デジタルツイン技術が拓く新たな災害予測：自治体職員が知るべき可能性と実務への応用
デジタルツインとは何か、そしてなぜ防災に重要なのか
近年、「デジタルツイン」という言葉を耳にする機会が増えているのではないでしょうか。デジタルツインとは、現実世界のモノやシステム、あるいは都市全体を、コンピューター上の仮想空間に高精度に再現する技術のことです。このデジタル空間上で、現実世界では困難なシミュレーションや分析を行うことで、現実の状況把握や将来予測、意思決定に役立てようという取り組みが進んでいます。
この技術が、自治体の防災業務においても大きな可能性を秘めているとして注目されています。これまでの災害予測や被害シミュレーションは、特定の物理モデルに基づいて行われることが一般的でした。しかし、デジタルツインでは、地形データ、建物情報、インフラストラクチャ、さらには人口動態やリアルタイムのセンサーデータなど、様々な種類の情報を統合して仮想空間に再現します。これにより、より複雑で現実的なシナリオに基づいたシミュレーションが可能となり、災害リスクの評価や対策計画の精度向上に貢献することが期待されています。
自治体防災におけるデジタルツイン技術の応用可能性
デジタルツイン技術は、自治体防災の様々なフェーズで活用できる可能性があります。主な応用例を以下に示します。
- 高度な被害シミュレーション: 洪水、地震、津波、土砂災害、火災など、多様な災害シナリオをデジタルツイン上で実行し、建物一つ一つの浸水深や損傷レベル、インフラ（道路、橋梁、ライフラインなど）への影響、住民の避難経路への影響などを詳細かつ視覚的にシミュレーションできます。これにより、従来のシミュレーションでは捉えきれなかった局地的な被害や、複数のリスクが複合した場合の影響を把握しやすくなります。
- リスク評価と脆弱性分析: デジタルツイン上に、地域の建物属性（築年数、構造、用途など）、人口分布（高齢者や要配慮者の分布を含む）、重要施設（病院、避難所、公共施設など）の配置、インフラ網などのデータを統合して表示・分析することで、災害リスクの高いエリアや特に脆弱な施設・インフラを特定できます。これは、ハザードマップの精度向上や、防災対策の優先順位付けに役立ちます。
- 避難計画の策定支援: 被害シミュレーションの結果に基づき、特定の災害発生時の避難経路の安全性や所要時間を分析したり、避難所の収容能力に対する需要を予測したりすることができます。また、リアルタイムの人流データなどを組み合わせることで、発災直後の避難行動パターンをシミュレーションし、より効果的な避難指示の発令タイミングや避難誘導方法を検討することも可能になります。
- インフラ管理と復旧計画: 地震による橋梁の損傷リスク評価や、洪水による地下施設の浸水リスク評価など、インフラの個別の脆弱性をデジタルツイン上で詳細に分析できます。発災後には、被災状況の情報をデジタルツインに反映させることで、インフラ被害全体の状況を俯瞰し、復旧作業の優先順位付けや必要なリソースの計画に役立てることができます。
- 都市開発・土地利用計画への反映: 新たな開発計画や土地利用規制案が、地域の災害リスクにどのような影響を与えるかをデジタルツイン上で事前にシミュレーションし、防災の観点から最適な都市計画を検討する際の判断材料とすることができます。
デジタルツイン導入のメリットと考慮事項
デジタルツイン技術を防災に導入することで、自治体はより精緻で多角的な視点から災害リスクを評価し、データに基づいた客観的な意思決定を行うことが可能になります。住民への防災情報提供においても、視覚的に分かりやすいシミュレーション結果を示すことで、理解促進や避難意識向上につながる可能性があります。また、様々な計画策定プロセスの効率化や高度化も期待できます。
一方で、導入にあたってはいくつかの考慮事項があります。
- データ収集と整備: 高精度なデジタルツインを構築するためには、非常に詳細で多様なデータが必要です。地形データ、建物3Dモデル、地下構造データ、各種センサーデータ、GISデータなど、これらのデータを収集し、標準的な形式に整備・統合する作業は大きな労力を伴います。データの鮮度維持も継続的な課題となります。
- コスト: デジタルツインの基盤システム構築、データ整備、運用・保守には相応の費用がかかります。予算が限られる自治体にとっては、費用対効果を慎重に検討する必要があります。クラウドベースのソリューションを利用することで、初期投資を抑えられるケースもあります。
- 技術的な専門知識と体制: システムの運用、シミュレーションの実行、結果の分析には、ある程度の技術的な知識が必要です。職員の育成や、専門知識を持つ外部機関との連携体制の構築が求められます。また、防災部局だけでなく、都市計画、建設、IT、統計など、関係部局間でのデータ共有や連携体制も重要になります。
- プライバシーとセキュリティ: デジタルツインには個人に関わるデータ（人口分布など）や重要なインフラ情報が含まれる場合があります。これらの情報の適切な管理、プライバシー保護、サイバーセキュリティ対策が不可欠です。
実務への応用事例（架空の例）
具体的な活用シーンをイメージするために、架空の応用事例をご紹介します。
- 架空事例：A市の洪水対策計画更新 A市は過去の洪水で大きな被害を受けた経験があり、新たな治水対策と避難計画の見直しを進めていました。市はデジタルツイン技術を導入し、市内全域の地形、建物（高さ情報を含む）、河川・下水道網、浸水想定区域、さらには過去の浸水実績データを統合した仮想空間を構築しました。このデジタルツイン上で、様々な降雨量・河川流量シナリオに基づく洪水氾濫シミュレーションを実施。個別の建物レベルでの浸水リスクや、主要道路の通行止め箇所、孤立集落発生リスクなどを視覚的に詳細に把握できるようになりました。この結果を基に、市は既存のハザードマップを更新し、避難ルートの再評価、避難所への到達困難エリアの特定、そして特にリスクの高い地区におけるきめ細やかな避難誘導計画を策定しました。また、シミュレーション結果を住民説明会で活用し、具体的な浸水イメージを示すことで、住民の危機意識向上と早期避難行動の促進に繋げました。
- 架空事例：B町の地震後応急対応シミュレーション 山間部に位置するB町は、地震発生時の土砂災害や道路寸断リスクが高い地域です。町はデジタルツインを活用し、詳細な地形データ、地質データ、道路網、橋梁データ、そして建物の簡易的な構造データを統合。想定される震度分布や地盤の揺れやすさに基づいた地震動シミュレーションを実施しました。さらに、地震動による斜面崩壊リスクや、橋梁の損傷・落橋リスクを重ね合わせ、緊急輸送ルートとして指定されている道路が寸断される可能性をシミュレーション。どのルートが最も早く復旧可能か、代替ルートはあるかなどを仮想空間上で検討しました。このシミュレーション結果は、発災後の初動対応における優先順位付け、緊急車両の迂回路検討、そして必要な重機や人員の手配計画に反映され、応急対応の迅速化に役立つと期待されています。
まとめと今後の展望
デジタルツイン技術は、単なる高度な可視化ツールにとどまらず、多様なデータを統合し、複雑なシミュレーションを通じて、これまで以上に精緻な災害予測やリスク評価を可能にする強力なツールです。自治体防災担当者の皆様にとって、防災計画の策定、避難対策の具体化、そして迅速かつ適切な意思決定を支援する上で、重要な役割を果たす可能性があります。
データの整備やコスト、運用体制など、導入にはいくつかのハードルがあることも事実です。しかし、技術は日々進化しており、段階的な導入や特定の課題に特化した活用から始めることも考えられます。他自治体の先進事例を参考にしたり、専門ベンダーからの情報収集を進めるなど、デジタルツイン技術が自治体の防災力向上にどう貢献できるか、可能性を探っていくことは非常に有益であると考えられます。