大成建設が河川工事の出水警報システムの機能を拡張、AIを活用し24時間先まで水位予測：導入事例

大成建設は、河川工事で生じる急激な水位上昇を予測し、出水が懸念される際に、アラートを配信する出水警報システム「T-iAlert River」に新たな機能を追加した。新機能は、過去の天気実況や予報に基づき、AIを活用して24時間先までの河川水位を予測するため、従来の予測より早い段階で、施工現場や周辺流域の出水に対応でき、人員や建設機械・資材などの退避が可能となる。

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　大成建設は、河川工事で生じる急激な水位上昇を予測し、出水が懸念される際に、アラートを配信する出水警報システム「T-iAlert River」に新たな機能を追加したことを2022年8月24日に発表した。

近傍に観測所がなくても水位予測を実現

　近年、河川流域では地球温暖化の影響により大雨に伴う出水被害が多発しており、解決策として、国土交通省は河川周辺の住民などを対象に6時間先までの河川水位を予測し、情報提供※1している。

※1 6時間先河川水位予測情報：国土交通省は、河川周辺の住民等が安全に避難できるよう、国の出水予報の発表の基準となる水位観測所を対象に6時間先までの水位予測情報を提供。

　一方、大成建設では、河川工事を対象に、12時間程度先の河川水位を予測して出水警報を配信するシステム「T-iAlert River※2」を2008年に開発し、これまで10件以上の河川工事で出水時の避難計画立案などで安全管理に活用してきた。

※2 T-iAlert River：大成建設が2008年に独自開発し、施工現場の河川水位を予測して出水警報を配信するシステムで、流域の降水量データから河川流量を解析する方法と、水位観測所間の水位の相関式から下流（現場）での水位を予測する方法を用いて12時間程度先の工事現場の河川水位を予測することが可能。

　しかし、退避時間に余裕がある避難計画を立案するには、河川水位の上昇と下降の発生時期を早期に把握した上で、建設機械と資材の退避を判断する必要があり、従来のT-iAlert Riverでは、近隣河川にある複数観測所での水位データが必要で、対象流域周辺に観測所がない場合には水位予測が困難となっていた。

「T-iAlert River」の概要　出典：大成建設プレスリリース

　そこで、大成建設は、観測所の水位データを使用せずに、雨雲画像を用いてAIにより24時間先までの河川水位を予測する機能をT-iAlert Riverに追加した。

　新機能を搭載したT-iAlert Riverの予測手順は、全国の雨雲画像を利用して過去の天気実況を基に、予測地点での「雨雲画像」（予測開始時を起点とする前後24時間分の合計48時間分）を抽出する。

　次に、得られた雨雲画像とその時間帯に工事地点で計測された「河川水位（観測開始時を起点とした1〜24時間後）」を併せてデータベース化し、データベースに基づき約7万ケースの出水についてAIで深層学習を行う。

　続いて、予測地点の天気実況と天気予報をベースに、現在を起点とする前後24時間分の雨雲における変化と類似した雨雲画像を深層学習の結果から抽出し、AIで学習した河川水位データを基に1〜24時間先までの水位予測結果として表示し、出力する。

新機能を搭載した「T-iAlert River」の予測手順　出典：大成建設プレスリリース

　新たな機能を実装したT-iAlert Riverのメリットは、河川の大小を問わず、予測地点での天気予報による雨雲画像から24時間先の河川水位を推測するため、近傍に観測所がなくても水位予測を実現する点。

　加えて、24時間先までの河川水位を予測し、危険水位に到達する時刻を早期に把握するため、従来のT-iAlert Riverよりも早期に人員や建設機械・資材などを退避させられる。さらに、河川水位の上昇と下降の傾向を早期に把握し、出水後の復旧タイミングを見越して工事再開に向けた準備や作業に早い段階から着手するため、出水に伴う工程の遅延を最小限に抑制する。

1〜24時間先までの水位予測例（予測水位と実測水位の比較）　出典：大成建設プレスリリース