平成 19 年度

水産基盤整備調査委託事業−沖合波浪に関する観測施設設置検討調査−

報

告

書

平 成 ２ ０ 年 3 月

水 産 庁 漁 港 漁 場 整 備 部
社団法人 水産土木建設技術センター

目

次Ⅰ．調査の概要
１．調査課題名--------------------------------------------------------------- 1
２．実施機関及び担当者-------------------------------------------------------------1
３．調査実施年度--------------------------------------------------------------1
４．調査の目的--------------------------------------------------------------- 1
５．調査の流れと調査内容-----------------------------------------------------------1

Ⅱ．調査結果１．波浪観測・予測システムの現状と課題
1-1 国土交通省：ナウファスシステム----------------------------------------------03
1-2 国土交通省：GPS 波浪観測システム------------------------------------------6
1-3 簡易型 GPS 波浪観測システム-----------------------------------------------7
1-4 気象庁：波浪予測システム-------------------------------------------------8
1-5 沿岸技術研究センター：COMEINS システム------------------------------------8
1-6 特定地点を対象とする波浪予測システム（有料）--------------------------------10２．施工管理の現状・要望及び波浪観測データの利用
2-1 施工管理の現状と要望------------------------------------------------------13
2-2 波浪観測データの利用----------------------------------------------------------15

３．沖合域における波浪観測システム（案）3-1 システム構成----------------------------------------------------------------18
3-2 取得データ------------------------------------------------------------------19
3-3 データ通信・保存・アクセス方式----------------------------------------------19
3-4 簡易型 GPS 波浪観測と国土交通省 GPS 波浪観測・ナウファスの比較--------------19
3-5 GPS 波浪計の係留系と設計-----------------------------------------------------22
3-6 国土交通省のシステムとの連携について------------------------------------------24

25
４．システムに係る概算費用-------------------------------------------------------５．まとめ------------------------------------------------------------------ 30

資料・参考文献
１． 簡易型 GPS 波浪計の設置実績と津波の早期検知システムの費用-----------------------33
２．中・遠距離フェリーにおける運航管理-----------------------------------------36
３． アンケート・ヒアリング結果----------------------------------------------38
４．ナウファス設置地点--------------------------------------------------------40
５．土佐黒潮牧場ブイ構成図-------------------------------------------------- 43
６．参考文献１：GPS 波浪計を活用した沖合波浪観測網の構築について-------------------44
７．参考文献２：単独測位方式による GPS 波浪観測システムの実証実験-------------------47

Ⅰ．調査の概要
１．調査課題名

沖合波浪に関する観測施設設置検討調査

２．実施機関及び担当者

社団法人 水産土木建設技術センター

３．調査実施年度

調査研究部

渡邊浩二

調査研究部

藤田孝康

研究開発部

中川良文

平成１９年度

４．調査の目的
平成 19 年度より水産基盤整備事業においては漁場の直轄整備事業が創設され，現在日本海西部海域における増殖場造成事業が進められている．
本検討調査は，増殖場造成事業の施工管理における沖合波浪観測システムの開発・導入検討に資するため，施工管理の現状及び沖合波浪観測システム導入のメリット・課題を整理するとともに，システム構成の提案とシステムの開発・運用等に要する費用等についてとりまとめたものである．

５．調査の流れと調査内容
調査の流れを図 1 に示す．また，調査内容を次頁に示す．

① 波浪観測・波浪予測システムの現状と課題の整理②沖合域における波浪観測システムへの要望と課題の整理③ 波浪観測データの活用についての整理④ 波浪観測システムの検討⑤ 波浪観測システムの概算費用（設置，運用）の算定

図 1 調査の流れ-1-

① 波浪観測・波浪予測システムの現状と課題の整理
現在運用されている沖合域における波浪観測システムについては国土交通省東北地方整備局及び四国地方整備局の GPS 波浪観測システム，沿岸域における波浪観測システムについて
は国土交通省の「ＮＯＷＰＨＡＳ」システムが挙げられる．
また，波浪予測に関しては，沿岸技術研究センターにおける「COMEINS」や気象庁による沿岸波浪予測システムが運用されている．
ここでは，これらの既往の観測システムの現状と課題についてとりまとめる．
とりまとめは既往の文献・資料，およびヒアリング等によることとし，以下の事項についてとりまとめる．
・システム構成（ソフト＆ハード）
・運用・保守・利用形態
・コスト（設計・ソフト開発・設置・運用・保守）
・課題（設置・運用・利用・保守）

等② 沖合域における波浪観測システムへの要望と課題の整理
アンケート・ヒアリング調査等により，施工管理の現状，沖合域における波浪観測システ
ムに対する要望や課題（設置・運用・保守）についての整理を行う．
調査対象者はズワイガニ増殖場造成事業を実施している鳥取県，島根県，兵庫県の漁港漁場担当部署及びこれまでに増殖場造成事業等に携わった施工業者とした．
③ 波浪観測データの活用についての整理①，②の調査結果等を基に，波浪観測システムの利用目的を整理するとともに，利用目的別にその利用方法，必要とされる観測データ（データの種類，取得頻度，精度等），データ処
理方法，課題等をとりまとめる．
④ 波浪観測システムの検討
上記の調査結果を踏まえて，沖合域における波浪観測システムの提案を行う．
⑤ 波浪観測システムの概算費用（設置，運用，転用）の算定
上記検討結果を踏まえ，利用目的毎に下記項目別に概算費用を算定する．
・詳細設計費用
・波浪計製作費用
・波浪計設置費用・システム（ソフト）開発費用
・データ転送システム費用（機器関係）
・運用費用
・保守費用

-2-

Ⅱ．調査結果
１．波浪観測・波浪予測システムの現状と課題
現状において運用されている気象・海象情報提供システムについて，その概要をとりまとめるとともに，沖合における魚礁設置工事における利用方法と課題をまとめた．
現状の波浪観測情報提供及び波浪予測情報提供システムとして以下を対象とし，波浪観測システムについては各システムの構成，データの項目，データ取得頻度，精度，データ通信
方式，費用（初期，運用），課題等について，波浪予測システムについては予報情報の概要について整理した．
① 波浪観測情報提供システム
・国土交通省：ナウファスシステム
・国土交通省：GPS 波浪観測システム
・簡易型 GPS 波浪観測システム② 波浪予測情報提供システム
・気象庁：波浪予測システム
・沿岸技術研究センター：COMEINS システム
③ 特定地点における波浪予測システム（有料サイト）

1-1 国土交通省：ナウファスシステム
ナウファスによる沿岸波浪観測の目的は，港湾工事の施工管理，設計波条件の算定や防災に役立てることである．
波浪観測からデータ収集までのシステム全体の概念図及び海象計の設置位置図（2005 年 9月現在で 59 観測地点）を図 2 に示す．
ナウファスでは，沿岸（5km 以内，水深 50m 以浅）の海底に設置された海象計で表面波形，
各層の水粒子速度，水圧等を計測している．観測されたデータは，海底ケーブルにより観測所へ伝送された後，アナログ専用回線で監視局へ伝送され，インターネット VPN を通じて観測センター（港湾空港技術研究所）へ伝送される．伝送されたデータから，波高，周期，波向，方向スペクトル，周期帯別波高・波向，長周期波，潮位等が演算される．
データの取得間隔は 0.5 秒で，1 分間分のデータがまとめて 24 時間連続して観測センター
へ伝送される．表面波形の観測精度は 1cm，流速の観測精度は 1cm/s である．
ナウファスのホームページでは，海況（有義波，周期帯波浪，潮位，毎分沖平均水面）の実況情報として本日から 6 日前までの情報が閲覧できる．図 3 に有義波と平均水面の出力例
を示す．
ナウファスシステムの課題としては，設置に際し水深（50ｍ）・離岸距離（5km）に制約があること，砕波による気泡の混入で観測データの解析ができない場合があること等が挙げられる．
ナウファス波浪計の設置，運用に関わる費用も含めて，その仕様を表 4 にまとめた．

-3-

インターネット
VPN

観測所

監視局

観測センター

海象計

アナログ
専用回線
海底ケーブル

図 2-1

ナウファスシステム構成概念図

図 2-2

ナウファスシステム計器設置点

USW：超音波式波高計
CWD：超音波式流速計型波向計-4-海象計：超音波ﾄﾞｯﾌﾟﾗｰ式波浪計

図3

ナウファスホームページで閲覧できる実況グラフ（上；有義波，下；平均水面）-5-

1-2 国土交通省：GPS 波浪観測システム
GPS 波浪計による沖合波浪観測の目的は，ナウファスと同様に港湾工事の施工管理や防災に役立てることである．波浪形を沖合に設置することで，屈折や浅水変形，遮蔽のない沖波を観測することができる．この他に，沖合で早期に津波を検知し，速やかな避難に役立てるという目的により国土交通省東北地方整備局及び四国地方整備局により設置と観測データの配信準備が進められている．
波浪観測からデータ収集までのシステム全体の概念図を図 4 に示す．このシステムでは，
ブイの水平・鉛直座標によって波浪の解析を行っている．その際，陸上基準局による補正を行って観測精度を高める方式（RTK-GPS）を取っている．また，波浪の他に，風向・風速，気温，気圧，水温等も観測できる．
観測されたデータは，無線で陸上局に伝送後，TCP/IP ソケット接続によるデジタル専用回
線で，リアルタイムで監視局，観測センターへ伝送される．伝送されたデータから，波高，周期，波向等が演算される．
データの取得間隔は 1 秒，取得されるデータは 24 時間連続で観測センターへ伝送される．
波高観測の精度は水平 1cm+1ppm，鉛直 2cm+1ppm（1ppm は陸上局から GPS 波浪計までの水平距離の 1/100 万，例；水平距離 10km の場合 1,000,000cm×1/1,000,000=1cm ）である．
課題としては，陸上局による誤差補正が必要なため，波浪計を陸から 20km 程度以内に設置する必要があること，GPS センサー自体が高価であること等が挙げられる．
GPS 波浪計の設置，運用に関わる費用も含めて，その仕様を表 4 にまとめた．

図4

国土交通省 GPS 波浪計-6-システム構成概念図

1-3 簡易型 GPS 波浪観測システム
簡易型 GPS 波浪計は GPS 単独測位により波浪情報をリアルタイムで計測することを目的としているが，利用目的によりいくつかの種類のブイが選択できる．
波浪観測からデータ収集までのシステム全体の概念図を図 5 に，設置実績を資料編：表 1に示す．簡易型 GPS 波浪観測システムは国土交通省の GPS 波浪観測システムと同じくブイの
水平・鉛直座標によって波浪の解析を行う．但し，国土交通省の GPS 波浪観測システムのように，補正のための陸上施設が必要でないため，設置水深，距離に制約を受けない．波高，
周期，波向の他に，オプションとして風向・風速，流向・流速の計測も可能である．
データの取得間隔は 0.4 秒で毎時 20 分間のデータを収集している．波形データ自体は送信されず，波高，周期等の演算結果のみが 1 時間に 1 回送信される．波浪の演算結果のテキス
トデータは，パケット通信，衛星通信を介して取得され，指定されたアドレスにメール配信
される．観測結果をデータセンターに蓄積し，ユーザーがデータサーバー（ホームページ）にアクセスし，データを閲覧・取得する方式も可能である．
なお，波高観測の精度は約 10cm，波向観測の精度は 5°である．
課題としては，波形データを GPS 波浪計の中に蓄積することはできるが，容量の関係で送信することができないことが挙げられる．このため，波形データを使った解析を行う場合は，観測ブイ内にデータを蓄積し，定期的にバッチ処理によりデータの吸い上げを行う必要がある．
GPS 波浪計の設置，運用に関わる費用も含めて，その仕様を表 4 にまとめた．

GPS衛星

GPSデータﾊﾟｹｯﾄ通信網

波浪データ

波浪データ

＜小型ブイ＞＜航路ブイ＞＜工事ブイ＞＜観測ブイ＞＜漂流ブイ＞＜浮漁礁ブイ＞

浅海
大水深

外洋

図5

簡易型 GPS 波浪計-7-システム構成概念図

1-4 気象庁：波浪予測システム
気象庁では，気象予測計算の結果（海上風分布）を用いて，波浪状況とともに波浪予測情報を提供している．気象庁が波浪予測情報を提供している目的は，海運関係者，漁業者，海洋工事関係者等，海洋関連業務従事者の安全確保である．
気象庁は，全球から日本近海までの波浪予測情報を提供しているが，日本近海に関しては，
9 時と 21 時のデータを初期値として，1 日 2 回，6 時間毎 72 時間先までの波浪状況を予測している．気象庁による波浪予想図の例を図 6 に示す．

図6

気象庁による沿岸波浪予測

1-5 沿岸技術研究センター：COMEINS システム
財団法人沿岸技術研究センターでは，沿岸域，海上での作業や施設管理の効率化・安全性の向上を目的とし，気象・海象に関する実況・予測情報を提供している（有料）．COMEINS が提供している主な情報は以下の通りである．
・共通情報：ナウファスと気象庁観測の波浪実況，潮位実況，流速実況，ナウファス地点
波浪予測，波浪・海上風予測，潮位情報等
・一般情報：台風，地震，津波情報，濃霧等の海上警報，注意報・警報，短時間降水予測，
天気図，天気予報，気象衛星画像，アメダス情報，気象レーダー情報等
COMEINS で提供されている波浪予測の例を図 7 に示す．

-8-

図7

COMEINS で公開されている波浪予測の例（上；ナウファス地点波浪予測，下；波浪・海上風予測）-9-

1-6 特定地点を対象とする波浪予測システム（有料）
特定地点を対象とする波浪予測システム（有料）のまとめを表 1 に，予測情報の例を図 8〜11 に示す．有料情報の提供団体としては以下を対象とした．
財団法人沿岸技術研究センター，財団法人日本気象協会，株式会社ハレックス，
国際気象海洋株式会社
表1
団体

沿岸センター

気象協会

特定地点を対象とする波浪予測情報のまとめ
短期予測

様式

インターネット

ファックス

週間予測

提供頻度 2回／日

提供頻度 1回／日

予測日数 3日先まで

予測日数 7日先まで

初期費 1万円

初期費 200万円以下

運用費 6.67万円／月

運用費 10万円／月

提供頻度 1回または2回／日

提供頻度 1回／日

予測日数 2日先まで

予測日数 6日先まで

初期費 なし初期費 なし運用費5万円／月＋通信料（1回／日）
6万円／月＋通信料（2回／日）

提供頻度 2回／日
ハレックス

国際気象海洋

波浪と風の時系列図
表，気象・海象概況

運用費 6万円／月＋通信料

予測日数
初期費

運用費 2万円／月

運用費

提供頻度 2回／日

提供頻度

予測日数 3日先まで

予測日数

初期費 15万円

初期費

なし

波浪と風の分布図，
時系列図

なし

波浪と風の時系列図

運用費 5万円／月（1地点増える毎に0.3万円追加） 運用費
いずれの団体も，任意の沖合地点における時系列情報が提供可能である．

図8

波浪と風の分布図，
時系列図

提供頻度

予測日数 2日先まで
ファックス（利用者がアクセス） 初期費 なし

サーバーにアクセス

資料内容

波浪予測情報の例（2 日予測，（財）日本気象協会提供）

-10-

図9

波浪予測情報の例（週間予測，（財）日本気象協会提供）

図 10

波浪予測情報の例（3 日予測，国際気象海洋株式会社提供）

-11-

図 11

波浪予測情報の例（2 日予測，株式会社ハレックス提供）-12-

２．施工管理の現状・要望及び波浪観測データの利用
2-1 施工管理の現状と要望
アンケート・ヒアリング調査により，施工管理の現状，波浪観測情報・予測情報の必要性
及び観測システムに関する課題（設置・運用・保守）についての整理を行った．
調査対象者はズワイガニ増殖場造成事業を実施している鳥取県，島根県，兵庫県，京都府の漁港漁場担当部署及びこれまでに増殖場造成事業等に携わった施工業者とした．
調査結果を表 2 に示すが，概略的には次のようにまとめられる．
・ 現状の施工管理（工程計画の策定，施工の可否判断）においては，ナウファスによる沿岸の波浪観測情報や，気象予測情報等を主として活用している（民間による有料気象予測システムを利用する場合もある）．
・ 波浪観測点が工事海域と離れている場合には観測データは参考程度にしか利用されておらず，より的確な施工管理のためには工事海域近辺における観測データの提供が望まれている．
・ 一方，気象庁の 72 時間波浪予測情報は日常的に利用されており，｢有効である｣と認識されている．
・ 沖合での波浪観測については，当該工事海域における波浪状況情報が得られることより施工管理に有効に利用されるものと期待されている．
・ 施工管理をより的確に行うためには波高データの他，流況・風況データが得られること，及び当該水域における波浪予測情報が得られることが望まれている．
・ 施工管理のために要求される波高データの精度は 10〜数 10cm である・ 波浪観測データの利用頻度は 1 日に数回程度である．
アンケート･ヒアリング調査における｢沖合波浪観測システムの設置｣については，次のよ
うにまとまられる．
「沖合波浪観測システムによる当該海域情報の取得により，より的確な施工管理を行える事が期待されている．システムが設置されない場合においても既往の情報提供システムの利用によっても施工管理を行うことは可能と考えられており，具体的な情報取得の代替手段としては，気象庁の 72 時間波浪予測情報，気象予測情報等が主たるものとして挙
げられる」

-13-

表2

項

ヒアリング結果のまとめ

目

回

答

１

現状における気象・海象情報の利
用目的と利点・工程計画の策定，施工可否の判定のため．具体的には，・気象・波浪の現況及び変化傾向の把握により施工可否や避難の判断を行う
・波浪予測情報により工程計画の見直しを行う
・以上より施工における安全性，経済性が向上する

２

現状における取得データ項目と頻度

・天気図，風向・風速，視程，波高，周期，波向，波浪予測，気象予報を１日に数回

３

現状における気象・海象情報の入手方法

・テレビや電話の気象情報
・インターネット（ナウファス・気象庁の波浪実況，気象庁の波浪予測，その他気象情報）・携帯サイト（海上保安庁等）

４

現在入手できる
気象・海象情報についての評価・課
題

・現在入手できる情報だけでは十分ではなく，もっと詳細な情報（流況・風況等）が必要
・波浪観測地点と施工海域が離れている場合は参考程度の利用となる・波高予測の表示を 20ｃｍ単位程度に細かくする必要がある

５

沖合波浪観測シ
ステムの利用価値

・施工海域近くの観測データであることより正確な情報が入手でき，利用価値が高い

６

沖合波浪観測シ
ステムが設置された場合の利点

・沖合いの観測値を用いることによって，数時間後の波浪状況がより正確に予測できる・施工海域での海況をタイムリーに把握することにより，作業中止や船舶避難等に利用できる．
・作業可否判断がより的確に行え，適切な工程管理が図れるとともに作業の施工性（経済性），安全性が向上する．

７

沖合波浪観測シ
ステムに望まれる情報

・波高，周期，波向，波浪予測，気象予報に加えて流向・流速，風向・風速，気温，気圧，潮流，高潮，津波観測情報

８沖合波浪観測シ
ステムからの情報入手頻度

・1〜3 時間に 1 回

９沖合波浪観測シ
ステムにおける
波高の要求精度・10〜数 10cm

-14-

2-2 波浪観測データの利用ヒアリング結果等から，沖合域での波浪観測資料の利用目的別に，波浪観測システムの仕様を検討した．
利用目的としては，施工管理（工程計画の策定，施工の可否判断），設計波算定，供用係
数算定，津波の早期検知とし，これらの利用目的別に，取得データ項目，取得方法，要求精度，利用方法，観測期間，概算費用等についてとりまとめた．
とりまとめの結果を表 3 に示す．また，費用の詳細内訳については次章に示す．
なお，簡易型 GPS 波浪計システムには，観測データを自動的にメール配信する方式と，ユーザーがデータサーバーにアクセスする方式があり，表 3 においては両者を併記している．
以下に波浪観測システムの利用目的の一つに挙げられる，設計波の算定及び供用係数の算定の考え方をまとめる．
(1) 設計波の算定について「漁港・漁場の施設の設計の手引：全国漁場漁港協会」においては，「設計沖波の諸元については，信頼すべき実測値が得られる場合，これらの実測値を統計的に処理して算定するものとする」とあるが，具体的な観測年数については言及していない．
一方，「港湾施設設計指針（内規）」では「沖波の諸元の決定においては，実測資料としては相当長期間（10 箇年以上）あることが望ましいが，実測資料が不足している場合は，おおむね 30 箇年以上の気象資料を用いて得られた推算値を実測資料で補正して使用する．気象資料から求めた推算値を実測資料で補足する場合，実測資料は最低 3 箇年以上のものであって，かつ異常波浪時のデータを相当含むことが必要である」としている．
これらより，波浪観測データから設計波の算定を行う場合は 5〜10 箇年程度の継続的観測が必要といえる．
設計波の算定により当該水域近辺及び沿岸部における魚礁・漁港施設等の設計において適切な設計条件を与えることができる．
(2) 供用係数の算定の算定について「漁港漁場関係工事積算基準：全国漁場漁港協会」における供用係数については全国主要港湾の供用係数が準用されている．
供用係数の算定については気象資料を用いた波浪推算解析によることも出来るが，当該海域の供用係数をより適切に定めるためには，実測値に基づいた算定が望ましい．
全国主要港湾の供用係数は最低 5 箇年（内規）の実測値に依っていることより，波浪観測
データから供用係数の算定を行う場合は 5 箇年程度の継続的観測が必要といえる．

-15-

表 3-1

波浪観測についての整理結果（利用目的毎）-16-表 3-2

波浪観測についての整理結果（利用目的毎）-17-

３．沖合域における波浪観測システム（案）
増殖場造成事業は 1 工区 2km 四方×4 地点，各工区 4 年以上〜8 年未満の工期が想定されている．
事業地点は沖合い 35〜90km，水深 250m 以深が予定されており，また波浪観測システムの主利用目的は施工期間中における施工管理であり，要求精度は波高 10cm で十分であることより，当該事業における沖合波浪観測システムについては以下のシステムが適当と考える．
・ナウファスのような海底設置型波浪計での対応が不可（最大水深 50ｍ程度まで）である
ことより，ブイを使った GPS 波浪観測システムとする．
・施工管理，供用係数の算定，限界波高の検証における波高の要求精度は 10cm 程度である
ことより簡易型 GPS 波浪観測システムとする．
・データ通信方式は衛星通信方式とする（パケット通信では離岸距離が長くて対応不可）
・観測データの配信については 利用者の利便性，データの保存・管理の必要性を考慮し，データセンターへのアクセス方式とする（メール配信方式とした場合は初期費用で約500 万円，保守費用（年間）で約 60 万円安価となる）．
・但し，沖合における津波の早期検知の目的には，観測精度の高い国土交通省型 GPS 波浪計が必要とされる．

3-1 システム構成
簡易型 GPS 波浪観測システムの構成図を図 12 に示す．ブイ内は GPS アンテナ，通信アンテ
ナ，波浪演算部，計測通信制御部，電源から構成されている．GPS アンテナと波浪演算部は標準化されており，計測通信制御部と通信アンテナが搭載されている．電源は太陽電池シス
テムと蓄電池を基本としている．
観測されたデータ（演算結果）は衛星通信によってデータセンターに送信され，蓄積される．データーセンターでは，サーバー（ホームページ）を通じて観測データが公開される．

データセンター・ 携 帯 パ ケ ッ ト 通 信 （ DoCoMo， au等 ）・衛星通信（オーブコム・イリジウム等）

アクセス

→
通信
無線

データ送受信アンテナ

単独測位
GPSアンテナ

ユーザー

・携帯パケッ・衛星通信（オ・データサーバー
データ保存・解析・インターネット公開

GPS受信機
波浪演算ﾎﾞｰﾄﾞ
電池

制御器

計測ブイ

図 12

簡易型 GPS 波浪計システム構成概念図-18-・インターネットからダウンロード・波浪データ表示
・データ解析

3-2 取得データ
観測データ数は，システム上最大 8 項目である（9 項目以上にする場合は初期費用で約 3000
万円の増額となる）．基本データは以下の 4 項目である．
・ブイの位置（水平，鉛直）3 成分，
・波浪計システムの状況を示す情報（ハッチの開閉，浸水，内部温度，湿度）
この他に 4 項目の観測が可能であることよりここでは，行政及び施工業者から要望のあった次の 4 項目の計測を行うものとする．
・風向，風速・流向，流速なお，ブイの位置データからは，波高，周期，波向が自動的に演算される．機器の電圧に関する情報は，ブイの位置情報と一緒に取得される．灯火に関する情報は，上記 8 項目とは別に航路標識のシステムから取得される．

3-3 データ通信・保存・アクセス方式
簡易型 GPS 波浪計のシステム構成図は図 12 に示したとおりである．計測ブイで観測されたデータはブイ内で演算処理され，波浪演算結果その他の項目がテキスト化され，衛星を介してデータセンターに通信・蓄積される．
また，データは 1 時間に 1 回通信衛星を介してデータセンター（サーバー）に送信される（0.4s 間隔で毎時 40 分〜正時までの 20 分間のデータを収集し，その演算結果を送信）．
ユーザーはデータセンターにアクセスし，データを閲覧したり，必要に応じてダウンロードして利用（解析）することとなる．
別途，システム管理者によって観測データは保存され必要に応じて解析処理することとな
る．

3-4 簡易型 GPS 波浪計と国土交通省 GPS 波浪計・ナウファスとの比較上に提案した簡易型 GPS 波浪観測システムと国土交通省 GPS 波浪観測システム，ナウファ
スシステムの比較を表 4 に示す．

-19-

表 4-1

波浪観測システムの比較(1)-20-表 4-2

波浪観測システムの比較(2)-21-3-5 GPS 波浪計の係留系と設計

水深 200m の地点に設置する 4 年対応の係留索の例を図に示す．係留索設計の基本的な考え方は，ある波浪計設置会社の「係留設計に関する解説」に従っている．同基準では，計算に必要な諸条件及び計算過程と設計過程には，（社）日本港湾協会による「港湾の施設の技術上の基準・同解説」をベースとしており，そこでは「鎖の許容張力は，前記 JIS の規格に示された破断試験荷重の 1/3 としてよい」としている．
一方，「漁港・漁場の施設の設計の手引」では「係留索にチェーンを使用する場合の安全率
は 3.0 以上とする．安全率 = 切断試験荷重/係留索の最大張力 」としており，同じ基準を用いているといえる．

図 13

水深 200m の地点に設置する４年対応の係留索の例-22-

設計には，過去の観測時の設計を参考にして，仮に以下の条件を与えて，4 年後の残存安
全率が 3 以上になるようにしてある．実際に設計を行う場合には，既往の波浪推算結果，波浪観測結果，風観測結果，海上保安庁の資料等を参照する必要がある．
最大有義波高Ｈ（1/3） ＝ 9ｍ

最大最高波高Ｈ（max） ＝ 16m

波周期Ｔ＝ 13 秒

最大風速

50m/s

底質

砂

2 年対応の場合，ロープやチェーンの構成は同じであるが，ロープとチェーンの接合部がやや簡単なものになる．これは，これまでの経験から，観測期間が長くなると，ロープやチェーン自体の摩耗よりも，接続部の摩耗が係留索の寿命を決定していることが分かっているからである．
接合部の磨耗，特にロープの接合部は金属環との長期接触があるためチェーンのように何
年で何 mm 減耗するというデータは少なく，現在のところロープ係留の場合は接合部補強を施しても 2 年を標準とし，接合部補強加工しても経験的に設計可能年数は 4 年が限度であると判断される．
チェーンに関しては通常 JIS2 種が多用されるが，磨耗条件の厳しい部分は硬度の高い 3種を採用する場合がある．チェーンを太くすることで強度を上げることは可能であるが，その分水中重量が増え，ブイの余裕浮力が小さくなる．ブイの型式があらかじめ決まっている
場合は，係留索の軽量化設計を行なう場合もある．係留具の中間にロープを採用している場
合はそのためで，チェーンに相当する強度と信頼性が採用条件となる．ここでテトロン系ロープを採用しているのは，耐引張り強度，対磨耗性などの仕様が，海洋において長期使用するロープとしてもっとも優れているためで，これ以外のロープはブイ係留索としては摩擦に弱く，1 年以内の使用しかできない．

-23-

3-6 国土交通省のシステムとの連携について
沖合域における波浪観測システムが設置された場合の国土交通省のシステムとの連携の可能性及びその波及効果についてまとめる．
① 連携の可能性
沖合域における波浪観測システムの観測データはデータセンター（サーバー）に蓄積されるが，データの書式を国土交通省のナウファスシステムあるいは GPS 波浪観測システムと統一する等の処理を施すことによって，ナウファスシステムあるいは GPS 波浪観測シス
テムのネットワーク観測所として一括して扱うことができる．
データの書式を統一することによって，多くのデータが一元的に管理され，データのより有効な活用（統計解析，予測解析等）が期待できる．
また，今後水産基盤整備事業で波浪状況を把握する必要が生じた場合において，国土交
通省のナウファスシステムあるいは GPS 波浪観測システムにおける観測点が当該事業海域に近い場合においては既存の国土交通省の観測システムを用いることで十分である場合もある．
② 波及効果国土交通省のシステムとの連携により，1 地点での単独観測よりも波浪観測値を平面的に把握することができる．また，観測値に異常値が混入した場合も他の地点の観測値と比較することによって，異常であると判断することが容易になる．

-24-

４．システムに係る概算費用
想定されているズワイガニ増殖場造成工事の 1 工区の工事期間は 4〜8 年程度であることより，ここでは 4，6，8 年の 3 つの工期を想定して，波浪計設置から撤去までに必要な費用（概算）を算出した．費用の内訳としては，設置・運用・撤去費用，障害に伴う費用，データ解析の費用であり，各種予測システムの開発費用は含んでいない．
概算費用算出に用いた前提を以下に示す．
・係留索（材質；テトロン系）は 4 年間使用できるものとする．設置 4 年後には，波浪観
測ブイの回収，整備，係留索の交換，再設置作業が必要になる．
・6 年観測の場合，後半は 2 年対応の係留索を用いる．
・波浪観測に加えて，風向・風速観測，流向・流速観測を行う．
・観測期間が長期の場合（5 年以上）は，途中段階で風向・風速計，流向・流速計の全交換を行う．
・観測完了時には，ブイや観測機器の整備（保管）作業を行う．

(1) 設置・運用・撤去費用
概算費用一覧を表 5 に示す．なお，表に示した項目以外に次の費用が必要となる．
なお，撤去作業においてはアンカー，係留索等を全て回収するものとする．
・システム管理のための担当者人件費・データーセンターの管理経費（事務所賃借費，光熱費，消耗品費等）(2) 障害に伴う費用想定される障害の種類と，対応に必要な概算費用を以下に示す．
なお，保険に加入した場合はブイ本体の損傷・紛失，係留索の損傷・紛失，海上局における観測機器（各種センサー）の損傷・紛失に伴う機器類の修理・新設，ブイの回収及び再設置に係る費用については保険によって補填されることより管理者の負担は無い．
① ブイの漂流，回収，再設置
船舶安全法によると，海域は以下のように区分される．
[沿海区域]

概ね日本，サハリン及び朝鮮半島の各海岸から 20 海里以内

[限定沿海]

沿海区域のうち母港から 2 時間以内に往復できる区域[近海区域]

東経 175 度，南緯 11 度，東経 94 度，北緯 63 度の線により囲まれた水域-25-

設置予定海域で一番遠いところは陸域より約 50 海里であることより近海区域に対応した船舶を使用しなければならない．この範囲を想定すると，ブイの回収工事には 500 万円
程度の予算が必要と考えられる（保険に加入している場合は発生しない）．
なお，保険に加入していない場合は再設置費用としては当初と同額の 2000 万円が必要となる．
② データが配信されない，異常値が配信される想定される障害と対応方法，必要な費用を表 6 に示す．
表中，海上局にかかる費用については保険に加入している場合は発生しない．
③ その他の障害の可能性
その他の事故としてブイの盗難被害が考えられる.盗難等によってブイが紛失した場合はブイ本体を含めた機器の再手配と再設置費用が必要となる．
保険に加入している場合は発生しない．

(3) データ解析費用
沖波算定，供用係数算定のための波浪の出現頻度統計，高波の順位統計，各種相関解析，
極値統計等，標準的な統計解析の場合 300 万円〜500 万円程度/回と想定される．

-26-

表5

単独測位方式 GPS 波浪計概算費用一覧（単位：千円）-27-

表 6-1

システム障害の種類と対応策及び費用(1)-28-表 6-2

システム障害の種類と対応策及び費用(2)-29-５．まとめ[施工管理の現状と課題]
・現状の施工管理（工程計画の策定，施工の可否判断）においては主としてナウファスによる沿岸波浪観測情報や，気象予測情報等が利用されているが，波浪観測点が工事海域と離れている場合には観測データは参考程度にしか利用されておらず，より的確な管理のためには工事海域近辺における観測データが必要と考えられている．
[沖合波浪観測システムの利用目的・課題]
・沖合波浪観測システムは，施工管理への利用を主たる目的とするが，長期間に亘る観測データの蓄積と解析により設計波や供用係数を算定することも出来る．
・施工管理については当該海域の情報の取得により，より的確な管理が行えると考えられるが，必要不可欠なものではなく既往の情報提供システム等の利用によっても施工管理を行うことは可能と考える．
・一方、施工管理を行うためには現況データの提供のみでなく当該水域を対象として，観測データに基づいた波浪予測を行うことが重要となる．
・また，施工管理においては沖合波浪観測システムからのデータのみでなく，気象庁の 72
時間波浪予測情報や気象予測情報等も含めて総合的に判断する必要がある．
・また，設計波の算定により当該水域近辺及び沿岸部における魚礁・漁港施設等の設計において適切な設計条件を与えることができるが，この目的のためには 5〜10 箇年程度の継続的観測が必要となる．
・波浪観測データから供用係数の算定を行う場合は 5 箇年程度の継続的観測が必要となる．
[既往の情報提供システム等の利用について]既往の情報提供システムについては以下のシステムの利用があげられる．
・ 気象庁の沿岸波浪計，国土交通省のナウファス，GPS 波浪計の実況値
・ 気象庁や気象情報提供会社が提供する気象実況，気象予報，波浪予測情報
工程計画の策定，工事可否判断，避難・退避判断等の施工管理を行う場合はこれらの情報を適宜取得し管理者が判断することとなるが，当該水域の現況データが得られないという課題がある。
当該水域の現況あるいは直近のデータを得ることは当日あるいは短期の管理のためには非常に有効であり，これらの情報を得るための方策としては以下があげられる．
・ 運航会社との連携による当該水域を航行するフェリー，貨物船等からの取得
・ 漁業協同組合との連携による当該水域で操業している漁業者等からの取得-30-

[沖合波浪観測システム設置・運用の概算費用総額]
・施工管理への利用
工期 4 年の場合：1 億 1326 万円
工期 6 年の場合：1 億 8484 万円
工期 8 年の場合：2 億 252 万円
・設計波，供用係数の算定
5 年観測の場合：1 億 7800 万円
10 年観測の場合：2 億 5910 万円[沖合波浪観測システムの設置基数]
・増殖場造成事業は４漁場で予定されており，対象海域は広域（東西約 330km、南北約 130km）
にわたっている。各漁場の海象は異なることが予想されることより，より的確な管理をおこなうためには各漁場に最低１基、計４基の設置が必要となる．

-31-

資料・参考文献-32-

１．簡易型 GPS 波浪計の設置実績と津波の早期検知システムの費用[簡易型 GPS 波浪計の設置実績]
簡易型 GPS 波浪計の設置実績（設置場所，観測目的，観測主体，観測期間，開発費（販売価格），運用費，障害実績等）を表 1 に示す．

[津波の早期検知を目的とする場合のシステム構成，費用について]
津波の早期検知を目的とした観測では，要求精度は１〜数 cm であり，かつ常時観測が必要となる．このため，鉛直方向の水位変動を簡易型 GPS 波浪計よりも精度良く測定する国土交通
省の GPS 波浪観測システムと同様のシステム構築が必要となるが，国土交通省の GPS 波浪観測システムに要する費用は初期費用のみを比べても簡易型 GPS 波浪計の費用の約 3〜4 倍の 2
〜3 億円となっている．
これより，津波を沖合で早期検知することは費用面での課題が多いと判断される．

-33-

表1

単独測位 GPS 波浪計設置実績-34-

２．中・遠距離フェリーにおける運航管理

参考のため，中・遠距離フェリーにおける運航管理の現状をヒアリング調査した．結果を表 2 に示すが概略的には次のようにまとめられる．
① 欠航基準；風速，波高，（視程距離）によって定められており，規程値は，
風速；18〜22ｍ
波高；4〜5ｍ② 入手情報 ； 気象庁から提供される気象予測，波浪予測が主たる入手情報であり，一部民間有料サイトからも情報を入手している．また，遠距離フェリーでは航海中の別船舶からの情報が活用されている．
③ 欠航決定権； 多くの場合船長が決定権を持っているが，港長や保安部からの指示がある場合はそれに従っている．

-35-

表2

中・遠距離フェリーにおける運航管理-36-

３．アンケート・ヒアリング結果

表 3-1

ズワイガニ増殖場造成事業事業者及び施工業者からのヒアリング・アンケート結果(1)-37-表 3-2

ズワイガニ増殖場造成事業事業者及び施工業者からのヒアリング・アンケート結果(2)-38-表 3-3

アンケート・ヒアリング結果のまとめ-39-

４．ナウファス設置点

-40-

-41-

５．土佐黒潮牧場ブイ構成図-42-６．参考文献１

-43-

-44-

-45-

-46-

７．参考文献２

-47-

-48-

-49-

-50-

-51-

-52-