150 学習回数

降水レーダを用いた水文現象の予測手法に関する研究

・ . .

・・ ..

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-r

nu ハunu

唱BEE-5

150

. 出力>0.9 o 0.1く出力く0.9 X 出力<0.1

x x

。 ♂ ^><x

。

。 x

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⁰

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^。

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_。 ^。 x

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• 0， 。o 0

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• •

‘ も

•• •

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00

。 Q

図4.5.4 r=1の計算結果

x

x

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♂ ^><x

。。 x

。 Q) 0

0 0

⁰

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^x

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00 0

^{， 。o}

g

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‘ も

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•

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^。

。 凸

京� 4.5.5

^r=

5 の 計 算結 果

4-27

降水レーダを用いた水文現象の予測手法に関する研究

x x

x

p ><x

• ^x

•

-・ ・ ^{x x}

• x x

•

^• _{• x}

• "

• '. .- .

-•

• •

• ‘

_•

" • •

"

D

判4.5.6

r=lOOOの計算結果

第4. 5. 3項 模擬降雨モデルによる検討

計算に使用したデータは 、 乱数により求めた100 111�1の降雨時系列の最大累加雨

量を入力値とし、 その値に -0.1---0.1の乱数を加え 、 'lZ均50、 分散20の正規確率分布

から求めた3単位時間における発生確率が0.90以上のものを0.990、 0.90以下のもの

を0.010とした値を教師信号として学習させた。 なお 、 土石流発生確率F(Z)は次式

を用いて計算した。

円 z ド I

^{. 1}

^e-z2/2dz

I Y2π

学習後のニューラlレネットワークに

を入力して、 出力させた。 出力結果の

(4.5.6)

異なる100個の降雨時系列の最大累加雨量

部を図4.5.7に示す。

4-28

累加雨量

160 140 120 100 80 60 40 20

。

o 1 2 3 4 5

単位時間 図4.5.7模擬降雨による計算結果

図4.5.7より、 隠しておいた到達時間が 3単位時間で限界降雨が規定されてい る

ことをニューラルネ ッ トワークが検IIUしていることがよくわかる。

第4. 5. 4項 実際のデータにおける予測

使用データは、 1983�1986年の野尻川における七石流発生について、 建設省九州

南部レーダのデータのうち図4.3.2のメ ッ シ ュ15の降雨データを用いた。 このデー

タよりそれぞれ 5分�60分、 30分�-60分、 5分�1 20分、 60分� 1 20分の 5分間隔

の最大累加雨量を求めた。 そのうちの1983年8月�198 4年12月の累加雨量 21個を

用い 、 3層ニューラルネッ トワークの各入力層に各累加雨量を入力し出力層に対

して上石流発生を0.99、 不発生を0.010とす る教師信号を与え学習を行った。 ここ

で、 入力層の数はそれぞれ 12個 、 7個、 24イ問、 13個で中間層の数は3、 5、 7の3通

りの場合について試みた。 学宵J後のネ ッ トワークに1985年1月�1986年8月の各累

加雨量を入ノJして、 出力させたものを予測結果とする。 この場合出力値が0.80以

上のものを土石流発生、 それ以外のものを不発生と判断し、 実際に観測されたも

のと比較してそれを表4.5.1・4.5.2・4.5.3に示す。

4-29

降水レーダを用いた水文現象の予測手法に関する研究

表4 . 5 . 1中間層のユニット数3

以1

_発生 ^{発生 不発生}₂₁ ^5分-60分₅ ^{発生30分-60分}₂₀ ^不発生₆ ^{発生5分-12切子}₂₀ ^不発生₆ ^{発生6めト120分}₂₁ ^不発生₅

不発生 20 121 19 122 17 124 19 122

表4.5.2中間層のユニット数5

X1

_発生 ^{発生 不発生}₂₁ ^5分-60分₅ ^{発生30分-60分}₂₁ ^不発生₅ ^{発生5分-12的子}₂₀ ^不発生₆ ^{発生6的ト120分}₂₀ ^不発生₆

不発生 19 122 27 114 18 123 17 124

表4.5.3中間層のユニット数7

川!

_発生 ^{発生 不発生}₁₉ ^5分-60分₇ ^{発生30分・60分}₂₁ ^不発生₅ ^{発生5分ー12的?}₂₁ ^不発生₅ ^発生₂₁ ^{6的ト120分不発生}₅

不発生 17 124 29 112 21 120 19 122

これらの表より、 土石流の発生が確認されてい る降雨に対してネットワークが 0.80以下の出力をして不 発 生と予測したものを 見逃し、 土石流の発 生が確認され

ていない降雨に対してネットワークが0.80以上の出力をして 発 生と予測したもの を空振りとす る。 中間層のユニ ッ ト数の遠いでは出力結果にそれほどの差は見ら れないが、 全て の場合に 5個ないしは 6個の見逃しがあった。 また 、 累加雨量3 0 分-6 0分で中間層のユニ ット数が5個及び7個の場合 、 空振りの個数が他と比較し て増えていることがわかる。 それ以外の結果ははとんど変らないことか ら、 記憶

容量と計算時間の有利さから入力及び中間層のユニ ット数が少なくなる 中間層 3、

5分・60分累加雨量最大値を採用することが妥当と忠われる。

第4. 6節 結語

積立で、 明かにされたことは以下の通りで ある

( 1 )降水 レ ー ダにより観測された雨量を用い て 、 土石流の発 生限界図を 、 桜 4-30

ドキュメント内 降水レーダを用いた水文現象の予測手法に関する研 究 (ページ 64-69)