に必要なデータや処理機能をそれぞれの専門家が提供しそれを積極的に共有しそれらを統合して処理し事前準備および地震発生直後の対応に資する状況把握に必要な想定情報を生み出す仕組みを考える既にこれを行うためのインフラとしての地理情報システム (GIS) やインターネットの技術は整備されてきており比

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あけなおみやのじょう
5 years ago
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1 地域安全学会論文集 No.27, WebGIS サービスの連携による簡易型地震災害想定 Web アプリケーションの開発 Development of Simple Earthquake Disaster Estimation Web Application Combining Web GIS Services 1 2 鈴木進吾, 林春男 Shingo SUZUKI 1 and Haruo HAYASHI 2 1 防災科学技術研究所 National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention 2 京都大学防災研究所 Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University The paper presents the new method of making earthquake disaster situation estimation system based on web gis services. In earthquake disasters, many kind of damage and impacts occur in complex processes and many kind of person or organizations should prepare based on the estimation of situation. In order to give them personalized estimation information, authors made the simple earthquake disaster estimation application that everyone can estimate that with web brouser. From the development procedures, it is revealed that the data, processing, result of estimation should be made as services so that they can combine them flexibly according to needs, complexity of process, and they can promote collaboration faster. Keywords : web gis, service, web application, mash up, earthquake disaster situation estimation 1. はじめに本研究では地震防災の教育訓練および BCP の検討などに資する想定情報を広く地域に応じて提供することを目的として地震災害の複雑な過程を簡易的にウェブ上でシミュレーションできるウェブアプリケーションを構築したその中で様々な研究者から提案されている各種被害や影響の予測手法を分散して稼働する地理空間情報処理サービスとして構築しそれを連携させることによって複雑な被害影響過程をシミュレーションする方法を提案する近い将来の発生に備えなければならない地震として首都直下地震や南海トラフ巨大地震津波が想定されておりそれらによる被害は膨大な量になることが予測されているまた想定通りの地震以外の地震が発生することも十分有り想定されていない未知のシナリオが発生することにより被害が拡大対応が遅れる可能性がある地震災害について地震の発生から被害の発生それによるライフライン寸断事業中断など想定しなければならないこと発生波及する影響は多数ありまた多様な組織分野にまたがっているそれぞれの個別の要素についてはそれぞれの専門家により研究され想定のために使えるデータや手法が提案されてきている効率的なかつ多様な可能性に備えた対策の検討のためにはそれらの多様な組織分野にまたがる知見を柔軟に統合して様々な影響を定量化していく必要がある防災や災害対応に関する諸問題の解決において地理空間情報は重要な位置を占める災害は面的に広がりハザードの想定被害想定ハザードマップなどは地図として提供されるまた個人や組織の関心とするものの位置はたくさん有りそれは個人や組織によって異なる多様な分野と主体で地理空間情報が生成され利用されるさらに災害発生時においても発生したハザードと被害を調査し一変した環境を把握することがその後の対応に重要であるこれらのハザード被害対応も空間的に展開されるため状況を示す地図を作成し活用する必要がある地理空間情報を処理し地震発生直後に状況を示す地図を作成するシステムは数々公開されている産業技術総合研究所では地震動マップ即時推定システム 1) として地震が発生すると即時に震度分布を推定する仕組みを公開している防災科学技術研究所でも J-RISQ 2) として地震発生直後の震度曝露人口の推定しているほか当該地域の過去の地震や確率震度分布も併せて表示できるようになっている内閣府の地震防災情報システム (DIS) 3) 消防研究センターの広域版地震被害想定システム 4) では直後の被害推定が可能となっているまたライフライン事業者においても直後の被害推定システム 5) が構築されているしかしながらこれらのシステムは事前のシミュレーションシステムとしては利用できずまた単体として個別に構築されているため解析機能や結果の相互利用がしにくくなっているそれぞれの主体の専門において機能を構築することが必要であるがそれを相互利用することによってそれぞれの主体にとって事前事後ともに防災減災に活用することのできる仕組みが必要であると考えられるそこで本研究では地理空間情報処理を核にしそれ 215

2 に必要なデータや処理機能をそれぞれの専門家が提供しそれを積極的に共有しそれらを統合して処理し事前準備および地震発生直後の対応に資する状況把握に必要な想定情報を生み出す仕組みを考える既にこれを行うためのインフラとしての地理情報システム (GIS) やインターネットの技術は整備されてきており比較的容易にこの仕組みを構築することができる段階となっているウェブメールなどをはじめとして様々な機能はインターネット上で使えるサービスとして提供されるようになってきたサービス提供者以外のプログラムからサービスを利用するための API ( Apprication Programming Intaface) が用意されこれを使うとアプリケーション ( サービス ) から別のアプリケーション ( サービス ) の機能を使うことができるようになっている本研究ではこれを利用し誰もがいつでもどこでもどんな想定でもインターネットを介してサービスを連携させてウェブブラウザさえあれば簡単に実行してみることができる仕組みとしてあなたのまちの直下型地震というサイトを構築したこのプロトタイプは URL で公開している本論文ではこれを報告するとともにこの手法の有用性について論じる 2. システムの機能要件ここでは地震災害の複雑な過程を簡易的にかつ柔軟にウェブ上でシミュレーションできるウェブアプリケーションの全体の仕組みとしてのシステムについて検討するまずアプリケーションに求められる要件を検討しその中でそれを実現するために求められる情報システムの機能について考える (1) 誰でもシミュレーションが実施できる現在災害に関する想定は行政から出されており誰もが自ら想定を行ってみることはできないハザードマップや地震被害想定報告書といった紙ベースないし PDF などの情報を見ながらそれを受け入れ読み取り対応を考えるということになる自ら行うことができないため何故そのような想定結果になるのかもっと自分のところが揺れる想定はないのかどんな地震でもやはり自分のところは揺れるのか揺れないのか最低どのくらいの規模の地震が起これば被害が自分に関係するところに発生するのかといった情報を得ることができないまた想定情報が自由に拡大縮小できない紙や PDF あるいは画像であればそのスケールでしかみることができず我がこととして各自の必要な周囲まで拡大し身近なものに関連づけてみることができない従って全体としてどうなるかは分かっても自分の周囲の状況をイメージできないそこで本研究では自由に拡大縮小できるウェブマップを使用するウェブマップを使用するのでウェブでインターネットブラウザさえあれば誰もが自由にみられるようにするそしてウェブのインタラクティブ性を利用してユーザーが誰でもウェブサイトにアクセスしてインターネットに慣れたユーザーであれば容易にそのインターフェースを操作し簡易的に被害想定を実施してみられるようにするこれらを要件としそれを満たすウェブアプリケーションを構築した (2) 様々な想定が実施できる前節で述べたとおり外力についてはユーザーが設定することによって様々なものを想定するようにすることで外力についての理解を促しまた多様な想定を行うことによってどのくらいから被害が発生し始めるのかまた最悪の場合どこまで被害が大きくなるのかを知ることができるしかしながら外力の想定が変化するとそれに伴って被害の想定も行わなければならなく被害の想定が変化すると対策を変更すべきか検討しなければならない現状はこれらにかかる労力が大きいこれら一連の作業に費やされる労力を低減させることでより多くの可能性やシナリオの検討をしやすくし一律の想定に対して構えるのではなく様々な想定から地域や自分に関係するものの脆弱性を考えて対策を検討できるようになると考えられるこのようなことから多様な想定が得られる環境を整備する必要がある多少精度が悪くても簡易的にハザードや被害などの基本的な項目についての計算ができその後の詳細な検討が必要か否かを判断できる機能が求められるユーザーに自然外力についての基本的な知識を教えながら外力の計算が容易に実行でき地域の脆弱性を知ることができる機能が必要であるまた震度の想定のみならずそれにより発生する建物被害や人的被害またそういった基本的な被害のみならず災害対応を行っていく際に検討するべきライフラインの状況や他分野関連企業の事業停止状況道路被害と交通の状況物資の需要量や供給量など様々なものを想定できるようにすることが必要である基本的な被害は事前の被害抑止対策を強化すべきであることは分かるが発生してからの被害軽減災害対応を準備する上ではそれのみではなくその後の対応における使えるリソースの情報が必要となるのであるそこで本システムでは全国のどこでも自由に震源を設定し自分でパラメータを入力して震度の計算を実行できるようにすることを要件とするまたこれまで一般的に被害想定で行われている基本的な被害にとどまらずライフラインや企業の中断物資の需要と供給といった様々な想定ができるようにすることを目指す (3) 想定手法のマッシュアップ巨大災害対策の大きな課題は被害や影響が平常時の社会における多主体からなるネットワークを伝って波及することに対する効果的な予防被害軽減である物資の需要と供給などの問題は外力被害対応可能リソース需要など様々なファクターを組み合わせないと予測することができない影響の想定についてはまず外力となる地震動を想定し次にそれによる建物被害人的被害を知りライフラインがどのようになるかを知り対応可能な資源を知り業務を停止することによる影響を知るといったいくつかの作業を組み合わせて行う必要がある特に災害対応計画を検討する際には他の分野や組織がどのような状況になるかそれにより使える資源はどのくらいになるかそれはいつ復旧するかを知る必要があるこれらの作業にはそれぞれの専門家の持つデータや評価手法を必要に応じて統合する必要があるしかしながら現状ではそういった作業を簡単に行う仕組みはなくそれぞれの分野で一から情報を収集し必要なデー 216

3 タを計算する必要があり想定にかかる労力が非常に大きくなっている他の分野のデータや評価手法を簡単に自分の地域や組織で利用実行できるようになれば想定にかかる労力が軽減され全体を見据えた計画の検討が促進されると考えられる従って各専門家がそれぞれの研究によるデータや想定評価手法を統合可能な形式にして共有しそれを柔軟に組み合わせてシミュレーションすることを可能にする必要があるそこで本研究ではデータや想定評価手法をそれぞれ相互利用可能な状態を保ちながら要素要素に分割しそれらを連携させる手法をとるまた本システムはウェブを利用することを前提とするためウェブと親和性の高い方法をとるすなわちそれぞれのデータや想定評価手法をすべてまとめて 1 つのシステムとして構築するのではなくそれぞれを独立したサービスとしてそれぞれ別個に構築しそれらを連携させる方法をとるサービスとはウェブを介してデータや処理の要求を送るとそれに応じてデータや処理結果を返す仕組みのことであるまた外力は行政界を超えて広がるため複数の自治体が同時に被災することもあるこれまではそれぞれの自治体において被害想定が別個になされてきたしかし一つの想定で他の自治体がどうなるかについての情報を知り応援が見込めるのかなどの検討することが必要であるそこで本研究では自治体の行政界にとらわれず日本全域について各種データを整備していく (4) 緊急時の利用地震発生直後の失見当期においては使えるデータはそれまでの地震被害想定データと緊急時に行う被害推定データとなる地震被害想定通りの地震が発生することは少ないことを考えると緊急時に行う被害推定データでそれを補助する必要がある地震発生直後には気象庁などの機関から震源の位置情報とマグニチュード深さなどが発表されるこれを用いて即時に被害を推計しおおよそどうなるかという情報対応や体制を決める基準に照らし合わせて体制を迅速に立ち上げる必要があるこれに資する情報を提供するためには全国どこで地震が発生してもそのパラメータを入力すれば一連の被害推計影響の推計ができるようにする必要があるまた精度を求めるあまり時間がかかってしまっては必要な時期に使用することができない現地からの情報が無い被害がどうなっているのかが分からない従って体制や対応の準備をどれくらいしていいのか分からないといった時間帯において被害推計情報があることが非常に重要であるそこで本システムでは情報を入力して計算のリクエストを送信してから 1 分程度以内で結果を見ることができるように時間がかかる推定手法は使わないまたユーザーが必要とする情報はユーザーごとに違うと考えられるためすべての各種の被害情報を一度に計算するのではなく計算のステップを分けユーザーが必要とするものを選択しながら実行しそれぞれの計算は結果を短時間で返すようにした 3. システムの構築以上の機能要件を考慮してシステムの構築を行った (1) システムの構成システムの概念を図 1 に示すシステムはウェブサービスとウェブアプリケーションからなっておりウェブサービスにはデータサービスプロセッシングサービス結果サービスががあるこのうちデータプロセッシング結果についてはウェブ GIS サービスとして構築するウェブサービスとはウェブを介してリクエストを送るとそれに応じて結果を返してくる仕組みであるウェブアプリケーションとはインターネットを介して利用するアプリケーションソフトウェアであるデータサービスはウェブを介してリクエストがあった場合にそのデータを返すサービスであるたとえば人口のデータを指定したらそのデータを要求元に返すことになるいろいろなデータをデータサービスとして構築して空間データ基盤 (spatial Data Infrastructure, SDI) を構成したプロセッシングはリクエストに応じてあらかじめ定義しておいた処理を実行しその処理結果を要求元に返すサービスとなる地理情報を処理するプロセッシングサービスをジオプロセッシングサービスというジオプロセッシングサービスは GIS を用いた処理をあらかじめ定義してサービスとして公開しておきデータやパラメータをそれに入力してやるとそれを使用して定義された GIS 処理を実行し結果を返すものであるジオプロセッシングサービスで計算された結果は結果サービスとして計算の都度生成される結果が地図形式であれば結果マップサービスの形となりデータサービスと同様リクエストを送るとそのデータや画像が要求元に返される結果が数値などのテキストである場合も結果サービスに照会を送るとそのデータが返されるという仕組みであるこのように被害想定や推定を行う上で必要なデータ処理出力をそれぞれサービスとして独立させて稼働させそれを必要に応じて連携させるという手法をとった処理サービスが必要なデータはデータサービスが提供し処理サービスの結果として出てくる結果サービスのデータはその次の処理サービスの入力とすることができるアプリケーションはこれとユーザーの間をやりとりするインターフェースとして動作するユーザーにパラメータなどを入力させるインターフェースを提供しユーザーから実行命令を受け付けたらインターフェース上に入力されたパラメータ計算に必要なデータサービス結果サービスのどれを使えばいいのかを処理サービスに伝え処理を実行させる処理が終わるのをまってその処理サービスで生成された結果サービスを参照しユーザーの画面上に返すという仕組みになっているこれらのサービスは ESRI 社の ArcGIS の解析機能 6) をサービスとして提供する GIS サーバーである ArcGIS Server 7) を用いて構築した ArcGIS では豊富な GIS 解析機能が提供されておりそれらを組み合わせることによって複雑な処理も可能となっているまたこれを行う上でのインフラが整備されているデータサービスやジオプロセッシングサービスとしての公開も比較的容易になっているそれらのサービスにウェブアプリケーションからアクセスする際のライブラリ 217

図 2 サービス連携フローの例図 1 本システムの基本要素の概念表 1 本システムでの計算可能項目項目計算出力表現形式震度震度地図震度階ごとの曝露人口数値建物被害揺れによる家屋倒壊件数地図と火災件数数値人的被害家屋倒壊による死者数地図家屋倒壊による死者数負傷者数数値重傷者数避難者数ライフライ断水断ガス停電下水道機能支地図ン支障障日数

これを使うことによってウェブアプリケーションを構築することが可能となっている (2) 各種のサービス以下では本システムを構成するウェブ GIS サービスのそれぞれについて構築した例を示す本システムを用いて計算可能な項目を表 1 に示す図 2 は震度想定から曝露人口の計算までのフローを示しているこのフローのようにそれぞれの計算はジオプロセッシングサービスが

各解析の実行のためのサービス連携セッシングサービスは解析モデルに必要なデータをデータサービスにリクエストしデータサービスはそのデータを返す解析結果として地図は結果マップサービス数値やデータは解析ジョブごとの実行結果サービスとして公開されるジオプロセッシングサービスはウェブアプリケーションに実行結果として

4 図 2 サービス連携フローの例図 1 本システムの基本要素の概念表 1 本システムでの計算可能項目項目計算出力表現形式震度震度地図震度階ごとの曝露人口数値建物被害揺れによる家屋倒壊件数地図と火災件数数値人的被害家屋倒壊による死者数地図家屋倒壊による死者数負傷者数数値重傷者数避難者数ライフライ断水断ガス停電下水道機能支地図ン支障障日数地震発生後 1 日後 1 週間後 1 か数値月後の影響世帯数企業の事業大企業中小企業製造業非製造地図中断業の事業中断日数地震発生後 1 日後 1 週間後 1 か数値月後の事業中断事業所数道路被害被害箇所数地図と数値物資の需給バランスミネラルウオーターパンの需要量供給量の推移グラフ (API) が用意されており 8) これを使うことによってウェブアプリケーションを構築することが可能となっている (2) 各種のサービス以下では本システムを構成するウェブ GIS サービスのそれぞれについて構築した例を示す本システムを用いて計算可能な項目を表 1 に示す図 2 は震度想定から曝露人口の計算までのフローを示しているこのフローのようにそれぞれの計算はジオプロセッシングサービスが計算に必要なデータはデータサービスが結果は結果サービスが担いそれらをウェブアプリケーションがつなげて必要なパラメータを入力して計算を実行していくものとなっている図 3 に 1 つの解析実行のためのサービスの連携フローを示すユーザーの要求を受けると Web アプリケーションは API を用いてジオプロセッシングサービスに必要なパラメータを渡し結果をリクエストするジオプロ図 3 各解析の実行のためのサービス連携セッシングサービスは解析モデルに必要なデータをデータサービスにリクエストしデータサービスはそのデータを返す解析結果として地図は結果マップサービス数値やデータは解析ジョブごとの実行結果サービスとして公開されるジオプロセッシングサービスはウェブアプリケーションに実行結果として参照すべき結果マップサービスや実行結果サービスについての情報をウェブアプリケーションに送りウェブアプリケーションは必要に応じてそれらを参照し表示または次の解析に利用できるようにするこれらのウェブアプリケーションサービスはウェブサーバー解析サーバーデータサーバーに分散されている a) 震度分布震度分布を出す方法として 3 通りの方法を用意したすなわち (1) 日本全国任意の箇所に点震源を設定し計算する方法 (2) 全国の主要活断層について想定されている震度分布を用いる方法 (3) 首都直下地震や南海トラフ巨大地震について中央防災会議で想定されている震度分布を用いる方法である (1) の方法についてはユーザーがウェブアプリケーションのウェブマップ上で点震源を指定しマグニチュードと深さをパラメータとして入力しこの方法で震度分布を計算し結果としての震度分布を返すサービスを呼びだすものであるこれによりユーザーは簡単にそれぞれの関心とする点たとえば自宅や職場企業の施設や関係先など知りたい点で地震が起こった場合などを想定することができるまた震源位置やパラメータをいろいろと変えて実行することにより自分の関心のある点の震度がどのように変化するかを知ることができその位置の地震に対する揺れやすさを自分が実行したシミュレーションより知ることができるようになる入力するマグニチュードと深さの値には過去の地震災 218

害の値がプリセットとして用意されておりこれらをどう入れるべきか分からない人に対しても簡単に入力できるよう配慮しているまた緊急時には震源位置マグニチュード深さを入れることによって迅速に震度分布を推定することができるユーザーがウェブアプリケーション上で実行ボタンを押すとウェブアプリケーションは震源位置とマグニチュード深さのパラメータをジオプロセッシングサービスに送信する

5 害の値がプリセットとして用意されておりこれらをどう入れるべきか分からない人に対しても簡単に入力できるよう配慮しているまた緊急時には震源位置マグニチュード深さを入れることによって迅速に震度分布を推定することができるユーザーがウェブアプリケーション上で実行ボタンを押すとウェブアプリケーションは震源位置とマグニチュード深さのパラメータをジオプロセッシングサービスに送信するサービスは受け取ったパラメータから震源からの距離分布を GIS の距離解析機能を用いて計算しラスタ化するその後 GIS のラスタ演算機能により硬質地盤での最大速度分布を距離減衰式で計算するそれに Spatial Data Infrastructure として用意してある表層地盤の増幅度をラスタ演算機能により掛け合わせ地表面最大速度分布を計算する最後にこの PGV 分布から計測震度を算出し震度階に直したものを結果マップサービスとして作成しそれをウェブアプリケーションが読み込み地図に重ね合わせるまた地図上には表示しないが後の計算処理に必要となるため PGV を格納した結果マップサービスを作成しその URL をウェブアプリケーションに返している (2)(3) の方法ではユーザーが身近に想定されている震度分布を使って以降の解析ができるようにしている (1) の方法の使い方がわからない政府が想定しているものを使いたい身近に想定されているものを知りたいときに利用することができる活断層による震度データは地震調査研究推進本部 9) 首都直下地震と南海トラフの地震データは中央防災会議 10)11) のものを利用したこの方法を使う場合ユーザーはウェブアプリケーション上で想定断層を選択する送信ボタンを押すとユーザーがどの断層を指定したかがジオプロセッシングサービスに送られるジオプロセッシングサービスはそのパラメータからその断層の震度分布をデータベースから検索しその断層の震度分布を格納した結果マップサービスを作成する処理が終わるとウェブアプリケーションがその結果マップサービスを読み込み地図上に重ね合わせて表示する b) 曝露人口それぞれの震度階にさらされる人口を曝露人口といいこれを計算することは以下の点で重要である震度階ごとに被害の様相が変わるので大まかにどういった被害にあう人がどれくらい発生するかが分かるこれを事前に行えば既往の災害の曝露人口と比較することによって相対的な災害の大きさを知ることができるまた緊急時に行えばどれだけの影響がでるのかを迅速に知ることができるそれによって対応体制の立ち上げや対応量の見積もりを行うことができる曝露人口の計算は震度分布の計算に引き続いて行われるがこれらはそれぞれ別のジオプロセッシングサービスに分散してある震度分布の計算と結果の表示が終わるとウェブアプリケーションは震度分布の計算結果を表示させる結果マップサービスの URL をパラメータとして曝露人口を計算するジオプロセッシングサービスを呼び出す曝露人口を計算するジオプロセッシングサービスはパラメータとしての震度分布の URL を参照しそのデータを受け取り SDI として持っている人口分布 (2010 年国勢調査地域メッシュ統計より作成 ) とから GIS のゾーン統計機能を用いてそれぞれの震度階ゾー図 4 震度分布計算画面ンに入る人口の合計を算出しアウトプットとして各震度階の曝露人口を返すウェブアプリケーションはそれを受け取って表示するという流れになっている任意の地点を指定して震度分布から曝露人口までの計算を行った後の画面を図 4 に示すウェブアプリケーションは左側の地図画面と右側の設定情報表示パネルから構成されている左側の地図は自由に移動拡大縮小できるウェブマップとなっている右側には計算の順序に従って計算で着るようになっておりそれぞれの計算にインプットするパラメータをここで指定するまた地図を読むのに必要な凡例や数値等の計算結果データ地図のレイヤーの表示非表示を切り替えるものもこのパネルに配置されている c) 建物被害震度分布が計算されると次の段階に移ることができる次の段階は建物火災人的被害などの基本的な被害を計算する建物被害計算ではユーザーがウェブアプリケーション上でインプットするパラメータはなく計算実行ボタンを押すとウェブアプリケーションは震度分布計算の結果マップサービスを URL を建物被害を計算するジオプロセッシングサービスに渡す建物被害を計算するジオプロセッシングサービスは震度計算で出力された PGV の結果マップサービスの URL を参照しデータを取得する建物被害は揺れによる倒壊建物数を消防研究所が開発した簡易型地震被害想定システム 12) で用いられている方法で計算するすなわち PGV のデータから童ら 13) の木造被害の算定式によって建物倒壊率の分布を計算しそれに SDI の建物数分布 (2010 年国勢調査地域メッシュ統計の総世帯数 ) を GIS のラスタ演算機能を用いて掛け合わせて倒壊建物の分布を計算し建物倒壊率分布と建物倒壊数分布を結果マップサービスとして公開するまた計算範囲全域の建物倒壊数を GIS のゾーン統計機能を用いて算出し結果を返すウェブアプリケーションは倒壊建物数の分布を地図上に重ね合わせ総数をテキストとしてページ上に表示する建物被害計算を行った画面を図 5 に示す d) 火災被害火災被害についてはユーザーはウェブアプリケーションで地震の発生時の季節および時間を入力しウェブアプリケーションはその情報と建物被害の計算で得られた建物全壊率の結果マップサービスの URL をパラメータとして火災被害を計算するジオプロセッシングサービスに渡すサーバー側でそれを受け取り全壊率季節ごとの係数時間ごとの係数 SDI として持っている世帯数分布から水野堀内 14) の方法で炎上出火棟数分布炎上出火率分布を結果マップサービスとしてその総数をテキストとして返すウェブアプリケーションは 219

図 5 建物被害の計算画面図 6 人的被害の計算結果画面帰ってきたものから炎上出火棟数の分布を地図上に総数をパネル上に表示する e) 人的被害人的被害についてはユーザーが指定するパラメータは無くウェブアプリケーションは建物被害計算からの被害率分布の URL を人的被害を計算するジオプロセッシングサービスに渡すサーバー側では建物被害率 SDI として持っている人口分布

対応を考える上でライフラインに関する支障を推定することは重要であるライフラインの停止期間の予測モデルは永田 16) の方法を利用した永田は阪神淡路大震災以降の 7 被害地震に関して収集したライフラインの供給支障日数の実測値に基づいて計測震度を説明変数とする供給支障日数の簡易予測式を提案しているユーザーはウェブアプリケーション上で予測モデルを選択する

これまでと同様にウェブアプリケーションは実行ボタンが押されたら PGV を参照する URL と予測モデルをパラメータとしてライフライン支障を計算するジオプロセッシングサービスに渡すサーバー側でそれを受け取図 7 ライフライン供給支障の計算画面って PGV を震度に直し永田の予測テーブルを使ってそれぞれの震度に応じた供給支障日数に変換するこの手法ではライフラインの分布は考慮していない

6 図 5 建物被害の計算画面図 6 人的被害の計算結果画面帰ってきたものから炎上出火棟数の分布を地図上に総数をパネル上に表示する e) 人的被害人的被害についてはユーザーが指定するパラメータは無くウェブアプリケーションは建物被害計算からの被害率分布の URL を人的被害を計算するジオプロセッシングサービスに渡すサーバー側では建物被害率 SDI として持っている人口分布世帯あたり人口の分布から田村ら 15) の方法で死者数負傷者数重傷者数倒壊建物に住む人のカウントから避難者数を算出し死者数の分布を結果マップサービスとしてそれ以外の総数をテキストとして返すウェブアプリケーションはそれを受けて死者数分布を地図上に示しそれ以外をパネル上に表示する人的被害を計算した時点での画面を図 6 に示す f) ライフライン支障地震災害時における状況を考え対応を考える上でライフラインに関する支障を推定することは重要であるライフラインの停止期間の予測モデルは永田 16) の方法を利用した永田は阪神淡路大震災以降の 7 被害地震に関して収集したライフラインの供給支障日数の実測値に基づいて計測震度を説明変数とする供給支障日数の簡易予測式を提案しているユーザーはウェブアプリケーション上で予測モデルを選択する予測モデルは同じ震度においても供給支障日数にばらつきがでることを考慮しその確率分布から復旧が早いケース平均的な復旧をたどるケース復旧が遅れるケースの 3 タイプを用意しそれらから選んでもらうようにしたこれによりもし早くライフラインが復旧したら何ができるか遅れた場合どのようになるかその供給支障日数を目安として検討することができると考えられるこれまでと同様にウェブアプリケーションは実行ボタンが押されたら PGV を参照する URL と予測モデルをパラメータとしてライフライン支障を計算するジオプロセッシングサービスに渡すサーバー側でそれを受け取図 7 ライフライン供給支障の計算画面って PGV を震度に直し永田の予測テーブルを使ってそれぞれの震度に応じた供給支障日数に変換するこの手法ではライフラインの分布は考慮していない供給支障日数は電力ガス上水道下水道のそれぞれについて計算されその空間分布を結果マップサービスとして供給支障となっているエリアの人口データや世帯数データについて計算領域全体の統計がテキストとして返される仕組みになっているウェブアプリケーションはそれを参照し地図を描画するとともに統計情報として 1 日後 1 週間後 1 ヶ月後の供給支障世帯数がパネルに表示される図 7 にガスの供給支障日数分布を計算した結果の画面を示す g) 事業所の業務中断地震災害時における様々な業種企業の事業中断を考えることは重要である企業においては一般的にどの震度になればライフラインの寸断などによって自社あるいはサプライチェーンや取引先など関係の他分野の企業にどのくらいの影響が出るのかを知ることで業務中断による影響を分析することが可能である企業の事業中断日数の予測モデルはライフライン機能支障と同様に永田 16) の方法を利用した永田は近年発生した 6 被害地震における 253 事業所の事業中断日数を調べその結果に基づいて計測震度を説明変数とする事業中断日数の確率分布の簡易予測式を提案している事業所の業務中断についてもライフライン支障と同様に予測モデルをユーザーが選択しその予測モデルにおいての計算を実行するウェブアプリケーションは同様に PGV の予測結果の URL と予測モデルをサーバーに渡しサーバーはこれらから永田の予測テーブルを用いて業務中断日数の分布を大企業中小企業製造業非製造業のそれぞれについて算出しそれぞれ結果マップサービスとして返すまた製造業と小売業については SDI として持っている事業所数出荷額売上高 (2008 事業所企業統計調査地域メッシュ統計商業統計工業統計 ) の分布とから 1 日後 1 週間後 1 ヶ月後における業務中断事業所数全国出荷額に対する割合全国売上高に対する割合を統計を取りテキストとして返すウェブアプリケーションはそれを受け取り地図として返されたものを地図上にテキストとして返されたものをパネル上に表示する東京湾北部地震を想定して計算し大企業の事業中断を地図上に表示したものを図 8 に示す h) 道路被害地震発生時における対応を考える上で道路被害はユーザーの関心とする移動が可能かどうかを知るために重要である住民であれば安否確認出勤など企業であれば出勤支援復旧作業などを考える上でどの道路が使えそうかを知ること重要となると考えられるここ 220

図 8 事業所の業務中断の推計画面図 9 主要道路の被害分析画面では庄司ら 17) の方法を用いて主要道路の被害を推計する方法をとった庄司らは 2011 年東北地方太平洋沖地震において発生した道路構造物の被害情報を基に被害形態の類型化を行い道路延長距離に対する被害件数を被害率と定義した上でこれと計測震度の関係を分析しているこの被害率テーブルを利用して

ウェブアプリケーションはそれらを表示する主要道路の被害数分布を計算した結果の画面を図 9 に示す i) 物資需給バランス地震災害時において物資がどれだけ必要になるかまたその供給がどれだけ得られるかを検討することは重要である特に被災地が広範囲に広がる巨大災害になればなるほど流通上の在庫の被災需要の増大は大きくなり事前にどのくらい備蓄しておかなければならないのかを検討する必要が出てくる

平時における供給量は日本ミネラルウォーター協会の国内生産輸入数量 (2011 年 ) 18) によると 1 年間で 3,172,207kl であるのでこれを 365 日で除算して 1 日あたりの供給量を 8,691kl と算出して推計に利用した一方ミネラルウ図 10 物資の需要と供給の分析画面ォーターの在庫量は経産省企業活動基本調査 (2008 年度 ) 19)

7 図 8 事業所の業務中断の推計画面図 9 主要道路の被害分析画面では庄司ら 17) の方法を用いて主要道路の被害を推計する方法をとった庄司らは 2011 年東北地方太平洋沖地震において発生した道路構造物の被害情報を基に被害形態の類型化を行い道路延長距離に対する被害件数を被害率と定義した上でこれと計測震度の関係を分析しているこの被害率テーブルを利用してジオプロセッシングサービスはウェブアプリケーションから PGV の参照先 URL を受け取りそれから計算した震度分布を被害率分布に変換するそして道路延長分布データとこの被害率分布データをラスタ演算し被害箇所数分布を求めこれを結果マップサービスとしてウェブアプリケーションに返すまた計算範囲全域での被害箇所数の合計をとりウェブアプリケーションに返すウェブアプリケーションはそれらを表示する主要道路の被害数分布を計算した結果の画面を図 9 に示す i) 物資需給バランス地震災害時において物資がどれだけ必要になるかまたその供給がどれだけ得られるかを検討することは重要である特に被災地が広範囲に広がる巨大災害になればなるほど流通上の在庫の被災需要の増大は大きくなり事前にどのくらい備蓄しておかなければならないのかを検討する必要が出てくるそこで簡易的に以上の分析サービスの結果を使用して物資の需給バランスを計算するジオプロセッシングサービスを構築した分析する物資はミネラルウォーターとパンを選択した基本的には生産在庫需要をそれぞれ計算しそれらのバランスがどうなるかを計算するものとし途中の物流支障などはここでは考慮に入れていないまずミネラルウォーターについて平時における需要量供給量生産量は等しいとした平時における供給量は日本ミネラルウォーター協会の国内生産輸入数量 (2011 年 ) 18) によると 1 年間で 3,172,207kl であるのでこれを 365 日で除算して 1 日あたりの供給量を 8,691kl と算出して推計に利用した一方ミネラルウ図 10 物資の需要と供給の分析画面ォーターの在庫量は経産省企業活動基本調査 (2008 年度 ) 19) より業種別の在庫日数を算出し下記の通りとしたすなわち清涼飲料酒類茶たばこ製造業における在庫が 32.1 日分食料飲料卸売業が 12.5 日分飲食料品小売業が 19.8 日分であるこれから製配販合計在庫日数を 64.4 日としこのうち製配については在庫を全て使えるとし販については事業中断中の小売業の在庫は使用できないとした非製造業の事業中断日数は上述 g の項から得られるものを使用しこれと飲食品小売業の分布データから使用できない量を計算するまた需要量については上述 f の項から得られる水道断水日数と人口から発災後各日の断水人口を計算しその 1 人 1 人が飲料水として 1 日に必要なミネラルウォーターの量を政策変数としてパラメータ入力してもらい被災地の需要量を計算する被災地外の需要量については断水していないところの人口に平常時の平均需要量を掛けて算出したこれを統合し前日の在庫量に当日使用できるようになった在庫量生産量を足しそこから需要量を差し引いて在庫量の推移を計算するユーザーがウェブアプリケーション上で計算実行ボタンを押すとジオプロセッシングサービスが以上の処理を行い結果として需要量供給量在庫量の推移データを返してくるのでそれをウェブアプリケーションがグラフ化して表示しているパンについては平常時の需要量生産量供給量は等しいとしミネラルウォーターのように何日もおいておけないので在庫量はないものとした平常時の需要量の分布は家計調査 (2013 年 ) 20) の都道府県別購入金額を用いこれを飲食料品小売店分布に応じて按分しメッシュ化し推計に利用した平常時の生産量分布は家計調査 (2013 年 ) の全国購入金額を食料品製造業分布に応じて按分しメッシュ化したものを推計に利用したこれを計算するジオプロセッシングサービスは上述 g で得られる製造業の事業停止日数飲食料品製造業分布データユーザーが政策変数としてパラメータ入力する生産量補正係数から生産量を購入金額ベースで計算するまた同様に上述 g で得られる非製造業の事業停止日数からパンが購入できない地域の金額パンが購入できる地域の金額を算出しそれらにユーザーが政策変数としてパラメータ入力ができる補正係数を掛けて需要量を計算するそして結果として需要量供給量をウェブアプリケーションに返しウェブアプリケーションがそれをグラフ化する上述 a での想定を東京湾北部地震としミネラルウォーターの推計を行った結果の画面を図 10 に示す需要量が断水解消とともにへり使用可能在庫量は事業所の 221

復旧によって増えるが需要量が大きいため在庫量が早期になくなることを知ることができるその後この画面上でユーザーが生産量を何割増しにしたらどうなるか 1 日の消費量を変化させたらどうなるかをインタラクティブに計算し直しながらみることができるようになっている j) ポイントサマリー最後に一連の想定が終わった後

8 復旧によって増えるが需要量が大きいため在庫量が早期になくなることを知ることができるその後この画面上でユーザーが生産量を何割増しにしたらどうなるか 1 日の消費量を変化させたらどうなるかをインタラクティブに計算し直しながらみることができるようになっている j) ポイントサマリー最後に一連の想定が終わった後ユーザーが関心とする任意の地点における想定結果をサマリーとして返すジオプロセッシングサービスを作成した一回の想定でもユーザーは様々な地点の状況を知りたいというニーズがあると考えられるたとえば複数の事業所を持つ企業であれば BCP を検討する際にその想定でそれぞれの事業所がどうなるのか関係先取引先の状況がどうなるのかを知る必要があると考えられるそしてすべての関係先を併せて深刻な事態を引き起こす地震が発生するのはどんな場合かその場合どういったように計画を立てるかを検討する住民であれば家族の勤務先や学校などの情報も必要であろうその場合にひとつひとつの想定した地図を読むのではなくそれぞれのポイントごとに一覧してみられるとデータの取得が容易になると考えられるそこでこれまでの想定結果を参照しピンポイントで知りたい点のサマリーを知るための機能を追加したウェブアプリケーション上でクリックして地図上で知りたい点を押すボタンをおして地図上の関心のある地点をクリックするとその地点の位置情報それからこれまで計算してきた結果を参照するためのそれぞれの結果マップサービスの URL をパラメータとしてウェブアプリケーションがサービスにリクエストを送信するサービス側では受け取ったパラメータからそれぞれの想定結果の結果マップサービスにアクセスし GIS の指定したポイントにおける値を読み取る機能によりそれぞれの結果のその位置での値を取得するそしてそれをテキストとしてウェブアプリケーションに戻す作業をするウェブアプリケーションではそれを整形してクリックした地点の情報サマリーとして震度分布建物倒壊確率火災発生確率死亡確率停電日数ガス停止日数断水日数下水道支障日数大企業の業務停止日数中小企業の業務停止日数製造業の業務停止日数非製造業の業務停止日数を表示させる図 11 にポイントサマリーを取った後の画面を示すユーザーは知りたい地点ごとに地図上をクリックすればその位置の情報を取得することができる 4. 考察これまで誰もが簡単に地震被害想定ができるシステム災害の全体像をとらえられるシステムの構築を目指してサービスの連携という手法を用いてプロトタイプシステムを構築してきた本章ではこの方法について若干の考察を加えたいと思うまずサービスの連携による予測というところでこの新しい方法は次の点で有効であると考えられた一つの点としてはすべてのデータや処理を一括して 1 つのシステムとして構築する必要がないという点である一括のシステムとして構築しようとするとその者がすべてのデータや処理を定義しなければならず構築には図 11 任意地点の情報を取得する画面時間がかかるしかし分散させてひとつひとつのデータや処理をサービスとして構築できるようになると既にあるデータサービスや処理サービスを連携させるだけでシステムを構築できるようになりその構築にかかる時間は短縮されるメンテナンスの面でも新しいデータができればそれでデータサービスへの参照を置き換えるだけでよくなる新しい手法ができればそれで処理サービスを置き換えるだけで適用することができ研究成果の迅速な実戦活用が期待されるさらに一括のシステムとして構築しようとすると様々な目的に使えるようにと機能が多くなり機能が多くなりすぎた場合に応用可能性やユーザビリティが失われがちになる本手法を用いるとサービスを必要に応じて目的に応じて使う人に応じて選択して使用し様々なウェブアプリケーションを構築できようになる住民に地震の特徴を教えるための教育用アプリケーション図上訓練などのシナリオを作成するためのアプリケーション企業が BCP を考えるためのアプリケーションなど同じサービスを用いても様々なアプリケーションを作成することが容易になる二つ目の点であるがデータや処理サービスは誰が作ってもよく柔軟に組み合わせることが可能であるため様々な種類の想定が可能となるサービスはインターネットで一般に公開することができるためたとえば筆者のサービスを他者が他の目的で使用すること筆者のサービスを使って新たなウェブアプリケーションを構築することも可能である今回は計算時間の短縮のため簡易な方法を用いているが精度を上げるために別の方法を用いて処理サービスを立てて置き換えることも可能になる処理サービスが処理をスーパーコンピュータなどに渡せば大量の情報処理を行って結果を返すことも可能になろうまた他者が必要な機能を必要に応じてサービスとして追加していくことができるたとえば市町村ごとの集計がほしいというのであればそれをするサービスを単体で作ればそのサービスを使っていろいろな想定結果の市町村ごとの集計が可能となるどこにどんなデータがサービスとして公開されていてどこにどんな処理がサービスとして公開されているかを知ることができるポータルがあればそれを参照して組み合わせることができるデータサービスについての内容や解像度作成者や作成時期などを示したカタログ処理サービスについてのどのようなパラメータを入力しなければならないかどんな処理を行うのか出力をどう使うのかなどを示したカタログの整備を目下行っているところであるそのインフラとして地図関連のサービスを登録しカタログを作りウェブマップ上に重ねて表示することができる ESRI 社の ArcGIS Online 21) のようなものが整備されている 222

9 ただ以上のように様々な有効性はあるもののまだまだ簡単にサービスが構築できる仕組みにはなっていないある程度の GIS 技術とプログラミング技術が必要である状況であるが一からシステムを構築するよりは遙かに省力可されると考えられるまた複数の手法を組み合わせる際の精度のコントロールも重要と考えられる精度は解析に用いるデータの解像度や用いるデータの種類や量手法によって異なる例えば本研究で用いた建物をすべて同じものとして扱う手法と構造築年等を考慮してデータを拡充しそれぞれについての被害を計算する手法では結果が異なる少ないデータで簡易的に計算した結果を高度な手法を用いて詳細に計算するサービスに入力してもその精度は前者に規定されるそれぞれのサービスがどのくらいの精度があるのかを把握しながら組み合わせていく仕組みを検討する必要がある 5. まとめと今後の課題本論文では地震災害の様々な想定を誰もが簡単にできるようになることそしてその開発においては多分野多組織のデータや手法を柔軟に組み合わせること開発に掛ける労力をできるだけ軽減することを念頭に簡易型地震被害想定ウェブアプリケーションあなたのまちの直下型地震を開発しその中でその仕組みを検討したその結果以下のようなことが明らかになったすなわちこれまでの統合されたアプリケーションではなく地震被害想定におけるデータ処理結果をそれぞれ分散したサービスとして取り扱う新しい手法が様々な現象を想定するうえで有効であると考えられる分散したサービスとして取り扱うことによってそれを柔軟に組み合わせてアプリケーションを作成することができ複雑な現象の想定も可能となるまた目的に応じたアプリケーションが作成可能となり防災における様々な主体に使ってもらうことが可能となると考えられるさらには様々な人の作ったデータ処理サービスはインターネットを介して使用することができるため最新のデータ最新の研究成果をより早く利用することができるようになると考えられるしかしながら本アプリケーションは何人かに利用してもらって評価をしてもらっているものの多くの人々に利用してもらって体系的な評価結果をまとめるには至っていない今後の課題としては様々な対象者に利用してもらって利用結果や評価をまとめその結果に基づき本手法の実利用への検討を実施したいまたその上で様々なサービスを作成していくことによってより多くの想定を可能にすることまたそのサービスを相互利用可能にするためサービスのポータルを作成すること複数のサービスを組み合わせる際の精度のコントロールなどについても検討していきたい謝辞本研究は文部科学省委託研究都市の脆弱性が引き起こす激甚災害の軽減化プロジェクトサブプロジェクト 3 都市災害における災害対応能力の向上方策に関する調査研究 ( 代表林春男 ) の一環として行われたここに記して謝意を表する参考文献 1) 産業技術総合研究所 :QuiQuake 地震動マップ即時推定システム, 2) 防災科学技術研究所 :J-RISQ, 3) 内閣府 : 地震防災情報システムの整備, 4)ESRI ジャパン : 事例地震時の応急対応を支援するための広域版地震被害想定システムの開発 ( 消防研究センター ), 5) 大阪ガス : 地震被害予測システム, / _3922.html 6) ESRI: ジオプロセッシングツールリファレンス, ols/a-quick-tour-of-geoprocessing-toolreferences.htm 7) ESRI:ArcGIS for Server, 8) ESRI:ArcGIS API for Javascript, 9) 地震調査研究推進本部 : 主要活断層帯の長期評価, tion/major_active_fault/#01 10) 中央防災会議 : 南海トラフの巨大地震モデル検討会 ( 第二次報告 ) 追加資料地表震度分布, tml 11) 中央防災会議 : 首都直下地震対策専門調査会報告, 92p., ) 独立行政法人消防科学研究所 : 簡易型地震被害想定システムユーザーズガイド 13) 童他 : 被害事例に基づく地震動強さと家屋被害率の関係, 第 9 回地震工学シンポジウム, (1995) 14) 水野堀内 : 地震時の出火件数の予測に関する研究, 日本建築学会論文報告集,250,81-90(1976) 15) 田村他 : 人的被害の発生に及ぼす地震発生時刻の影響 - 木造建物の震動被害による死者を例として-, 第 9 回地震工学シンポジウム, (1995) 16) 永田茂 : 地震時のライフライン機能支障による企業の事業影響の簡易評価手法について第 2 回相互連関を考慮したライフライン減災対策に関するシンポジウム講演集, 土木学会 17) 庄司学高橋和慎中村友治櫻井俊彰 :2011 年東北地方太平洋沖地震において地震動が主要因と考えられる道路構造物の被害東北 6 県及び関東 1 都 6 県に敷設された国道及び県道の被害, 土木学会論文集 A1,Vol.68,No.4,I_1186-I_1193, ) 日本ミネラルウォーター協会 : 国内生産輸入数量 (2011 年 ) 19) 経済産業省 : 企業活動基本調査 (2008 年度 ) 20) 総務省統計局 : 家計調査 (2013 年度 ) 21)ESRI:ArcGIS Online, ( 原稿受付 ) ( 登載決定 ) 223

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Microsoft Word docx 3. 研究報告 3.1 円滑な応急復旧対応を支援する災害情報提供手法の開発 3.1.1 過去の災害経験の整理体系化 3.1.1.1 都市地震防災ジオポータルの開発 (1) 業務の内容 (a) 業務の目的個々の防災担当者および被災者 ( 情報の受け手 ) が災害対応を行うにあたってどの時点でどのような情報を必要としたかそれに対してどのような災害情報が提供されたかあるいはされなかったかについて