【手続補正書】
【提出日】平成21年7月23日(2009.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震波観測データにより震源位置、震源強度、震源時刻を推定し危険度を予測するリアルタイム地震危険度予測方法であって、
複数の観測点（Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、……、Ｓi 、……、ＳN ）からの各地震波観測データを受信し、
時刻ｔ1 に前記複数の観測点Ｎのいずれか１個の観測点Ｓ1 の地震波観測データにより速度ＶP の地震波が検知され、続く時刻ｔ2 に次の観測点の地震波観測データにより前記地震波が検知されるまでの時刻ｔ（ｔ1 ≦ｔ＜ｔ2 ）において、
地震波が検知された前記観測点Ｓ1 と地震波が検知されていない他の観測点Ｓi のそれぞれとを結ぶ線をｘi 軸として前記観測点Ｓ1 と他の観測点Ｓi のそれぞれとを結ぶ線の中点を原点Ｏi とし、ｘi 軸に直交して鉛直線上にｚi 軸、さらに右手示になるようにｙi 軸をとり、
ＶP ×（ｔ−ｔ1 ）を前記観測点Ｓ1 と他の観測点Ｓi を焦点とする双曲面の前記ｘi 軸と交わる点とし、前記観測点Ｓ1 を内部に含む双曲面の内側の領域を部分震源域（ｉ）として、ｉが２からＮまでに対して部分震源域の共通部分を震源域とする地震波が検知された１個以上の地震波観測データと地震波が検知されていない他の地震波観測データとを用いた高度化着未着法によって震源位置を推定し、あるいは必要に応じてその信頼限界を算出することを特徴とするリアルタイム地震危険度予測の方法。
【請求項２】
過去における地震活動度の空間分布に応じた重み係数を考慮して補正した震源域の重心に震源位置の推定値を定義し、地震の規模（マグニチュード）、震源時刻あるいは必要に応じてその信頼限界を求めることを特徴とする請求項１に記載のリアルタイム地震危険度予測の方法。
【請求項３】
第１の観測点の地震波観測データによる震源位置、震源時間と、第２の観測点の地震波観測データによる震源位置、震源時間とのベクトルの差を許容値と比較し、許容値の範囲内であれば同一地震と判定し、許容値の範囲外であれば異なる地震と判定することを特徴とする請求項１記載のリアルタイム地震危険度予測方法。
【請求項４】
地震波観測データにより震源位置、震源強度、震源時刻を推定し危険度を予測するリアルタイム地震危険度予測方法であって、
複数の観測点からの地震波観測データのうち速度ＶP のＰ波の地震波が検知された少なくとも１個以上の地震波観測データと前記地震波が検知されていない他の地震波観測データを用いて震源位置の推定を行う高度化着未着法と、ユレダス法あるいはその他の地震波観測データにより震源要素を求める方法とを、両結果の重みつき平均をするなどして組み合わせることにより、震源の位置を推定し、あるいは必要に応じてその信頼限界を求めることを特徴とするリアルタイム地震危険度予測の方法。
【請求項５】
地震観測網からの地震波観測データと、特定サイトあるいはその近傍に設置した現地地震計の観測データにより、請求項１、２又は４記載の高度化着未着法の原理を応用して、震源又は震央位置、地震の規模（マグニチュード）、震源時刻の全て又は一部を推定しあるいは地震観測網からの震源情報を使って、特定サイトにおける危険度を求めることを特徴とするリアルタイム地震危険度予測の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
地震観測網が密度、範囲において一定の水準にあって、地震データが即時的（リアルタイム）あるいは準リアルタイムで収集されている環境で、地震の発生後かつ地震波が到達するまでにその情報をユ―ザーに伝え、地震の早期警報あるいは自動防災措置を行うためのリアルタイム地震危険度予測の方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
全国地震観測網からの小数点での観測データに基づいて、リアルタイムで震源要素の全部または一部を決定する方法については、代表的にユレダス法（鉄道総研報告１９巻３号、ｐｐ１〜１２）および、着未着法（特許第３４６３６７７号公報参照）、さらにはグリッドリサーチ法などが提案され、実証試験も行われている。前者の特徴は、観測点が一点のデータから震央、マグニチュード、震源時の情報が求まることであり、後者では、２ケ所以上の観測点デ―タから震央、マグニチュード、震源時が求まることである。特定のサイトでの地震危険度の推定に当たっては、地震波伝搬に関する走時表と経験的に知られた地震波の減衰式を用いて、到達時間と地震の大きさ（最大加速度、最大速度、震度など）を推定している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、着未着法により当初それほど多くない複数の観測データを用いて震源地決定を行う場合、同時に異なる地点で発生した地震があった時には、同一の地震に属する地震波と見なされ、推定パラメータに大きな誤差が入る可能性がある。
リアルタイムで伝達される震源要素を使って、特定の場所における地震危険度（地震波到
達時間、地震の強度）を十分に早くかつ精確に推定し、人命あるいは当該の対象物の保全に供するためには、従来の方法では十分とは言えない場合があり、その改善の方法が求められている。
本発明では、これらの問題を解決する方法を提示する。すなわち、リアルタイム地震危険度予測の方法の課題を解決し、実用性を向上させるため、次の２項を提供する。
１）震源情報の高精度・高速度決定の方法
２）ユーザー側でのリアルタイム高精度地震危険度推定の方法（以下「高度化着未着法」という）
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明では、地震観測データ（観測網のデータと現地地震計データ）とリアルタイム震源情報を用いて、この課題を解決する方法を提示する。この目的を達成するため、本発明は、地震波観測データにより震源位置、震源強度、震源時刻を推定し危険度を予測するリアルタイム地震危険度予測方法であって、
複数の観測点（Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、……、Ｓi 、……、ＳN ）からの各地震波観測データを受信し、
時刻ｔ1 に前記複数の観測点Ｎのいずれか１個の観測点Ｓ1 の地震波観測データにより速度ＶP の地震波が検知され、続く時刻ｔ2 に次の観測点の地震波観測データにより前記地震波が検知されるまでの時刻ｔ（ｔ1 ≦ｔ＜ｔ2 ）において、
地震波が検知された前記観測点Ｓ1 と地震波が検知されていない他の観測点Ｓi のそれぞれとを結ぶ線をｘi 軸として前記観測点Ｓ1 と他の観測点Ｓi のそれぞれとを結ぶ線の中点を原点Ｏi とし、ｘi 軸に直交して鉛直線上にｚi 軸、さらに右手示になるようにｙi 軸をとり、
ＶP ×（ｔ−ｔ1 ）を前記観測点Ｓ1 と他の観測点Ｓi を焦点とする双曲面の前記ｘi 軸と交わる点とし、前記観測点Ｓ1 を内部に含む双曲面の内側の領域を部分震源域（ｉ）として、ｉが２からＮまでに対して部分震源域の共通部分を震源域とする地震波が検知された１個以上の地震波観測データと地震波が検知されていない他の地震波観測データとを用いた高度化着未着法によって震源位置を推定し、あるいは必要に応じてその信頼限界を算出することを特徴とする。
また、地震波観測データにより震源位置、震源強度、震源時刻を推定し危険度を予測するリアルタイム地震危険度予測方法であって、複数の観測点からの地震波観測データのうち速度ＶP のＰ波の地震波が検知された少なくとも１個以上の地震波観測データと前記地震波が検知されていない他の地震波観測データを用いて震源位置の推定を行う高度化着未着法と、ユレダス法あるいはその他の地震波観測データにより震源要素を求める方法とを、両結果の重みつき平均をするなどして組み合わせることにより、震源の位置を推定し、あるいは必要に応じてその信頼限界を求めることを特徴とし、地震観測網からの地震波観測データと、特定サイトあるいはその近傍に設置した現地地震計の観測データにより、請求項１、２又は４記載の高度化着未着法の原理を応用して、震源又は震央位置、地震の規模（マグニチュード）、震源時刻の全て又は一部を推定しあるいは地震観測網からの震源情報を使って、特定サイトにおける危険度を求めることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るリアルタイム地震危険度予測の方法によれば、高度化着未着法によって一観測点データを用いて、震源要素を推定するとともにそれらの偏差を求めることにより、地震波が検知されてから迅速かつ、高精度で震源時刻および位置が求まる。さらにその精度を推定出来るので、地震危険度推定にあたり、信頼限界を知ることができる。また、ユレダス法と高度化着未着法による融合法によって、一つの観測データを用いて、高精度に震源の位置が、その信頼限界と共に決定できる。また、許容の値を基準として、ほぼ同時に２ケ所以上で観測された地震波が、同一の地震によるものであるか否かを判定することが可能である。また、現地地震計データと緊急地震速報を併用することで、遠地地震および直下型地震の場合に、高信頼度で任意の地点での地震危険度およびその信頼限界を推定でき、特定サイトの地震危険度を、高精度に推定することが可能であり、緊急地震速報の利活用に供される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
とすることが出来る。Ｙ0i(i+1) が地震活動度深度ｈＳを越えるときは、不定扱いとする。
（６）境界点の場合
点Ｓ0 の周囲点４つの内１つまたは２つが欠けている場合である。この時には欠けた点の方向での震源の存在領域の制限に当たっては、地震活動から知られる範囲の知識を使う。以上のように、震源位置の最大値および、分散を求めることで、一観測点データによる、震源時刻および位置が求まる（高度化着未着法）。その結果、リアルタイム地震危険度の予測の高速度・高精度化が可能となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
Ｃ．Ｐ波がＰz に入った時：
パラメータをチェック、補正する（例えば、特許第３７５５１３１号公報参照）。なお、特許第３７５５１３１号公報では、ユーザ側のデータを用いて補正するとしているが、本発明ではユーザー側と広域観測データとを統一的に扱ってより正しい補正を期す。前提として、測定条件を把握しておく必要がある。
（ａ）観測が正しく行われているか否か。
（ｂ）バックグランドノイズレベルの特性を常時調べる。
この上で、Ｐ波がＰz に入ったことの真偽を検定し、その確度を求める。予め定めた確度の、閾値以上で真であるとすれば、Ｐ波がＰz に入ったことと判定する。
（ｃ−１）Ｐz 内一点検測のとき：
推定Ｐ波振幅との比較：
推定値との整合性が真と判定されれば、この検測を真とする。偽となった場合には、Ｐz に検測されたイベントと、当該地震は、同一でないとする。
（ｃ−２）Ｐz 内２点検測のとき：
(1) 推定Ｐ波振幅との比較
(2) 前述の整合性の判定
これらの判定を双方とも使って総合的に行う。（ｃ−１）の場合と同様に、イベントの同一性がないと判定された場合には、別扱いとなる。Ｐz 内の地震データから求められる危険度Ｒi が一定の閾値以上なら準備操作信号を出す。この操作は、補正震源パラメータを用いて、Ｐ波が動作ゾーンＲz に入ると思われる時間まで行う。
（ｃ−３）別イベントの時：
同時に２つ以上の地震が発生したことになる。Ｐz 内の地震データのみを用い、先に提示した少数データによる震源パラメータの推定を行なって、危険度Ｒi が一定の閾値以上なら余裕時間を勘案して、準備操作信号単独または緊急制御も殆ど同時に出す。
Ｄ．Ｐ波が危険領域Ｒz （図６の７）に入った後：
Ｒz 内の二つ以上測点で検知され、地震危険度及び確度が一定レベル以上の時には、制御開始信号を出す。
以上、方法Ａ〜ＤをＳ波がＲz に到達するまで繰り返す。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
ここでは、現地地震計３台を使った実施例を示す。現地地震計と緊急地震速報(Earthquake Early Warning Seismic data: EEW)を融合的に活用する現実的なシステムを例示する。地震危険度（地震強度と余裕時間）の内地震危険度については、最大加速度をとることにするが、他の指標（例えば、最大速度、ＳＩ値など）を用いる場合も容易に扱える。
１．地震危険度算定の方法
地震危険度およびその信頼限界算定では、以下の４種類の方法を使う。
a.現地地震計観測値（SOB: Seismic Observation Data)
b.現地地震計データとＥＥＷの一部（位置）を用いた推定値（SCAe: Calcuration by Seismic Data & parts of EEW）
c.緊急地震速報による推定値(EEW: Calcuration by EEW）
d.緊急地震速報による推定値（原観測網データ又は、あるいは現地地震計データによる補正）(EEWS:Earthquake Early Warning corrected by Network or On-site Seismic Data)２．トリガー判定の方法
１）地震危険度計測・推定マトリックス：予め定められた時間間隔毎（例えば１秒ごと）に地震危険度およびその信頼限界を実測あるいは推定する。其れを記載した表を地震危険度計測・推定マトリックスという。
２）総合推定：上記３種の推定値をもとに、予め定めた計算式により総合地震危険度推定値（ＳＹＮ）、および信頼限界ΔＹＮを計算して、所定欄に記入する。
３）対応行動・動作トリガー信号発信
ａ．現地地震計による測定値ＳＯＢが、利用者によって予め定められた対応行動・動作ごとの地震強度閾値を越えた場合には、総合地震危険度推定値に拘わらずトリガーフラッグを立てる。
b.総合地震危険度推定値（ＳＹＮ）（地震強度および余裕時間）がそれぞれの閾値を越えた場合にトリガーフラッグを立てる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
３．各算定方法の説明
１）現地地震計データによる観測値: ＳＯＢ
（１）１〜３台の現地地震計で観測された地震観測データをリアルタイムでモニター、Ｐ波検出を行う。Ｐ波到達判定に関しては、可能なら多数決で行う。Ｐ波検知後、一定の時間間隔ΔＴごとに、最大加速度絶対値およびその信頼限界を上下動成分および水平成分に対して求める。
（２）複数（３台）の地震計による加速度観測に関しては、正常動作している地震計データを用いた絶対最大加速度値の平均値を採用する。なお、エレベータのような場合には、一定の距離離れた３台のエレベータのＰ波センサーを一組として扱えばよい。
（３）その結果を地震危険度推定原表のＳＯＢ欄に記載する。新着情報をある定だめられた時間間隔ΔＴごとに追記する。
２）現地地震計データとＥＥＷの一部（位置）を用いた推定値: SCAe
（１）緊急地震速報より現地地震計データが先の場合：
ｉ。先項で記述した方法で、その時点での最大絶対加速度（上下、水平（２成分合成））を求める。
ii。緊急地震速報が到達していないことを確認する。現地地震計でのＰ波到達時間をもとに、少数点震源推定法（藤縄・川上）によって、震源パラメータ（位置、震源時）を求める。なお、緊急地震速報が到達していないことの確認に当たって、現状の緊急地震速報では、気象庁の設置した地震計が地震を検知した時刻から発信まで２〜４秒の遅れがある事に留意する。
（注：少数点震源推定法の評価によると、上記の制限の影響は、震央位置に対してはほとんどなく、深さについては、最大５０ｋｍ程度の誤差となることが知られている（計画されている新ＸＭＬ形式の配信によって、この誤差がなくなる。）。
（２）緊急地震速報が到達した以降には、以下のようにして震源位置を推定する。
ｉ。深さ情報が無いか、精度が一定の水準以下の時：
当面観測点情報が配信されないので、地震区名から地震ＩＤ付与に使われた観測点を割り出し、ＩＤ名から当該地震計へのＰ波到達時間を読む。そのデータおよび現地地震計でのＰ波到達時間データを合わせた２点でのデータから少数点震源推定法（藤縄・川上）により、震源位置および信頼限界の推定を行う。
ii。緊急地震速報の精度が一定の水準以上の時：
緊急地震速報の震源位置を使う。緊急地震速報の精度については、精度フラッグによって判定する。
（３）最大加速度推定：
震源位置から、当該地震がどの地震区（気象庁）あるいはその下位の地域に属するかを判定し、地震区あるいは地域ごとに与えられている最大加速度推定パラメータＤＢより、Ｐ波到達後経過時間ごとの最大加速度推計係数を引き出す。Ｐ波初相時間（１−３秒）では、最大加速度推計係数は大きくまた信頼限界も大きい。Ｐ波初相時間以後約４秒以降ではある時間安定し、Ｓ波到達に近づくと変る性質があるので、推定余裕時間をもとに安定期を推定し、その期間での係数を使うことが望ましい。
（４）上下成分最大絶対加速度に当該比を掛けて、水平成分最大加速度を求める。その結果を地震危険度推定原表のSCAe欄に記載する
３）緊急地震速報による推定EEWs, SCAe
緊急地震速報の到達の後、時間的に以下のような順で推定モードが変わる。
（１）Ｐ波が未着で緊急地震速報の精度が一定の水準以下(EEWS)：
観測点数が２以下の時で、緊急地震速報の地震ＩＤ番号から推定される最初に地震を検測した観測点での情報および、緊急地震速報に付随する観測点情報を下に、少数点震源推定法（藤縄・川上）によって位置・震源時について、再計算を行う。地震危険度は、地震波減衰式を使って推定を行う。その結果を、地震危険度推定原表のEEWS欄に記載する。
（２）Ｐ波が未着で緊急地震速報の精度が一定の水準以上（EEW）：
観測点数が３以上の時は、緊急地震速報を使う。緊急地震速報の震源要素により、震源の地震区、Ｐ波到達時間、Ｓ波到達までの余裕時間、最大加速度、マグニチュードおよびそれらの信頼限界を推定する。ＥＥＷ欄に記載する。
（３）現地地震計にＰ波が到達した当初： EEWs 
Ｐ波到達から３秒程度までは、到達時間からＥＥＷ震源位置の補正を行い、かつ地震危険度は、地震波減衰式を使って推定を行う。
（４）現地地震計にＰ波が到達してほぼ３秒から後：SCAe
前記第２）項によって推定する  : SCAe
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
４．総合判定
複数の地震危険度算定に基づいて、閾値との比較で制御・行動を、行うか否か・取るか否かを決定する。以下の判定基準となると思われる。
（１）現地地震計による測定値ＳＯＢが地震強度・余裕時間閾値を越えた場合：
総合地震危険度推定値に拘わらずトリガーフラッグを立てる。
（２）現地地震計による測定値ＳＯＢが地震強度・余裕時間閾値を越えない場合：
第３項の（４）の段階になるまで待って、SCAeをつかい、危険度推定をして、地震危険度が閾値を越えているか否かを判定する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
４．２ユーザーサイドの地震観測網
以上の結果を用いて、ユーザー地点Ｕに当該施設があり、この施設を地震から守るための地震観測網を設計する。ユーザー地点からＲz までの距離をρr ，Ｐz までの距離をρp とする。警戒時間をＴr ，準備時間をＴp とすると、
ρr ＝Ｖs ×Ｔr                                       （３０a ）
ρp ＝Ｖs ×Ｔp                                       （３０b ）
と定める。
大体の値は、Ｖs ＝３．6 ｋｍ／ｓ、Ｔr ＝１ｓとして、ρr は３．１ｋｍとなる。
そして、Ｐz に一定の地震計を配置して、公式発表データの検証を行うこととする。地震計Ｕを中心とする円形にかつ、方位角θで均等に並べるとする。正ｎ角形の頂点に配置すると、
ρr ／ρr ′＝ｃｏｓθ                                （３１）
θ＝２π／ｎ
となる。
たとえば、θ＝６０°とすると、ｎ＝６、ρr ／ρp ＝１／２となり、ρp ≒７．２ｋｍとなり、ほぼ合理的な距離に設置できる。ちなみに、ｎ＝4 では、ρp ＝∞と、ほとんど非実用的な距離になる。
このようにすると、任意の到来方向の地震到来に対して、少なくとも２点でのデータを使用して準備操作ができる。この場合の１点検測による予備時間Ｔp (1) は、
√3 ／２ｓｅｃ≦Ｔp (1) ≦１ｓｅｃ
また、２点検測による準備時間Ｔp (2) は、
０≦Ｔp (2) ≦√3 ／２ｓｅｃ
の範囲となる。
さらに、Ｔp (2) をＴp ′としたい場合には、Δρr ＝Ｔp ′×Ｖs だけ広げる。これに応じて、ρp はΔ２ρr だけ大きくする。なお、対象をシナリオ地震に限る場合には、当該地震の方向をカバーすればよいので、その分、必要な地震計の数は少なくなる。