(57)【要約】【課題】見た目を保ちつつ時間に関する間引きを行う、地震波形記録圧縮装置、それを用いた地震波形記録圧縮システム、及び地震波形記録圧縮方法を提供する。【解決手段】  地震波形記録圧縮装置１は、計測された地震波形の時系列が入力され、地震波形の時系列の最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、地震波形の時系列を間引く地震波形記録圧縮部７を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2016017869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測された地震波形の時系列が入力され、前記地震波形の時系列の最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、地震波形の時系列を間引く地震波形記録圧縮部
を備える
ことを特徴とする地震波形記録圧縮装置。
【請求項２】
前記地震波形記録圧縮部は、
地震波形時系列を取得する地震波形時系列取得手段と、
前記地震波形時系列取得手段から送られた地震波形時系列を、時間区間毎に区切り、時間区切り時系列を得る時間区切り手段と、
前記時間区切り手段から送られた時間区切り時系列から最大値と最小値を取得する最大値および最小値選択手段と、
前記最大値および最小値選択手段から送られた、最大値、最小値、最大値の出現時刻、最小値の出現時刻をもとに間引き処理を行う間引き手段と、
を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の地震波形記録圧縮装置。
【請求項３】
地震動を計測する複数の地震計と、通信ネットワークと、前記複数の地震計で観測された地震波形の時系列を、前記通信ネットワークを通じ、離れた場所で前記地震波形記録圧縮部によって最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、地震波形の時系列を間引く
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地震波形記録圧縮装置を用いた地震波形記録圧縮システム。
【請求項４】
地震波形時系列a[k]を取得するステップと、
前記地震波形時系列a[k]を複数個毎の区間に区切るステップと、
前記区間に含まれる複数個の前記地震波形時系列a[k]の内の最大値amax[j]と最小値amin[j]を求めるステップと、
最大値と最小値の時間順をTmax[j]＞ Tmin[j]か否かで判定するステップと、
Tmax[j]＞ Tmin[j]の場合、b[2j]=amin[j]、b[2j+1]= amax[j] とし、Tmax[j]≦ Tmin[j]の場合、b[2j]=amax[j]、b[2j+1]= amin[j] とし、間引き時系列b[i]を作成するステップと、
を有することを特徴とする地震波形記録圧縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震動を計測し、その地震波形記録を圧縮する地震波形記録圧縮装置、それを用いた地震波形記録圧縮システム、及び地震波形記録圧縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震防災に役立てることを目的として多数の地震計が設置されている。地震計では、計測震度やSI値等の指標が計算され、それに基づき警報処理等がなされている。計測震度やSI値等の指標は、地震波形記録から計算され通信回線を通じて伝送されるが、地震波形記録そのものはデータ量が多いため、常時伝送されることは少ない。特に、狭帯域の通信回線を用いる場合には、地震波形記録のデータ量を圧縮して伝送することが必要となる。この際に、時間あたりのサンプル数に関する間引き処理が行われるが、この際に、通常の間引き処理を行うと地震波形の見た目が変わるという問題があった。これを解決するために、地震波形を0.2秒時間区間毎に区切り、その時間区間内の最大値と最小値のみを保存することが行われている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】http://eoc.eri.u-tokyo.ac.jp/cgi-bin/show#man?raw_mon    「MON 形式データ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記の形式は、時間に関するデータの間引きでは無く、元々の波形フォーマットとは異なるフォーマットにデータ変換を行うものであり、伝送や描画等に専用のプログラムが必要になる。
【０００５】
本発明では、前期課題を解決するために、見た目を保ちつつ時間に関する間引きを行う、地震波形記録圧縮装置、それを用いた地震波形記録圧縮システム、及び地震波形記録圧縮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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る地震波形記録圧縮装置は、
計測された地震波形の時系列が入力され、前記地震波形の時系列の最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、地震波形の時系列を間引く地震波形記録圧縮部
を備える
ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記地震波形記録圧縮部は、
地震波形時系列を取得する地震波形時系列取得手段と、
前記地震波形時系列取得手段から送られた地震波形時系列を、時間区間毎に区切り、時間区切り時系列を得る時間区切り手段と、
前記時間区切り手段から送られた時間区切り時系列から最大値と最小値を取得する最大値および最小値選択手段と、
前記最大値および最小値選択手段から送られた、最大値、最小値、最大値の出現時刻、最小値の出現時刻をもとに間引き処理を行う間引き手段と、
を備える
ことを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明に係る地震波形記録圧縮システムは、
地震動を計測する複数の地震計と、通信ネットワークと、前記複数の地震計で観測された地震波形の時系列を、前記通信ネットワークを通じ、離れた場所で前記地震波形記録圧縮部によって最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、地震波形の時系列を間引くことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る地震波形記録圧縮方法は、
地震波形時系列a[k]を取得するステップと、
前記地震波形時系列a[k]を複数個毎の区間に区切るステップと、
前記区間に含まれる複数個の前記地震波形時系列a[k]の内の最大値amax[j]と最小値amin[j]を求めるステップと、
最大値と最小値の時間順をTmax[j]＞ Tmin[j]か否かで判定するステップと、
Tmax[j]＞ Tmin[j]の場合、b[2j]=amin[j]、b[2j+1]= amax[j] とし、Tmax[j]≦ Tmin[j]の場合、b[2j]=amax[j]、b[2j+1]= amin[j] とし、間引き時系列b[i]を作成するステップと、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このような地震波形記録圧縮装置、それを用いた地震波形記録圧縮システム、及び地震波形記録圧縮方法により、見た目を保ちつつ時間に関する間引きを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の地震波形記録圧縮装置の主要構成を示す図である。
【図２】本実施形態の地震波形記録圧縮部の主要構成を示す図である。
【図３】本実施形態の地震波形記録圧縮装置の地震波形記録圧縮方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の間引き処理の概念を示した図である。
【図５】本実施形態の地震波形記録圧縮方法を用いて、間引いた時系列と、間引きを行う前の時系列の比較である。
【図６】図５のうち140秒から150秒の間を拡大したものである。
【図７】本実施形態の地震波形記録圧縮システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本実施形態の地震波形記録圧縮装置の主要構成を示す図である。図中、１は地震波形記録圧縮装置、２は処理部、３は制御・演算部、４は計測震度算出部、５はＳＩ値算出部、６は計測震度概算部、７は地震波形記録圧縮部、８は電源装置、９は計測部である。
【００１３】
地震波形記録圧縮装置１は、計測部９で計測した地動加速度等の地震波形の時系列を制御・演算部３に入力することで、地震波形記録を圧縮する。処理部２は、電源装置８により駆動される制御・演算部３を有する。本実施形態の制御・演算部３は、警報処理を行わない場合等では、計測震度算出部４、ＳＩ値算出部５及び計測震度概算部６を備えなくてもよい。また、計測部９を処理部２内に備えてもよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態の地震波形記録圧縮部７の主要構成を示す図である。図中、７１は地震波形時系列取得手段、７２は時間区切り手段、７３は最大値および最小値選択手段、７４は間引き処理手段、である。
【００１５】
地震波形時系列取得手段７１は、地震波形時系列を取得し、地震波形時系列を時間区切り手段７２に送る。
【００１６】
時間区切り手段７２は、地震波形時系列取得手段７１から送られた地震波形時系列を、時間区間毎に区切り、時間区切り時系列を得て、時間区切り時系列を最大値および最小値選択手段７３に送る。
【００１７】
最大値および最小値選択手段７３は、時間区切り手段７２から送られた時間区切り時系列から最大値と最小値を取得し、最大値、最小値、最大値の出現時刻、最小値の出現時刻を、間引き手段７４に送る。
【００１８】
間引き手段７４は、最大値および最小値選択手段７３から送られた、最大値、最小値、最大値の出現時刻、最小値の出現時刻をもとに間引き処理を行う。
【００１９】
次に、このような地震波形記録圧縮装置１の地震波形記録圧縮方法について説明する。これまでの圧縮方法では、一定の時間区間内の地震波形の時系列を最大値と最小値で代表させるのであるが、その出現時刻順については考慮していなかった。地震波形記録圧縮装置１では、最大値と最小値の出現時刻を考慮することで、見た目を保ちつつ時間に関する間引きを行う。
【００２０】
図３は、本実施形態の地震波形記録圧縮装置１の地震波形記録圧縮方法を示すフローチャートである。地震波形記録圧縮部は、上記の計算を図３に示すフローチャートに示す各ステップで実現する。
【００２１】
まず、ステップ１で地震波形時系列a[k]を取得する（ST1）。ここで、kは時間ステップ数とする。サンプリング間隔ΔTは、0.01秒（サンプリング周波数100Hz）とするが、どのようなサンプリング間隔でも構わない。
【００２２】
続いて、ステップ２で、地震波形時系列a[k]を2M個毎に区切る。ここでMは1以上の整数とする（ST2）。2M個毎の区間を表す区間ステップ数をj とする。このとき、j=INT(k/2M)となる。ここでINTは整数部のみを取り出す関数とする。
【００２３】
続いて、ステップ３で、区間ステップjに含まれる2M個のa[k]の内の最大値と最小値を求める。この最大値をamax[j]、最小値をamin[j]とする。また、amax[j]となった時の時間ステップkをTmax[j]、amin[j]となった時の時間ステップkをTmin[j]とする。すなわち、amax[j]=a[Tmax[j]]、amin[j]=a[Tmin[j]]である（ST3）。
【００２４】
続いて、ステップ４で、最大値と最小値の時間順をTmax[j]＞ Tmin[j]か否かで判定する（ST4）。
【００２５】
続いて、ステップ５，ステップ６で、
Tmax[j]＞ Tmin[j]の場合、b[2j]=amin[j]、b[2j+1]= amax[j]  (ST5)
Tmax[j]≦ Tmin[j]の場合、b[2j]=amax[j]、b[2j+1]= amin[j]  (ST6)
として、間引き時系列をb[i]を作成する（ST7）。ここで、iは間引かれた時間ステップ数を表す。このとき、j=INT(i/2)となる。ここでINTは整数部のみを取り出す関数とする。
【００２６】
また、新しいサンプリング間隔ΔT2は0.01・M 秒（サンプリング周波数1/ΔT2 Hz）となる。間引き率はMであり、データ数は1/Mに減少する。
【００２７】
このようにすると、最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、時系列を間引くことができる。間引かれた時系列b[i]は、地震波形時系列a[k]と同様に伝送、描画等を行うことができる。
【００２８】
図４は、本実施形態の間引き処理の概念を示した図である。ただしM=4としている。
【００２９】
例えば、図４に示した地震波形時系列a[k]の区間ステップj＝0では、最大値と最小値の時間順がTmax[j]＞ Tmin[j]でないため、区間ステップj＝0に含まれる最大値amax[j]と最小値amin[j]をb[2j]=amax[j]、b[2j+1]= amin[j]として、間引き時系列b[i]を作成する。
【００３０】
また、図４に示した地震波形時系列a[k]の区間ステップj＝1では、最大値と最小値の時間順がTmax[j]＞ Tmin[j]であるため、区間ステップj＝１に含まれる最大値amax[j]と最小値amin[j]をb[2j]=amin[j]、b[2j+1]= amax[j]として、間引き時系列b[i]を作成する。
【００３１】
図５は、本実施形態の地震波形記録圧縮方法を用いて、間引いた時系列と、間引きを行う前の時系列の比較である。図５（ａ）は間引きを行う前の時系列であり、図５（ｂ）は間引いた時系列である。
【００３２】
地震データとして、平成23年3月11日に観測された防災科学技術研究所のMYG013仙台観測点の東西動の地動加速度記録を使用している。ここでの間引き率はM=10であり、1秒あたり100個のサンプルが10個にまで減少している。このように、本方法を用いれば、データ量を圧縮しつつ見た目を保った間引きが実現される。
【００３３】
図６は、図５のうち140秒から150秒の間を拡大したものである。図６（ａ）は間引きを行う前の時系列であり、図６（ｂ）は間引いた時系列である。また、図６（ｃ）は、参考として、最大値と最小値の出現時刻順を考慮せず、単に最大値と最小値を交互に繰り返した場合である。
【００３４】
図６（ｂ）で示すように、本方法で間引いた波形の見た目は、図６（ａ）に示した原波形とよく一致しているが、図６（ｃ）に示すように、出現時刻順を考慮しない場合では図６（ａ）に示した原波形にはない振動が発生している。
【００３５】
図７は、本実施形態の地震波形記録圧縮装置をシステムとして構築した場合を示す図である。図中、１０１は地震波形記録圧縮システム、１０２は地震計、１０３は通信ネットワーク、１０４は地震データ処理装置である。
【００３６】
このシステムでは、複数の地震計１０２で観測された地震波形の時系列を、通信ネットワーク１０３を通じ他の機器やデータセンターに転送し、離れた場所で地震波形記録圧縮部７を有する地震データ処理装置１０４による地震波形圧縮を行うものである。
【００３７】
ここで、演算処理を行う地震データ処理装置は複数存在してもよい。このようなシステムにおいても、見た目を保ちつつ時間に関する間引きを行うことができるという本方法の利点が活かされる。データセンターでは多くの観測点のデータを同時に表示しなければならない場合が多いため、本方法による地震波形圧縮は表示処理の負荷を軽減する上でも有用である。
【００３８】
本実施形態の地震波形記録圧縮装置１は、地震波形の時系列が入力され、地震波形の時系列の最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、地震波形の時系列を間引く地震波形記録圧縮部を備えるので、見た目を保ちつつ時間に関する間引きを行うことが可能となる。
【００３９】
また、地震波形記録圧縮部７は、地震波形時系列を取得する地震波形時系列取得手段７１と、地震波形時系列取得手段７１から送られた地震波形時系列を、時間区間毎に区切り、時間区切り時系列を得る時間区切り手段７２と、時間区切り手段７２から送られた時間区切り時系列から最大値と最小値を取得する最大値および最小値選択手段７３と、  最大値および最小値選択手段７３から送られた、最大値、最小値、最大値の出現時刻、最小値の出現時刻をもとに間引き処理を行う間引き手段７４と、を備える。
【００４０】
さらに、本実施形態の地震波形記録圧縮システム１０１は、地震動を計測する複数の地震計１０２と、通信ネットワーク１０３と、複数の地震計１０２で観測された地震波形の時系列を、通信ネットワーク１０３を通じ、離れた場所で地震波形記録圧縮装置７によって最大値と最小値の出現時刻順を保ったまま、地震波形の時系列を間引くので、間引き処理を集約して行うことが可能となる。
【００４１】
さらに、本実施形態の地震波形記録圧縮方法は、地震波形時系列a[k]を取得するステップと、地震波形時系列a[k]を複数個毎の区間に区切るステップと、区間に含まれる複数個の前記地震波形時系列a[k]の内の最大値amax[j]と最小値amin[j]を求めるステップと、最大値と最小値の時間順をTmax[j]＞ Tmin[j]か否かで判定するステップと、Tmax[j]＞ Tmin[j]の場合、b[2j]=amin[j]、b[2j+1]= amax[j] とし、Tmax[j]≦ Tmin[j]の場合、b[2j]=amax[j]、b[2j+1]= amin[j] とし、間引き時系列b[i]を作成するステップと、を有するので、見た目を保ちつつ時間に関する間引きを行うことが可能となる。
【００４２】
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…地震波形記録圧縮装置
２…処理部
３…制御・演算部
４…計測震度算出部
５…ＳＩ値算出部
６…計測震度概算部
７…地震波形記録圧縮部
７１…地震波形時系列取得手段
７２…時間区切り手段
７３…最大値および最小値選択手段
７４…間引き処理手段
８…電源装置
９…計測部
１０１…地震波形記録圧縮システム
１０２…地震計
１０３…通信ネットワーク
１０４…地震データ処理装置
【図１】
2016017869.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016017869.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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