(57)【要約】【課題】  単独観測点データによるマグニチュード推定にあたり、複数の周期帯域フィルタを用いて正確なマグニチュードを即時に推定できる単独観測点データによるマグニチュード推定方法を提供する。【解決手段】  単独観測点データによるマグニチュード推定方法であって、単独地震計１のＰ波の連続波形を対象に複数の周期帯域のフィルタ処理を逐次行い、地震検知後数秒の複数の地震検知後数秒の複数の周期帯域フィルタ通過後の最大振幅を検出し、次いで長周期波形の最大振幅に対する比を演算し、この演算された比に基づいて、震源情報なしにマグニチュードを推定する。【選択図】  図１
2010216911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単独地震計のＰ波の連続波形を対象に複数の周期帯域のフィルタ処理を逐次行い、地震検知後数秒の複数の地震検知後数秒の複数の周期帯域フィルタ通過後の最大振幅を検出し、次いで長周期波形の最大振幅に対する比を演算し、この演算された比に基づいて、震源情報なしにマグニチュードを推定することを特徴とする単独観測点データによるマグニチュード推定方法。
【請求項２】
請求項１の単独観測点データによるマグニチュード推定方法において、非地震時の振幅比の情報を用いて地震計設置場所の地盤増幅特性を自動的に求めることを特徴とする単独観測点データによるマグニチュード推定方法。
【請求項３】
請求項２記載の単独観測点データによるマグニチュード決定法において、前記地震計設置場所の地盤増幅特性を考慮して地震時の最大振幅比を補正し、より正確なマグニチュードの推定を行うことを特徴とする単独観測点データによるマグニチュード推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単独観測点データによるマグニチュード推定方法に係り、特に、複数の周期帯域フィルタを用いた単独観測点データによるマグニチュード推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマグニチュードの推定方法には、以下〔１〕，〔２〕のように２つの方法がある。
〔１〕震源位置決定後（震源距離決定後）マグニチュードを求める方法
（ａ）振幅の絶対値Ａを求め、震源距離Ｘとの経験式からマグニチュードを求める方法であり、マグニチュードＭは、
Ｍ＝ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ａ，Ｘ）
で推定される。
【０００３】
（ｂ）スペクトルの長周期成分絶対値Ｓを求め、震源距離Ｘとの経験式からマグニチュードを求める方法（図４参照）であり、マグニチュードＭは、
Ｍ＝ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｓ，Ｘ）
で推定される。
〔２〕震源位置を決定せずにマグニチュードを求める方法
（ｃ）Ｐ波初動卓越周期Ｔ0 を求め、経験式からマグニチュードを求める方法（図５参照）であり、マグニチュードＭは、
Ｍ＝ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｔ0 ）
で推定される。
【０００４】
この手法は、地震動の周期特性がマグニチュードの大きさにより変化するという理論的・観測的に知られている事実に着目したマグニチュードの推定方法である。この場合には、地震動の周期特性を単一のパラメータで表現している。
【０００５】
この方法は震源距離を求める必要がないため、単独観測点でのマグニチュード推定に有効である。
【０００６】
ただし、この方法は、震源規模に依存する周期（スペクトル）特性を卓越周期Ｔ0 というスカラー量のみで表現するため、誤差が発生しやすくなる。
【０００７】
また、地震動が地震計設置箇所の地盤増幅の影響を受けた時、その周期特性が大きく変化することがあるため、誤差が発生しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２７７５５７号公報
【特許文献２】特開２００５−０１００４１号公報
【特許文献３】特開２００６−０７８２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、地震計は地表面に設置されるので、その記録は地盤増幅の影響を大きく受ける。その結果、上記したように、地震動の卓越周期は場所ごとに大きく変化し、この卓越周期を利用してマグニチュードを求めると大きな誤差が生じることがある。
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑みて、単独観測点データによるマグニチュード推定にあたり、複数の周期帯域フィルタを用いて正確なマグニチュードを即時に推定できる単独観測点データによるマグニチュード推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕単独観測点データによるマグニチュード推定方法であって、単独地震計のＰ波の連続波形を対象に複数の周期帯域のフィルタ処理を逐次行い、地震検知後数秒の複数の周期帯域フィルタ通過後の最大振幅を検出し、次いで長周期波形の最大振幅に対する比を演算し、この演算された比に基づいて、震源情報なしにマグニチュードを推定することを特徴とする。
【００１２】
〔２〕上記〔１〕の単独観測点データによるマグニチュード推定方法において、非地震時の振幅比の情報を用いて地震計設置場所の地盤増幅特性を自動的に求めることを特徴とする。
【００１３】
〔３〕上記〔２〕記載の単独観測点データによるマグニチュード推定方法において、前記地震計設置場所の地盤増幅特性を考慮して地震時の最大振幅比を補正し、より正確なマグニチュードの推定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、震源距離を求める必要がないため、単独観測点データからマグニチュードを即時に推定することができる。
【００１５】
また、複数のパラメータを使用することにより、誤差の少ないマグニチュードの推定を行うことがてきる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例を示すマグニチュードの推定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示すマグニチュードの推定フローチャートである。
【図３】本発明の実施例を示すマグニチュードの推定例を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示すマグニチュードの推定処理例を示す図である。
【図５】従来のマグニチュードの推定例（その１）を示す図である。
【図６】従来のマグニチュードの推定例（その２）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の単独観測点データによるマグニチュード推定方法は、単独地震計のＰ波の連続波形を対象に複数の周期帯域のフィルタ処理を逐次行い、地震検知後数秒の複数の周期帯域フィルタ通過後の最大振幅を検出し、次いで長周期波形の最大振幅に対する比を演算し、この演算された比に基づいて、震源情報なしにマグニチュードを推定する。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例を示すマグニチュードの推定装置のブロック図、図２は本発明の実施例を示すマグニチュードの推定フローチャート、図３は本発明の実施例を示すマグニチュードの推定例を示す図である。
【００２０】
図３において、横軸は周期、縦軸はスペクトル振幅（変位）を示している。
【００２１】
図１において、１は地震計、２は通信回線、１０は制御処理装置、１１はアンチエイリアシングフィルタ（ローパスフィルタ）、１２はＡ／Ｄ変換器、１３は波形収録部、１４はメモリ、１５は周期帯域フィルタ処理部、１６は周期帯域フィルタ通過後の時刻歴波形の振幅検出部、１７は長周期波形の最大振幅に対する比の演算部、１８はマグニチュード推定部、１９は情報文送出部、２０はＧＰＳ時計、２１は状態表示装置、２２はモデムである。
【００２２】
次に、図２を参照しながら、本発明のマグニチュードの推定方法について説明する。
【００２３】
（１）単独の地震計１からのＰ波の情報を制御処理装置１０に取込み、デジタル波形データとして時刻歴波形をメモリ１４に取得する（ステップＳ１）。
【００２４】
（２）周期帯域フィルタ処理部１５で処理された複数の周期帯域の時刻歴波形の振幅を、周期帯域フィルタ通過後の時刻歴波形の振幅検出部１６で求める（ステップＳ２）。なお、このことは、図３に示すような複数の周期帯域のスペクトル振幅Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を求めることと等しい。
【００２５】
（３）次に、複数の周期帯域の時刻歴波形の振幅において、最大振幅に対する他の周期帯域の他の周期帯域の時刻歴波形の振幅の比Ｒ1 ，Ｒ2 ，…，Ｒi を長周期波形の最大振幅に対する比の演算部１７で演算する（ステップＳ３）。
【００２６】
（４）ステップＳ３で求めた比に対して事前に用意した経験式を考慮することにより、震源情報なしにＰ波からマグニチュードを推定する（ステップＳ４）。
【００２７】
（５）情報文送出部１９から早期マグニチュードの推定情報を通信回線２へ送信する（ステップＳ５）。
【００２８】
このように、本発明の単独観測点データによるマグニチュードの推定方法は、地震規模に依存する周期特性を、図３に示すような複数の周期帯域のスペクトル振幅Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の比Ｒi により定義し、これらの関係の経験式を利用することにより、マグニチュードを求める。
【００２９】
Ｍ＝ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｒ1 , Ｒ2 , Ｒ3 , ・・・）
Ｒ1 ＝Ｓ2 ／Ｓ1 
Ｒ2 ＝Ｓ3 ／Ｓ1 
Ｒi ＝Ｓi ／Ｓ1 
ここで、事前に用意した経験式について説明する。
【００３０】
上記したように、Ｒ1 ＝Ｓ2 ／Ｓ1 ，Ｒ2 ＝Ｓ3 ／Ｓ1 ，Ｒi ＝Ｓi ／Ｓ1 が示される。
【００３１】
上記の式で求められたＲ1 〜Ｒi に関連して過去のデータからマグニチュードＭとの関係式をそれぞれ以下のように回帰する。なお、ここでは、Ｒに関する一次式を示しているが、実際には１次式以外の回帰式が使われる可能性もある。
【００３２】
Ｍ1 ＝ａ1 ・Ｒ1 ＋ｂ1  
Ｍ2 ＝ａ2 ・Ｒ2 ＋ｂ2  
Ｍi ＝ａi ・Ｒi ＋ｂi  
ここで、ａ，ｂは回帰の係数である。
【００３３】
上記の処理で複数のマグニチュードＭが求められるが、以下のように最終的なマグニチュードは、これらの重み付き平均から求められる。
【００３４】
Ｍ＝（Ｍ1 ・ｗ1 ＋Ｍ2 ・ｗ2 ＋……＋Ｍi ・ｗi ）／（ｗ1 ＋ｗ2 ＋…ｗi ）
なお、マグニチュードＭは、上記式のようにＭ1 〜Ｍi の重み付き平均により求められるが、ｗはその時の重み係数である。
【００３５】
ここでは、「波形が定常的な状況では、狭帯域の帯域フィルタをかけた各周期の時刻歴波形の振幅の比は、各周期におけるスペクトル振幅の比に等しい」という性質を使用して、すべての時間領域で以下のような処理を行う。
【００３６】
図４は本発明の実施例を示すマグニチュードの推定処理例を示す図である。
【００３７】
この図において、４１は時刻歴波形、４２は帯域フィルタ１、４３は帯域フィルタ２、４４は帯域フィルタｉ、４５は帯域フィルタ１通過後の時刻歴波形、４６は帯域フィルタ２通過後の時刻歴波形、４７は帯域フィルタｉ通過後の時刻歴波形、４８は最大振幅の比（≒スペクトル振幅の比）である。
【００３８】
ここでは、時間領域での時刻歴波形４１に各フィルタ（１，２，ｉ）をかけて得られる時刻歴波形４５，４６，４７に基づいて最大振幅の比（≒スペクトル振幅の比）を得ることができる。
【００３９】
この処理はすべてを時間領域で毎ステップ行うことが容易であり、地震時、非地震共に計算負荷は一定となる。
【００４０】
本発明では、震源距離を求める必要がないため、震源情報なしに単独観測点におけるＰ波のデータからマグニチュードを即時に推定することができる。
【００４１】
また、震源規模に依存する周期（スペクトル）特性を複数のパラメータ（複数の周期帯域のスペクトル振幅）で多角的に表現するため、単一のパラメータを用いてマグニチュードを推定する従来技術に比べて誤差の発生を抑えることができる。
【００４２】
さらに、非地震時の記録から設置場所の増幅特性を自動的に計算することができるため、これを利用して、地震時の最大振幅比を補正し、地盤の増幅特性の影響を除去したより正確なマグニチュードの推定を可能とする。
【００４３】
このように、本発明によれば、複数の周期帯域のフィルタの出力を利用し、複数のパラメータから地震動の周期特性を表現し、これを経験式に照らすことによりマグニチュードを求めることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の単独観測点データによるマグニチュード推定方法は、単独観測点の地震データからマグニチュードを即時に推定可能なマグニチュード推定方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１    地震計
２    通信回線
１０    制御処理装置
１１    アンチエイリアシングフィルタ（ローパスフィルタ）
１２    Ａ／Ｄ変換器
１３    波形収録部
１４    メモリ
１５    周期帯域フィルタ処理部
１６    周期帯域のスペクトル振幅検出部
１７    最大スペクトル振幅値に対する比の演算部
１８    マグニチュード推定部
１９    情報文送出部
２０    ＧＰＳ時計
２１    状態表示装置
２２    モデム
【図１】
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【図２】
2010216911.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010216911.tif 000006
【図５】
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【図６】
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