(57)【要約】【課題】実際の状況に合った雲層の判別を行なうことで各雲層での雲量を高精度に得ることができる雲量判定装置を提供する。【解決手段】シーロメータで得た雲底高度を測定時間と共に記憶した複数の雲底高度データに基づいて雲量を判定する処理装置として、所定時間内で取得した雲底高度データから雲が連続して存在するか否かを推定する。存在すると推定された雲底高度データを雲底高度候補とし、さらに各雲底高度候補を雲層候補とする。下層の雲層候補から上層の雲層候補を見て所定の高度範囲内に雲層候補が存在するとこれをグループ化して１つの雲層候補とする。１つの雲層候補内の上下端の高度差が所定値を越えていると、越えた部分から新たに雲層候補とみなす。前記所定時間内において取得した雲底高度データ数に加重計算して得たデータ総数に対する、高度０から各雲層候補の上限高さまでの雲底高度データの積算値の割合を雲量とする。【選択図】    図３
2004309309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上空に向けてレーザーパルスを発射し、雲からの反射光を受光して雲底高度を測定するシーロメータと、前記シーロメータで測定した雲底高度を測定時間と共に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した複数の雲底高度データに基づいて雲量を判定する処理装置とを有し、
前記処理装置は、
所定時間内で取得した雲底高度データから雲が連続して存在するか否かを推定し、連続して存在すると推定された雲底高度データを雲底高度候補とする雲底高度候補決定手段と、
該雲底高度候補を雲層候補とし、下層の雲層候補から上層の雲層候補を見て所定の高度範囲内に雲層候補が存在するとこれをグループ化して１つの雲層候補とし、１つの雲層候補内の上下端の高度差が所定値を越えていると、越えた部分から新たに雲層候補とみなす雲層候補決定手段と、
前記所定時間内において取得した雲底高度データ数に加重計算して得たデータ総数に対する、高度０から前記雲層候補決定手段で決定された各雲層候補の上限高さまでの雲底高度データの積算値の割合を雲量とする雲量決定手段と、
前記雲層候補決定手段で決定された雲層候補の下限の高度を当該雲層候補の高度と決定する雲底高度決定手段とを有することを特徴とする雲量判定装置。
【請求項２】
前記雲底高度候補決定手段は、候補対象の雲底高度データについて、一定の時間内で、且つ所定の高度範囲内に他の雲底高度データが存在している場合に当該候補対象の雲底高度データを雲底高度候補とすることを特徴とする請求項１に記載の雲量判定装置。
【請求項３】
前記処理装置は、最下層の雲層候補を第１層とし、該第１層の雲層候補よりも高く、且つ雲量が３／８以上の雲層候補を第２層とし、該第２層の雲層候補よりも高く、且つ雲量が５／８以上の雲層候補を第３層として通報する気象報を報じる雲層を選択する選択手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の雲量判定装置。
【請求項４】
前記処理装置は、雲底高度決定手段において、雲層候補の高度についての離散化処理を低高度よりも高高度側で緩やかにし、この離散化処理で同一高度に複数の雲層候補が存在した場合には雲量の多い雲層候補を採用することを特徴とする請求項１、２または３に記載の雲量判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気象観測における雲量（天空に占める雲の割合）を自動観測によって判定する雲量判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
気象情報は航空機の安全運行等に欠かすことのできない重要な情報であり、空港滑走路上空を含むその周辺の気象現象を観測して得られた種々の情報をパイロットや管制官等の航空関係者に通報している。
【０００３】
このような気象現象の一つとして、雲量がある。雲量は、空の面積に対し、雲の面積が占める割合を示し、表１に示すように、８分雲量と、１０分雲量とがあり、航空気象では８分量で観測し、国際的に通報する場合には略語が用いられている。
【０００４】
【表１】
2004309309.tif 000003
地上における雲量の観測は、目視観測を例にすると、雲の高度を４つの群に分け、夫々の高度群毎に雲量を観測している。
【０００５】
このような雲量の情報は、雲底高さ（地表あるいは水面から雲の底面までの高さ）と共に通報されるようになっており、雲量が５／８〜７／８で、雲底の高さが３０００ｆｔでは、「ＢＫＮ０３０」として表している。
【０００６】
また、雲量の目視観測では、（１）降水あるいは視程障害減少により、上空の見通しが遮られて雲量の推定ができない場合、（２）夜間などで下層の雲の隙間から上空の雲の存在はわかるが雲量の推定ができない場合は、雲量を「不明」としている。
【０００７】
一方、雲底高度を測定するシーロメータを用いて雲量判定を行なう雲量判定装置が提案されている。シーロメータは、鉛直上方に向けてレーザー光を発射し、発射された該レーザー光の雲による反射光を受光素子により受光し、例えば受光素子にて受光するのに要した時間に基づいて雲底高度を求めるようにしたもので、レーザー光を１回発射すると受光装置側では例えば１００ｎｓの時間間隔で５０μｓまで５００回の受光待機状態としており、１００ｎｓの時間間隔は５０ｆｔの高度に対応している。したがって、レーザー光の発射開始から１００ｎｓの時間経過後に該受信装置で反射光を受光すると高度５０ｆｔに雲が存在することが計測できることになる。同様に、該受信装置で反射光を受光する時間が２００ｎｓの時間経過後では高度１００ｆｔに、４９．９μｓの時間経過後では２４，９５０ｆｔに、５０μｓの時間経過後では２５，０００ｆｔに雲が存在することを計測することができる。
【０００８】
このシーロメータを用いた雲量算出の原理は、雲はある速度で移動するから、ある地点における一定時間内の雲のヒット率は、雲が空を占有している率を表しているとの考えに基づき、該ある地点としてシーロメータの鉛直上方とし、該シーロメータから発射されるレーザー光の平均時間内の総発射数（総パルス発射数）に対して、ヒットした（雲からの反射パルスが返ってきて雲と判断した）回数がいくつあったか、その割合（ヒット率）を求めるものである。
【０００９】
雲量の求め方を雲の高度を考えないとして以下に説明する。
【００１０】
上述した平均時間（Ｔ）内の総パルス発射数（Ｎ）は、単に該平均時間内のパルス発射数（Ｌ）とするのではなく、雲量の変化に対して追随できるように直近の所定時間（ｔ）分のパルス数（Ｓ）に対して加重倍率（Ｋ）を加重し、これを該平均時間内のパルス発射数（Ｌ）に加算したもので、
Ｎ＝Ｌ＋Ｓ×Ｋ
で表される。
【００１１】
例えば、前記シーロメータのレーザー光の発射回数が１分間に４回とした場合、Ｔ＝３０分、ｔ＝１０分、加重倍率を１とすると、Ｌ＝３０×４＝１２０回、Ｓ＝１０×４×１＝４０となり、Ｎ＝１２０＋４０＝１６０となる。
【００１２】
次に、このＮ＝１６０のうち、どれだけ雲だと認識したデータ（総ヒット数）があるかを計算する。
【００１３】
総ヒット数をｎ、平均時間（Ｔ）のヒット数をｌ、直近の設定した時間（ｔ）分のヒット数をｓ、加重倍率をｋとすると、総ヒット数（ｎ）は、
ｎ＝ｌ＋ｓ×ｋ
で与えられる。
【００１４】
例えば、過去３０分に３０回のヒットがあり、そのうち直近の１０分に１０回のヒットがあれば、総ヒット数ｎは、
ｎ＝３０＋１０×１＝４０
となる。
【００１５】
そして、雲量は、総パルス発射数Ｎに対する総ヒット数ｎの比（ｎ／Ｎ）で求められ、上述の数値例の場合には、ｎ／Ｎ＝４０／１６０＝０．２５となる。航空気象の場合、８分率（オクタス）で表し（０２５×８＝２）、２割（３文字コードでは”ＦＥＷ”）の雲があることになる。
【００１６】
上述の雲量の求め方は雲の高度を考えないものであったが、実際、雲は高さも様々で、いくつもの層をなしており、高さが同じ雲の集まりを雲層といい、実際の気象観測ではこの雲層毎の雲量を観測することが要求されており、以下に雲層と雲量との関係を説明する。
【００１７】
この雲層をどう判断し、どのように雲量を計算するかについて、単純に高さ毎にヒット数をカウントすればそれで雲量が求まるものではない。
【００１８】
なぜなら、シーロメータは地上から直上の空を見上げて観測する機器であるため、低い雲から反射パルスがあったとき、低い雲が薄ければ上層まで発射パルスが届き、当該上層の雲からの反射パルスを捕らえて複数の層の雲を見つけ出すことが可能である。
【００１９】
しかし、下層の雲が厚ければ、上空まで発射パルスが届かず、下層の一層のみを観測することになる。この場合、その上に雲が存在しているか否かは解らないことになる。目視観測であれば空を見渡して下層の雲の隙間から上層に雲が存在するか否かを判断することができるが、シーロメータは真上しか見ていないため、重なり合った雲の上の層に対しては信頼度が低い。
【００２０】
また、上の層についても、単純にヒットした数だけを数えると、下層に隠された部分でヒットがなければ雲量が少なめに計算されるという不都合が生じる。
【００２１】
このため、下層に隠された部分については、上層にも必ず雲が存在するという大きな前提が必要となってくる。
【００２２】
従来の雲量判定装置はこの大前提のもとに雲量を算出しており、雲層の判別手法がシーロメータを用いた雲層毎の雲量の算出精度に大きく影響を与えることになる。
【００２３】
従来の雲量判定装置における雲層の判別は、先ず観測成果として得たい雲層の高度区分を決定していた。
【００２４】
その高度区分の一例（単位はｆｔ）としては、「１００」、「２００」、「３００」、「４００」、「５００」、「６００」、「７００」、「８００」、「９００」、「１０００」、「１５００」、「２０００」、「２５００」、「３０００」、「３５００」、「４０００」、「４５００」、「５０００」、「６０００」、「７０００」、「８０００」、「９０００」、「１００００」、……「２５０００」であり、それぞれの高度区分では次の高度区分未満の高さまでのデータを含むようにしている。例えば、高度区分「１００」では１００ｆｔ以上２００ｆｔ未満の間でのデータが該当することになる。
【００２５】
次にシーロメータの受信部において得られた瞬間瞬間の雲の高度データについて、上記に示す高度区分に従って離散化処理を行なう。例えば、１４５０ｆｔのヒットデータが得られたら、「１０００ｆｔ」のデータとして、２３００ｆｔのヒットデータが得られたら、「２０００ｆｔ」のデータとして取り扱うというような離散化処理を行なう。
【００２６】
そして、離散化されたヒットデータをカウントする。その際、高度区分毎にヒットデータをカウントするのではなく、下の高度区分からの積算でカウントを行なっており、低い高度区分から積算するのは上述の「下層に隠された部分については、上層にも必ず雲が存在するという」大前提に基づくものである。
【００２７】
高度区分ｉの総ヒット数をｎ（ｉ）とすると
ｎ（ｉ）＝Σｌ（ｉ）＋ｓ（ｉ）×ｋ
但し、ｌ（ｉ）：平均時間（Ｔ）のヒット数
ｓ（ｉ）：直近の設定した時間分（ｔ）のヒット数
ｋ：加重倍率
Σ：ｉ＝１（最下高度区分）からｉ番目の高度区分までの和
このようにして求めた各高度区分毎の総ヒット数ｎ（ｉ）と総パルス発射数Ｎとの比（ｎ（ｉ）／Ｎ）により高度区分ｉの雲量が求まる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような雲量判別装置において、雲量判別の精度向上を阻害させる原因として以下の問題点が指摘されている。
【００２９】
第１の問題点は高度区分による離散化処理、第２の問題点は実際の観測で運用したときに生じる層選別に関する。
【００３０】
（１）第１の問題点
従来の雲量判別装置における離散化処理は、一見すると予め設定した高度区分できれいに層に振り分けられているように思えるが、雲の雲底は常に平坦面になっているものではなく凸凹し、ほつれていたりしている。このため、シーロメータで観測する雲の高さは常にある上下の幅を有することになり、観測に際して、雲の高さはその上下する中でも最もしっかりした部分の高さを知ることが必要となる。言い換えれば、多少雲底が上下変動していても同じ雲なら、一つの高さを決めなければならない。
【００３１】
この上下変動が高度区分の境界近傍で発生していた場合、それぞれを別々の高度区分に組み入れ、別々の雲層として雲量を計算することになる。例えば、上述の高度区分が設定されている場合、１９００〜２０００ｆｔを上下していた目視観測では一層の雲であっても、器械観測では１９００〜１９５０ｆｔの間のヒットデータは高度区分「１５００ｆｔ」のデータであり、２０００〜２１００ｆｔのヒットデータは高度区分「２０００ｆｔ」のデータとして処理される。すなわち、実際には１層のデータであるにもかかわらず、器械のアルゴリズムによって２層のそれぞれ異なる雲が存在するかのように分けられてしまう。
【００３２】
このような不具合は予め設定した高度区分でヒットデータを離散化することに起因する。
【００３３】
（２）第２の問題点
これは、実際の運用上に起こる問題で、航空気象では幾つも雲層が存在していたとしても、通常３層を一定の雲量の条件によって選択し通報する取り決めになっており、第２層は第１層よりも高く雲量が３／８以上、第３層は第２層より高く雲量が５／８以上としている。
【００３４】
こうした条件の中で、従来の雲量判別手法は、全ての高度区分で積算していくという考えから、低い高度からのヒットデータの積算が上述の２層、３層の雲層判定基準に達した高度区分を雲層として選び出す。
【００３５】
ところが、この従来の雲量判別手法では、周辺高度にたった一つしかヒットデータがない場合でも雲量判定基準の閾値に丁度達してしまった場合、そこに雲層があると判定することになる。
【００３６】
例えば、１０００〜１５００ｆｔにまとまったヒットデータが存在し、４０００ｆｔにたった一つだけヒットデータが存在し、７０００〜８０００ｆｔにまとまったヒットデータが存在した場合を想定すると、４０００ｆｔのヒットデータが丁度、雲量３／８に達したところだったとき、目視では平均時間（Ｔ）の中にたった一つしかないノイズのように映るにもかかわらず、その点で３／８というしっかりとした雲層が形成されることになる。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
このような第２の問題点を解決するには、平均時間（Ｔ）内に得られた全ヒットデータを分析して、雲層として判断できるヒットデータか否かを判別できれば雲層の判別精度が向上し、雲層と雲量とが整合した通報が行なえることになる。
【００３８】
そのために、本願発明では、同じ高度のヒットデータが連続していれば、そこに雲層があると判断できる、ということを雲層判別の基本的概念とし、この基本概念に基づいて、得られたヒットデータが雲底高度のデータとして値するか否かを選別する処理を行い、この選別処理で選別されたヒットデータを「雲底高度候補」と称する。
【００３９】
この雲底高度候補の選別処理は、ある高度データの瞬間値に対し、その瞬間値より前Ｘ個前までのデータをチェックし、同じ高度のデータがあれば、その瞬間値のデータが信頼できるデータと判断する。このように同一高度データ間でのデータチェックでは判断基準が厳しくなるため、上下にＹｆｔの高度差を有したヒットデータが前Ｘ個までにあれば、その瞬間値を信頼して用いるようにする。
【００４０】
すなわち、データ取得期間内に集められた信頼できる個々の瞬間値が「雲底高度候補」となる。
【００４１】
一方、上記した第１の問題点を解決するには、上述の雲底高度候補の選別処理によって集められた「雲底高度候補」を高度の尺に並べる。そうすると、例えば１０５０〜１４５０ｆｔ、１６５０〜１９５０ｆｔ、２６５０〜２７００ｆｔ、２８００〜２９００ｆｔ、５２５０〜８６００ｆｔという高度では５０ｆｔの間隔でびっしりと雲底高度候補が存在するのに対し、２０００〜２６００ｆｔ等、雲底高度候補が存在しない部分が認識できることになる。
【００４２】
このことから「雲底高度候補」の連続している部分こそが雲層とみなすことができ、この「雲底高度候補」の群を「雲層候補」とする。
【００４３】
但し、雲はいつもこのような状況に存在するものではなく、例えば上述の５２５０〜８６００ｆｔの間を一つの雲層とみなすのは乱暴であり、また２６５０〜２７００ｆｔと２８００〜２９００ｆｔは近く、２つの領域を同一の層とみなしても問題がないと考えられる。
【００４４】
このような理由から、最初に求めた「雲層候補」を画一的に雲層と決定するのではなく、さらに「雲層候補」をある基準によって分割して別々の「雲層候補」と決定する、あるいは複数の「雲層候補」を合体させて一つの「雲層候補」とすることが実情に合致する。
【００４５】
このように「雲層候補」の分割、合体を行なうことにより、雲層の選定に自由度が生まれ、従来のように、高度区分に縛られることがなくなった。
【００４６】
なお、初めに求められた雲層候補を分割、合体させる条件（パラメータ）の設定については、高度毎に設定できるようにすることで、低高度では例えば１００ｆｔの差が航空機の大きな意味を持っているのに対し、高高度、例えば一万フィートで１００ｆｔの差にこだわることは意味をもたないとの考えに基づくもので、雲底高度候補、雲層候補の決定に供するパラメータは雲底高度が高くなるにつれてゆるい値としている。
【００４７】
上述のようにして雲層候補が決定すると、それぞれの雲層候補に雲底高度と雲量を与える処理を行なう。ここでの雲底高度は各雲層候補の高度の下限の高度を示す。
【００４８】
そして、雲量は、データ取得時間において加重計算され定義されたデータ総数（Ｍ）に対する、高度０から各雲層候補の上限高さまでの瞬間値の積算値（ｍ）の割合（ｍ／Ｍ）で示される。すなわち、このようにして雲量を求めるのは、従来装置では、雲量を積算する高度と通報する高度とは一致していたが、本願発明では雲層候補というまとまりを考えているため、まとまっている分について全て積算する必要があることによる。
【００４９】
これによって、上述した第１の問題点であげた例のように、雲底が多少上下していても、変動の量から一つの層なのか複数の層に分割するか、ヒットデータの特徴に沿った雲層の判定と雲量の計算が可能となる。
【００５０】
そして、各雲層候補の雲底高度と雲量が決定されるので、航空気象通報の国際的な取り決めに従って、雲層を選定する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１から図３は本発明の実施の形態を示す。
【００５２】
図１は、本発明による雲量判定装置を備えた空港気象観測システムの概要を示している。
【００５３】
飛行場の屋外に装備される屋外機器Ａには、風向風速計１、温度計２、湿度計３、雨量計４、ＲＶＲ（滑走路の中心線上に位置する航空機の操縦士が滑走路面の識別、または滑走路灯もしくは滑走路中心線灯を見ることができる最大距離を計測する機器）５、視程計６、積雪計７と、シーロメータ８等の観測機器が装備されている。
【００５４】
屋外機器Ａの各種観測機器からの観測情報は、屋内機器Ｂのデータ入出力部として設けられているデータ入力装置９に入力され、また気圧計１０からの気圧情報もデータ入力装置９に入力される。
【００５５】
また、データ入力装置９に入力されて記憶されたデータは、屋内機器Ｂのデータ処理部として設けられている処理装置１１に読み込まれて各種の処理が行なわれる。
【００５６】
本発明は、このような処理の中で、シーロメータ８で検出した雲底高度の情報に基づいて雲量を判定するもので、本発明による雲量判定装置の処理装置１１の構成を図３に示す。
【００５７】
図３において、シーロメータ８は、図２に示すように、レーザーパルスを鉛直上方に向けて発射し、雲に反射した背景散乱光（バックスキャッタ）を受光ユニットで受光し、該受光ユニットから受信信号（バックスキャッタ信号）が出力される。
【００５８】
シーロメータ８の構成を詳細に説明すると、シーロメータ８の発振部はレーザーパルスを所定間隔で発射しており、本実施の形態では１分間に４回（１５秒間隔）発射している。またシーロメータ８の受信部は、前記発振部からレーザーパルスが１回発射されると、一定間隔（本実施の形態では１００ｎｓ）毎に所定回数（本実施の形態では５００回）の受信状態を作り出すようにしている。
【００５９】
図２は、レーザーパルスの１回発射による受信態様を模式的に示したもので、レーザーパルスが発射されてから、１００ｎｓ間隔で受信を行なうようにしており、レーザーパルスの発射時をサンプル＃０とし、１００ｎｓ後での受信データをサンプル＃１、２００ｎｓ後での受信データをサンプル＃２、・・・・・４９．９μｓ後での受信データをサンプル＃４９９、５０μｓ後での受信データをサンプル＃５００というように順次受信を行うようにしている。
【００６０】
そして、光速度と距離としてのフィートとの関係、及びレーザーパルスが発射され、雲から反射して受信されるまでに要する時間は当該雲に到達する時間の２倍であることから、１００ｎｓ後においてバックスキャッタ信号が受信された場合、サンプル＃１は雲底高度５０ｆｔに雲が存在することを示す。このことから、シーロメータ８は５０ｆｔ毎に２５，０００ｆｔまでに雲が存在しているか否かを検出でき、このようにして測定された雲の高度を本明細書中において瞬間値と称す。
【００６１】
ここで、上記したサンプル＃１〜＃５００に対応する高度に雲が存在していなければ、該当する受信タイミングの時間に受信待機状態であっても当然に反射光の受光が行なわれないため、当該時間でのバックスキャッタ信号が出力されない。
【００６２】
なお、本実施の形態において、地表から雲の底面までの高さを雲底高度とする。
【００６３】
図３に戻り、データ入力装置９には、観測した雲底高度情報（瞬間値）が時系列的に記憶され、これらの雲底高度情報（瞬間値）に基づいて、処理装置１１は、（１）雲層の判別、（２）雲量の算出、（３）雲底高度の決定と離散化、（４）通報すべき層の選択、の処理を行なう。
【００６４】
（１）雲層の判別処理
雲層の判別処理は、シーロメータ８で測定された雲底高度の瞬間値から、雲層の一つの塊である「雲底高度候補」を求める。
【００６５】
この「雲底高度候補」の選別は、このようにして取得された瞬間値（高度ｈ）について、同じ高度のヒットデータが連続していれば、そこに雲層があると判断できるという考えに基づき、得られたヒットデータが雲底高度のデータとして値するか否かを選別する処理を行い、この選別処理で選別されたヒットデータを「雲底高度候補」とする。
【００６６】
この雲底高度候補の選別処理は、ある高度データの瞬間値に対し、その瞬間値より前Ｘ個前（前Ｘ秒）までのデータをチェックし、同じ高度のデータがあれば、その瞬間値のデータが信頼できるデータと判断する。また、このように同一高度データ間でのデータチェックでは判断基準が厳しくなるため、上下にＹｆｔの高度差を有したヒットデータが前Ｘ個（前Ｘ秒）までにあれば、その瞬間値を信頼し、「雲底高度候補」とする。
【００６７】
すなわち、データ取得期間内に集められた信頼できる個々の瞬間値が「雲底高度候補」となる。
【００６８】
具体的には、例えば現時点より前Ａ分間のデータ取得期間においてレーザーパルスを発射した際に得た瞬間値の全てについて雲底高度候補決定手段１２により雲底高度候補決定処理を行なう。
【００６９】
１分間にレーザーパルスを４回発射したとすると、３０分では１２０回の発射数となる。これに対し、低い雲から反射パルスがあったとき、低い雲が薄ければ上層まで発射パルスが届き、当該上層の雲からの反射パルスを捕らえて複数の層の雲を見つけ出すことが可能であり、また下層の雲が厚ければ、上空まで発射パルスが届かず、下層の一層のみを観測する。
【００７０】
瞬間値として例えば２００ｆｔのデータに着目した場合、当該データから過去１２０秒の間に上下５０ｆｔの間に瞬間値が存在すれば（１５０ｆｔ又は２５０ｆｔ）、この２００ｆｔのデータは雲底高度候補となる。また、１５０ｆｔに着目すれば、この１５０ｆｔのデータは雲底高度候補となる。同様に２５０ｆｔに着目すれば、この２５０ｆｔのデータが雲底高度候補となる。
【００７１】
なお、雲底高度候補決定手段１２は、雲底高度瞬間値の全てについて、本実施の形態では現時点より前Ａ分間として３０分間の値をとるようにしているが、５分から６０分間の値を１分間隔で任意に設定することができる。
【００７２】
また、時間Ｘとしては、１５秒〜６００秒以内の値を１５秒単位で任意に設定することができる。
【００７３】
さらに、高度Ｙとしては、０〜５０００フィートの値を５０フィート間隔で任意に高度毎に設定することができる。
【００７４】
（２）雲層候補決定処理
次に、雲層候補決定手段１３により上述の選別処理により選別された「雲底高度候補」について、これらの「雲底高度候補」を仮に「雲層候補」とし、さらに仮決定された「仮雲層候補」を低高度から高高度へ順に比較して、仮雲層候補同士の合体、或いは仮雲層候補の分割を行なう合体・分離処理を行い、「雲層候補」を決定する。
【００７５】
合体処理は、「仮雲層候補（高度ｈ）」からその上の「仮雲層候補」までの高度（ｈｈ）がＺｆｔ以内の場合、高度ｈ〜高度ｈｈまでの仮雲層候補をグループ化（合体）し、これを「仮雲層候補」とする。この合体処理を順じ低高度から高高度に向かって行なう。
【００７６】
この合体処理によれば、本来は一つの塊である雲であっても雲底が凸凹している場合等に異なった瞬間値が得られ、異なる高度に複数の雲が存在しているかのように判断される場合でも、１つの雲層に組み入れられるため、実際に近い状況を得ることができる。
【００７７】
なお、高度差Ｚについては、０〜５０００ｆｔの値を５０ｆｔ間隔で高度毎に任意に設定することができる。
【００７８】
また、この合体処理によって得られた「仮雲層候補」の中には雲底高度の異なる複数の雲底高度候補が存在するが、これら複数の雲底高度候補の上下端における高度差がＶｆｔを越えていれば、該越えた部分で新たな「雲層候補」とする分割処理を行なう。
【００７９】
この分割処理により、高度差のある雲同士を一つの雲層とみなす矛盾を解消でき、実際に近い状況を得ることができ、上記の合体処理と共に雲層選定の自由度が生まれる。
【００８０】
なお、高度差Ｖについても、０〜５０００ｆｔの値を５０ｆｔ間隔で高度毎に任意に設定することができる。
【００８１】
（３）雲量の算出処理
雲量の算出処理は雲量算出手段１４により演算され、データ取得時間Ａにおいて加重計算され定義されたデータ総数（Ｍ）に対する、高度０から各雲層候補の上限高さまでの瞬間値の積算値（ｍ）の割合（ｍ／Ｍ）をオクタス（８分位）で表現したものを当該雲層候補の雲量とする。
【００８２】
具体的には、上述したデータ取得時間Ａ内のデータ総数（Ｍ）は、雲量の変化に対して追随できるように直近の所定時間（ｔ）分のデータ数（Ｓ）に対して加重倍率（ｋ）を加重し、これをデータ取得時間Ａ内のデータ数（ｌ）に加算したもので、
Ｍ＝ｌ＋Ｓ×ｋ
で表される。
【００８３】
なお、データ取得時間Ａは、５分〜６０分間の値を１分間隔で任意に設定可能、ｔは５分〜３０分間の値を１分間隔で設定可能、加重倍率Ｋは０〜４の間の整数値で設定可能とする。
【００８４】
また、この割合（ｍ／Ｍ）は原則として整数切上とするが、８分の６を越え８分の７．７５未満を７オクタスとし、８分の７．７５以上を８オクタスとする。
【００８５】
（４）雲底高度の決定と離散化処理
雲底高度の決定と離散化処理は、雲底高度の決定・離散手段１５により行なわれ、雲層候補決定手段１３で決定された各雲層候補における下端の雲底高度をその雲層候補の雲底高度とする。
【００８６】
また、雲底高度については、航空気象通報の国際的な取り決めに従って、５０００ｆｔ未満の雲底高度は１００ｆｔ単位に切り捨て、５０００ｆｔ以上の雲底高度については１０００ｆｔ単位に切り捨てる。
【００８７】
なお、この雲底高度の離散化処理により、同じ高さに複数の雲層候補が出現する場合が生じるが、このような場合には雲量の多い方の雲層候補を採用するか、あるいは離散化処理前の高度が高い方の雲層候補を採用する。
【００８８】
（５）通報すべき層の選択処理（雲層を選ぶための諸条件）
通報すべき層の選択処理は、雲層候補決定手段１３で決定された雲層候補と、雲底高度の決定・離散手段１５により処理された各雲層候補毎の離散化された雲底高度と、雲量算出手段１４で算出された各雲層候補毎の雲量に基づいて、気象報を報じるための雲層を選ぶ。
【００８９】
なお、処理装置１１は、過去の所定時間におけるデータ数の中で、異常なデータ数が所定値（０〜４０内で１個単位で設定可能）以上の場合は欠測とするが、観測を行なったが雲がなく雲底高度値が得られない場合は欠測対象とはしない。なお、本実施の形態では過去の３０分間の１２０個のデータに対して異常なデータ数の所定値を４０に設定している。
【００９０】
以上が本実施の形態の構成及びその動作であるが、次に図４、図５を用いて本発明の効果を従来例と比較して説明する。
【００９１】
図４は目視で観測した第１層の雲量（以下目視雲量とする）に対する雲量判定装置の算出した第１層の雲量一致率を示しており、図４（ａ）は前述のように従来の雲量判定装置のアルゴリズムにより判定したデータ数４４３０５の判定結果と目視雲量との誤差を示しており、目視雲量６での一致（雲量が±０）している割合は約１０％、目視雲量７での一致（雲量が±０）している割合は約１８％、目視雲量８での一致（雲量が±０）している割合は約１８％であった。
【００９２】
これに対し、図４（ｂ）は本実施の形態の雲量判定装置のアルゴリズムにより判定したデータ数４４１０４の判定結果と目視雲量との誤差を示しており、目視雲量６での一致（雲量が±０）している割合は約１５％、目視雲量７での一致（雲量が±０）している割合は約２５％、目視雲量８での一致（雲量が±０）している割合は約８２％であった。
【００９３】
この結果より、本実施の形態の雲量判定装置では、８分雲量での雲量が６から８での判定精度が飛躍的に向上し、曇りの天候における下層の雲量の精度が要求される飛行場等において信頼性が増すという効果が得られる。
【００９４】
図５は高度別の雲量一致率を示しており、図５（ａ）は前述のように従来の雲量判定装置のアルゴリズムにより判定したデータ数２８２９６の判定結果における一致率を一致した場合と、雲量のプラス誤差の割合、マイナス誤差の割合を示しており、飛行場において離着陸に重要な１００〜２００フィートにおける雲量の判定において、目視による実際の雲量に対してマイナス側での判定結果は、実際の雲量に対してマイナス１からマイナス４の雲量を示す割合が１００ｆｔでは約２９％、２００ｆｔでは約２３％も存在していた。
【００９５】
これに対し、図５（ｂ）は本実施の形態の雲量判定装置のアルゴリズムにより判定したデータ数２５２４３の判定結果における一致率を一致した場合と、雲量のプラス方向の割合、マイナス方向の割合を示しており、飛行場において離着陸に重要な１００〜２００フィートにおける雲量の判定において、目視による実際の雲量に対してマイナス側での判定結果は、実際の雲量に対してマイナス１からマイナス４の雲量を示す割合が１００ｆｔでは約１８％、２００ｆｔでは約１７％に減少した。
【００９６】
また、図５（ａ）に示すように、従来では実際の雲量に対してマイナス４の値を示すものが１００ｆｔにおいて約４％、２００ｆｔでは約２％存在したが、本実施の形態では図５（ｂ）に示すように、１００ｆｔでは約０．５％程度しか存在せず、２００ｆｔでは０％と存在しておらず、実際の雲量に対して大きなマイナスの値を示す雲量の判定が殆どなくなり、低高度における雲量判定の信頼性が向上した。
【００９７】
したがって、低高度における雲量の判定が実際の判定に対してマイナス側（実際の雲量の値よりも少ない値を示す）に判定する割合を大幅に減少させることが可能となった。
【００９８】
なお、上記した実施の形態は航空気象用を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シーロメータから得られた雲底高度データに対するアルゴリズムの改善により、実際の状況に合った雲層の決定が行なえ、特に航空気象で重要な低高度における雲量が目視による雲量よりも小さい値となる割合が少なくなった。また、雲量が多い場合での精度が飛躍的に向上することができる。このため、航空機の離着陸時における雲量情報を航空関係者により適確に通報することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を備えた空港気象観測システムの実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１のシーロメータの作動原理を示す図。
【図３】図１の処理装置のブロック図。
【図４】目視雲量における一致率を示し、（ａ）は従来の雲量判別装置、（ｂ）は本発明の実施の形態による雲量判別装置を示す。
【図５】目視高度別の雲量値の一致率をプラス側とマイナス側に分けて示した表示したもので、（ａ）は従来の雲量判別装置、（ｂ）は本発明の実施の形態による雲量判別装置を示す。
【符号の説明】
Ａ  屋外機器
Ｂ  屋内機器
１    風向風速計
２    温度計
３    湿度計
４    雨量計
５    ＲＶＲ
６    視程計
７    積雪計
８    シーロメータ
９    データ入力装置
１０  気圧計
１１処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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