

また、前記計算部は、縦断方向の勾配および横断方向の勾配からなる合成勾配に基づいて、前記最高点及び前記最下点を計算することができる。

【0013】

また、前記エリア生成部は、前記３次元モデルにおける雨水の流域を、車道の横断方向に所定の属性で区分けして複数のエリアを生成することができる。

【0014】

自動計算装置は、前記エリア生成部によって生成された前記エリアと、前記出力部から出力された前記面積とを表示する表示部を備えていてもよい。これにより、集水面積をエリア毎に把握可能な形態で表示できる。

【0015】

前記表示部は、前記出力部から出力された前記雨水流出量を表示することもできる。これにより、エリア毎に雨水流出量を把握できる。

【0016】

前記出力部は、前記エリア毎に最高点及び最下点を計算し、前記エリア毎の最高点及び最下点に基づいて当該エリアの相対的に低い方を示すための高低情報を生成して出力することができる。この場合、前記表示部は、前記出力部から出力された前記高低情報に基づいた矢印表示を前記３次元モデルと共に表示できる。また、前記表示部は、前記出力部から出力された前記高低情報に基づいて相対的に低い方を示す高低表示を前記３次元モデルと共に表示することができる。

【0017】

これにより、ユーザである設計技術者が各エリアの勾配の方向を求めなくても、出力部が計算した最高点及び最下点に基づいて正確な高低表示を行うことができるので、設計技術者は、表示部を見ることで、正確な流水方向を簡単にかつ正確に取得することが可能になる。

【0018】

本開示の別の態様では、現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの集水面積を自動計算する集水面積の自動計算プログラムを前提とすることができる。この自動計算プログラムは、前記３次元モデルを取得する３次元モデル取得工程と、前記３次元モデル取得工程で取得した前記３次元モデルに基づいて、最高点及び最下点を計算する計算工程と、前記計算工程で計算した前記最高点から前記最下点までの間の前記３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成するエリア生成工程と、前記エリア生成工程で生成した前記エリア毎に当該エリアの面積を計算し、計算によって得られた当該エリアの面積を出力するとともに、前記計算によって得られた面積を利用して雨水流出量を計算して出力する出力工程とをコンピュータに実行させることができる。

【0019】

本開示のさらに別の態様では、現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの集水面積を自動計算する集水面積の自動計算方法を前提とすることもできる。自動計算方法は、前記３次元モデルを取得する３次元モデル取得工程と、前記３次元モデル取得工程で取得した前記３次元モデルに基づいて、最高点及び最下点を計算する計算工程と、前記計算工程で計算した前記最高点から前記最下点までの間の前記３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成するエリア生成工程と、前記エリア生成工程で生成した前記エリア毎に当該エリアの面積を計算し、計算によって得られた当該エリアの面積を出力するとともに、前記計算によって得られた面積を利用して雨水流出量を計算し、出力する出力工程とを備えている。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、３次元モデルに基づいて計算された最高点から最下点までの間をユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分して複数のエリアを生成し、生成したエリアの面積を利用して雨水流出量を計算し、出力することができるので、ユーザは集水面積を正確にかつ短時間で把握できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係る集水面積の自動計算装置の構成図である。

【図2】集水面積の自動計算装置のブロック図である。

【図3】集水面積の自動計算手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】３次元表示形態の例を示す図である。

【図5】平面表示形態の例を示す図である。

【図6】３次元ポリゴン表示形態の例を示す図である。

【図7】３次元ポリゴン表示形態の拡大表示の例を示す図である。

【図8】縦断方向に最高点及び最下点が存在する場合を説明する図である。

【図9】横断方向に最高点及び最下点が存在する場合を説明する図である。

【図10】設計情報が表示された例を示す図である。

【図11】流域の区分けが行われた例を示す図である。

【図12】区分け線を表示した例示す図である。

【図13】エリア番号、集水面積及び流出量の表示例を示す図である。

【図14】流水方向の表示例を示す図である。

【図15】設計情報が無い場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図16】等高線の表示例を示す図である。

【図17】宅地、造成地、駐車場等の計画３次元モデルの一例を示す図である。

【図18】計画３次元モデル上に等高線を重畳表示した場合を示す図である。

【図19】計画３次元モデル上に稜線または谷線を重畳表示した場合を示す図である。

【図20】区分けの例を説明する図である。

【図21】計画３次元モデル上に集水面積及び流出量を表示した場合を示す図である。

【図22】計画３次元モデル上に流水方向を表示した場合を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0023】

図１は、本発明の実施形態に係る自動計算装置１の構成図であり、図２は、自動計算装置１のブロック図である。自動計算装置１は、現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算するためのものであり、例えば汎用のパーソナルコンピュータや専用のコンピュータ等で構成することができる。

【0024】

自動計算装置１は、本体部１０と、表示部１１と、操作部１２と、記憶装置１３とを備えている。本体部１０は、制御部１０Ａと通信モジュール１０Ｂを有している。制御部１０Ａは、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ及びＲＡＭ（メモリ）等で構成されており、プログラムに従って動作する。メモリは、ＣＰＵが本発明の実施形態に係る自動計算プログラムを実行する際に当該自動計算プログラムを展開するためのワークメモリや、データを一時的に記憶するためのバッファメモリである。この自動計算プログラムは、現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算するためのプログラムであり、詳細は後述するが、雨水流出量を計算するための複数の工程を上記コンピュータに実行させる。

【0025】

また、通信モジュール１０Ｂは、例えばインターネット等を介して外部の端末と通信する部分であり、データの送信、データの受信等が行えるように構成されている。通信モジュール１０Ｂは、必要に応じて設ければよい。

【0026】

図２に示すように、制御部１０Ａにより、後述する３次元モデル取得部１０ａ、入力部１０ｂ、計算部１０ｃ、エリア生成部１０ｄ、出力部１０ｅ等が構成されている。３次元モデル取得部１０ａ、入力部１０ｂ、計算部１０ｃ、エリア生成部１０ｄ及び出力部１０ｅは、制御部１０Ａを構成しているハードウェアのみで構成されていてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されていてもよい。例えば、ＣＰＵが自動計算プログラムを実行することで、３次元モデル取得部１０ａ、入力部１０ｂ、計算部１０ｃ、エリア生成部１０ｄ、出力部１０ｅの各機能を制御部１０Ａが実現可能になる。

【0027】

表示部１１は、例えば液晶ディスプレイ装置や有機ＥＬディスプレイ装置等で構成されている。表示部１１は、制御部１０Ａの出力部１０ｅに接続されており、出力部１０ｅによって制御され、各種設定画面、入力画面、設計画面、解析画面、出力画面等の表示が可能になっている。

【0028】

操作部１２は、ユーザが自動計算装置１を操作するための機器で構成されている。操作部１２には、例えばキーボード１２ａ及びマウス１２ｂが含まれているが、これら以外にも表示部１１に組み込まれたタッチ操作パネルや、各種ポインティングデバイス等が含まれていてもよい。操作部１２は、制御部１０Ａに接続されており、ユーザの操作部１２による操作が制御部１０Ａで検出可能になっている。

【0029】

記憶装置１３は、各種データやプログラム等を記憶可能なハードディスクドライブやソリッドステートドライブ等で構成されている。記憶装置１３は制御部１０Ａに接続されており、制御部１０Ａからの指示に従い、送られてきたデータの記憶、及び記憶されているデータの読み出しを実行する。記憶装置１３は、本体部１０に内蔵されていてもよいし、本体部１０の外部に設けられていてもよい。また、記憶装置１３は、外部のサーバや、いわゆるクラウド型のストレージシステムであってもよい。また、記憶装置１３の一部のみ本体部１０に内蔵し、他を外部に設けてもよい。

【0030】

記憶装置１３には、後述する各工程をコンピュータに実行させる自動計算プログラムが記憶されている。この自動計算プログラムのユーザへの提供形態は特に限定されるものではなく、例えば図１に示すようにＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭなどのような記録媒体Ａに記録された状態でユーザに提供されてもよいし、インターネット等を介して外部サーバからダウンロード可能な形態でユーザに提供されてもよい。提供された流水方向表示プログラムを汎用のパーソナルコンピュータ等にインストールすることで、当該パーソナルコンピュータ等を自動計算装置１として使用することが可能になる。

【0031】

尚、汎用のパーソナルコンピュータ等に自動計算プログラムをインストールする際には記憶装置１３にインストールすればよい。また、汎用のパーソナルコンピュータ等を、自動計算プログラムがインストールされた外部サーバにアクセスさせることで、自動計算装置１として使用することも可能であり、自動計算プログラムのインストール場所は特に限定されるものではない。

【0032】

自動計算装置１は、例えば道路や宅盤、宅地造成、河川、駐車場、港湾施設などの各種現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算してユーザに提供するとともに、当該エリアにおける水の流れる方向や量を視覚的に確認可能にする装置である。自動計算装置１は、例えば、雨水流出量（流出量Ｑ）を求めるにあたり、例えば路面、法面、平地等の最高点、最下点を計算して３次元モデルをユーザが保有している設計情報に基づいて自動で区分けする。そして、自動計算装置１は、区分けしたエリア毎に面積を計算し、計算した面積及び雨水流出量を表示可能にしてユーザに提示する。自動計算装置１は、さらに区分けした各エリアに対して水の流れる方向を例えば矢印等で表示することができる。

【0033】

また、自動計算プログラムは、コンピュータを以下のように動作させることにより、現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算することが可能なプログラムである。自動計算装置１を使用することで、現況の地形及び計画を表す３次元モデル上の所定のエリアの雨水流出量を自動計算する方法を実行することもできる。

【0034】

自動計算装置１の各部の構成について、図１、図２及び図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。図２に示す３次元モデル取得部１０ａは、現況の地形及び計画を表す３次元モデルを取得する部分であり、この３次元モデルには道路モデルが含まれていてもよい。入力部１０ｂは、例えばユーザによる設定値や設計情報の入力等を受け付ける部分である。計算部１０ｃは、３次元モデル取得部１０ａによって取得された３次元モデルに基づいて、３次元モデル上の最高点及び最下点を計算する部分である。エリア生成部１０ｄは、計算部１０ｃによって計算された最高点から最下点までの間の３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成する部分である。これにより、雨水の流域面積が区分けされることになる。

【0035】

また、計算部１０ｃは、最高点と最下点の両点間の経路延長を計算するとともに、最高点と最下点の両点間の勾配も計算し、出力することができる。計算部１０ｃから出力された最高点と最下点の両点間の経路延長と、最高点と最下点の両点間の勾配は、表示部１１に表示される。

【0036】

出力部１０ｅは、エリア生成部１０ｄによって生成されたエリア毎に当該エリアの面積を計算し、計算によって得られた当該エリアの面積を出力するとともに、計算によって得られた面積を利用して雨水流出量を計算し、出力する部分である。

【0037】

３次元モデル取得部１０ａで取得可能な３次元モデルは、任意の形式のデータとして、例えば記憶装置１３、外部サーバ、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭなどのような記録媒体等（以下、これらをまとめて記憶装置１３等という）に保存されている。自動計算装置１のユーザは、操作部１２を操作して所望の３次元モデルのデータを記憶装置１３等から読み込む操作を行うことで、３次元モデル取得部１０ａが３次元モデルを取得する。記憶装置１３等に複数の３次元モデルのデータが保存されている場合には、ユーザが所望の３次元モデルのデータを選択する操作を操作部１２で行った後、読み込む操作を行えばよい。３次元モデルを取得する工程は、図３に示すフローチャートのステップＳＡ１で実行される３次元モデル取得工程である。

【0038】

ステップＳＡ１で取得された３次元モデルのデータは、自動計算装置１の内部に一時的に保存される。図２に示す出力部１０ｅは、一時的に保存されている３次元モデルのデータを読み込んで、図４に示す３次元表示形態、図５に示す平面表示形態、図６に示す３次元ポリゴン表示形態に変換して表示部１１に表示させる。３次元表示形態で表示させるか、平面表示形態で表示させるか、それとも３次元ポリゴン表示形態で表示させるかについては、ユーザが操作部１２を操作することで選択可能である。尚、図４～図６において、符号１０１で示す部分は道路である。

【0039】

図２に示す出力部１０ｅは、ユーザにより３次元表示形態が選択された場合には、表示部１１を制御して図４に示す３次元表示形態で３次元モデルを表示させるので、ユーザは地形を立体的に把握できる。また、出力部１０ｅは、ユーザにより平面表示形態が選択された場合には、表示部１１を制御して図５に示す平面表示形態で３次元モデルを表示させるので、ユーザは地形を平面的に把握できる。また、出力部１０ｅは、ユーザにより３次元ポリゴン表示形態が選択された場合には、表示部１１を制御して図６に示す３次元ポリゴン表示形態で３次元モデルを表示させるので、ユーザは地形を３次元ポリゴンの集合体として把握できる。３次元モデルを表示部１１に表示させる工程は３次元モデル表示工程である。

【0040】

３次元モデル表示工程では、表示部１１に表示されている３次元モデルの一部を拡大表示させることもできる。例えば図７に示すように、３次元ポリゴン表示形態で表示されている３次元データを拡大表示させることで、細部を詳細に確認することができる。ユーザが操作部１２を操作することで、拡大したい部分の選択、拡大率の選択が行えるようになっており、任意の部分を任意の拡大率で拡大できる。拡大後の縮小も可能である。また、３次元モデルを表示部１１上でスクロールして表示させることも可能である。

【0041】

図７に示すように、道路１０１には道路中心線形１０１ａが設定されている。この例では、道路１０１の両側には盛土１０２と、切土１０３とがある。図７における道路１０１よりも下の盛土１０２の間には、小段１０４がある。このように、盛土１０２、切土１０３及び小段１０４を３次元モデル上で把握することはできるが、各部の勾配の方向及び勾配の度合いについては２次元計画図面では無論のこと３次元モデル上であっても正確に把握するのが困難であった。特に、縦断勾配（縦断方向の勾配）と横断勾配（横断方向の勾配）の双方が複雑に絡まりあった地点の勾配は誤って把握してしまうおそれがあった。本実施形態では、以下の工程を経ることで、図７に示すような３次元モデル上であっても、雨水流出量や流水方向をユーザに対して正確に把握させることができるものである。尚、縦断方向とは、道路の中心線に沿った方向であり、また、横断方向とは、道路の中心線に対して直交する方向である。

【0042】

図３に示すフローチャートのステップＳＡ２では、３次元モデル取得部１０ａが、ステップＳＡ１で取得した３次元モデルに設計情報があるか否かを判定する。設計情報には、例えば、地表面の各地点における高さ情報、道路中心線形（平面線形）情報、縦断勾配情報、横断勾配情報、道路幅員情報、すりつけ情報、既設流末に関する情報、切盛境界に関する情報、縦排水に関する情報、隣接地に関する情報、近傍河川に関する情報、下水道に関する情報、既設の集水桝に関する情報等のうち、任意の１つ以上が含まれている。既設流末とは、既に設置されている流路の端部である。切盛境界とは、切土と盛土の境界である。縦排水とは、法面の縦方向に延びる排水路のことである。

【0043】

ステップＳＡ２でＹＥＳと判定されて３次元モデルに設計情報がある場合にはステップＳＡ３に進み、一方、ステップＳＡ２でＮＯと判定されて３次元モデルに設計情報がない場合には、後述する別のフローチャート（図１５に示す）に進む。

【0044】

ステップＳＡ３では、計算部１０ｃが設計情報の中から、平面線形、縦断勾配及び横断勾配を取得する。これにより、３次元モデルの各地点の高さを取得できる。また、ステップＳＡ４では、計算部１０ｃが設計情報の中から、道路幅員情報及びすりつけ情報を取得する。これにより、道路に関する情報を取得できる。

【0045】

その後、ステップＳＡ５及びＳＡ６では、計算部１０ｃが、縦断方向の勾配および横断方向の勾配からなる合成勾配を計算し、取得する。例えば図８に示すように、縦断方向における最高点となり得る点として、第１最高点、第２最高点等が存在している場合がある。また、縦断方向における最下点となり得る点として、最高点と対となるように、第１最下点、第２最下点等が存在している場合がある。

【0046】

３次元モデルの縦断方向における最高点及び最下点を計算する際には、ステップＳＡ３、ＳＡ４で取得した複数の情報から各地点の高さ情報を算出し、算出した高さ情報に基づいて最高点位置及び最下点位置（測点）を計算することができる。ステップＳＡ５、ＳＡ６は、３次元モデル取得工程で取得した３次元モデルに基づいて、最高点及び最下点を計算する計算工程である。

【0047】

尚、３次元モデルに基づいて最高点及び最下点を計算する際には、等高線を利用することもできる。計算部１０ｃは、例えば、３次元モデルの各地点の高さ情報を取得し、同じ高さの地点同士を連結する線、即ち等高線を計算する。計算部１０ｃは、入力部１０ｂにより入力された等高線間隔で複数の等高線を計算する。各等高線には、高さ情報が付与されており、この高さ情報に基づいて計算部１０ｃが縦断方向における最高点及び最下点を計算する。

【0048】

ステップＳＡ６では、計算部１０ｃが、ステップＳＡ３、ＳＡ４で取得した複数の情報に基づいて、３次元モデルの横断方向における最高点及び最下点を計算する。図９のＦＩＧ．９Ａでは、横断面に車道とセンターライン（「ＣＬ」で示す。以下同様。）と両路肩が存在している場合を示しており、最高点が右側の路肩の端に位置し、最下点が左側の路肩の端に位置している。ＦＩＧ．９Ｂでは、横断面に車道とセンターラインと両路肩が存在している場合を示しており、最高点がセンターライン上に位置しており、第１最下点が左側の路肩の端に位置し、第２最下点が右側の路肩の端に位置している。ＦＩＧ．９Ｂに示す例では、１つの最高点に対して２つの最下点が存在することになる。

【0049】

ＦＩＧ．９Ｃでは、横断面に車道及び中分と、センターラインと両路肩が存在している場合を示しており、第１最高点が中分におけるセンターラインよりも左側に位置し、第１最高点と対になる第１最下点が左側の路肩の端に位置している。また、第２最下点が中分におけるセンターラインよりも右側に位置している。さらに、第２最高点が右側の路肩の車道寄りに位置し、第３最下点が右側の路肩の端に位置している。

【0050】

ＦＩＧ．９Ｄでは、第１最高点が中分におけるセンターラインよりも左側に位置し、第１最高点と対になる第１最下点が左側の路肩の端に位置している。また、第２最高点が中分におけるセンターラインよりも右側に位置し、第２最高点と対になる第２最下点が右側の路肩の端に位置している。第１最高点と第２最高点とは同じ高さである。

【0051】

ＦＩＧ．９Ｅでは、第１最高点が中分におけるセンターラインよりも左側に位置し、第１最高点と対になる第１最下点が左側の路肩の端に位置している。また、第２最高点が右側の路肩の端に位置し、第２最高点と対になる第２最下点が中分におけるセンターラインよりも右側に位置している。第２最高点は第１最高点よりも高く設定され、また、第１最高点と第２最下点とは同じ高さである。

【0052】

ＦＩＧ．９Ｆでは、第１最高点が中分におけるセンターラインよりも左側に位置し、第１最高点と対になる第１最下点が左側の路肩の端に位置している。また、第２最高点が右側の路肩の端に位置し、第２最高点と対になる第２最下点が中分におけるセンターラインよりも右側に位置している。第２最高点は第１最高点よりも高く設定され、また、第２最下点は第１最高点よりも低く設定されている。

【0053】

３次元モデルの横断方向における最高点及び最下点を計算する際には、縦断方向の場合と同様に、ステップＳＡ３、ＳＡ４で取得した複数の情報から各地点の高さ情報を算出し、算出した高さ情報に基づいて最高点位置及び最下点位置（測点）を計算することができる。尚、横断方向における最高点及び最下点を計算する際には、縦断方向の場合と同様に、等高線を利用することもできる。すなわち、各等高線には、高さ情報が付与されており、この高さ情報に基づいて計算部１０ｃが横断方向における最高点及び最下点を計算する。

【0054】

計算部１０ｃは、ステップＳＡ５及びＳＡ６を経るとともに、縦断方向の勾配および横断方向の勾配からなる合成勾配を算出することができる。具体的には、計算部１０ｃが縦断勾配と横断勾配を合成することで合成勾配を算出する。道路の路面には、縦断勾配と横断勾配とがついており、最急勾配は、縦断勾配及び横断勾配のいずれよりも大きくなり、それを合成勾配という。合成勾配の方向は流水線の方向となる。合成勾配の算出式は一般に知られているので、本明細書では記載を省略する。

【0055】

ステップＳＡ７では、エリア生成部１０ｄが、計算部１０ｃによって計算された最高点から最下点までの間の３次元モデルにおける雨水の流域を、ユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成する。このとき、計算部１０ｃは合成勾配に基づいて計算した最高点及び最下点を用いる。

【0056】

具体的には、図１０に示すように、制御部１０Ａは、設計情報として縦排水に関する情報及び切盛境界に関する情報を３次元モデル上に表示させることができる。図１１は、合成勾配の最高点を起点に既設流末や切盛境界、縦排水などの設計情報を基に流域の区分けを最下点まで行った状態を表示部１１に表示した例である。図１１では、流域を区分けする線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５が図１１の上下方向に延びている。線Ｌ１は既設流末に対応する部分に位置している。線Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５は切盛境界に対応する部分に位置している。線Ｌ３は縦排水に対応する部分に位置している。複数のエリア２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５は、流域を線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５によって区分けされることでできている。この例では、複数のエリア２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５が縦断方向に区分けされた場合を示している。

【0057】

ステップＳＡ８では、ステップＳＡ７で縦断方向に区分けされて生成された各エリアに対して、エリア生成部１０ｄが横断方向（車道の横断方向）に所定の属性で区分けを行い、さらに小さなエリアを複数生成する。ステップＳＡ８で生成された各エリアには、識別情報が付与され、エリア特定情報と関連付けられて記憶装置１３等に一時的に記憶される。

【0058】

エリア生成部１０ｄが横断方向の区分けを行う際には、縦断方向に区分けされた複数のエリアに対して道路の幅員属性による区分けを行うことができる。幅員属性は、ステップＳＡ４で取得することができ、例えば中分（中央分離帯）、車道、路肩等の情報を含んでいる。具体的には、図１１に示すように左右方向（横断方向）を定義した場合、左右両側にそれぞれ盛土１０２、切土１０３が位置し、その間に左右の路肩１２０及び左右の車道１２１が位置している場合を想定する。路肩１２０の幅及び車道１２１の幅、センターラインの位置が幅員属性に含まれている。この場合、縦断方向の区分けによって生成された縦断方向の区分け線１３０がエリア生成部１０ｄによって複数生成される。区分け線１３０は、道路中心線の法線であり、横断方向に延びている。ステップＳＡ７、ＳＡ８は、計算工程で計算した最高点から最下点までの間の３次元モデルをユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成するエリア生成工程である。

【0059】

エリア生成部１０ｄが幅員属性に基づいて横断方向に区分けすることで、横断方向の区分け線１３１を複数生成する。図１２に示す例では、横断方向の区分け線１３０が路肩１２０と車道１２１の境界、センターラインＣＬ上にそれぞれ位置付けられている。図１２における車道上の矢印は横断勾配の方向を示している。このように、各エリアの横断勾配を示すことが可能である。尚、エリア生成部１０ｄは、縦断方向に区分けされた複数のエリアを、横断方向の最高点から横断方向の最下点まで区分けすることにより、更に小さなエリアを生成してもよい。

【0060】

ステップＳＡ９では、出力部１０ｅが、ステップＳＡ８によって区分けされたエリア特定情報と、エリア番号とを取得する。また、出力部１０ｅは、エリア特定情報で特定されたエリアの面積を計算する。エリアの面積は、従来の３次元ＣＡＤソフト等が有する面積算出機能を利用して計算できる。つまり、エリア生成部１０ｄで生成された各エリアを雨水が流れる時の集水面積をエリア毎に自動で取得できる。計算によって得られた面積を当該エリアの集水面積として出力部１０ｅが表示部１１に出力する。これが、計算によって得られたエリアの面積を当該エリアの集水面積として出力する出力工程である。表示部１１は、集水面積以外にも、エリア生成部１０ｄによって生成されたエリアの形状と、雨水流出量も表示する。

【0061】

雨水流出量は、出力部１０ｅが集水面積を利用して計算する。雨水流出量（Ｑ）の計算式は周知であり、流出係数、流達時間（ｔ）内の平均降雨強度（ｍｍ／時）、集水面積（ｈａ）を利用して計算できる。流出係数は、工種別基礎流出係数の標準値を用いればよい。また、平均降雨強度は、地域別に設定されている降雨強度式を用いて算出できる。また、流達時間は、流入時間（分）と流下時間（分）とを合わせた時間とすることができる。流下時間は、流達距離（ｍ）、平均流速（ｍ／秒）を用いて算出できる。

【0062】

出力部１０ｅは、エリア特定情報、エリア番号、集水面積及び流出量を取得した後、表示部１１に表示可能なＣＡＤデータもしくは画像データを生成し、当該表示部１１に出力する（ステップＳＡ１１）。表示部１１は、図１３に示すように、各エリア内にエリア番号と、当該エリア番号で特定されるエリアの集水面積及び流出量を表示する。一例を示すと、エリアは白線で区分け表示されており、エリア毎に付されているエリア番号は、「１００ｊ２」、「９９ｊ２」、「９７ｊ２」、「９８ｊ２」であり、例えばエリア番号「１００ｊ２」の集水面積は１５．０３６ｍ^２、流出量（Ｑ）は０．０００２５ｍ^３／ｓである。このように、エリア毎に集水面積と流出量を表示できるので、ユーザは集水面積と流出量を正確に把握できる。

【0063】

ステップＳＡ９の後、ステップＳＡ１１に進むことなく、ステップＳＡ１０に進んでもよい。ステップＳＡ９の後、ステップＳＡ１１とステップＳＡ１０のどちらに進むかは、ユーザが選択できる。ステップＳＡ１０に進むと、エリア毎の流水方向を計算する。具体的には、出力部１０ｅは、ステップＳＡ８で生成したエリア毎に最高点及び最下点を計算する。これは３次元モデルが有する高さ情報に基づいて計算できる。出力部１０ｅは、エリア毎に最高点及び最下点を計算した後、エリア毎の最高点及び最下点に基づいて、当該エリアの相対的に低い方を示すための高低情報を生成する。高低情報としては、例えば相対的に高い方から低い方に向かう矢印等を一例として挙げることができるが、矢印に限られるものではない。

【0064】

出力部１０ｅは、高低情報を取得した後、表示部１１に表示可能なＣＡＤデータもしくは画像データを生成し、当該表示部１１に出力する（ステップＳＡ１１）。表示部１１は、図１４に示すように、各エリア内に相対的に高い方から低い方に向かう矢印を表示させる。一例を示すと、エリアは白線で区分け表示されており、エリア内に１つの矢印が表示される。これにより、エリア毎に流水方向を表示することができる。

【0065】

ステップＳＡ２でＮＯと判定された場合には、３次元モデルに設計情報が無いということであり、そのような３次元モデルには、例えば宅地、造成地、駐車場等が含まれる。ステップＳＡ２でＮＯと判定されると、図１５に示すフローチャートのステップＳＢ１に進む。ステップＳＢ１では、計算部１０ｃが等高線を作成する。具体的には、まず、計算部１０ｃは、３次元モデル取得部１０ａが取得した３次元モデルを読み込む。３次元モデルは、当該モデル内の各地点の高さ情報を含んでいるので、計算部１０ｃは、各地点の高さ情報を取得し、同じ高さの地点同士を連結する線、即ち等高線を計算する。このとき、入力部１０ｂにより等高線の作成間隔が入力されている場合には、計算部１０ｃが、入力部１０ｂにより入力された間隔で等高線を計算する。等高線は、所定間隔で計算されるので、複数本計算される。各等高線には、高さ情報が付与されている。表示部１１は、等高線に付与されている高さ情報を等高線の高さとして、当該等高線と共に、表示部１１の３次元モデル上に数値で表示させることができる。

【0066】

図１６は、３次元ポリゴン表示形態で表示されている３次元モデル上に、計算部１０ｃが計算した複数本の等高線１２５を重畳表示した例を示している。この図に示しているのは一例であり、実際の等高線の形状は複雑になることがあるとともに、勾配が急になれば等高線１２５の密度が高くなったり、勾配が緩ければ等高線１２５の密度が低くなったりする。等高線１２５の密度は、単位面積あたりの等高線１２５の本数で表すことができる。

【0067】

図１７は、宅地、造成地、駐車場等の計画３次元モデルを示しており、図１８は、図１７の計画３次元モデル上に等高線を重畳表示している。

【0068】

ステップＳＢ２では、計算部１０ｃが、隣り合う等高線の高さを比較して最高点及び最下点を検出する。すなわち、計算部１０ｃは、複数本の等高線１２５のうち、隣合う等高線１２５の高低関係を判別する部分であり、まず、隣合う２本の等高線１２５を任意に特定する。計算部１０ｃは、特定した２本の等高線１２５にそれぞれ付与されている高さ情報に基づいて、２本の等高線１２５のうち、どちらが高いか、またはどちらが低いかを判別する。１つのペアの判別が終わると、別の隣り合う等高線１２５の高低関係を同様にして判別する。これを繰り返すことにより、図１８に示す全ての等高線１２５の高低関係を判別できる。高低関係の判別結果は、記憶装置１３に一時的に保存される。上述した判別方法は一例であり、他の方法を用いて隣合う等高線１２５の高低関係を判別してもよい。計算部１０ｃは、全ての等高線１２５の高低関係を判別した後、最も高い等高線１２５上の点を最高点とし、最も低い等高線１２５上の点を最下点とする。図１８では第１最下点と第２最下点が検出された例を示している。

【0069】

ステップＳＢ３に進むと、エリア生成部１０ｄが、各等高線の折れ点を検出し、折れ点を結ぶ線（稜線または谷線）を計算する（図１９参照）。計算された稜線または谷線はエリアを区分けする際の分割線となる。

【0070】

ステップＳＢ４では、エリア生成部１０ｄが、ステップＳＢ３で計算された稜線または谷線を分割線として、計画３次元モデルを複数のエリアに区分けする（図２０参照）。エリア番号（エリア１、エリア２等）は、エリア特定情報と関連付けられて記憶装置１３等に一時的に記憶される。区分けの際、ユーザが手入力して複数のエリアに区分けしてもよい。

【0071】

ステップＳＢ５では、出力部１０ｅが、各エリアの集水面積、高低差、流出量（Ｑ）を取得する。各エリアの高低差は、等高線の情報に基づいて取得できる。出力部１０ｅは、エリア特定情報、エリア番号、集水面積及び流出量を取得した後、表示部１１に表示可能な画像データを生成し、当該表示部１１に出力する（ステップＳＢ７）。表示部１１は、図２１に示すように、各エリア内にエリア番号と、当該エリア番号で特定されるエリアの集水面積及び流出量を表示する。

【0072】

ステップＳＢ５の後、ステップＳＢ７に進むことなく、ステップＳＢ６に進んでもよい。ステップＳＢ５の後、ステップＳＢ７とステップＳＢ６のどちらに進むかは、ユーザが選択できる。ステップＳＢ６に進むと、エリア毎の流水方向を計算する。具体的には、出力部１０ｅは、ステップＳＢ４で区分けしたエリア毎に最高点及び最下点を計算する。これは等高線の情報に基づいて計算できる。出力部１０ｅは、エリア毎に最高点及び最下点を計算した後、エリア毎の最高点及び最下点に基づいて、当該エリアの相対的に低い方を示すための高低情報を生成する。高低情報としては、例えば相対的に高い方から低い方に向かう矢印を一例として挙げることができる。

【0073】

出力部１０ｅは、高低情報を取得した後、表示部１１に表示可能な画像データを生成し、当該表示部１１に出力する（ステップＳＢ７）。表示部１１は、図２２に示すように、各エリア内に相対的に高い方から低い方に向かう矢印を表示させる。

【0074】

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、現況の地形及び計画を表す３次元モデルを３次元モデル取得部１０ａが取得すると、取得した３次元モデルには高さ情報が含まれているので、計算部１０ｃが３次元モデルの高さ情報に基づいて当該３次元モデル上の最高点及び最下点を計算することができる。エリア生成部１０ｄは、３次元モデル上の最高点を起点とし、最下点までの範囲内で、３次元モデルにおける雨水の流域をユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成する。

【0075】

これによって生成された複数のエリアの面積をエリアごとに出力部１０ｅが計算する。計算によって得られた面積が当該エリアの集水面積として出力される。また、集水面積に基づいて雨水流出量を計算して取得できるので、ユーザは、３次元モデルの入力、設計情報の入力等を行うだけで、エリアごとに集水面積及び流水量を正確にかつ短時間で把握できる。

【0076】

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0077】

以上説明したように、本発明に係る自動計算装置及び自動計算プログラムは、例えば道路や宅盤、宅地造成、河川、駐車場、港湾施設などの各種設計に用いることができる。

【符号の説明】

【0078】

１ 集水面積の自動計算装置
１０ａ ３次元モデル取得部
１０ｂ 入力部
１０ｃ 計算部
１０ｄ エリア生成部
１０ｅ 出力部
１１ 表示部

【要約】

【課題】雨水流出量を正確にかつ短時間で把握可能にする。
【解決手段】自動計算装置１は、３次元モデルを取得する３次元モデル取得部１０ａと、３次元モデルに基づいて最高点及び最下点を計算する計算部１０ｃと、計算部１０ｃによって計算された最高点から最下点までの間の３次元モデルにおける雨水の流域をユーザが保有する設計情報に基づいて自動で区分けして複数のエリアを生成するエリア生成部１０ｄと、エリア生成部１０ｄによって生成されたエリア毎にエリアの面積を計算し、計算によって得られたエリアの面積を出力するとともに、計算によって得られた面積を利用して雨水流出量を計算し、出力する出力部１０ｅとを備えている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】