(57)【要約】【課題】            観測値に基づいて台風の中心を自動的に検出する。【解決手段】        観測装置１から観測領域内の各地点における観測値を取得する観測値取得部１１と、前記観測領域内の所定の経路に沿って観測値を積算しその積算値を出力する積算部１２と、前記積算部１２が出力した積算値に基づいて前記各地点の積算値を算出するとともに、前記各地点の積算値のうち極大となる積算値を有する地点を台風中心として決定し、その台風中心を出力する中心決定部１３、を備えた。【選択図】          図１
2005164490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測領域内の各地点における観測値を取得する観測値取得手段と、
前記観測領域内の所定の経路に沿って観測値を積算しその積算値を出力する積算手段と、
前記積算手段が出力した積算値に基づいて前記各地点の積算値を算出するとともに、前記各地点の積算値のうち極大となる積算値を有する地点を台風中心として決定し、その台風中心を出力する中心決定手段と、
を備えたことを特徴とする台風中心検出装置。
【請求項２】
前記中心決定手段は、前記極大となる積算値が所定値以上となる場合に前記観測領域内に台風が発生していると判断して前記台風中心を出力することを特徴とする請求項１に記載の台風中心検出装置。
【請求項３】
前記積算手段は、前記各地点を中心とする円に沿って前記観測値を積算し、
前記中心決定手段は、前記積算手段が出力した積算値に基づいてその積算値の算出に用いた円の中心となる前記各地点の積算値を算出することを特徴とする請求項１に記載の台風中心検出装置。
【請求項４】
前記積算手段は、前記各地点を中心とする楕円に沿って前記観測値を積算し、
前記中心決定手段は、前記積算手段が出力した積算値に基づいてその積算値の算出に用いた楕円の中心となる前記各地点の積算値を算出することを特徴とする請求項１に記載の台風中心検出装置。
【請求項５】
前記積算手段は、前記各地点を中心とする螺旋曲線に沿って前記観測値を積算し、
前記中心決定手段は、前記積算手段が出力した積算値に基づいてその積算値の算出に用いた螺旋曲線の中心となる前記各地点の積算値を算出することを特徴とする請求項１に記載の台風中心検出装置。
【請求項６】
前記中心決定手段は、さらに前記積算手段が算出した積算値から前記台風中心として決定した地点を中心とする複数の前記経路の積算値を選択し、それら複数の前記経路の積算値の分布に基づいて台風の広がりを算出することを特徴とする請求項１に記載の台風中心検出装置。
【請求項７】
前記積算手段は、前記観測値として雨雲の強度を積算することを特徴とする請求項１〜６の何れか一に記載の台風中心検出装置。
【請求項８】
前記積算手段は、前記観測値として風ベクトルを前記経路に沿って積算することを特徴とする請求項１〜６の何れか一に記載の台風中心検出装置。
【請求項９】
前記積算手段は、前記風ベクトルの前記経路の接線方向成分を積算することを特徴とする請求項８に記載の台風中心検出装置。
【請求項１０】
前記積算手段は、前記風ベクトルから上昇気流成分を求め、その上昇気流成分を前記経路に沿って積算することを特徴とする請求項８に記載の台風中心検出装置。
【請求項１１】
観測領域内の各地点における観測対象の台風の観測値を取得する観測値取得手段と、
過去の台風の観測データとその台風の中心の位置との関係を記憶する台風テンプレート記憶手段と、
前記観測値取得手段が取得した観測値と前記台風テンプレート記憶手段が記憶している観測データとを照合しマッチング値を算出する照合手段と、
前記照合手段が算出したマッチング値に基づいて前記観測値に最も近い観測データを選択し、前記台風テンプレート記憶手段がその観測データに関連づけて記憶する台風中心の位置と前記観測値から前記観測対象の台風中心を決定する中心決定手段と、
を備えたことを特徴とする台風中心検出装置。
【請求項１２】
前記照合手段は、前記各地点における観測値の平滑化を行った後に、その観測値と前記台風テンプレート記憶手段が記憶している観測データとを照合することを特徴とする請求項１１に記載の台風中心検出装置。
【請求項１３】
前記台風テンプレート記憶手段は、前記観測対象の台風とは異なる台風の観測データとその台風の中心の位置との関係を記憶することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の台風中心検出装置。
【請求項１４】
前記台風テンプレート記憶手段は、前記観測対象の台風の所定の時刻の観測データとその時刻におけるその台風の中心の位置との関係と前記観測データの時刻を記憶することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか一に記載の台風中心検出装置。
【請求項１５】
前記照合手段は、前記観測値取得手段が取得した観測値と前記台風テンプレート記憶手段が記憶している観測データとの移動相関を判定して前記マッチング値を算出するとともに、前記観測値の前記観測データからの移動量を求め、
前記中心決定手段は、前記照合手段が求めた移動量と、前記台風テンプレート記憶手段が記憶する前記観測データの時刻からの経過時間とから、前記観測対象の台風の移動速度を算出することを特徴とする請求項１１〜１４の何れか一に記載の台風中心検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観測値に基づいて台風の中心を自動的に検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、台風の中心位置を推定する方法としては、人手により曲率の異なるいくつかのらせん定規を用いて、気象衛星画像に曲線あてはめを行う方法が用いられてきた（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
このような方法は、人手で天気予報を構成する上では有用であるが、らせん定規を用いて曲線のあてはめを行う作業を必要とし、熟練が要求される。一方で、例えば各市町村がその市町村独自の災害対策を行うために、最新の台風の中心位置を求めたいと考えても、その市町村にそのような熟練者がいるとは限らない。そうすると、気象庁が台風の中心位置を発表するまで、最新状況に基づく災害対策がとれないことになる。
【０００４】
そこで、台風の中心位置の推定を自動化する手法の開発が望まれる。このような試みとしては、台風中心（台風の目と呼ばれる）には雲がないことが多いことに着目して、気象衛星画像等を雲のある部分とない部分とで、量子化（雲のない部分を０、雲のある部分を１）しておき、量子化の結果０となった点が連続する領域の中心を求める方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９８０５５公報「気象衛星画像受信装置及びそれに用いる台風追尾方法並びにその制御プログラムを記録した記録媒体」
【０００６】
【非特許文献１】気象研究ノート  第１９７号（２０００）  「台風  −解析と予報−」編集  鈴木  和史・元木  敏博  ２０００年３月  日本気象学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の方法によれば、台風の中心に雲がないという前提条件が満たされなければならない。しかし、現実には台風の目がはっきりと観測される場合は、台風が強く発達している場合に限られる。その他の場合では、台風の目が認められず、この方法を用いることができない。この発明は、観測値がかかる特殊な条件を満たしていなくても、台風の中心を自動的に検出することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る台風中心検出装置は、
観測領域内の各地点における観測値を取得する観測値取得手段と、
前記観測領域内の所定の経路に沿って観測値を積算しその積算値を出力する積算手段と、
前記積算手段が出力した積算値に基づいて前記各地点の積算値を算出するとともに、前記各地点の積算値のうち極大となる積算値を有する地点を台風中心として決定し、その台風中心を出力する中心決定手段と、
を備えたものである。
【０００９】
またこの発明に係る別の台風中心検出装置は、
観測領域内の各地点における観測対象の台風の観測値を取得する観測値取得手段と、
過去の台風の観測データとその台風の中心の位置との関係を記憶する台風テンプレート記憶手段と、
前記観測値取得手段が取得した観測値と前記台風テンプレート記憶手段が記憶している観測データとを照合しマッチング値を算出する照合手段と、
前記照合手段が算出したマッチング値に基づいて前記観測値に最も近い観測データを選択し、前記台風テンプレート記憶手段がその観測データに関連づけて記憶する台風中心の位置と前記観測値から前記観測対象の台風中心を決定する中心決定手段と、
を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る台風中心検出装置は、観測値の積算値が台風の中心に向かう経路において大きな値を示すという知見に基づき、所定の探索空間を設定して、積算値が極大となる積算経路を探索するので、自動的に台風の中心を算出でき、操作者の熟練や台風の強度（台風の目がはっきりしている／していない）に依存せずに台風中心を決定できる、という極めて優れた効果を奏するのである。
【００１１】
また別の発明に係る台風中心検出装置は、過去の台風の観測データとその台風の中心の位置との関係を記憶する台風テンプレートと観測値とを照合して、台風の中心を算出するので、操作者の熟練や台風の強度（台風の目がはっきりしている／していない）に依存せずに台風中心を決定できる、という極めて優れた効果を奏するのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について図を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による台風中心検出システムの構成を示すブロック図である。図に示されるように、この台風中心検出システムは、観測装置１と台風中心検出装置２及び出力装置３を備えるものである。観測装置１は、画像センサや雨雲レーダなどを用いて、電波により風雨の状況を捉え、観測対象領域における各地点の電波強度又は輝度によって風雨の状況を表現した観測値を出力する装置である。なお、この発明の実施の形態１の説明上、観測装置１は、この台風中心検出システムの一部として説明することとするが、実際にこのようなシステムを構築する上では、観測装置１として、例えば、衛星搭載に搭載された気象レーダや富士山レーダを初めとする地上設置レーダなど、外部の観測装置が提供する観測値を利用する構成を採用してもよいことはいうまでもない。
【００１３】
台風中心検出装置２は、観測装置１が出力する観測値に基づいて、台風の中心を検出する装置である。台風中心検出装置２と観測装置１とは、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークで接続する。ただし、観測装置１と台風中心検出装置２との接続方法については、このような構成に限られるものではなく、例えば、観測装置１の出力するデータをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのような記憶媒体（リムーバブルメディア）に記録して搬送し、台風中心検出装置２に取り込むようにしてもよいし、さらには、観測値が紙に印字された状態であり、これを人手により台風中心検出装置２に入力してもよいのである。
【００１４】
出力装置３は、台風中心検出装置２が決定した台風の中心位置を利用者に報知するために出力する出力装置であって、例えば液晶ディスプレイやＣＲＴ装置のような表示装置により構成する他、プリンタ装置により紙に印刷するような構成としてもよいし、例えば音声合成技術を用いて台風の位置を音声案内するように構成しても構わない。
【００１５】
次に、台風中心検出装置２の詳細な構成について説明する。図１が示すように、台風中心検出装置２は、観測値取得部１１、積算部１２、中心決定部１３を備えるものである。観測値取得部１１は、観測装置１が出力する観測値を台風中心検出装置２に入力する部位である。なお、この場合及び以降の説明において、部位という語は、そのような機能を有する専用の回路又は素子を構成することを意味するが、汎用のＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて同様の機能を果たすような回路を構成することはもちろん、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に同様の機能を演算させるコンピュータプログラムを用いて構成するようにしてもよい。すでに述べたように、観測値取得部１１は、観測値をネットワークや記憶媒体を介して、あるいは図示せぬ入力機器（キーボードやマウス、スキャナーなど）を介して、人手により入力する。ここで、観測値は水平面上の観測値であることを想定している。また観測値としては、画像やレーダ反射因子、ドップラー速度分布などのデータのいずれか、あるいはそれらの組み合わせなどを用いる。
【００１６】
積算部１２は、観測値取得部１１が取得した観測値を、観測領域内の所定の経路に沿って積算し、その積算値を出力する部位である。積算部１２は、複数の経路に沿って観測値の積算を行い、それぞれの積算値を出力するようになっている。中心検出部１３は、積算部１２が出力した複数の積算値から極大となる積算値を求めて、その積算値を算出するのに積算部１２が用いた経路の中心を決定し、その中心を台風中心として出力する部位である。
【００１７】
なお、観測値取得部１１は、請求項１における観測値取得手段の一例をなすものであり、積算部１２は、同請求項の積算手段の一例をなすものである。また中心決定部１３は、同請求項の中心決定手段の一例をなすものである。
【００１８】
次に、この発明の実施の形態１による台風中心検出システムの動作原理について説明する。一般に、強い勢力の台風には、中心位置に比較的明瞭な眼があり、その周辺に円状もしくは螺旋状に降雨帯が分布するので、衛星写真などを通じて台風の中心を検出することは比較的に容易である。一方、中規模勢力もしくは弱い勢力の台風では、中心部の眼は不明瞭となり、周辺の降雨帯も断続的に分布することが知られている。このため、中規模勢力もしくは弱い勢力の台風の中心を検出することは、困難となる。
【００１９】
一方、降雨帯には強い雨雲が存在しているので、降雨帯に含まれる地点の観測値強度あるいは輝度は、降雨帯に含まれない地点の観測値強度や輝度よりも大きい。したがって複数の地点の観測値同士を積算して得た値については、それらの複数の地点に降雨帯に含まれる地点がある場合の積算値の方が、降雨帯に含まれない地点のみを積算して得た値よりも大きな値となる。そこで、観測領域において複数の曲線を描き、その曲線上の地点の観測値を積算して得た積算値が極大となるような曲線を求めることで、降雨帯を検出することができるのである。そしてこのような曲線を特定した後、曲線の中心を決定することで、台風の中心を決定する。以上がこの発明の実施の形態１による台風中心検出システムの動作原理の概要である。
【００２０】
この方法によれば、台風の中心が容易に決定できるとともに、降雨帯の形状が崩れたり、断続的に分布している場合でも、残っている曲線的情報を捉えることができ、台風およびその中心位置を検出することが可能となる。
【００２１】
これらの動作原理をより具体的にいうならば、次のようになる。観測領域に複数の曲線を設定して、それらの曲線に沿って観測値の積算を行うことについてはすでに述べたが、これらの複数の曲線を任意の曲線とすると、曲線の自由度が大きすぎるために、探索空間が莫大となり、短い時間内での演算が困難となる。
【００２２】
そこで、ここでは曲線の例として円を考える。すなわち降雨帯の形状が円であると仮定するのである。そして観測領域内の各点を一応の円の中心とし、その円の半径として何通りかの半径を考える。このようにして得られた複数の円の円周に沿って積算値を算出し、その中から積算値が極大となる円を求める。現実には、完全なる円形の降雨帯は存在し得ないが、降雨帯には台風の中心を環状に取り囲む形状のものも多い。そこでこのような場合に、降雨帯を複数の円で近似し、その中から近似度合いの最も高い円、すなわち積算値の最も高い円を見出して、その中心を台風の中心とする、というのが、この発明の実施の形態１による台風中心検出システムの動作原理である。
【００２３】
以上の動作原理を踏まえて、さらに、この発明の実施の形態１による台風中心検出システムの動作について、図を用いて詳述する。まず観測値取得部１１は、観測装置１から観測値を取得する。なお、観測値取得部１１は、観測装置１が出力する観測値のデータ形式を、台風中心検出装置２が処理を行う上で最適なデータ形式に変換する処理を行う。また台風中心検出装置２が観測装置１の出力するデータ形式をそのまま処理するように設計しておいてもよい。
【００２４】
続いて、積算部１２は、観測値取得部１１が取得した観測値を積算する処理を行う。図２は、積算部１２と中心決定部１３による処理の詳細なフローチャートである。なお、これらの処理を行うに先立って、予め観測領域中のいくつかの点と複数の半径値を選択し、それらの点のＸ座標及びＹ座標、さらには複数の半径値ａを図示せぬランダムアクセスメモリ（以下、単に「メモリ」と呼ぶ）上の配列Ｘ[]、Ｙ[]、ａ[]に格納してあるものとする。まず、ステップＳ１０１において、積算部１２は、カウンタ変数Ｉを１に初期化する。カウンタ変数Ｉは配列Ｘ[]の要素を指し示すためのカウンタである。次にステップＳ１０２において、積算部１２は、カウンタ変数Ｊを１に初期化する。このカウンタ変数Ｊは配列Ｙ[]の要素を指し示すためのカウンタである。ステップＳ１０３において、積算部１２は、カウンタ変数Ｋを１に初期化する。このカウンタ変数Ｋは配列ａ[]を初期化するものである。
【００２５】
次に、ステップＳ１０４において、積算部１２は、観測領域内の点（Ｘ[Ｉ]，Ｙ[Ｊ]）を中心とし、半径をａ[Ｋ]とする円の円周上の各地点における観測値を積算する。積算の方法は、
【数１】
2005164490.tif 000003
を満たす総ての（ｘ，ｙ）における観測値の総和をとる。またこの他にも、観測領域に所定の大きさの格子からなるメッシュを設定しておき、式（１）を満たす（ｘ，ｙ）を含むメッシュから１つの点を選択して、メッシュ毎の点の観測値の総和を算出してもよい。また演算量を抑制する目的で、式（１）を満たす総ての（ｘ，ｙ）の観測値の総和をとるのではなく、何らかの基準に基づいていくつかの点を間引いてから、観測値の総和をとるようにしても構わない。
【００２６】
続くステップＳ１０５において、積算部１２は、ステップＳ１０４において算出された積算値を正規化する。これは、次のような理由に基づく処理である。すなわち、ステップＳ１０４で、単純に観測値を積み上げて和を求めることとすると、より多くの点の観測値を積み上げた方が積算値が大きくなる。そうすると、個別の点の観測値は大したことがなくても、そのような点をより多く集めて観測値を積算した方が、結果的に大きな積算値が得られてしまう場合も生じる。例えばａ[Ｋ]の値、すなわち半径がより大きい円の円周を構成する点の個数の方が、半径がより小さい円の円周を構成する点の個数よりも多いのである。そうすると、極大値に基づいて台風の中心を求めようとする演算が正確でなくなる。そこで、より多くの点を集めて観測値を積算した場合は、点の個数の影響を少なくするために、例えば点の個数で積算値を割る、などの補正を行う。このような補正処理を、ここでは正規化と呼んでいる。
【００２７】
このような正規化の方法としては、他にも、例えばメッシュから１つの点を選択して観測値の総和を求めた場合なら、メッシュの個数で積算値を割るようにすることが考えられる。またステップＳ１０５において、観測点の個数に基づいて改めて正規化を行うのではなく、ステップＳ１０４で積算に用いる観測点の個数を制限しておく、というようにしてもよい。例えば、ステップＳ１０４において、円の半径の大きさに関わらず、常に４つの点だけを選択し、この４つの点の観測値だけを足し上げて積算値を求めるようにしておけば、円周を構成する点の個数の大小に積算値が影響されることがなくなるので、正規化は不要となる。
【００２８】
このように構成すれば、別途正規化のための演算量を削減できるのであるが、積算値は４つの点を選択する方法に依存する結果を招くことも考えられる。すなわち、すでに述べたように、降雨帯の形状は完全な円であるとは限らないので、円周を構成する点が降雨帯に含まれる保証もない。したがって、このように個数の制限を設ける場合には、ある程度まとまった個数以上の観測値を用いるようにした方がよいし、観測値を用いる地点がなるべく均一に分散するようにした方がよい。
【００２９】
なお、以上のように求めた積算値は、中心の座標（Ｘ[Ｉ]，Ｙ[Ｊ]）と半径ａ[Ｋ]と関連づけられて、図示せぬメモリに記憶される。これは後ほど、極大値を算出する上で参照される。
【００３０】
続いて、ステップＳ１０６において、積算部１２はカウンタ変数Ｋに１加える。そしてステップＳ１０７において、Ｋが最大値を超えたかどうか判定する。Ｋは複数の半径からなる配列ａ[]の要素を表すカウンタ変数であるから、Ｋの最大値とは配列ａ[]の要素数に他ならない。Ｋが最大値を超えてなければ、まだ処理すべき配列ａ[]の要素が残っていることを意味するから、ステップＳ１０４に戻って（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、次の半径（配列ａ[]の次の要素）について積算値を算出し、ステップＳ１０５で正規化を行う。
【００３１】
また、Ｋが最大値を超えた場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０８に進み、積算部１２はカウンタ変数Ｊに１を加える。そして、ステップＳ１０９においてカウンタ変数Ｊが最大値を超えたかどうかを判定する。カウンタ変数Ｊは、配列Ｙ[]の要素を指し示すためのカウンタ変数であるから、Ｊの最大値とは、配列Ｙ[]の要素数である。Ｊが最大を超えていなければ（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻り、すでに最大値に達してしまった配列ａ[]のカウンタ変数Ｋを再び１に初期化する。そして配列Ｙ[]の次の要素による点を中心とする円について、観測値の積算と正規化を行う。
【００３２】
また、Ｊが最大値を超えた場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１０に進み、積算部１２はカウンタ変数Ｉに１を加える。そしてステップＳ１１１において、カウンタ変数Ｉが最大を超えたかどうかを判定する。カウンタ変数Ｉは配列ｘ[]の要素を示すためのカウンタ変数であるから、カウンタ変数Ｉの最大値とは配列ｘ[]の要素数である。Ｉが最大値を超えていなければ、まだ処理すべき配列Ｉ[]が残っているから、ステップＳ１０２に戻り、すでに最大値を超えてしまったＪを再び１に初期化し、以下すでに述べてきたような積算値算出処理を繰り返すのである。
【００３３】
また、Ｉが最大値を超えた場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２において、中心決定部１３は、積算部１２が算出した積算値の中から極大積算値あるいは最大となる積算値を求める。そして、この極大、あるいは最大となる積算値と関連づけられている円の中心と半径を、台風の中心及び半径として出力装置３に出力する。なお、極大積算値あるいは最大積算値が所定の値以下あるいは未満である場合は、台風が発生していないと判断して、台風の中心及び半径を出力しないようにしてもよいし、あるいは台風が発生していないことを出力装置３に出力してもよい。また極大積算値は一つとする必要はなく、例えば積算値が一定値以上となる円の中心を複数個出力するような構成としてもよい。
【００３４】
そして最後に、出力装置３は利用者が利用可能な形式で、台風の中心と半径を表示ないし印字その他の方法で利用者に報知する。
【００３５】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態１の台風中心決定システムによれば、中心の眼がはっきりせず、また降雨帯の形状が崩れた台風であっても、適切にその中心と台風の半径を特定することができるのである。
【００３６】
なお、ここで述べた処理において、決められた個数の円の半径を予め配列ａ[]として記憶しておくこととした。しかしながら、この発明の特徴が発揮されるためには、このような構成に限られるものではなく、例えば中心（Ｘ[Ｉ]，Ｙ[Ｊ]）と観測領域の端部との距離を求めて、この距離に基づいて取りうる半径の値域を決定し、この値域に従って動的に半径を割り当ててもよい。つまり、観測領域の中心に円の中心がある場合は、円の中心から観測領域の端部までの距離が長くなるので、大きな半径が確保できる一方、円の中心が観測領域の端部に近い位置にある場合は、あまり大きな半径の円を描くと観測領域からはみ出してしまい、正しい積算値が求められない。大きな半径の円が描ける位置に円の中心がある場合は、その大きな半径に至るまでの数多くの半径による円について積算値を求めることができるので、観測領域からはみ出ない範囲での最大の半径の長さに応じて、選択する半径の個数を変更するようにしてもよい。
【００３７】
また、ここでは一つの円ごとに一つの積算値を算出し、各円の積算値同士を比較して中心と半径を決定することとした。しかし台風の中心のみを算出すればよいのであれば、各点（Ｘ[]，Ｙ[]）を中心とする複数の同心円の積算値をさらに足し込んで、その点についての積算値を求め、同心円間の積算値が最大となる点を台風の中心とすればよい。この場合、積算値を求める上で用いた円の個数が多いと、各円毎の積算値が小さな値であっても、中心点についての積算値が大きくなることも考えられるので、円の個数に基づいて積算値を補正（正規化）しておく。正規化の方法は、ステップＳ１０５の説明で述べたのと同様に積算値の算出に用いた円の個数で割るようにすればよい。
【００３８】
さらに、観測領域全体を複数の部分領域に分割して、部分領域毎にこのような演算を行ってもよい。こうすると複数の台風の中心を算出することが可能となる。台風シーズンには同時に複数の台風が発生することが多いが、部分領域毎に台風中心を求めるようにすれば、このような場合であっても漏れなく台風の位置を特定することができる。
【００３９】
加えて、台風の水平規模（半径ａ）が過去の観測結果や一般的な台風の規模といった情報から既知とできる場合は、半径ａを未知数とはせずに既知の値としてｘ、ｙのみの探索を実施するようにしてもよいことはいうまでもない。例えば、比較的直前に同じ台風の規模が何らかの方法で測定されており、再び台風の水平規模を推定する必要がない場合などに、事前に得た水平規模（半径ａ）を用いて円のあてはめを行えば、探索パラメータを削減できるので、演算負荷を軽減することが可能となる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１による台風中心検出システムでは、降雨帯の形状を円に見立てて、台風の中心を算出することとした。しかし他の曲線に近似するようにしてもよい。また積算値が最大となる円の半径を台風の半径としたが、このようにたった一つの曲線の形状から台風の水平方向の規模を決定するのではなく、複数の曲線の形状の分布から水平方向の規模を決定するようにしてもよい。この発明の実施の形態２による台風中心検出システムは、このような特徴を有するものである。
【００４１】
この発明の実施の形態２による台風中心検出システムの構成は、実施の形態１と同様に図１のブロック図によって表される。また実施の形態１と同一の符号を付された構成要素については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００４２】
この発明の実施の形態２による台風中心検出システムでは、台風の降雨帯の形状を楕円に近似する。実施の形態１でも述べたように、自然現象である台風の降雨帯の形状が完全な円形になることはほとんどない。また降雨帯が崩れた場合（一つの閉曲線ではない場合）、無理に円で近似しようとすると、複数の円の積算値で極大値となることもなることも考えられる。図３は、やや形状が崩れた台風の降雨帯の分布を２値化した図であり、さらに降雨帯の形状を円によって近似した様子を示したものである。図において、白い連続した領域は降雨帯を示しており、円２１と円２２は降雨帯を近似する円である。円２１も円２２も円周上の点が数多く降雨帯に含まれている。したがって、いずれの円について積算値を算出しても、得られる積算値は高い値を示す。このことから、いずれの円の中心も台風の中心と判断される可能性を有している。しかしながら、円２１の中心と円２２の中心とは全く異なる領域に存在している。したがって現実に台風の中心とは全く異なる位置に円の中心を有する円を選択した場合には、誤差が大きくなりすぎる。
【００４３】
これに対して、図４は、同じ降雨帯を楕円で近似したものである。図の楕円２３は降雨帯を近似するために設定された楕円の例である。楕円２３の円周を構成する点の大部分は降雨帯に含まれているので、楕円２３の円周に基づいて算出した積算値は極めて高い値を示す。したがって、このようにして特定した楕円の中心は台風の中心に近い領域に位置づけられると考えられるのである。
【００４４】
次に、この発明の実施の形態２による台風中心検出システムの動作について説明する。実施の形態１は、降雨帯に円を当てはめる処理を行った。したがって当てはめる円のパラメータとして、円の中心のＸ座標とＹ座標、及び半径ａの３つのパラメータをそれぞれＸ[]、Ｙ[]、ａ[]の配列に格納して、最適な円の探索を行うものであった。これに対して、楕円は中心座標（Ｘ，Ｙ）、長軸α、短軸βと長軸の傾き角θからなる５つのパラメータによって特定される。そこで、この発明の実施の形態２による台風中心検出システムにおいても、実施の形態１と同じように、予めパラメータＸ、Ｙ、α、β、θの取りうる値をそれぞれ配列Ｘ[]、Ｙ[]、α[]、β[]、θ[]に格納しておき、Ｘ[]、Ｙ[]、α[]、β[]、θ[]の全組み合わせに対して、実施の形態１におけるステップＳ１０４、Ｓ１０５と同様の処理を行って積算値を求める。そして求めた積算値から実施の形態１におけるステップＳ１１２と同様の処理により、極大積算値を求めるようにすれば、実施の形態１と同じように、楕円の中心を特定し、その結果として台風の中心も特定することができる。
【００４５】
ところで、降雨帯には空間的な広がりがあるが、このような降雨帯の形状を、空間的な広がりのない一つの曲線で近似しようとすると、一意には特定できない場合もありうる。そこで、実施の形態２では、所定値以上のＸ、Ｙ、α、β、θの組み合わせをＸ−Ｙ−α−β−θ空間に写像しておき、Ｘ−Ｙ−α−β−θ空間において、所定値以上の積算値を連続的に有する領域を求める。そしてその領域における中心点を算出することによって、台風の中心を求めるようにしてもよい。中心点の算出方法としては、所定値以上の積算値を連続的に有する領域の各パラメータの両端の中央値を採用してもよいし、また積算値を重さに見立てて荷重平均（重心値）を算出するようにしてもよい。
【００４６】
また、このようにして、Ｘ、Ｙ、α、β、θのそれぞれの値の中心点を算出したら、そのＸ、Ｙ、θについて、積算値が所定値以上となるαとβの分布を求めることで、台風の広がりを算出することもできる。台風の広がりを求めることで、台風の大きさ（規模）を判断することができ、台風の規模を影響予測や被害予測に用いることができるようになる。
【００４７】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態２の台風中心検出システムでは、降雨帯の形状を楕円で近似することとしたので、円で近似する場合に比べて、より降雨帯の変形に対応することが可能となり、台風の中心を求めることが容易となる。
【００４８】
実施の形態３．
実施の形態２では、降雨帯を楕円で近似することとしたが、その他の曲線で近似しても構わない。例えば台風の物理的性質を考慮すれば、観測値の分布を螺旋曲線で近似する方法は有利である。地球の自転運動の影響から台風は巨大な雲の渦を形成する。このため、円や楕円のような閉曲線よりも、螺旋のような開曲線の方が形状を近似しやすい場合があるからである。そこで、以下において、円や楕円に替えて、螺旋曲線によって降雨帯を近似する場合について説明する。
【００４９】
図５は、台風の降雨帯の分布を２値化した画像であり、さらにその降雨帯の形状を螺旋曲線を近似する様子を示すものである。螺旋曲線２４はパラメータを適切に選択して降雨帯に当てはめた螺旋曲線である。螺旋曲線には、リチュースやアルキメデスの螺旋、クロソイドなどがあり、それらを用いて候補となる経路を設定してもよいのであるが、ここでは対数螺旋を用いて実際に降雨帯に当てはめる方法について説明することとする。
【００５０】
実施の形態３による台風中心検出システムの構成についても、図１のブロック図によって表される。また実施の形態１と同一の符号を付された構成要素については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
次に、この発明の実施の形態３による台風中心検出システムの動作について説明する。ここで、ｒ−θ極座標系の原点（ｒ＝０，θ＝０）を中心座標とする対数螺旋は、ｒ＝α exp (βθ)で表現される。αとβはパラメータである。中心位置は原点以外の点（ｘ＝ｒ０，ｙ＝θ０）（ただしｒ０とθ０は定数）となることもありうることを考慮すると、パラメータはｘ、ｙ、α、βの４つとなる。そこで、この発明の実施の形態３による台風中心検出システムでは、予め取りうるｘ、ｙ、α、βの値を、それぞれ配列ｘ[]、ｙ[]、α[]、β[]に格納しておき、それぞれの組み合わせによる螺旋曲線上の各点の観測値を、実施の形態１におけるステップＳ１０４と同じように積算して積算値を求める。そして実施の形態１におけるステップＳ１０５と同様に正規化を行う。
【００５２】
このようにして、すべてのｘ、ｙ、α、βの組み合わせについて積算値を求めた後、実施の形態１におけるステップＳ１１２と同様に極大積算値を求めて、台風中心を算出するのである。なお、積算値が所定値以上となるｘ、ｙ、α、βを複数選択するようにしてもよいし、実施の形態２と同様に、所定値以上の積算値となるｘ、ｙ、α、βの分布から分布中心となるｘ、ｙ、α、βを算出するようにしてもよい。
【００５３】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態３の台風中心検出システムによれば、降雨帯の現実の形状により近い螺旋曲線に沿って観測値を積算した積算値に基づいて台風の中心を決定するので、高精度に台風の中心位置の決定を行うことができる。
【００５４】
また、対数螺旋の場合はパラメータ数が４個であり、パラメータ数が５個の楕円に比べて探索空間の広さ、あるいは取りうるパラメータの組み合わせ数が小さくなるので、高速かつ少ない計算機負荷にて最適なパラメータを探索することができる。
【００５５】
なお、これまでの説明において対数螺旋について特に説明したが、他の螺旋または開曲線を用いて、観測値の積算値を算出するようにしてもよいことはいうまでもない。
【００５６】
実施の形態４．
次に、これまで観測された複数の台風の観測値を予めテンプレート化しておき、テンプレート化された観測値と現在の観測対象となっている台風の観測値とのマッチング処理によって、台風の中心およびその他の台風に関する情報を推定する台風中心検出システムについて説明する。
【００５７】
図６は、このような実施の形態４による台風中心検出システムの構成を示すブロック図である。図において、図１と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。台風中心検出装置４は、実施の形態１における台風中心検出装置２と同様に、観測装置１が取得した観測値から台風の中心を推定して、出力装置３に出力する部位である。台風中心検出装置４は、観測値取得部１１、台風テンプレート記憶部４１、照合部４２、中心決定部４３を備えている。
【００５８】
台風テンプレート記憶部４１は、台風テンプレートを記憶する記憶装置又は回路、若しくは記憶媒体である。ここで、台風テンプレートとは、典型的な台風の観測値をモデル化したものであり、通常の気象レーダで得られた降雨帯の反射強度値そのもの、もしくはそれを簡略化（不要部分を除去）し、さらに画像化（多値化・二値化）して得たデータである。同様に衛星レーダから得た降雨帯の画像に簡略化等の処理を施してもよい。さまざまなタイプの台風を取り扱うためには、同じような台風のデータを複数個集めるよりも、台風の特徴に基づいて各台風を分類し、それぞれの分類から代表的な台風を１つずつ抽出した方がメモリの使用効率がよい。そこで、例えば、Ｄｖｏｒａｋ(「Tropical cyclone intensity analysis using satellite data」(NOAA Tech.Rep 1984))では代表的な台風パターンを用いて台風を分析する方法を紹介しているが、この文献で用いられている台風パターンをテンプレート化すると効率的である。
【００５９】
照合部４２は、観測装置１が取得した観測値と台風テンプレート記憶部４１が記憶する台風テンプレートとを照合する部位である。中心決定部４３は、照合部４２が算出した観測値と台風テンプレートとの照合結果に基づいて、台風の中心を決定する部位である。
【００６０】
次に、台風中心検出装置４の動作について図を用いて説明する。観測装置１が観測値を出力すると、台風中心検出装置４は、観測値取得部１１を介してこの観測値を取得する。次いで、照合部４２は、観測値取得部１１が取得した観測値から台風テンプレートとの照合処理を行う。図７は、照合部４２と中心決定部４３における処理のフローチャートである。照合部４２は、図のステップＳ４０１において、カウンタ変数Ｉを１に初期化する。このカウンタ変数は、台風テンプレートのいずれか１つを指し示すのに用いられるカウンタ変数である。
【００６１】
ここで、台風テンプレートは、配列Ｔ[]として、メモリに記憶されているものとする。すなわち台風テンプレート配列は、Ｔ[０]、Ｔ[１]のようなシンボルによって、各要素にアクセスすることができるものである。また各台風テンプレートのレコードには、少なくとも観測値の空間的分布、中心の位置、形状が対称形かどうかを示す情報がフィールドとして格納されているものとする。さらには台風の強度や進路方向、移動速度など、過去に観測された台風の観測値も合わせて台風テンプレートに記憶させておくようにしてもよい。なお、観測値の空間分布を記憶するには、例えば観測対象領域の各地点の観測値情報を２次元配列に記憶させるようにする。また観測値がレーダ画像として得られる場合は、このレーダ画像をいくつかのメッシュに区切り、それぞれのメッシュ毎に代表的な観測値、あるいは平均的な観測値を選択して、記憶するようにしてもよい。
【００６２】
続いてステップＳ４０２において、照合部４２は、台風テンプレート記憶部４１から台風テンプレートＴ[Ｉ]を読み込む。そして、ステップＳ４０３において、照合部４２は、テンプレートＴ[Ｉ]が点対称かどうかを調べる。ここで、台風が点対称であるとは、台風の中心に対して台風の形状がほぼ点対称であることをいう。図８は、形状が点対称である台風とそうでない台風を模式的に表した図である。図において、（Ａ）に示される台風は中心に対してほぼ点対称な形状を有している。また（Ｂ）に示される台風は、点対称な形状を有していない。すでに述べたとおり、台風が点対称であるかどうかは、テンプレートＴ[]に予め記憶されている。台風の形状が点対称であれば、台風テンプレートＴ[Ｉ]の観測データと観測値取得部１１が取得した観測値との移動相関を判断すれば十分である。そこでこの場合には、ステップＳ４０４に移る（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）。
【００６３】
ステップＳ４０４において、照合部４２は、テンプレートＴ[Ｉ]の観測データと観測値取得部１１が取得した観測値との移動相関による照合処理を行う。観測値取得部１１が取得した地点（ｘ，ｙ）における観測値をｆ（ｘ，ｙ）とし、テンプレートＴ[Ｉ]の地点（ｘ，ｙ）に対応する地点（ｐ，ｑ）の観測データをＴ（ｐ，ｑ）とすれば、マッチング値は、
【数２】
2005164490.tif 000004
として得られる。移動相関はｐとｑとをそれぞれ１ずつずらしてＶを求め、このようにして求められた複数のＶのうちの最大のＶをＴ[Ｉ]のマッチング値として採用する。
【００６４】
一方、ステップＳ４０３において、台風の形状が点対称でない場合は、移動相関だけでは照合できないので、回転相関も合わせて調べる必要がある。そこで、この場合はステップＳ４０５に進む（ステップＳ４０３：Ｎｏ）。ステップＳ４０５において、照合部４２は、テンプレートＴ[Ｉ]の台風の中心位置（ｐｃ，ｑｃ）を中心に、点（ｐ，ｑ）を角度θだけ回転させた点の観測データＴ（(p−pc)cosθ−(q−qc)sinθ＋pc，(p−pc)sinθ＋(q−qc)cosθ＋qc）と地点（ｘ，ｙ）の観測値ｆ（ｘ，ｙ）とのマッチング値を式（３）により算出する。
【数３】
2005164490.tif 000005
そして、ｐとｑ、θをそれぞれ所定値ずつずらして式（３）に代入したＶを複数個計算し、これら複数のＶから最大となるＶをＴ[Ｉ]のマッチング値とするのである。
【００６５】
ステップＳ４０４またはステップＳ４０５においてマッチング値を算出した後、ステップＳ４０６において、照合部４２は、カウンタ変数Ｉに１を加える。そしてステップＳ４０７において、照合部４２は、カウンタ変数Ｉが最大値を超えたかどうかを調べる。ここで、カウンタ変数Ｉは、台風テンプレートＴ[]のいずれかの要素を指し示すカウンタ変数であるので、カウンタ変数Ｉの最大値とは、台風テンプレートＴ[]の要素数に他ならない。そして、カウンタ変数Ｉが最大値を超えるとは、もうこれ以上処理すべき台風テンプレートが存在しないことを意味するものである。したがって、カウンタ変数Ｉが最大値を超えない場合は、まだ処理すべき台風テンプレートが存在することとなるから、ステップＳ４０２に戻って、次の台風テンプレートの処理を行う（ステップＳ４０７：Ｎｏ）。一方、Ｉが最大値を超えた場合は、ステップＳ４０８に進む（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）。
【００６６】
続くステップＳ４０８以降は、中心決定部４３の処理に遷る。ステップＳ４０８において、中心決定部４３は、照合部４２がステップＳ４０４とステップＳ４０５で算出したマッチング値のうち、極大となるマッチング値を求める。そしてステップＳ４０９において、中心決定部４３は、極大となるマッチング値を算出するのに用いたテンプレートの記憶する中心位置を取得し、移動相関でずらした量の分だけ中心位置を補正して、出力装置３に出力する。また必要に応じて、中心位置のみではなく、台風テンプレートとして記憶されている台風の強度や軌跡、進行方向、移動速度などの情報も出力するようにしてもよい。進行方向や軌跡などの情報は、台風の進路予測など、今後の台風の状態を予測する上で重要な情報となる。
【００６７】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態４の台風中心検出システムによれば、過去に蓄積された観測情報からなる台風テンプレートを用いて、過去の台風情報から台風の中心を算出することが可能となる。また現在観測対象となっている台風に関する中心以外の情報も合わせて出力することも可能となる。
【００６８】
なお、これまでの説明において、台風テンプレートとのマッチングにあたり相互相関法を用いる方法を説明したが、台風テンプレートと観測値との距離値を算出し、距離値が最小となるようなテンプレートの選択方法（残差逐次検定法）を採用してもよい。
【００６９】
実施の形態５．
実施の形態４による台風中心検出システムでは、過去に観測された台風に基づいて蓄積した台風テンプレートを用いて、照合処理を行うこととした。しかし、すでに実施の形態１〜４などの手法を用いて、台風中心や台風の広がりなどの情報を得た台風についての情報を台風テンプレートとして記憶しておき、同じ台風について台風テンプレートとの照合を行うようにすれば、２度目以降の中心検出処理を高速に行うことができるようになる。この発明の実施の形態５による台風中心検出システムはかかる特徴を有するものである。
【００７０】
図９は、この発明の実施の形態５による台風中心検出システムの構成を示すブロックである。図において、図６と同一の符号を付した構成要素については実施の形態４と同様であるので説明を省略する。台風中心検出装置５は、実施の形態１における台風中心検出装置２と同様に、観測装置１が取得した観測値から台風の中心を推定して、出力装置３に出力する部位である。台風中心検出装置５は、観測値取得部１１と、台風テンプレート記憶部４１、照合部４２、及び中心決定部５１を備えている。中心決定部５１は、図６における中心決定部４３と同様の機能を有しているが、中心決定部５１が台風テンプレート記憶部に、現在観測対象としている台風の観測情報を台風テンプレートとして出力する点が異なっている。また、台風テンプレート記憶部４１は、過去に観測した別の台風のテンプレートを記憶するのではなく、現在観測の対象となっている台風の過去の観測値から得た台風テンプレートを記憶している。この台風テンプレートは、台風中心検出装置５が台風中心の検出処理に合わせて観測値から生成する他、実施の形態１〜４による台風中心検出装置で求めた台風中心と観測値とを組み合わせて、台風テンプレート記憶部４１に記憶させることで準備可能となるものである。なお、台風テンプレートを記憶させる際には、台風テンプレートの生成に用いた観測値を得た時間も合わせて記憶させることとする。
【００７１】
次に、この発明の実施の形態５による台風中心検出システムの動作について説明する。まず、台風中心検出装置５が台風中心の検出処理を行うに先立って、台風テンプレート記憶部４１には、以前に同じ台風の観測値から求めた台風テンプレートデータが格納されているものとする。観測装置１が観測値を出力すると、台風中心検出装置５は、観測値取得部１１を介してこの観測値を取得する。次いで、照合部４２は、観測値取得部１１が取得した観測値から台風テンプレートとの照合処理を行う。図１０は、照合部４２と中心決定部５１における処理のフローチャートである。照合部４２は、図のステップＳ５０１において、観測値の平滑処理を行う。一般に、台風の中心付近には強い豪雨域が存在する傾向がある一方で、豪雨域は常に一番内側の降雨帯に存在するわけではなく、それよりやや外側に存在することが多いことが知られている。豪雨域に対するレーダ観測値は強い強度値もしくは輝度値を持つことから、そのままマッチング処理を行うと、適切なマッチング結果が得られない可能性がある。そこで、ステップＳ５０１では、予め観測値のマッチングを実施する。
【００７２】
図１１は、ステップＳ５０１の観測値の平滑処理の詳細なフローチャートである。図のステップＳ５１１において、カウンタ変数Ｉを１に初期化する。カウンタ変数Ｉは、観測領域のｘ方向（水平方向）の画素またはメッシュを指し示すのに用いられるカウンタ変数である。続いて、ステップＳ５１２において、カウンタ変数Ｊを１に初期化する。カウンタ変数Ｊは、観測領域のｙ方向（垂直方向）の画素またはメッシュを指し示すのに用いられるカウンタ変数である。
【００７３】
ステップＳ５１３において、カウンタ変数Ｉ及びＪによって指定される観測値ｆ（Ｉ，Ｊ）が閾値Ｔｈを超えるかどうかを調べる。そして閾値Ｔｈを超える場合には、ステップＳ５１４に進む（ステップＳ５１３：Ｙｅｓ）。ステップＳ５１４において、観測値ｆ（Ｉ，Ｊ）はＴｈに設定され、平滑化され、その後ステップＳ５１５に進む。一方、ステップＳ５１３において、観測値ｆ（Ｉ，Ｊ）が閾値Ｔｈ以下の場合は、直接ステップＳ５１５に進む
【００７４】
ステップＳ５１５において、カウンタ変数Ｊに１を加える。そしてステップＳ５１６でＪが最大値を超えたかどうかを判定する。Ｊは観測領域のｙ方向の画素数またはメッシュを指し示すカウンタ変数であるから、Ｊの最大値とはｙ方向の画素数またはメッシュ数である。そしてＪが最大値を超えた場合は、これ以上そのｙ方向には処理すべき画素またはメッシュが存在しないことを意味しているので、ステップＳ５１７に進む（ステップＳ５１６：Ｙｅｓ）。またＪが最大値以下の場合は、ステップＳ５１３に戻って、ｙ方向に隣接する画素またはメッシュの処理を行う（ステップＳ５１６：Ｎｏ）。
【００７５】
次に、ステップＳ５１７において、カウンタ変数Ｉに１を加える。そしてステップＳ５１８でＩが最大値を超えたかどうかを判定する。Ｉは観測領域のｘ方向の画素数またはメッシュを指し示すカウンタ変数であるから、Ｉの最大値とはｘ方向の画素数またはメッシュ数である。そしてＩが最大値以下の場合は、ステップＳ５１２に戻って、ｘ方向に隣接する画素またはメッシュの処理を行う（ステップＳ５１８：Ｙｅｓ）。またＩが最大値を超えた場合は、これ以上そのｘ方向には処理すべき画素またはメッシュが存在しないことを意味しているので、終了する（ステップＳ５１８：Ｙｅｓ）。以上がステップＳ５０１における観測値の平滑化処理である。
【００７６】
続いて、図１０のフローチャートのステップＳ５０２において、移動相関によるマッチング処理を行う。この処理は実施の形態４におけるステップＳ４０４の処理と同様であるので説明を省略する。次に、ステップＳ５０３において、台風の移動速度を算出する。これは、ステップＳ５０２において移動相関によるマッチングを行った際に移動距離を求めることができるので、この移動距離を、台風テンプレートに合わせて記憶されている台風テンプレートの観測値取得時間と現在の観測値を取得した時間との時間差で除算することで求める。
【００７７】
次にステップＳ５０４において、ここまでに求めた台風中心と観測値に基づいて、少なくとも観測値の空間的分布、中心の位置を台風テンプレートとして出力する。なお、形状が対称かどうか、については、観測値の空間的分布を回転させ、回転前と回転後での差異を計算して、その差異が所定値以下である場合は、形状が対称であり、所定値を超える場合には形状が対称ではない、と判断し、その結果を出力するようにしてもよい。また実施の形態５では、同一の台風の異なる時間における観測値のマッチングを行うので、形状の対称性の処理を省略してもよい。
【００７８】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態５の台風中心検出システムによれば、同一の台風から生成した台風テンプレートを用いて中心を検出することとしたので、複数の台風テンプレートに対する照合処理を行う必要がなく、少ない計算負荷で台風中心を検出することができるのである。
【００７９】
なお、これまでの説明において、同一台風であれば、降雨帯の分布や雨雲の強度が短時間に変化することはまれなので、観測値の平滑処理を省略しても構わない。一方、ここで説明した平滑処理は、実施の形態４における台風テンプレートとの照合処理に用いてもよい。また台風の中心さえ求めれば十分であるならば、台風の移動速度の算出を省略してもよい。
【００８０】
実施の形態６．
次に、観測値として特に各観測地点における風ベクトル（風向または大きさ）が得られている場合に、風ベクトルに基づいて台風の中心を決定する台風中心決定システムについて説明する。図１２は、このような特徴を有する実施の形態６による台風中心決定システムの構成を示すブロック図である。図において、図１と同一の符号を付した構成要素については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。実施の形態６による台風中心決定システムは、観測装置１と台風中心検出装置６、出力装置３を備えている。
【００８１】
台風中心検出装置６は、実施の形態１における台風中心検出装置２と同様に、観測装置１が取得した観測値から台風の中心を推定して、出力装置３に出力する部位である。台風中心検出装置５は、観測値取得部１１、風向積算部６１、中心決定部１３を備えている。風向積算部６１は、実施の形態１における積算部１２に相当する部位であり、積算部１２と同様に一定の曲線経路に沿って観測値を積算する部位であるが、風向積算部６１は、観測値として各地点での風向を用いる点が特徴である。
【００８２】
台風中心検出装置６の動作原理を説明するならば、次のようになる。台風は熱帯性低気圧によって生じる巨大な渦であるから、台風には台風の目を中心として周回する方向に風が発生する。そうすると、ドップラーレーダなどの観測結果から、各地点の風向と風の強さが得られている場合、これらの風ベクトルを所定の経路方向に積分（積算）していき、積算値が極大となる経路を見出せば、この経路の曲線の中心点が台風の目であると推定できる。
【００８３】
一方、台風の目を中心とはしない曲線の場合、この曲線経路に沿って積算値を求めると、風が積算値を減ずる方向に吹いていることが多い。したがって、風向と風の強さに基づいて算出した積算値は、台風の目を中心とする曲線で極大となることが期待できるのである。
【００８４】
次に、この発明の実施の形態６による台風中心決定システムの動作について説明する。観測装置１は、例えばドップラーレーダなどにより各観測地点の風向を算出する。図１３は、レーダを中心とする円周上の２つの点における風の大きさのうち、レーダからの視線方向成分が得られた場合に、この２つの風の大きさから、この２つの視線方向のなす角を２等分する方向にある同円周上の点における円周方向の風の大きさを求める方法を示す概念図である。図において、ドップラーレーダ６５は、観測対照地点６６および６７における視線方向の風の大きさを求めるものである。なお地点６６と６７はともにレーダ６５から等距離にあるものとする。いま、地点６６での視線方向の風の大きさ（風速）がＶ１であり、地点６７での風の大きさがＶ２であるものとする。また、地点６６とレーダ６５、地点６７がなす角は２θである。この場合に、地点６６と６７との間の風の大きさ及び向きに連続性があるものと仮定すれば、この角をθずつに等分する方向でかつ、地点６６や６７と同じ距離だけレーダ６５から離れた点６８において、視線方向の風の大きさＶＡ、視線方向と垂直方向の風の大きさＶＢはそれぞれ、式（４）、式（５）で与えられる。
【数４】
2005164490.tif 000006
【００８５】
このようにして、レーダ６５は観測対象領域の各地点の風向を算出する。そしてこの風向は観測装置１の出力として、台風中心検出装置６の観測値取得部１１に取り込まれる。続いて、風向積算部６１と中心決定部１３は、実施の形態１と同様に、図２に示したフローチャートで表される処理により台風の中心を決定する。これらの処理については、実施の形態１で説明したので、ここでの説明は省略する。ただしここでは、実施の形態１と同じように円を曲線経路としてもよいし、実施の形態２のように楕円を曲線経路としてもよい。また実施の形態３のように螺旋曲線を曲線経路として採用しても構わない。
【００８６】
また、ステップＳ１０４においては、式（４）と式（５）から得られたＶＡおよびＶＢから、曲線経路の接線に沿った方向の成分を計算し、この値を経路に沿って積算するようにする。ここで、接線に沿った方向には、経路の中心に向かう方向と中心から離れる方向があるが、中心に向かう方向を正方向とし、中心から離れる方向を負方向として、符号を割り当てることとする。このように符号を与えることで、低気圧である台風の中心に吸い込まれる風とそうでない風とを弁別することになる。これにより、経路上に台風中心に吸い込まれる風の成分がある場合は、その大きさを積算値に寄与させる。その一方で、経路上に台風中心には向かわない風がある場合は、積算値を減ずる作用を及ぼす。その結果、他の経路に比べて、台風中心に向かう経路の積算値が相対的に大きくなる。したがって、台風中心の検出精度が向上する。
【００８７】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態６の台風中心検出システムによれば、風向を経路に沿って積算し、その積算値が極大となる経路の曲線の中心を台風の中心として検出することとしたので、形状の崩れた台風や台風の目がはっきりしない台風であっても、台風の中心を特定することが可能となる。
【００８８】
また、台風が前線に接近すると前線の活動が活発になって、非常に強い降雨帯が発生することがある。このような場合に、降雨帯の分布に基づいて積算値を求め、台風の中心を決定しようとすると、前線の活動に影響を受ける場合が生じる。この発明の実施の形態６の台風中心検出システムによれば、降雨帯の分布に依存せずに台風の中心を決定することができるので、多くの場合に高精度な台風中心決定処理を行うことができるのである。さらに、この方法で台風の中心を決定すれば、エコーの分布状態の影響を受けることもない。
【００８９】
また、その他気象レーダなどにより、式（４）と式（５）を用いて、観測領域鉛直面内の風向を推定し、その結果を積算して台風中心を検出するようにしてもよい。一般に台風の中心付近では、雲が周囲に比べて高く発達しており、またその内部には対流（上昇流）があることが知られている。そこで、所定の経路に沿って、上昇流の大きさを積算し、その積算値が極大値となる経路の曲線の中心を台風の中心位置として決定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
この発明は、気象レーダなどで得た観測値に基づいて台風の中心を決定する技術に関するものであり、例えば台風の進路予測や災害対策に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】この発明の実施の形態１による台風中心検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による台風中心検出システムの処理のフローチャートである。
【図３】２値化された台風の降雨帯の分布に円を当てはめた状態を示す図である。
【図４】２値化された台風の降雨帯の分布に楕円を当てはめた状態を示す図である。
【図５】２値化された台風の降雨帯の分布に螺旋曲線を当てはめた状態を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４による台風中心検出システムの構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態４による台風中心検出システムの処理のフローチャートである。
【図８】形状が点対称である台風とそうでない台風を模式的に表した図である。
【図９】この発明の実施の形態５による台風中心検出システムの構成を示すブロックである。
【図１０】この発明の実施の形態５による台風中心検出システムの処理のフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態５による台風中心検出システムの平滑処理のフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態６による台風中心検出システムの構成を示すブロックである。
【図１３】この発明の実施の形態６において円周方向の風の大きさを求める方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  観測装置、
２、４、５、６  台風中心検出装置、
３  出力装置、
１１  観測値取得部、
１２  積算部、
１３、４３、５１  中心決定部、
４１  台風テンプレート記憶部、
４２  照合部、
６１  風向積算部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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