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[報告] みちびき利用ハッカソン「RPD Challenge 2020」を開催

2021年09月17日

内閣府は2021年7月8～9日、みちびきを活用した災害関連アプリケーションの企画を競うハッカソン(*1)「RPD Challenge 2020(*2)」の最終審査会を、タイ地理情報・宇宙技術開発機関（GISTDA）(*3)、MGA（Multi-GNSS Asia）との共催により開催しました。
世界各国の学生や技術者ら約100名が集まり、昨年（2020年）10月から活動を開始。津波と洪水への災害対策を題材として、専門家によるWebセミナーやチームでの打ち合わせを重ねてきました。みちびきやGNSSに関する理解を深めつつ水災対策の問題点を掘り下げ、問題解決に向けたアプリケーションや災害対策システムをチームごとに作成した上で、この最終審査会に臨みました。以下に受賞した4チームの企画を紹介します。

(*1) ハックとマラソンをかけ合わせた造語で、限られた時間でプログラムをコーディングするイベント
(*2) RPD Challenge 2020：Rapid Prototype Development Challenge 2020 Extended
(*3) GISTDA：Geo-Informatics and Space Technology Development Agency

洪水情報を把握して伝えるシステム

──Team CULFEWS（Grand Prize Winner／MGA賞）

防災・測量・電子工学などの専門知識を持つ人材が集結（CULFEW提供資料）

タイのチュラーロンコーン大学の5名によるTeam CULFEWSは、洪水の早期警戒システムを提案しました。洪水が頻発する地域では、早期警戒の情報が住民に信用されずに避難行動が遅れるという問題があります。警戒情報の信頼性を高めるため、ネットワークに接続して情報を集めるIoT（Internet of Things、モノのインターネット）センサを活用して水位情報を収集し、過去の洪水データも参照しながら洪水の範囲を正確に予測します。衛星EWS（Emergency Warning System、緊急警報システム）なども使って情報を配信、細かく密集して配置された防災無線塔からの放送やデジタルサイネージ（Digital Signage、電子看板）を使って適切な地域に警戒情報を展開する仕組みを提案しました。

GNSS／みちびきからの情報と既存の防災基盤を統合（CULFEW提供資料）

加えて、タイでも利用者の多いLINE用のアプリとして"FLOODBOY"（洪水ボーイ）というキャラクターを設定し、彼を介して利用者から浸水情報を収集して避難誘導を行う仕組みを組み入れました。他にも水位計測のためのカメラ画像処理や、防災無線タワー整備で協力すべき政府機関、各種情報のやりとりの順序、システムを制御する計器盤のデザインにまで踏み込んだ内容となっており、完成度の高い提案として高評価を得ました。

メンバーの一人、電子工学専攻のPurk Sasithongさんはこう語ります。
「2010年頃に洪水で被災した際、食糧も電気もなく、つらい思いをしました。情報がないために身動きがとれず、同じ目に遭う人たちがまだ出てしまう。それを防ぐ手助けができればと思っています」
災害対策と危機管理を学んでいるKunch Ringrodさんは、「間近に洪水が迫っていても、人は報道される内容よりも近所の人の言うことを信じがちです。こうした仕組みが信頼されるには、地域の実情に合わせられる柔軟性が必要です」と今後の課題を分析しています。

安全な避難経路を即座に提供する

──Team SWAN（みちびき賞受賞）

Team SWANはタイと日本の合同チーム（SWAN提供資料）

タイのチェンマイ大学、アジア工科大学院、日本の中央大学のメンバーによるTeam SWANは、安全な避難経路を推奨するアプリケーションの企画を発表しました。この企画では、みちびきを始めとするGNSSで得られた位置情報、及びEWSによる情報をきっかけとして、事前に用意された複数の災害シナリオから現実に即した想定を選択し、地形や標高などを勘案した安全な避難経路を、推奨避難経路として即座に利用者に提供します。

アプリケーション内部の流れ図（SWAN提供資料）

発災を知らせるEWSの警報を、みちびきからの配信と連携させることを想定しています。模擬データを受信してデコード（復号化）し、スマートフォンに配信するまでを、L1S信号を受信可能なソニー製ボードコンピュータ「Spresense」で試行しました。

みちびきから災害情報を受信し、推奨する避難経路をアプリで配信する（SWAN提供資料）

鍵となるのは「シナリオバンク」と呼ばれる、条件を変えた多数のシミュレーション結果から、最適経路を短時間で選び出す仕組みです。どんな場合でも安全であるような避難経路が見つかれば、それを利用者に推奨します。将来はドローンや監視カメラなどで多くの情報を集め、より精度の高い避難経路を推奨する構想も語られました。

発表者の一人、チェンマイ大のAreeya Tivasuradejさん

指導に当たった中央大学の有川太郎教授は、「防波堤防潮堤などのハードウェアだけに頼らない、ソフト面での防災インフラ構築の取り組みであり、実際に観察や計測を行った結果とシミュレーションのデータを融合させ、予測や行動支援に結び付ける都市の将来像につながる試み」とその背景を解説します。

参加メンバーからは、次のような成果が寄せられました。
「地理学専攻でしたが、弱みだった技術の知識を多く得ることができました。また、国を超えた共同作業からも多くの刺激を受けました。私にとってはハッカソンへの参加そのものが一つの挑戦でしたが、チームとして成果が出せたことで、さらにこれを発展させたいと思うようになりました」（Areeyaさん）
「私たちの想像力が及ばないタイの現地事情も知ることができ、より現実的な企画が提案できたと思います。日頃から取り組む津波防災研究の意欲の向上にもつながっています」（中央大・白井さん）
チーム名の「SWAN」は、公園などにある白鳥型の足漕ぎボートのように「みんなで漕いで、より遠くへ行こう」という思いで命名したそうです。

放流したビーコンで洪水拡大を予測

──Team SGNAVI（みちびき賞受賞）

スマーフォンによる洪水監視アプリ（SGNAVI提供資料）

Team SGNAVIは、英国出身でオランダ・ライデン在住の航空宇宙技術者であるZachary Rawlandさんと、スペイン・マドリード在住の通信技術者 Eva F. Rodriguezさんによるチームです。彼らの企画はGNSS機能を備えた小型センサを洪水対策に役立てようというもので、そのために2種類のビーコンを用います。

放流型と定置型の２種のビーコンを活用した仕組み（SGNAVI提供資料）

河川に放流する「ダイナミックビーコン」は、GNSS受信機能と温度・加速度・濁度などのセンサ、そして通信機能を備えるだけの最小限の構成です。水流につれて動くダイナミックビーコンの「軌跡」を収集します。得られたデータの信頼性を評価するため、複数のニューラルネットワークモデル（Neural Network、脳の神経回路の一部を模した数理モデル）を比較検討するなどしました。

定置型の「スタティックビーコン」は、超音波センサによる水深データも取得します。これらのデータに数学的処理を施すことで洪水の拡大範囲を予測し、EWSと合わせてアプリで提供しようという構想です。

Zachary Rawlandさん

Rawlandさんは他のハッカソンで野生動物を追跡する仕組みを経験しており、そこから洪水予測での小型ビーコン活用を着想したそうです。今回提供されたワンボードコンピュータ「Spresense」については、「C++（シープラスプラス）やpython（パイソン）などのプログラミング言語が使え、同時にGNSS受信機である点が素晴らしい」と評価しています。

Eva F. Rodriguezさん

GNSS技術に通じているRodriguezさんは、「こんな小さな受信機で測位とメッセージ受信が同時に行えるのは驚きで、それを同時に行うQZSSの考え方も素晴らしいと思います。欧州でも2023年の提供開始に向け、QZSSと共通フォーマットでのEWS運用を準備していますが、これまでに存在しなかった警報の仕組みを生み出すきっかけになるかもしれません」と期待を語りました。

低価格のGNSSブイで津波を検知

──Team BSU（GISTDA賞）

Pakpoom Tiwakornkitさん

バンコク・スワンナプーム大学のPakpoom Tiwakornkitさんは、5つの補助的な仕組みを統合した津波EWSの企画でGISTDA賞を勝ち取りました。

津波検知の補助的な仕組み（BSU提供資料）

従来のGNSS津波ブイは非常に高価なものですが、安価なGNSSブイで得られた海面の上下動データを適切な時間枠で区切ってFFT（Fast Fourier Transformation、高速フーリエ変換）処理を行うことで、周期の短い風浪（水面を吹く風で起こる波）の影響を排除し、長周期の津波を抽出・検知しようという企画です。

会話ベースのメッセージ伝達システム（BSU提供資料）

通信事業者による回線が使えなくなっても津波の早期警戒情報やEWSを伝達できるよう、Bluetooth／WiFi／LPWAN（Low-Power Wide-Area Network、低消費電力広域通信網）などでスマートフォンが相互に接続する会話システムや、街角に配置した監視カメラ画像から人物を抽出して被災者や要救助者発見に役立てる仕組み、スマートフォンの位置情報を利用して最適な避難経路を伝達するといった、既存の機器や仕組みを改良・統合することで津波犠牲者を減らす大がかりな構想を発表しました。

津波検知や被災者探索などの補助的な仕組みを統合したサービス（BSU提供資料）

今回の成果と将来についてTiwakornkitさんは「RPD Challenge 2020では加藤照之先生（東大名誉教授、GNSS津波ブイの第一人者）らとの対話で多くを学ぶことができ、とても貴重な機会でした。現在は体調を崩した母の看護で大学を離れており、まだ企画を先に進めていませんが、母が回復したらかならず復帰したいと思っています」と語ってくれました。