(57)【要約】【課題】  早期に落雷に対する警戒を発することができ、雷雲の規模を区別でき、送電線等の線路を分割した線分の傾きと切片とを一定にする必要が無く、当該線路に対して、落雷の確率を予測することができる落雷警戒装置、プログラムを提供する。【解決手段】  雷雲の位置を示す雷雲データと、線路の長さおよび位置を示す線路データとに基づいて、当該雷雲から当該線路に落雷する確率を求め、この確率に基づいて警戒を発する落雷警戒装置１であって、座標変換手段３と、空間距離算出手段５と、落雷確率算出手段７と、落雷確率加算手段９と、警戒発生解除手段１１と、を備えた。【選択図】      図１
2005056279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雷雲の位置を示す雷雲データと、線路の長さおよび位置を示す線路データとに基づいて、当該雷雲から当該線路に落雷する確率を求め、この確率に基づいて警戒を発する落雷警戒装置であって、
前記線路データに基づいて、前記雷雲データに含まれており前記雷雲の位置を特定する複数の座標からなる雷雲の空間座標から前記線路を複数の直線に近似した各線分に向かって引いた直線と、当該各線分との交点を基準ポイントとして求める座標変換手段と、
この座標変換手段で求めた基準ポイントと前記雷雲の空間座標とに基づいて、前記雷雲と前記線路の各線分の基準ポイントとの空間距離を算出する空間距離算出手段と、
この空間距離算出手段で算出した空間距離を確率変数とし、当該空間距離と落雷の確率との関係を予め算出した確率密度分布に基づいて前記各線分における落雷の確率を算出する落雷確率算出手段と、
この落雷確率算出手段で算出した前記各線分における落雷の確率を、前記線路毎に加算した合計落雷確率とする落雷確率加算手段と、
この落雷確率加算手段で加算した合計落雷確率が、予め設定した閾値以上の場合に警戒発生信号を出力すると共に、前記閾値未満の場合に警戒解除信号を出力する警戒発生解除手段と、
を備えることを特徴とする落雷警戒装置。
【請求項２】
前記雷雲データには、予め測定したデータに基づいて算出した、前記雷雲それぞれから落雷が発生すると仮定した場合の落雷の確率の現在値を示す雷雲実況値と、予め測定したデータに基づいて算出した、前記雷雲それぞれから落雷が発生すると仮定した場合の落雷の確率の予測値を示す雷雲予測値とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の落雷警戒装置。
【請求項３】
前記雷雲データに含まれる雷雲の移動速度に基づいて、当該移動速度が一定速度増加する毎に前記閾値が一定値低下するように当該閾値を設定する閾値設定手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の落雷警戒装置。
【請求項４】
雷雲の位置を示す雷雲データと、線路の長さおよび位置を示す線路データとに基づいて、当該雷雲から当該線路に落雷する確率を求め、この確率に基づいて警戒を発するために、コンピュータを、
前記線路データに基づいて、前記雷雲データに含まれており前記雷雲の位置を特定する複数の座標からなる雷雲の空間座標から前記線路を複数の直線に近似した各線分に向かって引いた直線と、当該線分との交点を基準ポイントとして求める座標変換手段と、
この座標変換手段で求めた基準ポイントと前記雷雲の空間座標とに基づいて、前記雷雲と前記線路の各線分の基準ポイントとの空間距離を算出する空間距離算出手段と、
この空間距離算出手段で算出した空間距離を確率変数とし、当該空間距離と落雷の確率との関係を予め算出した確率密度分布に基づいて前記各線分における落雷の確率を算出する落雷確率算出手段、
この落雷確率算出手段で算出した前記各線分における落雷の確率を、前記線路毎に加算した合計落雷確率とする落雷確率加算手段、
この落雷確率加算手段で加算した合計落雷確率が、予め設定した閾値以上の場合に警戒発生信号を出力すると共に、前記閾値未満の場合に警戒解除信号を出力する警戒発生解除手段、
として機能させることを特徴とする落雷警戒プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷雲と線路に関するデータを処理して、警戒を発する落雷警戒装置および落雷警戒プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、落雷に対する警戒を行う方法として、例えば、非特許文献１に開示されている従来の落雷警戒方法は、地上のある地点（２８箇所のセンサーによる観測点、通常、地域名で表される）を中心点とし、この中心点から一定の距離毎に円（同心円）を描き、この同心円内の領域を雷雲が通過した場合、または、この同心円と落雷実況値および落雷予測値によって示される落雷の確率が高くなった領域とが重なった場合に落雷警戒対象となる地域名および落雷警戒レベルを特定するものである。
【０００３】
また、従来の落雷警戒方法において、雷雲の位置と、送電線等の線路の位置との関係に基づいて、落雷に対する警戒を発する場合、雷雲または落雷に関するデータの次元の変換が行われており、例えば、データの次元の変換にラドン変換（斎藤恒雄著、「画像処理アルゴリズム」、ｐｐ１０４−１０５、近代科学社、１９９８年１０月参照）を利用したものや２次元ＦＦＴ（酒巻洋  他著、「２次元ＦＦＴを用いた高速航跡検出法」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ  Ｎｏ．４  ｐｐ７８５−７９３、２００１年４月参照）を利用したものがある。
【０００４】
ここで、ラドン変換について、図１０を参照して補足説明をする。
この図１０は、雷雲を近似した点（ｘ，ｙ）と、送電線等の線路を近似した線分（直線）ｙ＝αｘ＋βとの関係を示したものである。この線分に対するラドン変換Ｒは、線分の傾きα、切片β、端点ｐｓをパラメータとして、次の数式（１）によって算出される。
【０００５】
【数１】
2005056279.tif 000003
【０００６】
この数式（１）において、Ｌは線分の長さである。また、雷雲を近似した点（ｘ，ｙ）から、送電線等の線路を近似した線分（直線）ｙ＝αｘ＋βに引いた垂線の距離ｄ１は、次の数式（２）によって算出される（理工学のための数学ハンドブック、ｐ２３６、丸善、平成元年１０月参照）。
【０００７】
【数２】
2005056279.tif 000004
【０００８】
さらに、従来の落雷警戒方法では、雷雲または落雷に関する画像データを用いた画像処理を行っており、この画像処理は、仰角方向の画像データから水平面画像（特許第２７５２１４２号明細書参照）を算出するものである。
【０００９】
【非特許文献１】フランクリンジャパン株式会社、“ＪＬＤＮの概要”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１５年７月１１日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｊｃ．ｃｏ．ｊｐ〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の落雷警戒方法は、同心円外の領域に位置している雷雲動向を把握していないので、雷雲が急速に接近する場合には、警戒が遅れる可能性があるという問題がある。
【００１１】
また、雷雲または落雷に関するデータの次元の変換にラドン変換が用いられた場合、このラドン変換は、例えば、直角座標（ｘ軸、ｙ軸）上で、点（雷雲１（ｘ，ｙ））と線分（Ｌ、送電線等の線路）とが存在する場合、点から線分に引いた垂線の長さが、線分とｘ軸との角度（傾き）と、線分を延伸したｙ軸との交点（切片）とに従って変化してしまうので、線分（送電線等の線路）の傾きと切片とを一定にする必要がある。同様に、２次元ＦＦＴを用いる場合も線分（送電線等の線路）の傾きと切片とを一定にする必要がある。
【００１２】
さらに、従来の落雷警戒方法では、雷雲を近似した点と捉えて、落雷に対する警戒を行っていたので、雷雲の規模、すなわち、規模の小さい雷雲と、規模の大きい雷雲とを区別することが困難であるという問題がある。
【００１３】
さらにまた、従来の落雷警戒方法は、ある地域の特定のポイントを基準にしたものであり、送電線等の線路のように広範囲にわたって複雑に張り巡らされている線状の導体に対して、落雷の確率を予測することは困難であるという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、雷雲が急速に接近する場合でも早期に落雷に対する警戒を発することができ、雷雲の規模を区別でき、送電線等の線路を分割した線分の傾きと切片とを一定にする必要が無く、当該線路に対して、落雷の確率を予測することができる落雷警戒装置および落雷警戒プログラム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】
【００１５】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の落雷警戒装置は、雷雲の位置を示す雷雲データと、線路の長さおよび位置を示す線路データとに基づいて、当該雷雲から当該線路に落雷する確率を求め、この確率に基づいて警戒を発する落雷警戒装置であって、座標変換手段と、空間距離算出手段と、落雷確率算出手段と、落雷確率加算手段と、警戒発生解除手段と、を備える構成とした。
【００１６】
かかる構成によれば、落雷警戒装置は、座標変換手段によって、線路データに基づいて、線路を分割した各線分に、雷雲データに含まれており雷雲の位置を特定する複数の座標からなる雷雲の空間座標から線路を複数の直線に近似した各線分に向かって引いた直線と、当該線分との交点を基準ポイントとして求める。線路データは、送電線や鉄道線路等を含めた線路（地表上に張り巡らされた導体、または、空路や航路等、視認できない線路、導体以外の線路）に関するもので、線路の長さ（ｍ）、線路の地表上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を含んでいる。また、各線分は線路を直線に近似し、この直線の長さが所定の長さになるまで任意の回数（少なくとも１以上）に分割したものである。さらに、雷雲データは、気象庁レーダ等で観測された情報であり、雷雲の形状、雷雲の総体積（雷雲の規模）、雷雲の移動方向、雷雲の移動速度等を含むと共に、雷雲の正確な位置を示す雷雲の空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）を含んでいる。ちなみに、気象庁レーダ等によって観測された情報によって、雷雲の上昇気流は、雨雲の上昇気流に比べ高いので、雷雲と雨雲の識別は可能である。例として、気象庁レーダで観測された雨雲の中で、降雨量が４ｍｍ／ｈ以上、雲頂高度データが８ｋｍ以上のものを雷雲としている。また、雷雲の空間座標によって雷雲の形状が判明し、雷雲とこの雷雲の周辺の大気との境界線が定義される。例えば、気象庁レーダはメッシュ単位（２次元の平方）で配信されており、このメッシュを単位として、雷雲が定義される。さらに、線路データから線路を直線とみなす（直線化する）場合、例えば、送電線を例にすると、一例として、始点を変電所、終点を放送所とし、始点或いは終点から直線化することとなる。
【００１７】
続いて、この落雷警戒装置は、空間距離算出手段によって、座標変換手段で求めた基準ポイントと雷雲の空間座標とに基づいて、雷雲と線路の各線分との空間距離を算出する。この空間距離は、例えば、線路が送電線である場合には、送電線の各線分の基準ポイントと各点（空間座標（ｘ，ｙ，ｚ））とを結んだ直線の距離である。この直線の距離は、基準ポイントを示す座標と空間座標との各成分の差分をとって２乗し、この２乗したものの総和の平方根によって求められる。
【００１８】
そして、この落雷警戒装置は、落雷確率算出手段によって、空間距離算出手段で算出した空間距離を確率変数とし、当該空間距離と落雷の確率との関係を予め算出した確率密度分布に基づいて各線分における落雷の確率を算出し、落雷確率加算手段によって、算出した各線分における落雷の確率を、線路の単位で加算した合計落雷確率とする。確率密度分布は、雷雲の空間座標と線路の基準ポイントとを結ぶ直線の距離である空間距離と、落雷の確率との関係を、予め算出しておいたものである。つまり、線路と雷雲との遠近によって、雷雲から落雷が発生する確率が増減するものと仮定している。また、落雷確率加算手段では、各線分毎に求めた落雷の確率を線路毎に加算しており、線路毎の落雷の確率である合計落雷確率を求めている。
【００１９】
そして、この落雷警戒装置は、警戒発生解除手段によって、落雷確率加算手段で加算した合計落雷確率が、予め設定した閾値以上の場合に警戒発生信号を出力すると共に、閾値未満の場合に警戒解除信号を出力する。つまり、この閾値の値を変化させることによって、落雷による災害を防止するために外出を控える等の対処を促す落雷警戒レベルを設定することができる。
【００２０】
請求項２に記載の落雷警戒装置は、請求項１に記載の落雷警戒装置において、前記雷雲データには、予め測定したデータに基づいて算出した、前記雷雲それぞれから落雷が発生すると仮定した場合の落雷の確率の現在値を示す雷雲実況値と、予め測定したデータに基づいて算出した、前記雷雲それぞれから落雷が発生すると仮定した場合の落雷の確率の予測値を示す雷雲予測値とを含んでいることを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、落雷警戒装置は、雷雲データに、雷雲実況値と、雷雲予測値とを含んでおり、より具体的には、雷雲実況値は気象庁レーダによって観測されたデータであり、雷雲予測値は気象庁レーダによって観測されたデータに予測処理を施したデータであり、例えば、インターネット上のホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｗａ．ｏｒ．ｊｐ／ｂ／ｋｉｓｈｏｕ＿ｉｎｆｏ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ、日本気象協会、２００３年８月６日現在）で開示されているものが挙げられる。このホームページの「全国雷情報」が該当している。
【００２２】
請求項３に記載の落雷警戒装置は、請求項１または請求項２に記載の落雷警戒装置において、前記雷雲データに含まれる雷雲の移動速度に基づいて、当該移動速度が一定速度増加する毎に前記閾値が一定値低下するように当該閾値を設定する閾値設定手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、落雷警戒装置は、閾値設定手段によって、閾値を雷雲の移動速度に基づいて設定しており、例えば、雷雲の移動速度が時速３０ｋｍ／ｈの時には、閾値を１６．１６に、時速６０ｋｍ／ｈの時には、閾値を１３．２４に設定する。
【００２４】
請求項４に記載の落雷警戒プログラムは、雷雲の位置を示す雷雲データと、地表上に張り巡らされた導体である線路の長さおよび位置を示す線路データとに基づいて、当該雷雲から当該線路に落雷する確率を求め、この確率に基づいて警戒を発するために、コンピュータを、座標変換手段、空間距離算出手段、落雷確率算出手段、落雷確率加算手段、警戒発生解除手段、として機能させる構成とした。
【００２５】
かかる構成によれば、落雷警戒プログラムは、座標変換手段によって、線路データに基づいて、線路を複数の直線に近似した各線分に、雷雲データに含まれており前記雷雲の位置を特定する複数の座標からなる雷雲の空間座標から各線分に向かって引いた直線と当該線分との交点を基準ポイントとして求め、空間距離算出手段によって、座標変換手段で求めた基準ポイントと雷雲の空間座標とに基づいて、雷雲と線路の各線分との空間距離を算出する。そして、この落雷警戒プログラムは、落雷確率算出手段によって、空間距離算出手段で算出した空間距離を確率変数とした確率密度分布から各線分における落雷の確率を算出し、落雷確率加算手段によって、算出した各線分における落雷の確率を、線路の単位で加算した合計落雷確率とする。さらに、この落雷警戒プログラムは、警戒発生解除手段によって、落雷確率加算手段で加算した合計落雷確率が、予め設定した閾値以上の場合に警戒発生信号を出力すると共に、閾値未満の場合に警戒解除信号を出力する。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１、４記載の発明は、雷雲が急速に接近する場合でも、線路が張り巡らされている箇所の多数の基準ポイントにより、雷雲との空間距離に基づいて、早期に落雷に対する警戒を発することができ、送電線等の線路を分割した線分の傾きと切片とを一定にする必要が無く、当該線路に対して、落雷の確率を予測することができる
【００２７】
請求項２記載の発明は、雷雲実況値および雷雲予測値によって、雷雲の規模を考慮した落雷警戒を発することができる。
【００２８】
請求項３記載の発明は、落雷に対する警戒を発する基準となる閾値を雷雲の移動速度に基づいて設定することによって、雷雲が急速に接近する場合であっても、早期に落雷に対する警戒を発することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
（落雷警戒装置の構成）
図１は、落雷警戒装置のブロック図である。この図１に示すように、落雷警戒装置１は、送電線データ（線路データ）および雷雲データを入力とし、送電線を対象とした落雷に対して警戒を発する（警戒発生信号および警戒解除信号を出力する）もので、座標変換手段３と、空間距離算出手段５と、落雷確率算出手段７と、落雷確率加算手段９と、警戒発生解除手段１１と備えている。
【００３０】
送電線データは、送電線が張り巡らされている一定の範囲毎に、電柱間の長さ（ｍ）を最小の単位とした送電線の長さ（ｍ）と、地表平面上の位置および地表の凹凸によって変化する電柱に掛架されている送電線の高さを含んだ送電線の位置（空間座標）とを含むものである。
【００３１】
雷雲データは、雷雲の位置（空間座標）、規模、移動方向（東西南北等）、移動速度（時速）、雷雲実況値、雷雲予測値等を含むものである。より具体的には、雷雲実況値は、気象庁レーダによって観測されたデータであり、雷雲予測値は、気象庁レーダによって観測されたデータに予測処理を施したデータである。また、この雷雲実況値および雷雲予測値の代わりに、落雷実況値および落雷予測値を含めることもできる。落雷実況値は、東電エルパッソによって提供されたデータであり、落雷予測値は東京電力の雨量・雷観測情報によって提供されたデータに予測処理を施したデータである（インターネット上の東京電力のホームページアドレスはｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ０．ｔｈｕｎｄｅｒ．ｎｅ．ｊｐ／（２００３年８月６日現在）である）。なお、雷雲の空間座標によって、雷雲の位置を特定することができ、雷雲の規模は、雷雲の空間座標数が多ければ多いほど、規模が大きいとみなすことができ、逆に、雷雲の空間座標数が少なければ少ないほど、規模が小さいとみなすことができる。
【００３２】
座標変換手段３は、入力された送電線データに基づいて、地表面から一定の高さに位置する多数の電柱等によって掛架されていて複雑に延びた送電線を、複数の直線からなる直線群とみなし、この直線群に含まれているそれぞれの直線を複数の線分に分解し、この線分の基準ポイントを求めるものである。つまり、この座標変換手段３では、まず、網の目のように張り巡らされている送電線を、直線に近似できる線分（複数の線分）に分割している。そして、雷雲データに含まれている雷雲の空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）から引いた直線（垂線）と線分それぞれとの交点を基準ポイントとしている。すなわち、基準ポイントは、線分と雷雲との距離を算出するための基準となる空間座標（ｘ′，ｙ′，ｚ′）である。なお、この実施の形態では、雷雲の空間座標のそれぞれから各線分に対して垂線を引き、各垂線と各線分との交点をそれぞれの基準ポイントとしている。
【００３３】
例えば、ある地点ａからある地点ｂまでの送電線（ある地点ａとある地点ｂとの区間は複雑に屈折している送電線）を、ある地点ａとある地点ｂとを許容誤差内で直線に近似できる長さ毎で線分に区切り、ある地点ａとある地点ｂとの区間を複数の線分で近似している。近似する線分の長さは許容誤差に依存し、この許容誤差と線分の長さとの関係は後記する。より具体的な例示としては、約１００ｍの区間の送電線を均等に１０等分した約１０ｍの送電線を、一つの線分とみなしている。また、この座標変換手段３では、気象庁レーダによって観測される全ての雷雲について、線分上の基準ポイントを求めており、次の空間距離算出手段５、落雷確率算出手段７において、常時、線分毎の落雷の確率を算出しているので、雷雲の移動速度が急速に上昇したとしても早期に落雷に対する警戒を発することができる。
【００３４】
空間距離算出手段５は、座標変換手段３によって、分割された線分の基準ポイントの空間座標と、雷雲データに含まれている雷雲の位置（空間座標）とに基づいて、空間距離を算出するものである。
【００３５】
ここで、図２、図３を参照して、空間距離の算出の仕方について説明する。
図２、図３は、空間距離の算出の実施例を示したものである。この図２に示したように、雷雲データによって位置が特定されている雷雲１（Ｘ1，Ｙ1）と、座標変換手段３で送電線データに基づいて分割された線分１（直線ｙ＝αｘ＋βの一部）との距離ｄ1は、従来技術の項目の中で説明した数式（２）によって算出される。
【００３６】
そして、図３に示すように、数式（２）で算出された距離ｄ1を最短距離とし、雷雲１（Ｘ1，Ｙ1）から線分１に引いた垂線の交点から当該線分１の中点まで距離ｌ1と、雷雲２（Ｘ2，Ｙ2）から線分１の終点に引いた直線の距離ｄ2とし、雷雲２（Ｘ2，Ｙ2）から線分１の延長線上に引いた垂線の交点から当該線分１の中点まで距離ｌ2とし、これらによって、補正を行って空間距離が算出される。
【００３７】
なお、この図３において、この実施の形態では、線分の長さをＬとし、雷雲１から引いた垂線が線分１と交わる点（基準ポイント）をａとした場合における雷雲１と線分１の処理範囲を、ａ≦Ｌの範囲（範囲１）およびａ≧Ｌの範囲（範囲２）に分けて、空間距離の算出を行っている。
【００３８】
この図３において、ａ≦Ｌの範囲では、雷雲１から引いた垂線が線分１と交わる点Ｐ（基準ポイント）から線分１の中点までの距離ｌ1とすると、空間距離ｄｍｎは、次の数式（３）によって算出される。なお、空間距離ｄmnの添え字ｍｎは各線分に付していく添え字に対応している。
【００３９】
【数３】
2005056279.tif 000005
【００４０】
この数式（３）において、ｋ1は、補正のための係数である。
【００４１】
また、この図３において、ａ≧Ｌの範囲では、雷雲２から引いた垂線が線分１の延長線上で交わる点から線分１の中点までの距離ｌ2とすると、空間距離ｄmnは、次の数式（４）によって算出される。
【００４２】
【数４】
2005056279.tif 000006
【００４３】
この数式（４）において、直線の距離ｄ2は次の数式（５）によって算出される。
【００４４】
【数５】
2005056279.tif 000007
図１に戻って説明を続ける。
落雷確率算出手段７は、空間距離算出手段５で算出された空間距離を確率変数とした確率密度分布から各線分における落雷の確率を算出するものである。この実施の形態では、確率密度分布（確率密度関数）として、いわゆる正規分布を使用している。また、落雷の確率は、確率変数とした空間距離が小さくなればなるほど、つまり、導体を含んで構成されている送電線と雷雲との距離が短くなればなるほど、高くなる傾向にある。
【００４５】
ここで、図４を参照して、落雷確率の算出の仕方を説明する。
図４は、空間距離と落雷の度合（確率）との関係を示したものである。この図４に示すように、落雷の確率密度関数を正規分布とし、空間距離ｄmnを確率変数とすると、次の数式（６）によって、落雷の確率Ｐmnが計算される。
【００４６】
【数６】
2005056279.tif 000008
【００４７】
すなわち、確率密度関数上において、空間距離ｄ12に対応する落雷の度合が落雷の確率Ｐ12であり（線分１）、空間距離ｄ11に対応する落雷の度合が落雷の確率Ｐ11であり（線分１）、空間距離がｄ21に対応する落雷の度合が落雷の確率Ｐ21であり（線分２）、空間距離ｄ22に対応する落雷の度合が落雷の確率Ｐ22である（線分２）。また、雷雲の雲頂高度データが８ｋｍ〜１３ｋｍの場合、低レベルの雷雲とし、雷雲の雲頂高度データが１４ｋｍの場合、高レベルの雷雲として、低レベルの雷雲から発生する雷を弱雷、高レベルの雷雲から発生する雷を強雷とし、弱雷の係数を０．５、強雷の係数を１として、数式（６）の落雷の確率Ｐmnに、この係数を乗算し、各雷雲から線分への落雷の確率とする。
【００４８】
落雷確率加算手段９は、線分毎に求めた落雷の確率Ｐmnを、送電線の単位で加算した合計落雷確率を算出するものである。すなわち、落雷の確率Ｐmnに以下に示す加算処理が施されて、合計落雷確率が算出される。この実施の形態における各線分に対する落雷の確率の加算処理は、任意の時刻において、各雷雲から各線分へ落雷が発生する同時確率を独立事象と仮定して、次の数式（７）、数式（８）（小倉久直著、「確率過程入門」、ｐｐ１４−ｐｐ１５、ｐｐ１９２、森北出版、１９９８年１１月）によって行われる。
【００４９】
【数７】
2005056279.tif 000009
【００５０】
【数８】
2005056279.tif 000010
なお、この数式（８）は、Ｐａｒｓｅｖａｌの等式である。
【００５１】
数式（７）で求めた各雷雲における落雷の確率Ｐmn（ｘ1）、Ｐmn（ｘ2）、・・・、Ｐmn（ｘN）は任意の時刻では定数となるため、数式（８）において、ａn、ｂnは０となる。従って、任意の時刻における雷雲による線分への落雷の同時確率は、次の数式（９）によって算出される。
【００５２】
【数９】
2005056279.tif 000011
この実施の形態では、数式（９）の分母の定数２の代わり係数ｋ2を用いると共に、雷雲の個数を対数に変換する次の数式（１０）を使用して各線分の落雷の確率を算出している。
【００５３】
【数１０】
2005056279.tif 000012
また、この実施の形態では、各送電線への落雷の確率Ｐtotal（合計落雷確率）は、各線分の落雷の確率Ｐmnを単純に加算する次の数式（１１）によって算出される。
【００５４】
【数１１】
2005056279.tif 000013
【００５５】
図１に戻って説明を続ける。
警戒発生解除手段１１は、落雷確率加算手段９で求められた合計落雷確率（Ｐtotal）が予め設定した閾値（警戒値）を超えた場合に、警戒発生信号を出力すると共に、合計落雷確率（Ｐtotal）が閾値未満になった場合に、警戒解除信号を出力するものである。なお、これらの処理を警戒値の設定処理と呼称することとする。また、この警戒発生解除手段１１には、雷雲データに含まれる雷雲の移動速度に基づいて、閾値を設定する閾値設定手段１１ａを備えている。この閾値設定手段１１ａは、雷雲の移動速度が大きくなった場合には、閾値を低く設定し、雷雲の移動速度が小さくなった場合には、閾値を高く設定する。つまり、閾値設定手段１１ａは、雷雲の移動速度に比例させて、閾値を増減させるものである。
【００５６】
ここで、図５を参照して、警戒値の設定処理について説明する。
図５（ａ）は、地表上の上空を移動する雷雲を模式的に示しものであり、図５（ｂ）は、雷雲が接近してきた場合を想定し、送電線を分割したほぼ中心に位置する線分に到達する１５分前の落雷の確率（合計落雷確率）を基準として、警戒値（閾値、図５（ｂ）では約１３．２４）を設定することを示したものであり、縦軸は落雷の確率（合計落雷確率（Ｐtotal））を、横軸は雷雲が送電線の真上に到達した時刻を０として、雷雲が到達する前の時間および雷雲が通過した後の時間を表している。
【００５７】
すなわち、一つの雷雲から線分ｍに対して落雷を発する確率である落雷の確率Ｐm1は数式（６）〜数式（１０）によって、次の数式（１２）によって算出される
【００５８】
【数１２】
2005056279.tif 000014
【００５９】
また、一つの雷雲から送電線に対して落雷を発する確率である落雷の確率Ｐ警戒は、この数式（１２）の結果を踏まえて、次の数式（１３）により算出される。
【００６０】
【数１３】
2005056279.tif 000015
【００６１】
この落雷警戒装置１によれば、座標変換手段３によって、送電線データ（線路データ）に基づいて、送電線（線路）を分割した各線分に、雷雲データに含まれる雷雲の空間座標から引いた垂線と各線分との交点が基準ポイントとして求められる。続いて、空間距離算出手段５によって、座標変換手段３で求めた基準ポイントと、雷雲データに含まれている雷雲の空間座標とに基づいて、雷雲と線路の各線分との空間距離が算出される。そして、落雷確率算出手段７によって、空間距離算出手段５で算出した空間距離を確率変数とした確率密度分布から各線分における落雷の確率Ｐmnが算出され、落雷確率加算手段９によって、算出した各線分における落雷の確率Ｐmnが、送電線（線路）の単位で加算された合計落雷確率Ｐtotalとされる。
【００６２】
そして、警戒発生解除手段１１によって、落雷確率加算手段９で加算した合計落雷確率Ｐtotalが、予め設定した閾値（警戒値）以上の場合に警戒発生信号が出力されると共に、閾値（警戒値）未満の場合に警戒解除信号が出力される。このため、従来、落雷の警戒の対象であった地上のある点を、送電線等の線に拡張することによって、落雷の警戒範囲が地表上の広範囲をカバーすることになり、雷雲が急速に接近する場合でも早期に落雷に対する警戒を発することができる。
【００６３】
また、送電線を分割した各線分と各雷雲との距離である空間距離の算出をそれぞれの雷雲に対して行うことによって、落雷の確率が増減することとなる。つまり、雷雲の規模が大きくなった場合には雷雲の数量が増加したとみなしており、逆に雷雲の規模が小さくなった場合には雷雲の数量が減少したとみなしているので、落雷の確率の増減が結果として雷雲の規模の区別に寄与することができる。
【００６４】
さらに、空間距離算出手段５による空間距離の算出の仕方によって、送電線等の線路を分割した線分の傾きと切片とを一定にする必要が無く、当該線路に対して、落雷の確率を予測することができる。
【００６５】
また、この落雷警戒装置１によれば、雷雲データに、雷雲の規模および移動方向を示す雷雲実況値と、所定時間後の雷雲の規模および移動方向を示す雷雲予測値とを含んでいるので、より正確な落雷の確率を算出することができる。
【００６６】
さらに、この落雷警戒装置１によれば、警戒発生解除手段１１の閾値設定手段１１ａによって、雷雲の移動速度に基づいて閾値が変化することになり、落雷による災害を防止するために外出を控える等の対処を促す落雷警戒レベルを変化させることができる。
【００６７】
（落雷警戒装置の動作）
次に、図６に示すフローチャートを参照して落雷警戒装置１の動作について説明する（適宜、図１参照）。なお、この落雷警戒装置１の動作は、当該落雷警戒装置１に送電線データが予め入力されており、時々刻々と変化する雷雲データが入力された場合の一連の処理を説明したものである。
まず、落雷警戒装置１は、座標変換手段３によって、送電線データに基づいて、送電線を複数の線分とし、雷雲データの雷雲の空間座標に基づいて、線分上の基準ポイント（点に変換）を求める（ステップＳ１）。
【００６８】
続いて、落雷警戒装置１は、空間距離算出手段５によって、各線分上の基準ポイントと、雷雲データの雷雲の空間座標とに基づいて、空間距離を算出する（ステップＳ２）。ここで、雷雲データに含まれている雷雲の空間座標の数だけ空間距離が求められる。そして、落雷警戒装置１は、落雷確率算出手段７によって、各空間距離を確率変数とし、各線分の落雷の確率Ｐmnを算出する（ステップＳ３）。
【００６９】
そして、落雷警戒装置１は、落雷確率加算手段９によって、各線分の落雷の確率Ｐmnを送電線の単位で加算して合計落雷確率Ｐtotalを求める（ステップＳ４）。そして、落雷警戒装置１は、警戒発生解除手段１１によって、送電線に対する落雷の確率である合計落雷確率Ｐtotalが予め設定した閾値（警戒値）以上であるかどうか判定する（ステップＳ５）。
【００７０】
ここで、合計落雷確率Ｐtotalが予め設定した閾値（警戒値）以上であると判定された場合（ステップＳ５、Ｙｅｓ）には、落雷警戒装置１は、警戒発生信号を外部に出力する（ステップＳ６）。また、ステップＳ５にて、合計落雷確率Ｐtotalが予め設定した閾値（警戒値）以上であると判定されなかった場合（ステップＳ５、Ｎｏ）、現在のところ、警戒発生信号が当該落雷警戒装置１から出力されているかどうかを判定する（ステップＳ７）。警戒発生信号が当該落雷警戒装置１から出力されていると判定された場合（ステップＳ７、Ｙｅｓ）には、落雷警戒装置１は、警戒解除信号を外部に出力する（ステップＳ８）。
【００７１】
そして、ステップＳ７にて警戒発生信号が当該落雷警戒装置１から出力されていると判定されなかった場合（ステップＳ７、Ｎｏ）には、落雷警戒装置１に新たな雷雲データが入力されたかどうかが判定され（ステップＳ９）、入力されたと判定された場合（ステップＳ９、Ｙｅｓ）にはステップＳ２に戻り、入力されたと判定されなかった場合（ステップＳ９、Ｎｏ）には、動作を終了する。
【００７２】
（補足、送電線を線分に近似する仕方、送電線と雷雲との距離について）
次に、図７を参照して、送電線を線分に近似する仕方、送電線と雷雲との距離について説明する。図７（ａ）は、複雑に延伸した送電線を各線分に分割（近似）した場合の誤差を示したものである。この図７（ａ）において、雷雲から線分までの距離をｄ、雷雲から送電線までの距離をｄ＋Δｄとしている。許容誤差をｅｒとすると、Δｄは次の数式（１４）によって算出される。
【００７３】
【数１４】
2005056279.tif 000016
また、この数式（１４）において、Ｐｂ（ｑ）は次の数式（１５）によって算出される。
【００７４】
【数１５】
2005056279.tif 000017
【００７５】
これら数式（１４）、数式（１５）により、許容誤差ｅｒが与えられた場合、Δｄは次の数式（１６）によって算出される。
【００７６】
【数１６】
2005056279.tif 000018
【００７７】
図７（ｂ）は送電線と落雷の度合（確率）との関係を示しており、横軸が送電線と雷雲との距離を表しており、縦軸が落雷の度合（確率）を表している。
【００７８】
図７（ｃ）は送電線と近似誤差との関係を示しており、横軸が送電線と雷雲との距離を表しており、縦軸が近似誤差値を表している。また、図７（ｃ）中、上方から誤差５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、５％、０．５％の曲線を表している。
【００７９】
（落雷警戒装置から出力された出力結果について）
次に、図８を参照して、落雷警戒装置１から出力された出力結果（図示を省略した表示装置に表示された画面）について説明する（適宜、図１参照）。図８は、図示を省略した表示装置に表示された表示画面の一例を示したものである。
【００８０】
この出力結果（表示画面）では、落雷警戒装置１の落雷確率加算手段９で算出された落雷の度合（確率）を時系列の折れ線グラフで表示していると共に、当該装置１の空間距離算出手段５で算出された送電線と雷雲との距離（空間距離）を時系列の折れ線グラフで表示しており、雷雲の移動速度や移動方向の変化（状況の変化）を目視によって確認できるように構成されている。
【００８１】
また、この出力結果（表示画面）では、落雷の度合（確率）について一定の閾値（警戒値）を設定しており、現在の状況を「通常」、「注意」、「警戒」、のランクに分けて表示している。なお、この場合、警戒発生解除手段１１の閾値設定手段１１ａによって設定される閾値は２つあり、この２つの閾値は、「注意」の段階で警戒発生信号が出力される第一閾値と、「警戒」の段階で警戒発生信号が出力される第二閾値とである。なお、落雷の確率が「警戒」のランクを超えた場合には、図示を省略したスピーカからアラーム音が出力されて通知される。
【００８２】
さらに、この出力結果（表示画面）では、気象庁レーダーによって観測された過去１週間前から現在までの観測地域周辺の雷雲の動きを、図示を省略した蓄積手段に蓄積して、描画した地図上に表示して、雷雲の動きを監視することができる。
【００８３】
（落雷警戒装置の顕著な効果について）
次に、図９を参照して、落雷警戒装置１の顕著な効果について説明する。
図９は、従来方法で落雷の警戒をした際と、本方法（落雷警戒装置１）で落雷の警戒をした際とについて、落雷が発生し停電した場合を想定して、事前に自家用発電機を運転する場合の運転時間、自家用発電機の起動から停電までの時間、停電から発電機停止までの時間を示すものである。
【００８４】
なお、この場合、閾値（警戒値）の設定について、送電線を線分で近似した近似誤差を当該送電線から両方向に２ｋｍとした。また、係数としてｋ1は１００を、σは１０を、ｋ2は３．１を使用した。また、停電を想定して事前に自家用発電機を運転する場合を想定し、この自家用発電機を運用する運用者が当該自家用発電機を操作するのに１０分要すると設定している。さらに、従来方法は送電線から両方向３０ｋｍを警戒枠と設定したものである。入力データは気象庁レーダから取得される降雨量が４ｍｍ／ｈ以上の雷雲データと雲頂高度データとを使用した。
【００８５】
この図９に示すように、従来方法と本方法とを比較すると、自家用発電機の運転時間が平均で５時間短縮されている。すなわち、従来方法では、急速に接近する落雷に対して警戒が遅れる可能性があり、また、雷雲の規模の区別が困難であったのに対し、本方法では、急速に接近する雷雲に対して、的確に落雷の警戒を発することが可能であり、また、規模の小さい雷雲の到来（襲来）に比較し、規模の大きい雷雲の到来（襲来）について、早期に警戒を発することが可能である。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態には限定されない。例えば、落雷警戒装置１の各構成の処理を汎用的なコンピュータ言語で記述した落雷警戒プログラムとみなすことも可能である。この場合、落雷警戒装置１と同様の効果を奏することができる。
【００８７】
また、この落雷警戒装置１に入力する雷雲データの代わりに、雨雲の移動方向、移動速度等を含む雨雲データを入力したり、桜の開花を予測した開花予測データを入力したりすることによって、降雨警戒装置、或いは、開花予測装置として活用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施形態に係る落雷警戒装置のブロック図である。
【図２】空間距離の算出の仕方について説明した図である。
【図３】空間距離の算出の仕方について説明した図である（線分を水平に図示）。
【図４】空間距離と落雷の度合（確率）との関係を示した図である。
【図５】（ａ）は、地表上の上空を移動する雷雲を模式的に示し図であり、（ｂ）は、雷雲が接近してきた場合を想定し、警戒値を設定することを示した図である。
【図６】図１に示した落雷警戒装置の動作を説明したフローチャートである。
【図７】（ａ）は、複雑に延伸した送電線を各線分に分割（近似）した場合の誤差を示した図であり、（ｂ）は、送電線と落雷の度合（確率）との関係を示した図であり、（ｃ）は、送電線と近似誤差との関係を示した図である。
【図８】図１に示した落雷警戒装置から出力された出力結果を示した図である。
【図９】従来方法で落雷の警戒をした際と、本方法（落雷警戒装置）で落雷の警戒をした際とについて、運転時間、起動から停電までの時間、停電から停止までの時間を示した図である。
【図１０】従来のラドン変換について説明した図である。
【符号の説明】
【００８９】
１      落雷警戒装置
３      座標変換手段
５      空間距離算出手段
７      落雷確率算出手段
９      落雷確率加算手段
１１    警戒発生解除手段
１１ａ  閾値設定手段
【図１】
2005056279.tif 000019
【図２】
2005056279.tif 000020
【図３】
2005056279.tif 000021
【図４】
2005056279.tif 000022
【図５】
2005056279.tif 000023
【図６】
2005056279.tif 000024
【図７】
2005056279.tif 000025
【図８】
2005056279.tif 000026
【図９】
2005056279.tif 000027
【図１０】
2005056279.tif 000028