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最先端の技術と英知を駆使し、船舶航行の安全を守るよへ

灯台用アンテナ

灯浮標用アンテナ

SV型レーダービーコン

本装置は、船舶に搭載されているレーダーからの電波を受信後、局識別コードを発射し、船舶のレーダー画面上に表示させ、船舶が安全で効率的な航海ができるように情報を提供する装置です。

●舶用レーダー波帯のXバンド専用で周波数アジャイル方式を採用●応答符号は遠近によりパルス幅の切替えが可能●気密性はIP67規格を満足しており、通常運用下においてメンテナンスフリーが可能●保守用端末により、レーダービーコンの動作休止間隔、感度及び局識別コードを設定可能●レーダービーコンの性能に関わる運用状況と周波数精度を監視する自己診断機能●空中線は、耐紫外線と耐候性にすぐれたレードームを採用●軽量でコンパクトな設計により、低消費電力を実現

鶯鍵盤囎鱈セナーアンドバーンズ株式会社
lSO

900悟

CMoo6

本

社〒144−0041東京都大田区羽田空港1丁目6番6号
TEL）03−5708−7300FAX）03−5708−0151

札幌営業所〒005−0004北海道札幌市南区澄川4条2−10−17TEL）011−823−2250FAX）011−823−2258

神戸営業所〒650−0023兵庫県神戸市中央区栄町通3丁目6番7号
TEL）078−331−7292FAX）078−331−7381

北九州営業所〒802−0001福岡県北九州市小倉北区浅野1−2−39
TEL）093−533−5371FAX）093−533−5372

目次CONTENTS
巻頭言「空想物語一西暦2037年一」…………・…・……………・・…・………一会長林Chairman

Shogo

尚吾一（1）HAYASHI

講演の記録［交通運行支援］「VesselTrafacManagement（VTM）について一その誕生、成長そして終焉一」・・野ロ英毅・一（3）HidekiNOGUCHI「航空交通管理（ATM）について」…………・……・……………・・…・…………・……長岡

Sakae

栄・一（8）NAGAOKA［電子海図］「新しいENC製品仕様S101の開発状況」・…・・・菊池眞一・一（21）Shinichi「電子海図（ENC）の国際動向について」・・

KIKUCHI

一小森達雄・一（31）Tatsuo KOMORI［丁々間通信］「些々聞通信による衝突事故防止に向けて〜高密度端末環境でのアクセス方式の提案〜」・・三浦 龍一（36）
Ryu MIURA
小花貞夫
Sadao OBANA［地震予知］「地震予知研究の現状とVLF／LF電波を用いた地震予測の実用化」……早川正士・一・（47）

Masashi

HAYAKAWA［津波探知］「津波に対するレーダ観測活動の調査上・・渡辺康夫・一・（60）

Yasuo

WATANABE［波浪観測］「船舶用レーダー波浪観測装置⊥・・・平山圭一…・・（74）

Keiichi

HIRAYAMA

馬場満面
Mitsunori

特別研究会紀行「特別研究会BABA

宇宙航空研究開発機構湘模原キャンパスの見学及び講演小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」の聴講」・……・・………事務

局一・（80）

Secretariat
電波航法研究会事業報告（平成23年度）・

・・

末ｱ局一・（84）Secretariat

電波航法

巻頭言

（Foreword）

空想物語

一

西暦2037年

一
電波航法研究会

Chairman

会長林

尚吾

Shogo

HAYASHI

2037年2月、フィリピン・ボラカイ島はや日本航海学会が創立40周年という時代

快晴。暑い陽射しに照りつけられた真っ青だ。日本の造船界では「高度知能化船」とな海が眩しい。椰子の木陰の爽やかなそよいうプロジェクトが動いていた。その当風に髪を硫かれつつ眺めている。何もかも時、5年間をかけて各要素技術の開発を行

今から25年前、2012年に初めて旅した時

い、海外の港まで完全無人化で大型船を航と同じである。ただし、当時は成田から6行させるという企画であった。当時記録さ時間の空路の旅を必要とした。今はシステれたビデオテープをDVDに焼きなおした

ムの準備時間だけで同じ空間を満喫していものを見た。今では信じられないがプラス

る。明日はイースタ島のモヤイ像を眺めな

ティックの円盤にデータを記録する。直径

がら朝食にしたいと計画している。こんな12センチもあるのにたった4GBしか記録で贅沢な選択ができるようになったのは、超きない代物である。さらにその前のメディ環境提供システム（仮想）の普及によるもアであるビデオテープにいたっては、磁性のだ。映画やテレビで遠方の映像が眼前に粉体が塗布されたとてつもなく長いプラス提供されるようになってから100年以上とティックフィルムに情報を磁気の向きで細久しいが、現在では没入型となって自分のかく記録するものだそうだ。歴史上の資料

周りに広がっている。もちろん風、音、温として国立科学博物館に展示されている。

度も制御して空間を再現している。

話を本論にもどそう。我々学生への課題
さて、私（空想上の某個人）が2012年には、2012年時点で25年先の航海技術を予測

東京海洋大学の大学院を卒業してから25年することだった。当時の、私の同級生の発が経った。学生時代、H教授の講義で「25想をまとめると次のようなものであった。

年先のナビゲーション技術」を当時の科学技術と自分なりの予測をもとにまとめる課

1．現在、情報端末機器の進歩により小題があったことをふと思い出した。未来を型のタブレット式パソコンが主流である。

考える前に過去を調べてみようと、H教授

将来はこのような端末を船内の無線LANに25年前のこと、つまり50年前について尋でリンクし、各航海計器の情報を船内のどねてみた。昭和から平成に年号が変わる頃

こでも手元で見えるようにするユビキタス

で、H教授はまだ助教授。電波航法研究会

性を高め、安全性と船員の省力化を高める

電波航法

No．53（2011）

一！一理された養殖ものの「食の安全性」が重視

システムが確立される。

2．通信の進化による変化がもたらされされるようになる。そのため養殖漁業作業る。たとえば船舶管制のグローバル化、公船は、定刻運行で定められたルートをしっ

海に浮かぶ巨大なオフィス空間、船上と陸かり管理されて通航するようになり、衝突上の差異の解消が実現する。また遠隔制御

やi接触といったことがなくなる。

の航海水先システムの出現やレーダネット
これらが2012年の大学院生が考えた2037

ワークによる海域全体の映像化と虚血図方年の世界だった。

式の画面周囲の映像供給システムが普及す

この他に1点、こんな予測もあったことる。

3．化石燃料の価格の高騰を考慮したエを特筆したい。

ネルギ対策が重点的に進められる。風力エ

戦争で飛躍的に発展してきた電波航法

ネルギを併用した帆走商船の話は2004年には、1940年代にレーダなどが開発され、実船評価されたが、試験船にとどまってい

1990年代にはその当時の全ての電波航法シる。太陽電池や電気動力船なども省エネル

ステムがGPS（GNSS）に置き換えられた。

ギとはまだいえない状況である。しかし、

しかし衛星への依存度が安全保障上の問題

これまでの25年の発展を振り返れば、25年となり、慣性航法システムに振り戻され後に実用化される可能性は充分にあると思る。充電式の小型携帯可能な慣性航法シスう。

テムによる自律航法が実用化されているだ
ろう、というものだった。

4．電力を産む新しいエネルギとして、
地熱エネルギによる発電が主流になっていさて2037年、実現された技術はどれだろるだろう。日本の技術はすでに外国で実用う。「答えを教えることは簡単ですが、ま化されている。このエネルギ源は1000年後

ずは考えてみてください」と誰かが言う。

でも枯渇することは無い。使いすぎによる目覚めるとそこは海辺でも2037年でもな

地球全体の温度バランスの不均衡が心配だ

く、2012年の我が家。超環境提供システム

が、近い将来には地球全体の温度制御シスにはほど遠い3次元テレビジョンが消し忘

テムの研究成果が得られるだろう。

れられていた、、、

5．沖合いの「海の駅」と「海上線路」と、空想するのも楽しいですね。そして未による完全無人運航が実用化されている。

来を予想するだけではなく、過去と現在を往来する船舶は人工衛星に管制された「海検証することも大切だと思います。

会員諸賢も25年後を想像してみません

上線路」上を運航し衝突などの事故は起きない。海の駅と港ターミナルまでは、エスか？

そして25年後に日記を読み返すのもコート船が先導するのでプレジャーボート

面白いと思います。

との事故の危険性もない。

6．漁業形態も変わり養殖主体になるだ
ろう。これまでは天然ものが珍重されてきた魚介類だが、これからは飼料を厳しく管

一2一

JACRAN，Nα53（2011）

VesselTraf丘。

Management（VTM）について

一その誕生、成長そして終焉一海上保安庁交通部整備課安全システム開発室

主任安全システム開発技術官

野口英毅
1

はじめに
Vessel

Trafacギリス及びアメリカが、e−Navigationの戦Management（VTM）と略を作成するという新規作業提案を提出しいう言葉は、ちょうど国際海事機関（IMO）

た。それは、AIS、で、船舶航海における情報の収集・統等電子化が進む航海計器を、全体的・シス合・交換及び表示について将来の姿をどテム的な方法で活用するための戦略を作成のようなものにするかという、いわゆる

し、より事故やエラーの少ない安全な航海

e−Navigationの検討が始まった直後、国際を達成しようというものであった。そして、

航路標識協会（IALA）のVTS委員会で誕

これらの航海計器と共に、陸餌の主要要素生した。それは、e−Navigationの議論が進としてVessel

むと共にIALAの中でも検討が進み、2010

げられることとなった。

ECDIS、

Trafac

ARPA、

INS

Service（VTS）が上

年のIALA総会では一つのテーマとしてそして、このIMOの動きと呼応する形

扱われるまでになった。しかし、IMOので、IALAのVTS委員会でも従来のVTSのe−Navigationの議論の；場にVTMの言葉が内容をさらに拡大した新たな業務を検討出ると共に多くの障害に会い、結局、2011

する動きが始まった。2006年9月の第24回

年にIALAはVTMの用語の使用をあきらIALAめることとなる。

舶の監視が世界的に広がっていること、安VTS委員会は、

VTSの導入以後船本論では、VTMという概念の誕生とそ

全保障や経済効率の観点から船舶動静をの成長、そしてなぜIALAがVTMをあきVTS範囲の外から知る必要性が増してい

らめたかまでを追い、今後のe−Navigation

ること等から、従来のVTSより高いレベルの発展に資することを目的とする。なお、

で船舶交通の流れを見る必要があるとの結本論で述べられた見解は著者個人のもので論を出し、これを行うものをVTMとしたあり、公式のものではないことを留意されのである。そして、従来のVTSはVTMのたい。

中心として新たに位置づけることとした。

この第24回VTS委員会で誕生したVTMの2

VTMの誕生

定義は以下のようなものであった。

2005年12月のIMO第81回海上安全委員
会（MSC）において、日本、マーシャル諸島、

OVTM

オランダ、ノルウェー、シンガポール、イ

電波航法

No．53（2011）isacollection

supported

一3一

by

of

globalactivities

information

serviceswhich，

improvethesafety，security，

purposeprotection

andsecurityofthemarineenvironment

of

VTS．

may

be

efaciencyandenvironmental

of

and

cargo．

vessels

図1に2006年に提出されたVTMの概念図

istoenhancesafety，

shipPing，

efaciency

protection

These

services

available

globally．

for

and

functionsandmeasuresを示す。

IALA理事会に

このように定義や概念で様々なものが提VTMの概念をさらに具体的なものにして案されては消えていく中で、VTM作業部

いくべく、委員会の中にVTMを専門で検会は徐々に仕事を進めると共に、IALAの討していく新たな作業部会の設置を申請中でもVTMの重要性が話題になるように

そして、VTS委員会は、なる。そして2010年3月の第17回IALA総し、これが認められた。

会では、技術発表セッションの一つとし

3て「From

VTMの成長VTS

toVTM」という題で、多しかし、VTMは新しくかつ包括的な概念

くの最新研究の発表が行われた。この中であることから、なかなか定義が定着しなで最も中心となったのはVTM作業部会議

かった。例えば、2007年の第42回IALA理事長の行った発表「The会では、以下のような定義を当てている。

Vessel

OVTM

is

the

networkofstrategic・provision
measuresandofservices．

図1

a

The

Traffic

its

BenefitstheMaritime

to

GlobalConceptofManagement（VTM）andAll

Stakeholders

Within

Domain」である。この中でVTMの定義は以下のように紹介された。

VTM概念図（2006年）

一4一

JACRAN，No．53（2011）

OVesselTrafficfunctional

measurestheframeworkandsafety，

shipPing
marineManagementofservices

security

and

the

is

enhanceefficiency

protection

environmentin

VTS：Aservice

harmonized

to

and

the

all

of

of

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Competent

Authority，

improvethesafetytraffic

and

to

The

navigable

serviceinteracttowaters．

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tra」瞼。

adesignated

to

and

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protect

theenvironment．

thecapability

should

with

by

the

have

traffic

situationofvessel

to

and

to

responddeveloping

in

the

VTS

area．

図2に2010年新たに定義されたVTMの概念図を示す。また、図3にVTMとつまり、下線部で示したように、VTSが「Service」という単なる業務であるのにe−Navigationの関係を示す。

この新たに定義されたVTMをVTSに関対し、VTMは「Functional

するIMO決議A．857（20）と比較してみる。

その範囲をVTSが「inVTM：Vessel
thefunctional

measurestheTraffic

shipping

andenvironment

in

is

the

VTS

area」であるのに対し、VTMは「inallnavigable

frameworkofharmonizedwater」と広く全ての航行可能水域としたservicestoenhanceのである。このように、VTMは非常に広andsafety，Management

Framework」と大きな枠組みであるとされた。さらに、

securityandefficiency

theprotection

of

all

navi

waters．

able

theい概念として捉えられ、また、図3が示す

of

ようにe−Navigationは技術的枠組み、

marineは機能的枠組みとして区別されることとVY麟：丹荘韮難￠犠蓼纏環1麹轟難gw｛》㌘k
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蝉・三門瞬1韮
垂羅遜二割塾…樋鹸・

曝鰐繍噸…◎一覇繕麟額隷．

揃剛顧馴醸

國
図2

No．53（2011）鞭繍一編繍麟 醸繍繍麹並製欄麟 撒轍繍欄 n欄轍欄撒㌻

電波航法

撒

華垂

誓嚢彗肇嚢
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VTM

画

鋼■脚醸診

【藁塗灘
灘鱒80fVγ期

VTM概念図（2010年）

一5一

騨轍醐贈

釦駒騨崩峰

嶺働劇■膨

曲鵬鵬醜彫

1
繍駒纐験膳

幽醐㈱◎霧
繍轍㊧桝峯畷蓼繭㊥麟

する議論をしばらく中止し、e−Navigation

なった。

の作業はユーザーニーズに集中することと4

VTMの終焉

なったのである。

IALA関係者のみならこの混乱を受けて、IALAではVTMにず、多くの海事関係者が出席しその発表をついて慎重に扱うこととし、特別な作業聞いている。このVTMの発表に対し、多チームを編成し特に以下の観点からの検討

くの聴衆から疑問の声が上がった。その多を進めることとした。

IALA総会では、

くは「Management」とは何を指すのか良
く分からないというものであり、これに対／VTMという用語の妥当性

する明確な回答はなかった。

／VTMという概念をIALAが扱うことの妥当性

そして、このことは、2010年6月に行われたIMOの第56回航行安全小委員会（NAV）で提出されたe−Navigation報告案

後者の観点は、VTMは航路標識、

VTSに、IALAから提案されたVTMの概念が関係者のみでなく、他の海事関係者、税取り込まれていたために、さらに大きな混関、治安、警備当局関係者も含むことから、

乱を呼ぶこととなる。それは、本来「航行IALAの所掌範囲を大きく超えることへのの自由」が原則である公海において、なぜ懸念である。

「Management（管理）」を受けなければい

そして、当別作業部会の検討の結果、けないのか、という疑問の声であった。こ「management」という言葉は一般的にのため、NAV議長の総括によりVTMに関は「controlanddirection」を想起させ、醤繍凝塗繍鮪

Vτ麟

繍箏鰍嚢喬
の■

土二二ゆ黍｛繍臨

簸藩霧

繍轟鞭麟晦葉
＄綾矯総1融鐵肖卍繍群麟越簿糞翻臨k麟。葦麟欝

嵩

即η

難
にニし

罐醗勤鞭鎌講羅亀錘載簾穂磁韮撒

⇔・㈱購鰍
働輔麟灘纏

曾・騨騨口取酬㈱…脚騨繊￡鮎・奪騨一指麟齢翻嫌墨譜

触磯馴纏飛駅総癬辮農博轡沁麹轡輝解織摺蕪側角綴編壮齢顎醜鋤鍮礎鱒繍灘藤欝鱗脚躍輪響欝鐙癒畿繍窃∫綴鵬餐愚書覆醸鎗細瞬欝3癖麟癖勧癬》獺撫醗糊齢承鐸

図3

VTMとe−Navigation

一6一

JACRAN，No．53（2011）

VTMの真の意図は違うところにあるも一safely，

economicallyのの、VTMでは船舶交通の管理と指示を意味すると捉えられかねないことから、VTMに代わる言葉を作成することとなった。そして、MATCH（Maritime

throughtheseamless

services

provision

in

and
of

efaciently−

facilities

andcollaboration

withpartlesandと定義しており、VTMとは異なるものでHarmonization）という言葉を提案し、そはあるが、多くの関係者（parties）によの定義を以下のように定めた。

る安全・経済的・効率的な運航を目指すとTransportation

Collaboration

いう点では共通している。

OMATCH

of

is

the

harmonizedmeasures

and

the

the

shipPing
marinearrangements，のではなかった。時期が早すぎたのと、伝the

統にとらわれずより広い海上交通を論議すstakeholders

る場所がなかったのが、問題だったのであdomainsecurity，

and

the

supPorting

betweenmaritime

safety，

その意味からVTMの概念は間違ったもservicescollaboration
withinframework

functional

and

to

efficiency

protection

enVirOnment

inenhance

all

of

る。

of

the

naVigable

waters

これにより、VTMという言葉は終わりを迎えたのである。

5

まとめ

現在、IA：LAではMATCHについてさらに検討中であり結論を出すには至っていない。しかし、IMOでの議論を見る限り、VTMという言葉が復活することは困難であろう。航空の世界では、すでに2005年に

国際民間航空協会（ICAO）から「Global
Air

Traffic

Management

Concept」が出され、Operational

ATM（Air

TrafacManagement）という言葉は定着した。

ICAOではATMを
OATM

is

management

電波航法

the

dynamic，

integrated

of

air

and

No．53（2011）

traf且。

airspace

一7一

航空交通管理（ATM）について
電子航法研究所／東京海洋大学連携大学院

長岡
1

栄

まえがき

イカロスの神話の時代から、飛行は長年の人類の夢であった。1903年のライト兄弟の初飛行から約100年で、航空機は我々の社会生活に欠かせぬ存在となっている。

航空機数が少ないうちは、空は自由で広い空間であった。しかし、今やこの瞬間にも、わが国の空域を数十から数百機iが飛行

図1

地上走行中の航空機していると思われる。我々の生活にはパターンがあり、特定時刻に多くの航空機が概念の例や、主要な技術の動向などに触れ空港に集中するため、航空交通の渋滞も発る。

生しうる。また航空機の輻軽が進むと航空
機どおしの空中衝突の可能性も高まる。

2

こうした問題に対処するのが航空交通管制（AirTrafac

航空管制

2．1

航空交通管制と航空交通業務（3）（14）（15）

Control：ATC）（14）である。

航空機の飛行方式は図2のように有視界

この目的は衝突の防止と航空機の円滑で秩飛行方式（VFR）と計器飛行方式（IFR）

序ある流れの維持と促進である。旅客機なとに大別される。我々が利用する旅客機

ど後述するIFRで飛行する航空機は、四六はIFRで運航されている。すなわち、出発時中、航空管制機関の指示に従がって飛行から到着まで管制機関の指示に従がってせねばならない。

（サービスを受けて）飛行している。

航空交通の交通量の増大に伴い、担当空

航空交通管制の目的は大別すると次のよ

でなく、出発から到着までの全ての運航定められた有視界気象状態（VMC）の過程を考慮した航空交通の管理が必要に下でのみ飛行可能なってきた。そこで、航空交通管理（AirTrafac

麟域を中心とした局所的な航空交通管制だけうになる。

聴飛行の方法につ．

Management：ATM）（2）（11）（12）が行て管制官が与える
指示に常時従って行う飛行の方式

われるようになっている。

四二

本稿では、まず航空交通管制の概要を説
明し、航空交通管理への移行の動向を紹介する。そして、将来の航空交通管理の運用

図2

一8一

有視界飛行方式と計器飛行方式

JACRAN，Nα53（2011）

①航空機の衝突防止（航空機相互間、飛行管理システム（Flight

Management

行：場内の航空機および障害物との）System：FMS）（2）などがある。現在で②航空交通の秩序だった流れの維持と促は、監視システムはレーダーか自動従属監
視（Automatic面

Dependent

Surveillance：

この業務を航空交通管制（ATC）と称しADS）が主流である。

ている。航空機の運航には、これらに加えの、機上で取得した測位データを地上に伝て、送し、これを監視に利用するものである。

③安全かつ効率的な飛行に役立つ助言お

ADSは、

GPSなど

また、航空交通管理の用途では、意思決定や業務遂行を容易にするため、様々な情報

よび情報の提供④捜索救難の援助を要する航空機に関して適当な機関への通知および必要であ処理や管制支援などのシステムが使われている。

航空交通システムには、様々な施設、装ればその機関への支援などが必要である。③は飛行機に、気象情置などのハードウェア、規則、基準、情報報、航法援助施設の運用状況、飛行場などなどのソフトウェア、組織や人（パイロッの状況、交通情報などを知らせるサービス

ト、管制官、運航・整備・航空保安要員など）

で飛行情報業務と呼ばれる。④は警急業務と呼ばれている。これらのサービスの総称が航空交通業務（AirTrafacServices：ATS）（5）である。わが国ではこれらを航空保安業務と称している（3）。

2．2

航空交通システム

図3に航空交通システムの概念図（1）（11）（12）を示す。これは多くの構成要素から成る

図3

航空交通システム（管制を中心にして）の概要（GNSS＝全世界衛星航法システム、複雑で大規模なシステムである。これは、機能で大別すると、表1のように、通信

VOR＝VHF全方向式無線標識、（Communication）、航法（Navigation）、

測定装置）

監視（Surveillance）、航空交通管理

表1（ATM）などのサブシステムから成る。

機能

内容

通馬

情報の送受、管下指示の伝達く管翻嘗・パイ
hット、管渕官一管捌官、パイ鷺ッ｝一航窒

通信には、有線回線に加え短波（HF）

サブシステムの機能と代表的システム／超短波（VHF）または衛星回線が用い?メj

航窒機の制御・誘導（機上システム、航法㍼父Vステム），監視㌧ 近傍の交通状況の把握（位置通報、レーダ、
航法1…1

られる。音声通信とデータによる通信がある。航法ではVOR／DMEや計器着陸装
置（lnstrument

Landingｩ彗菱｝従属監視（ADS＞、

System：ILS）

碗融通管理などの航法援：助システム（2）、機上装置でNo．53（2011）

ADS−B）

全体の交通状況の掘握と管理（管綱情報処
揀Vステム（飛行デ…タ、飛行計画データ、
戟[ダデータ処理など〉、交通流管理システ?A二刀：支援システム）

は、GPSやIRSなどの各種センサーや飛電波航法

DME＝距離

一9一

舞1鵜

表2

1CAOのシカゴ条約付属書の種類：罎i鵠 航空木匠珪

罐；…iぞ…

露躍i 擾索救難
㌦ゼ旨

鶴窒翻

一繊叢…

麹霧 封霧逓儒

蜜鉱 気象粟務一㍗靱：巡航

螺幾 難織i妾ii懸魏げ口 認口
航霧磁胡弓の免諮

餓窒交通業務窒港

舷窒機事故調奮縮疑 灘定箪僚
簸欝 叢行場
譲灘 餓空機の遷航
航窯婿報業務
塗灘 餓空機騨籍及び登録部門 繊鋤 環境保護
一斗 麟窓機の鮒窒牲
鎌愛

セクター

轟饗i蕪：，

図4・ゴげ｝r鳶i帽

墨入蟹簿轟駕

蝌m
魏i絨

降下

航空機の飛行過程

危険物の貯金輸送

また、同じ航空路管制でも広い担当空域を、が関わっている。また、こうしたシステム

セクターと呼ばれる幾つかの小領域に分割の運用には、世界共通の多くの規則、方式

して管制を行っている。航空機の移動ととなどが細かく規定されている。これらは、もに管制業務の担当部署が異なり、管制の

国際民間航空機関（lnternational

権限がリレーされてゆく。このため、円滑

Aviation

Civil

Organization：ICAO）の国際標

準・勧告方式（SARPs）に準拠している。

な管制のためには隣接セクター問での管制の移管のための調整が必要である。

これらの詳細は国際民間航空条約（シカゴ条約）の付属書に定められている。表2に

2．3．2

各付属書の題名を示す。なお、航空交通業
務に関するものは第11付属書である。

制御系としての航空管制

航空交通管制の系は、図5に示すような一種の制御系と見なせよう。ここで、航空機相互間に安全な間隔を設定するのは、パ

2．3

航空管制の実際

2．3．1

イロットではなく、管制官である。パイロ

飛行過程と航空交通管制

ットは管制の指示に従がい航空機を操縦し

空には航空交通管制（以下、管制と呼ぶ）ている。この指示は通信系を介して、音声業務が提供される空域（管制空域）とそう

またはデータで伝達される。

でない空域（非管制空域）がある。空港周

この制御系では、図5のように、利用可

辺を除く陸上では、非管制空域は概ね高度

能な監視情報に基づいて、管制官が適切な600m未満の空域である（15）。管制空域と管判断により指示を出す。それがパイロット

制業務も幾つかに細分化されている。管制に正しく伝達され航空機が操縦されて、始業務はその飛行段階に応じて、航空路管制、

飛行場管制、進入管制、ターミナルレーダー
管制、着陸誘導管制などに分類される（14）（15）。

：2sげ1・報＿．。＿．・一…・：・・一轡鵡＿＿＿．。。1晶・灘秘1二1濃1鎧llご二l／〔智、IFRで飛行する航空機は図4のように出発から到着まで管制機関の指示に従がって飛行する。この業務を行うのが航空交通管制官（以後、管制官とよぶ）である。管制官の能力には限界があるので、管制業務は担当する空間が業務毎に分割されている。

一10一

図5

航空管制システムのモデル

JACRAN，No．53（2011）

めて管制官の意図通りに制御される。これまで、特定地点近傍の空域を一定の方式にには情報は正確に出来るだけ速やかに伝達

従がって飛行する待機（Holding）（15）が必される必要がある。

要となる。

こうした二叉への対応には、セクターを2．3．3

担当する管制官による現場での対処（局所的、管制間隔基準空中衝突を防止するため航空機湘二二に戦術的）と、事前に渋滞が起こらないよう

一定以上の間隔を設定して飛行させる。こに交通量を調整する仕方（大局的、戦略的）の間隔の基準を管制間隔基準と呼ぶ。レーがある。前者による対応では限界があるため、ダーによる監視下では航空機を中心とす

航空交通の管制は、最近では、セクターをる図5の円筒状の空間内に他機を入れない中心とした局所的な管制から、出発から到ように管制する。因みにS，は3NM（1NM

着までの全飛行過程を考慮した大局的な航＝約1．9km）または5NM、

空交通の管理の方向に向かいつつある。管

S。は1，000ft（約理対象は航空交通と空域である。燃料消費300m）の場合が多い。

やリスクの観点からも、事後の対処よりも当然ながら、監視や通信の性能によりこの大きさと形状は異なる。例えば、洋上の事前の計画的対応のほうが望ましい。

航空路などでは形状は直方体となる。前航空交通の大局的かつ計画的管理の例

後に30NM〜120NM、左右が30NMからとして、出発空港での出発時刻を制御

100NM程度、上下（Sz）は1，000ftまたはする航空交通流管理（Air

2，000ftである。この空間が狭いほど多くのManagement：ATFM）（22）がある。

TrafacFlow

航空機を飛行させられるが衝突のリスクは空域については与えられた空域を最大限増える。また、離着陸時には先行機の後方有効利用することを目指す空域管理があ

乱気流の影響などを考慮した管制間隔基準

る。例えば、訓練空域の時分割利用（訓練が用いられる（14）（15）。

が無い時間帯を一般利用に開放する）などがある。

3

航空交通管理3．1

3．2

航空交通管制と管理

航空交通流管理とATMセンター

航空交通の始点と終点は空港で、ここで航空交通流管理（ATFM）（14）（15）（22）1よ安は三次元空間から滑走路という一次元の線

全かつ秩序だって効率的な交通流の形成を上に航空機を並べることになる。空港周辺目的として、航空交通量を管制処理容量にでは、しばしば、時間帯によって輻鞍が発適合させる業務である。混雑が予想される

生する。空港近傍の空域では航空機相互間

空域や空港への航空機の進入を制限するたに安全な間隔をとる（Spacing）ために時

め、出発時刻を遅らせたり、代替経路を推間の調整が必要になる。航空機間の間隔を奨したりする。すでに空中にある場合は、調整するには、いずれか一方の航空機の経空中待機、速度調節、経路変更などにより

路（または針路）か速度を変えてやる。場

到着時刻を調整する。

合によっては、管制機関の許可が得られる

電波航法

No．53（2011）

一11一

ATFMは、わが国では1994年に福岡

の協力による便宜の供与と継ぎ目の無い

EDCT（と二丁二二六時二丁）

麗謹｝灘サービスを介した、（安全、経済的かつ効率的な）、航空交通と空域の動的かつ統合的管理」

織あ藤輝謄躍欝4難，最近のATMの定義には「関係者間の協力」、「継ぎ目の無い」、「動的かつ統合的管理」などのキーワードが見られる。こ

図6

出発制限時刻（EDCT）の発出過程の例

れらは、ICAOの全地球的ATM運用概念（4）の特徴でもある。そして、この運用概念は、に設置された航空交通流管理センター（ATFMC）で実施されてきたが、2005年

後述するATMの近代化計画の基礎となっからは航空交通管理センター（ATMセンている。

欧米などで推進中の2020年頃を目指した、ター）で行われている（3）（22）。図6に航空交通

流管理における出発制限時刻（EstimatedDeparture

Cleararlce

4

Time：EDCT）の全地球的航空交通管理

全地球的ATMの概念では、

ATMシステ発出過程を示す。ATMセンターでは空域

ムとは、航空交通管理を提供するシステム

や空港での到着予定時間を予測し、ある時である。これは2章の航空交通システムの間帯の予測交通量（または作業負荷）と所

一部でもある。ATMは、空中、地上、衛定の管制処理容量とを比較する。予測交通星に基づく通信、航法、監視で支援二された、量が容量を超えないように前述の方法によ

人間、情報、技術、施設およびサービスのり交通流を調整する。なお、ATMセンター

協調的な統合を通じて行われる。

ではATFMに加え、空域管理、そして洋上空域の管制を行っている（3）（15）。

このシステムでは以下を前提としている④（11）。

①安全が最優先事項
3．3

航空交通管理の定義の変遷②人間が中心的役割を果たす

2000年代前半までは航空交通管理③技術については特定しない（ATM）は航空交通業務、航空交通流管④ATM関係者間で情報を共有し協調

理、空域管理の総称とされていた。図7に的意思決定（Collaborative

Decision

ICAO文書中のATMの定義の変化を示す。
左はICAOの航空業務方式（PANS−ATM：

趨盤轟鼠i

鰹灘細動1

2001年版）の表現、右は2005年に刊行され

鵬欝撃矯

灘叢誌一

た全地球的ATM運用概念マニュアル（4）のものである。なお、2007年版PANS−ATM（5）1携壷鑑諸掛鉾、の定義では、下線部が追加され次のように

遍照畿瓢iなっている。

i「機上と地上の機能を含めた、関係者間

一12一

一

ゴ

一

図7

i

ATMの定義の変化

JACRAN，No．53（2011）

表3

Making：CDM）

全世界的ATM運用概念の7つの構成

要素（4）（11）⑤様々なサービスにおいて協調して意思

、納薫撫訴

碧鍵鰯・・

決定

⑥サービスの連続性（不測の事態に対①空域構成・管理

空域の動的・柔軟な管理②空港運用

地上インフラ提供、空港の③需要と容量の平衡

R側の容量の効率的使用
航空交通流管理と等価

応）

ここで、ATM関係者とはATMシステムの④交通同期（Trafac

安全、効率的で秩序ある交計画、開発、使用、規則、運用、保守に参rynchronization）

ﾊ流の戦術的促進と維持画、協力、協働する組織、機関、人など意⑤空域ユーザー運用

飛行運用のATM関連側面⑥コンフリクト管理

i情報共有、CDM）
安全間隔の設定、衝突防止味する。上記の④、⑤は、様々な拘束のなかで、できるだけ空域利用者（運航者）のi戦略的および戦術的に）⑦ATMサービス配 様々なサービスにおける調
ｮ、トラジェクトリに関す
頼ﾇ理

希望に沿うような、最適な運航を目指すことに他ならない。

髓ｲ整（最適化）、CDMに謔驍̀TMシステム設計

図8に運用概念図を示す。運用概念の7つの構成要素を表3に示す。コンフリクトとは航空機が安全問隔を喪失する（間隔が管く関連している。飛行場周辺や交差航空路

制間隔基準以下になる）状態のことである。

のような交通の合流点および交差点の交通

コンフリクト管理は安全な間隔設定が主に流の管理に関わる。地上と空中における待なる。

ち行列の管理を含み、需要と容量の平衡や表3中のトラジェクトリ（Traj

間隔の設定とも関わる。

ectory）は

表3の⑦は全てのATMサービス提供二軌道とも呼ばれる。軌道は、地上および空中間のサービスの調整が主となる。

における航空機の動きの記述で、位置、時刻、

少なくとも計算により、速度、加速度など

このシステムではATM関係者間の協調を含む。航空交通管理の基礎データとなる的意思決定（CDM）が行われる。従来はものである。現在、管制に用いられているATMに係る意思決定や情報所有の主体は飛行計画情報は粗い軌道情報でもある。

ATS提供者であったが、CDMは、これら

表3で④の交通同期は交通流管理の目的に空域利用者をはじめとしたATM関係者

を戦術的に達成するもので、③と⑤とも深を参加させるというものである。情報管理
システムは、従来のサブシステム毎に個別なものではなく、ATM関係者を繋ぐ全シ

・諜ンフリクト管理

ステムを統合化した情報ネットワークを構築する。この情報管理はSystem

Information
ヨめあ

毬

コ

ゆほ

ま

むダな

（鰯共麿GD・）・サービス配送管理

ばれている。

．霧瓢

・利閑看の運用参画

図8

電波航法

全世界的ATM運用概念

No．53（2011）

一13一

Wide

Management（SWIM）と呼②将来システムの目指す（性能の）目標③現行のシステムにおける課題④ATM運用概念とCNS（通信・航法・監視）技術基盤の変革の方向性⑤実現にむけた段取り
5．2

図9
5

ATMの近代化計画／ビジョン

ATM近代化計画として、欧州のSESAR

今後の航空交通管理

5．1

SESARの運用概念（16）の例を紹介する。SESARにおける運用概
念⑯は、従来の分割された空域を基本とATMの将来計画／ビジョン

欧米では2000年代の中頃に2025年頃をしたATMから変わって、出発から到着ま目標にしたATMシステムの近代化計画をでの軌道を基本としている。これには次の作った。米国のそれはNextGeぜ10）、欧州

要素が含まれる。

のそれはSESAR（9）（16）と呼ばれる。これら

a．

システム情報管理（SWIM）ネット

b．

協調的意思決定（CDM）：ネットワーに同調して、最近、わが国でも「将来のワーク：全ての主要な過程を支える

航空交通システムに関する長期ビジョン（CARATS）」が策定されている（13）。

クで飛行計画（計画軌道）を定めた

図9に日米欧のATM近代化計画／ビり、軌道の変更の交渉を支援：

ジョンを示す。これらは何れも、ICAOのc．軌道管理の環境（空域管理の環境で全地球的ATM運用概念に準拠している。

はなく）安全性や効率性の向上、交通量増大への対d．自動化による支援を多用：作業負荷

応、環境負荷の軽減などの数値目標を設定の軽減のため（しかし、管制官は管し、これらを実現するための概念や計画に理者として管制の中心にいる）

関するものである。しかし、目標や計画等

e．新しい管制間隔モード：進んだ航法には、地域的な差異がみられる。

能力を有する航空機の利用とパイ

欧州では多くのサービス提供機関

ロットに管制業務の一部を委任（ANSP）からなり、共通の均一の航空交

f．航空機とATMシステムの通業務を提供することが望まれている。米

ATM能

力レベル

国では、テロ等の脅威に対応するセキュリ

g．ATMネットワークに統合された空港

ティや航空界のリーダーシップなどの目標

ここでは、予測性、安全性、容量を改善も含めている。CARATSでもわが国の航したり、パイロットと管制官の作業負荷の空交通の特徴を考慮したビジョンを作って分かち合い、状況認識の改善のために、周いる。因みにCARATSの構i成は以下のよ

辺交通のコックピット表示器や精密な軌道

うになっている（13）。

データを用いている。

①将来システム構築に向けた基本的考え
方一14一

JACRAN，No．53（2011）

5．2．1

SWIM（16）

る。最終的には、空域利用者が飛行を、そa項のシステム情報管理（SWIM）はして航空業務提供者と空港がサービスに同

運用概念に必須で、そのネットワークは意した計画軌道で、管制機関の承認を受け、IP（lnternet

飛行の実施に入る。これらの軌道は時刻をProtocol）ベースのデータ伝送システムである。現行のATM関係者の含めた4次元（4D）情報で記述される。

二点間を結ぶシステムに置き換わり、航空

軌道は、通常、航空会社の運航センター

機も移動するノードとなる。これにより、（FOC）の飛行計画システムで定められる。

意思決定のための最新の正確な情報を利用

また、小さな航空会社、ビジネス航空会社、

でき、決定の結果を他の利用者に通知でき

GA機の代りに代理店やパイロットが作成る。関係者の誰もが必要なときに必要な情したり、要求されれば（軍から）ANSPが報にアクセスできるようなものである。

作成することもある。基本的には、システ

ムには、ある飛行について幾つかのバー
5．2．2

ジョンの軌道があるが、ATMネットワー

CDM

b項のCDMは、意思決定の結果が全ての関係者に見える環境とされている⑯。

クで用いるのは唯一で正確な4D軌道だけである。

CDMでは飛行の進捗に関する情報とこの離陸前には、軌道データの使用は計画目

情報へのアクションに関連する情報が必要的のみに限られる。離陸後は時刻が正確にである。欧州の多くの空港ですでに行われなり、ネットワークで継続的に共有され利ているが、SESARではこれを航空路を含用可能となる。要求されるいかなる変更も、めた全ネットワークに拡張する。

原則としてCDMにより行われる。

5．2．3

5．2．4

軌道管理（16）

自動化による支援（16）航空機の正確な軌道情報を関係者が共有主として容量は管制官の作業負荷で決し、利用できることで、CDM、計画と解析、まる。大まかには作業負荷は航空機数Nにシステムの自動化などがし易くなる。以下

比例する定常的作業と、Nの二乗で増大すでは軌道の計画過程を説明する。

る戦術的作業からなる。安全問隔の設定な空域利用者（航空会社、軍、国、個人などに関係するのが後者である。SESARでど）は、まず飛行希望（事業／使命の意図）

は作業負荷を増大させないため以下を考えを（軌道という形で）定め関係者と共有すている。

る。この軌道は明らかになった拘束条件（a）管制官のデータ入出力とデータ管理（容量、空域、制限など）を考慮して、関のより良い方法による支援自動化

係者との調整（CDM過程）経て、必要に応（b）コンフリクトへの対処を支援する

じ修正される。利用可能となる情報に対応

自動化

し継続的に修正が入る。何度も繰り返す協（c）戦術的な介入頻度の軽減（コンフリ調による計画で、空域利用者の需要とATM

クト回避方法の採用と介入作業の一

資源とのバランスをとることを目指してい部をパイロットにまかせる）

電波航法

No．53（2011）

一15一

5．2．5

新たな管制間隔モード（16）2）特定の航空機を認識し、それとの間隔を自分でとるSESARでは管制官の作業負荷軽減の方

3）自機の近傍の全ての航空機との間隔法として、従来の管制間隔に加え、次の2を自分でとる責任をもつ

つのモードを設けている。

①ANSP管制間隔モード：精密軌道承認（Precision

Trajectory5。2．6

Clearances：

ATM能力レベル

ATMの地上、機上、地対地システムのPTC）による管制間隔②機上管制間隔モード：航空機を含増進を効果的に進めるためATM能力レベ

み、間隔設定は、委任によるか、基準

ルを表4のように定めている。なお2013年

によりノ｛イロットカ§そテう。

は後述するADS−B義務化の年でもある。

①の精密軌道承認は、地上からの速度調整による軌道管理では2Dルート（横方向

5．2．7

空港

含有率）または3Dルート（横と垂直含有

SESARでは空港はネットワークのノー率）、コントラクト期間中の4次元の含有率

ドとして統合されている。CDMは計画全が指定される4Dコントラクトがある。こ般にわたり行われる。滑走路の有効利用をの精密軌道の目的は予測位置の不確定性の目指した待ち行列管理のため、空域利用軽減である。

者、ANSP、そして空港（到着、出発、空港面管理のツールを用いて）の間で行われ②の機上間隔モードでは機上システムを用いてパイロットに間隔付けを任せる。こる。

空港では、占有時間の減少、到着機と出れには3つの段階が考えられる。パイロッ

発機の間隔の減少、後方乱気流の予測、そトに次のことを求める。

1）特定の航空機を認識し、それからのして空港面誘導システムの改良などにより、滑走路処理能力を向上できよう。安全指定された距離を維持する

面では、空港面近傍の状況認識させたり、

表4SESARにおけるATMの能力レベルの分類（16）r苗るコクピット表示機で安全性を強化できる

閨G％留㌦ぐ駕興轟∫轟謝i巾髪㍗も〜騎猫馳■影ツ

@濠

ATM−0
ATM−1

ATM−2

ATM−3

とされている。

ATM−1能力を満たさない
従来（Legacy）

軌道管理、機上間隔ツール、精密航法技

ﾌ能力 を持つ2012／2013までに配されるシステムの能力術を組み合わせることで、機上や地上での2020年の要求を完全には満たさぬｪ新能力を有する2013年から配備E稼動するシステムの能力

る航空機毎の環境への排出物や騒音を軽減

現存する能力および待機を軽減でき、SESARの到達目標にあできる連続降下進入（CDA）が可能とな

2020年のSESAR目標日までに要るとしている（16）。

≠ｳれる主要な能力

ATM−4

管制官を介さず、直接に乗員に警報を発す

SESARの最終目標、特に非常にb｢容量を達成するための手段を供する高度な能力。達成時期

6

Q025年以降

主要な技術
前述の運用概念の実現には幾つかの技術

一16一

JACRAN，No．53（2011）

ノ［亟聾

／

＄ta触v鱒妻⇔r，雛糠繍￠

日晒灘婆・！獅

懇
図10

Time

of

孝

一実／蝦蟹
ノ

選墾

鯵翫

鱒

・窃醗によ釜

ATC

SSR

縫議繍

図11ADS−Bの概念

軌道管理における空地部分の例（CTA：Controlled

製．〆

Arrival）

6．2

ADS−B

的課題があるが、そのうち、軌道管理や機今後の、機上間隔ツールや監視システ

上間隔ツールに関わる主要なものを示す。

ムの中心となる技術が放送型自動従属監
視（Automatic

6．1

Dependent

Surveillance

System−Broadcast：ADS−B）である。自軌道管理の運用

動従属監視（ADS）は、航空機側にGPS

現行のATMは、航空機の飛行計画とレーダー等で測定した位置の情報に基づいによる測位データなど（位置、速度、旧ている。ただし、飛行計画における軌道情

名、航空機の型、飛行の意図（旋回、上昇、報は幾つかの地点の通過予定時刻、高度な下降など））を地上に送信し、この情報にどの粗いものである。軌道管理、すなわち基づき監視する仕組みである。この名称の軌道情報に基づく管理では、この情報の精

とおり、機上から自動的に送信される従属緻さが重要である。このため、計画された（航空機に依存した（機上で計測した）情

軌道情報の予測精度の向上が課題となる。

報に基づく）監視方式である。

図10に航空機と地上との軌道情報の調整

このうち、送信相手を特定せず、一定周の概念を示す。軌道情報は図10のように航期（1秒に2回程度）で放送するものが放送

空側側と地上の関係者で共有し、航空機は型自動従属監視（ADS−B）である。図11

ある地点に、指定された時刻範囲内に到着にADS−Bの概念図を示す。機上装置が送することが求められる。このため、航空機

信機i能だけのものをADS−Bに時刻を指定して正確に飛行する能力が必能とコクピット交通情報指示器（CDTI）

要である。また、状況の変化などに伴う計を有するものをADSB画の変更にも即座に対応できる（関連する

よる測位データを用いているため、従来の全ての軌道情報を更新する）必要がある。

レーダーよりも精度が良い。地上局は受信

軌道管理に向けた研究（19）（20）は、欧米のシステムだけでADS−B搭載機の監視が可

みならず、電子航法研究所でも行われてお能で、レーダーに比べ廉価で設置可能であり（17）、軌道の予測精度の検討結果の報告（18）る。ただし、監視可能な航空機はADSBなどもある。

機上装置を搭：載したものに限られる。このout、送受信機

inと呼ぶ。

Gpsにため、有効活用には搭載義務化が必要とな

電波航法

No．53（2011）

一17一

の送信サービスである。このADS−B

る。

in搭

載機では周辺の交通状況を把握できる可能
6．3

性がある。

ADS−Bの応用

ADS−B

このため、将来的には、現在、IFRでin機能を有する航空機に対してTransceiver：

管制官が担当している間隔の設定にも、応GBT）に情報のアップリンク機能を持た用できる可能性がある。この応用は機上

は、地上局（Ground−Based

せれば、次のような高度な機能を持たせる

間隔支援システム（Airborne

ことができる。

Assistance

Separation（1）放送型交通情報サービス（TIS−B）

いる。ただし、こうした応用には安全性を

ADS−Bで受信した航空機情報に加えて、考慮した運用基準などの策定が前提とな

二次監視レーダー（SSR）等で取得した

る。

System：ASAS）（21）と呼ばれて

ADS−B非搭載機iの情報を地上からADS−B

現在、ADS−Bで用いているデータリン

in搭載機に放送すれば、機上で周辺の交クには、SSRモードSの拡張スキッター

通状況を把握できるようになる。このため、（1，090MHz）、

パイロットの状況認識能力が向上し航空交

Transceiver）

通の視認が容易になる。

Mode4）の3種類がある。

（2）放送型飛行情報サービス（FIS−B）

小型機に、VDL−4は北欧で使用されていこれは地上から空への気象情報と航空情報

るが、1，090MHz拡張スキッターが最も良

表5

各国におけるADS−Bの実施／計画状
鎌げ。げ慧＝6r5，丁5騨碧難蹴叩叩げ膿

腰輪罵一肖ミ∴＝一馬瀦［瓢醸。贈門。惣療一げ

Link

UATは米国での状況（6）を示す。現在、ADS−Bは幾つか「げ・霞醸留騙蹴鍔き覧爬」『皿一初期運用能力：ADS−B−out（2008）、の国で運用されている。オーストラリアでADS−B−ini2011）

はFL300より上の高度では全域で使用さ黷̀DS−B−out義務化：

れ、欧州ではADS−B

2013（forward−fit）、2015（Retro一

載が義務化されている。わが国では、電子

且t）から

米国

Data

表5に各国におけるADS−Bの実施／計画
o唱一＝；脇｝㌔強轟尽F［潟げ；宥呂㌔」5［6暁留挑．ア紹誘ち巨㎜声欧州とVDL−4（VHF

Accessく使われている。

況（6）鉱露肖訳鵬笥鎖．，㌧

UAT（Universal

一Segment

outは2013年から搭

航法研究所でモードS拡張スキッターを用

1（2006−2009）：一部

配備と自由意志による装備
一Segment 2（2010−2014）：NAS

いたTIS−Bが開発されている（7）（8）。

全域にわたり地上局の配備
一Segment

73（2015−2020）：2020

年までADS−out能力を義務化
豪州

FL300より上の高度で全土がADS−B覆域内

カナダ
中国

スウェーデン

2009年に運用（主にノンレー

まとめ
本稿では、まず航空交通管制の概要を説

明し、航空交通管理への移行の動向を紹介した。さらに、将来の航空交通管理を欧州

ダー空域）のSESARの運用概念の例で説明した。そ

中部地域（8局）、UAT使用
全国的なネットワーク（12地上

して、これらを実現する技術の例として、

局、運用中（2007））、VDL

S使用

Mode

軌道管理やADS−Bの開発状況などを示し
た。

一18一

JACRAN，Nα53（2011）

ATMの近代化に向けた研究開発は欧米

るTIS−Bll、第9回電子航法研究所研究を中心に精力的に進められている（19）。これ

発表会講i演概要、pp．55−58、平成21年

らの研究はATM

6月．

SeminarのWebサイト（20）から入手可能であるので参照されたい。

参考文献（1）長岡栄：設計

航空交通システムの安全Concept，（12）長岡栄：Management

ICAO，

poc

Implementation

2011．

No．3、

pp228−232、9654

航空交通管理（ATM）の、日本航空宇宙学会誌、Vo．56、N（x649、

pp．7−11、2008年2月．

（13）将来の航空交通システムに関する長期ビジョン：

AN／456，2005（5）Procedures

for

Air

Navigation

Traffic

Management

Services：Air（PANS−ATM），

ICAO

Doc

4444

http：／／www．mlit．go．jp／koku／koku＿

CARATS．htm112（14）中野秀夫：「航空管制のはなし」、成山

ATM／501，2007．

堂書店、平成17年．

（6）S．Nagaoka：
Communication，A

Surveyon

Navigation

andSurveillance

SystemAir

Management：一The

Traffic
StatusSurveillance

of

for

（15）AIM−j：Aeronautical

縦士協会、2008．

Global（16）TheCommunicationaGlance，

of

SESAR

Operationsatconsortium：

http：／／www．eurocontrol．int／sesar／

SANE2010−88，0ct．

gallery／content／public／docs／（7）大津山卓哉、小瀬木滋、塩地誠、三（17）蔭山康太：1電子航法研究所におけるReport，，Concept

IEICE

Technical

Systems一

Information

Manual，2008年後期版、日本航空機i…操

2010．

垣允彦：

ConceptofOperations＿02．pdf

拡張スキッタによるTIS−Bの開発・評価トラジェクトリ管理の研究計画、第10回電子航法研究、第9回CNS／ATMシンポジウム、2009年2

所研究発表会講演概要、pp．51−54、平月．

成22年6月．

http：／／www．atsri．orjp／cns．atm／（8）塩地史、小瀬木滋、三角允彦、大津
山卓哉：

電波航法

Joint

2009．

る今後の展望と課題1、電子情報通信

動向

Traffic

SESAR
March

航空管制システムにおけ学会誌、Vo193、OOO317．html

Air

FAA，

Management

2010年3月．

http：／／www．mlit．go．jp／koku／15＿

and

Ed．1，

March

（3）国土交通省HP：（航空保安業務とは）Current

Plan，

Plan，

行機の百科事典」、丸善株式会社，2009．

Operational

MasterUndertaking，（11）長岡栄：

Nα11、pp．536−541、2010．

Traffic

NextGen、日本設計工学会誌、VoL45、（4）Global

Air（10）FAAIs（2）飛行機の百科事典編集委員会編：「飛bf（9）European

No．53（2011）

航空機へ周辺情報を送信す

sympodium／9sympoMS／3ENRI．pdf（18）福田豊、白川昌之、瀬之口敦：

一19一

飛行

速度調整による時間管理の検討、第11回電子航法研究所研究発表会講演集、pp．64−68、平成23年6月．

（19）長岡栄：国際学会に見る航空交通管理（ATM）研究の動向、日本航空宇宙学会、第49回飛行機シンポジウム講
演集、2A9、2011年10月．
（20）USA／Europe

ATM

SeminarのURL

http：／／www．atmseminar．org／
indexatm．cfm（21）伊藤恵理：

ASASに関する調査報告書1：

ASASの概念とPackage1の応用方式、

電子航法研究所技術資料、2007．
http：／／www．enri．gojp／report／gij

utu／

pdf／2009＿asas．pdf（22）大屋文人：11The
管制」、No．4、

Flow

Control，「航空

pp．18−31、2008．

一20一

JACRAN，No．53（2011）

新しいENC製品仕様S−101の開発状況
日本水路協会

菊池眞一
1

S57

はじめに

国際水路機関（IHO）は新しい航海用電

ENCとECDISの主な基準は表1に示すとおりである。ENCは各国水路機関

Chart：

が作成し、表示ソフトウエアは航海計器

ENC製品仕様」の開メーカーが作成している。S−57は多くの水発に取り組んでいる。S−101はe−navigation

路機関と企業が関与する基準であるため、に役立つ電子海図をめざしたものである。

Ed．3．1と詰ったときに凍結された（最近に基準開発は作業部会（TSMAD、なって一部の基準凍結を解除した。）。

子海図（Electronic

Navigational

ENC）の基準「S−101

DIPWG）

によって進められており、日本財団助成事

IHO基準S−52

Speci且cations

for

Chart

業により継続的にWG会議に参加してきだ1）。

Contents

S−101は開発途上にあり、不確定であるが、ENCの内容と表示について規定しており、国際的なENCの動向を知る上で有用である

IMOと考え、開発状況を報告することとした。

データはS−52付録IHOプレゼンテーション

andDisplay

Aspectof

ECDIS

ECDIS性能基準と対応している。

はENC

ライブラリー（PL；デジタル版）を使用し2S57てS−52に従ってECDIS上に表示される。

ENCの基準各国水路機関が作成しているENCはS57
ENCと呼ばれる。IHO基準S−57の付録「ENC

3S−101

製品仕様」に従って作成されたものである

3．1国際GIS規格とIHO基準S−100

ENCと関連基準の動き

ENCは全世界で作

陸上の地図は、海図に比較して、ユー成されており、国際航海に使用される英国

ザーも作成機関／企業も圧倒的に多く、水路部紙海図を超える情報がS57

デジタル地図である地理情報システム

からその名がある。S57

ENCに（Geographical

よって提供されている。

Information

System：GIS）

は、国際標準化機構（ISO）TC211委員会

表11HOのECDISとS57

ENCの主な基準

S−57露く圭．3．1

によって、国際GIS規格「ISO

基準名

現行叛
7鴛aRsfer

Sもanδar繧郵orq2000年11月）

gy蝕ographic

S−52琶（圭．6．◎

Char急

i2G10年3月）

̀specもofPresenもation

iAロnexAtoS−52）
孚es急Daもaan（圭Dis碧lay

格となる規格を含む56件の規格を完成してECDIS@（2008年1月）

Libra塚郵or

Seもs郵orいる。国際GIS規格は詳細かつ厳密なもの

ECDISであるが、そのまま実用できる規格ではな

ECD至S

i2◎08年12月）

く、あくまでも「概念規格」として開発さ2011年10月12日現在

電波航法

Nα53（2011）

Information）」の開発が進行している（2）（3も国際GIS規格はすでに骨Da捻Conもenもs？resLib琵d．3．4

S−64Ed．1ユズ（Geographic

Digital19100シリーれている。国際GIS規格を実装するために

一21一

は、個々の業務に適する部分を取捨選択しで、S−100地理空間情報レジストリー（S−100て「製品仕様（Product磁ospa圃：㎞㎜a廿on

speci且cation）」を

Re望s噂：S・100レジス

トリー＊）を運用している。S−100レジストリー

作成する。

IHO基準S−57を維持開発していたIHO関は実データ以外の水路デジタル製品の全て係者の間では、1996年11月にS−57Ed．3．0

情報が登録されており、レジストリーの情報を完成したときに、今後はISOI9100シリー

を利用してデジタル製品とそのアプリケー

ズを水路業務デジタルデータ基準のベース

ションソフトウエアを作成／開発することに置くことがコンセンサスとなっていた。

ができる。IHOレジストリー運用基準（mO

拡張が進むデジタル基準の開発・維持コス

Geospatial

トがIHOの負担を超えるものとなることを

Organizadon

容易に理解できた。

年1月に刊行された。S99は、国際GIS規格

IHOは2001年にデジタル水路データ新の1つISO

Information

andRegist】写一Structure，Management：S99）は2011

19135に沿って作成されたもので規格を作業項目とし、9年間かけて、2010ある。GISレジストリーは業務分野ごとに設

年1月、IHOユニバーサル水路データモデ

立されるものでS・100レジストリーはECDIS、ル（S−100：IHO

Data

Universal

Hydrographic

ENCを含む水路業務分野とその周辺のコ

Model）を完成した（4）。

S−100はISO

ミュニティの需要に応えるものである。

19100シリーズの基本的な考え方、技術を

S−100レジストリーに登録された情報か引用してコンパクトに作成したもので、ら、水路業務デジタルデータ製品のデータ

IHO加盟国がISO規格を容易に利用できる作成やアプリケーションソフトウエア開発

ようにするための橋渡し的な基準である。

に必要な全ての情報を知ることができる。

IHO基準S−100は329ページの大きな基準

レジストリーは公開されており、閲覧だけであるが、水路業務デジタル製品の「概念でなく、メンバー登録すればレジストリー

規格」と位置づけられる。デジタル製品をに新規項目を提案／登録することも可能で実際に作成／利用するためには、それぞれある。水路機関以外にも海事関係者、航海の製品仕；様を参照する必要がある。S−101

計器メーカー等の水路関連分野の人も広く

ENC製品仕様は、参加できるように運営されている。

S−100から派生する最初の製品仕様である。S−102の文書コードは「水深データ」に割り当てられており、他の製

表2S−100レジストリーの構成

品仕：様は仮文書コードS−10xを付記して作業している。S101

FCD（フィーチャーコンセプト辞書）レジストリー

ENCの表示装置は「S100

描画（P◎rヒrayal）レジストリ一

ECDIS」と呼ばれ、必要なS10xのデジタル

団タデータレジストリー

製品を円滑に表示できることとなる。

製品仕様レジストリー
作成者コードレジストリー

3．21HOS−100レジストリー
正【0は、S100デジタル製品の作成／開レジストリーに登録されている、フィー発を支援するために、インターネット上

チャー（feature）は地図の記号に相当す＊S−100地理空間情報レジストリーURL：http：／／registry．ihαint／s100＿gLregistry／home．php

一22一

JACRAN，No．53（2011）

るGISの処理単位で、「地物」と訳される様である。

こともある。フィーチャーコンセプト辞書

S−52のDisplayの章は国際GIS規格にはフィーチャーの定義とその特性記述に使準拠する仕様の書き方になるが、表示さ用する属性が記載されている。描画レジス

れる記号、色彩に大きな変化はない。新トリーはフィーチャーを画面表示するため

たに追加される、補助ファイル（auxiliaryの記号パターン、色彩、表示条件を記述し且les）はENCデータと一緒に使用するファている。メタデータは「データに関する情

イルでECDIS画面の重畳情報もこれに含報を記述するデータ」を意味する。英語まれる。

と簡潔に説明するこ

現行S−52の「アラームとインディケータとがある。ENCについていうと、作成者、の表示」に関する基準は対象項目を並べる

作成年、最新維持下等の情報がメタデータ

だけの簡素なものである。アラームとインとなる。水深には基準面、測量精度等のメディケータのECDIS上表示は2011年5月に

だと

data

of

data

タデータが付与される。メタデータはファ

ソウルで開催されたTSMAD22／DIGWG3

イルや1又は2以上のフィーチャーに関するにおいて、ユーザーフレンドリーでなく、情報を記述する。特に、ファイルのメタデー

表示の改善と標準化がユーザーから要望さ

タはデスカバリーメタデータ（discovery

れていることが報告された（例：2011年9

metadata）という。

月にロンドンで開催された「ECDISステー
クホルダー会議」）。

メタデータレジストリーはメタデータのフォーマット、データ項目の定義が登録さ

購灘難灘難眠れる。なお、実データである「ENCデス
カバリー二三データ」はそれぞれのENC

礫雛欝獺

冊｛，

@

データセットに記載されており、1且0は全

跡一瞬

@
@

世界のENC作成者から提供された全世界のastandardised

Establishment

IHO

ENC

@
@

of

・

虞

Aβ麟震

A糠ne翼A溜。

撫珊s襯熱d醸嚢◎盤

metadata
εCD｛S◎pe蘭㎜

resource@@

3．3

P鵬e備繭駄r鰐s獅纐s僻掘綴蜘臼慧㈱撫9

トで閲覧できるように準備している。

WG1−03・φ@
・ 漁勲鱒搬脚◎瞬@ 登 《面1詮理F艶麗「ENCデスカバリーメタデータ」をIHOサイ
資料：WEND

，厄讐．縷

徹

◎

P敏恥麟

User爾臓m齢

臨ce垂ia聯器

1HO基準S−52の改訂

S−52は2010年3月にEd．6．0に改訂されたばかりであるが、2011年5月にソウルで開図1

S−52の構成案（TSMAD22／DIPWG3−08．8A）

催されたTSMAD22でUKHOから改訂版
ピックレポートとユーザーパラメーの構成案が提出された（図1参照）。S−52は61174）に反映さタ（船舶情報）は、ECDISの表示を改れるのでECDISメーカーの関心が高い仕良するための指針である付録「ECDISECDISテスト基準（IEC

電波航法

Nα53（2011）

一23一

Operation」に含まれる。

ENCテストデー

えられる。

S57

タは現行ではS−64として独立しているが、ENCはENCを6種類の「航海目的S−52に付属させることも提案されている。

（navigation

資料：TSMAD22／DIPWG3−08．8A

れ、同一航海目的のENCデータ（データProposaltoProduceaNew

Versionpurpose）」によって分類さカバレッジ）が重複することを禁止している。紙海図は海域によって航海に必要な海ofS−52

図を複数の縮尺で刊行している。海上交通

4

S57

ENCからS101が三韓する海域ほど、縮尺が異なる多くの

ENCへ
ENC製品仕様の前

海図でカバーされる。その結果、一つの航身となるEd．3．0が完成した1996年ごろは、海目的に複数の紙海図が含まれることにな

まだインターネットが普及しておらず、り、データカバレッジのルールを満たすたGPSの民間利用が普及してECDIS実用化のめに、同じ航海目的のENCに相当する紙基盤が整ったばかりのときであった。時

海図データのうち小縮尺のものから大縮尺

代は大きく変わり、S−101は高度に発達し紙海図の範囲を削除することになる。日

IHO基準S−57

Ed．3．1

たIT技術の導入により、安全で効率的な本ENCは削除した部分に大恩尺紙海図の航海を実現するためのe−navigationをター

データを埋め込むようにして作成している

ゲットにして開発している。S−101の主なが、国によっては、縮尺ごとに別なセルと改良点もe−navigationのコンセプトに沿っして、より大宮尺紙海図データと重複する

たものとなっている。

部分を削除してドーナッツのようなデータ

カバレッジにしているENCもある。意地
4．1データハンドリングに関する改良点の悪い言い方をすれば、「紙海図で出てい「航海目的」から「表示縮尺」へる縮尺の海図情報がENCとして提供されENCデータは経緯度線に平行する四辺ない。」こととなっている。

を持つ矩形のセルに区切られて作成される。セル内のデータが存在する範囲はア

表示縮尺による表示制御

S−101ENCは「航海目的」を海図カタロ

メーバ状の図形「データカバレッジ」で直グにだけ使用する情報とし、代わりに同

明3ENCの標準表示縮尺
S捻範dardqADAR

Display

舷海羅的

rcab

ｭ日本E麺C）

く歪＝3β00β00

20◎霞麟

歪：3，GOOρeoX6卜翻o：歪，500ρe◎48鍾粥

喋：7◎◎，000

Q4鍾継

ﾘ二35◎，0◎012鍾錘

喋＝総G，◎00

U琵鋪

s：90000，3鑓鋼｛：45000「蓼︸︸ ︸ ︸ ︸ ︸

qange

o5N期
075艇醗

歪：歪2ρ00

揩T酎鋼掾F80◎00．25飛麟窪こ4，GOO

２20◎0，〉＝窪：400◎，

display）」のENCのデータカバレッジ重複を制限することになる。表示縮尺はレーダーレンジに対応

概観

一般航海
沿岸航海

アプローチ

s

一「表示縮尺（data紙海図（東京湾の幌）入港
停泊

1＝350GβeO

W1004B

鰍Q，5◎0，◎OO

W給◎玉

1；12◎0，eQO

鞘072

B：500ρ00

W6韮B

茎：200診OO

W80

ｦooρoo東京湾

茎二50，Goo･5、eoO重＝耗◎◎oする標準セットが検討されている（表3参照）。標準セットだけでも11種類あり、紙
海図データの一部をくり抜くような不自由

東京湾北部

浦賀水道
横浜

さは解消される。表示縮尺は、最適表示縮尺（optimum

display

scale）、最小表示縮尺（minimum

display

scale）及び最大表

一24一

JACRAN，Nα53（2011）

scale）があり、め、デスカバリーメタデータ（SUPPORT＿

表示優先度ルール（メカニズム）が合意さ

DSC．XML）の基準を新たに作成した。サれている。

ポートファイルはENCデータセットの一示縮尺（maximum

display

部であり、ENCを活用するためにテキス
ト、XML、

表4表示縮尺と表示ルール
表示縮尺①SC）

ENCデータ［｝SCくM細DSC

一嫉AXDSC＞ニDSC＞＝繕1授DSC

Dll［）SC＞繕AXOSC

D／1

HTML及びTIFFのファイルを添付することができる。サポートファイル

Overscale翌≠高訣謔Xの用途は当面はピックレポートで参照する
使用法が多いと思われる。

一

サポートファイルは、S57

D！i

ENCの外部

ファイルを改良する案として2008年5月に

撚二団Cデータに表示優先権があるときに表示。

オタワで開催されたTSMAD18／DIPWG1
表示縮尺によるENCデータ表示ルール

において提案された。論議の中で不確定では表4に示すようなシンプルなルールでああるが、サポートファイル内容の作成者る。①ECDISの表示縮尺が最小表示縮尺

をENC作成者に限ることをしない方向でより小さくなるとENCデータは表示され開発することを了承した。ENCと一緒にないこと、②最大表示縮尺よりも大きくな

提供したいENC作成者以外の情報をENC

ると、overscalewarning（縦縞）がENC

データに添付することも可能になると思データに示されること及び、③最適表示縮われる。表5の「OEM」はIHOデータ保護

尺が大きいデータが小さいデータよりも優スキーム（S−63）利用をIHOに登録してい先して表示することが表示ルールとなってる表示装置メーカーであり、「その他作成いる。ENCデータはメタデータとして3種者」はIHO又はENC作成機関に登録したサ類の表示縮尺が付与され、単純なメカニズ

ポートファイル作成者である。

ムで表示が制御される。これにより、表示

表5サポートファイル作成者コード

装置のアプリケーションソフトの複雑さの解消や処理負荷の軽減が期待される。

資料：TSMAD
Product

23−4．4．lA

Specification

Draft

IHO

」

ENC

O．2ズ）Oct

2011

ENCは外部ファイルとして、テキス

2桁例〉♂P△△

2OEM3桁例）XXX△る案となっている（2012年3月現在）。

とんど利用されていなかった。

ENCは、外部ファイルの名称を「サポートファイル（support且le）」に改

No．53（2011）

4桁例＞JPXX

サポートファイル名の最初2桁をENC作成者
コード、3〜13桁を作成者が任意に使用できができたが、詳細な基準や指針がなく、ほ電波航法

ENC作成者△：space又はnull

トや画像ファイルをENCに添付すること

S101

1

3 その他作成者

4．2サポートファイルの改良点
S57［げげ．げ，』

E・li鞍・・鋸鵬＿『，幽、＿艦

一25一

いる。

ピックレポートの当初の目的は紙海図のテキスト情報をECDISの表示するルール

旗窪歴 蔓を開発することにあった。ピックレポート
は「Floating

point

information」方式によりクリックした点の同一地点又は近傍の関連する情報を捜して整理して表示する。
﹁

従って、情報の概略を最初に表示し、必要続に応じて詳細を表示する構造をとっている（図3参照）。航路標識等の画像情報がサポー

トファイルとして提供され、ピックレポー
トに引用表示されることとなる。

@

らの様々な苦情やコメントを受けての試作
し

融i由

@

ピックレポート表示仕様は、ユーザーか／改訂が繰り返され、DIPWGの会議には会期の中間で複数回バージョンアヅプされ宇2サポートファイルの構造
TSMAD18−16．3Hたものが提出されている。ピックレポート
はマリナーのトレーニングに深く関係する

資料：TSMAD18−16．3H

andManagement

S−101−Formatting

ので、船員教育機関からのコメントが歓of迎されると考える。なお、仕様案最新版

ENC

SupportTSMAD22／DIPWG3−11．9A

SupportFiles

TSMAD22／DIPWG3−08．4Aよりも提案文

Files

書TSMAD20／DIPWG2−16．2Aの方が理解しやすい。

4．3画面混雑回避のための改良点［錘羽廟㈱伽！飴α㎜θ漉ゴ〃∂謡

ピックレポート

パソコン上でマウスをクリックするとサ

推薦航路
Fr◎論t，

ブウィンドウに表示される情報をピックレ

Rear，

ポートと呼んでいる。S57

Leading

ENCは、データ記録に使用しているコードをそのまま表示したり、有効数字を無視して小数点以下のLe合｛泪ng

Lead

l

i

r≧g

i貧e

Lt．

F．｛珪．9搬

Lt、

6藻

F、6．10醗

bearing6醗壌74

degrees

暗岩3醗etres
魏a磁e：

韮纏r嚢er

8USS

ゼロがたくさん並んだり、ユーザーに使い勝手がよいものでなかった。

ピックレポートはS−52付録ピックレポー

トの表示仕様を開発中である。表示仕様案
は平易な基準、単位付与等の指針を示して

一26一

図3ピックレポート：導灯の例

JACRAN，Nα53（2011）

資料：TSMAD20／DIPWG2−16．2A
Proposallbr

A

Improving＆Standar（近sing

2009年4月にオタワで開催された
TSMADI8／DIPWG1においてスウェーデ

ReportンからECDIS画面に表示される灯浮標のTSMAD22／DIPWG3−08．4A

情報等のテキストを他のフィーチャーと重rev1：Speci且cations

for

Implementing

ならないように指定することが提案され

the

and

Pick

tlle

in

ECDIS／ECS

Cursor

Pick

Enquiry

た。S57

Report

ENCではテキスト表示の配置を調整することは禁止されていた。提案では

ECDIS

図4に示すようなテキスト配置のパラメー
地図学的属性（Cartographic

タを属性として付与することができる。仕attribute）

ECDIS表示画面の混雑はフィーチャー

様詳細は決まっていないが、表示調整パラの属性情報としてSCAMINを付与するこ

メータ付与は画面を視認しながらの編集作とによって改善される。SCAMINは個々業が必要なので、船舶輻較海域等に適用がの水深にも付与され、ズームアウトしてい限定されると思われる。

くと指定された表示縮尺になると画面に表

資料：TSMAD18／DIGWG1−16．3人目S−101

示されなくなる。日本ENCも2011年5月に全ENCにSCAMIN付与を完了した。新たに追加される地図学的属性はSCAMINに

Text

Placement

4．4他の情報とのインターフェースの改良点

よっても画面混雑が解消されないような

S−101ENC製品仕様開発に併行して、ケースに適用され、紙海図と同じレベルの

ECDIS上でのENCデータと他のデータと見やすさをめざしている。

のインターフェースとなるテンプレート開一（羅》sr弾↑の箒樺O

発がTSMADで提案されている。このイン悔

ターフェースの整備により、ENC情報と他の情報を結びつけて使用することが容易〆
CFO欝3−C瓠｛導礁紬｝cF6鍵目罫eO麗s敏Be8fi㎎

CF◎F㈹一C捌｛冷職醐￠F鰍ロ懲◎馳就繍細蹴滋￠険し醸巳一C鍼㎎購麟lcR樋㈱轟翰し1囎
￠JUS鵜一Car斌騨a鋤給｝40r㎞重al甜S舗㈱額。飛CJ纏S了V一◎a魑娯纈短。

V麟◎a芝Jus麟cati◎轟C了S鋼醸一C敏鱒燈帥ic醸の織u撒竿e組Sca輩e￠了＄MAX一礁a囎総舞擬。鋭ax磯りmγ3xヒSca13CA踵（葺し糧一Ca叡》9臓焼IG

A㎎｛e

CFSIZ蒙一C誠㎎田ρ翁i￠野ea騙reになる。インターフェースにはECDISユー
ザーの要望を反映する必要があり、IMOとの連携も提案されている。インターフェー

S；ze

C了SP鱒一Car鞠陰幽礁マ働￠Sp紛鵠スの開発も入湯に入ったばかりであるが、
e−navigationとの関連で重要な課題であり、S−101を完成したあとに論議が本格化すると思われる。

航海補助グリッドデータ製品

2009年5月にカナダオタワで開催された

TSMAD18／DIGWG1においてカナダの企
図4テキストの配置を指定する属性

電波航法

No．53（2011）

業から提案されたグリッド水深データ製品

一27一

仕様案の論議の結果、カナダ案を拡張して表示画面にアイコンが氾濫：し、情報選択に

ENCに重畳表示する航海補助情報の製品困ることが予想される。そのため、デジタ仕様として開発することが合意された。

ル水路誌の標準化を検討しているIHO作業

部会SNPWGで船舶情報をフィルターとす
るENCデータ表示選択について論議されている。

SNPWGの論議を経て、2010年カナダビ

クトリアで開催されたTSMAD21にECDIS
内で使用するために、船舶情報とそれを水路図誌情報と関連づけるための仕様をS−100に追加することが提案された。例えば、航行ルールも個別船舶の適用条件に応じてmandatory、

excepted、

recommendedに分けてECDIS内に保存され、必要に応じて表示される仕組みになっている。資料はGIS専門家が作成したもので、日本財団助図5潮流ベクトルのグリッドデータ

成事業により日本からSNPWG参加した日
本水路協会金澤輝雄氏に背景説明を聞くま2010年5月にドイツロストックで開催

で理解し難かった。船舶情報はS−52改訂案されたTSMAD20／DIGWG2に航海補助グにはECDISオペレーションのユーザーパラ

リッドデータ製、品仕様の作業方針と仕様試

メータとして取り入れられる（図1参照）。

案が提出された。ENCに重畳させること

資料：TAMAD2142．l

Associationsが期待されているデータはグリッドデータのものが少なくない。高密度水深、流況、

2012年1月にニュージーランドで開催

海氷、風向風速、環境保護、災害情報等がProposed

されるTSMAD23の「ルート情報交i換仕様」に関する文書は、ENCや水路誌
情報をECDIS内に記録するための仕様

Information「RouteENC

TSMAD作業項目にすることを提案してい例示されている。

資料：TSMAD20／DIPWG2−18B
Speci且cation

for

Auxiliary

Layer］［ntegration丘）r

use

with

S．10x

Exchange

Speci且cation」の開発をる。提案趣旨はECDIS間のデータ交換とユーザーパラメータ（船舶情報）

しているが、ユーザーパラメータの一つとENC情報は船舶の大きさと目的地によっして水路誌情報の選択に使用することがでて必要度が大きく違っている。S−101で取きる。図6に示したフロー図は筆者の想定り扱うこととなる水路誌の情報はその度合したもので、会議に提出されたものでない。

いが高い。水路誌記事は画面上で「iの字」

航海補助情報は東京湾や伊勢湾といった広アイコンで情報所在を示すので、ECDISにい海域を対象とするものとルート沿いに七

一28一

JACRAN，No．53（2011）

用される時期はEd．1．0刊行後1〜2年後と見る意見がTSMAD参加者の見通しである。

→
水路誌情報フ｝（艮各通幸展（T／P》

その他

6
マリナーズ入力・おわりに新しいENC製品仕様S−101はS57

航海計器入力i→

ENCの10年間の経験からユーザー

針路
通過点とECDISメーカーの意見を取り入

冒的地

れて開発を進めている。現在はS57→
船舶用途

ENCが登場した時代と比べてコン

総トン数

喫水

ピュータ技術と通信技術が格段に進面している。S−101の論議は北米と北海沿岸のヨーロッパの水路機関が主導権をとり進行している。欧米流の「哲学が先で骨格がほぼ固まってからおもむろに実用化に入る手法」

図6ルートと船舶の情報による航海補助情報選択

は日本と大いに異なる。S−101とS52改訂版は高度で複雑な製品仕様

在するものに分けて処理するものとして作なものとなると予想される。「基準をにぎ図した。

るものは全てを制する。」時代である。日ENCや水路誌の情報を表示する際に船本からも関係技術者がS−101の論議に参加

舶・ルート情報をENC／水路誌情報の選することを期待して本報告をまとめたもの

択・表示の条件とすれば、ECDISはよりである。

見やすく、使いやすくなるものと期待される。この仕組みを実用化するための製品仕参考文献

様を作成するときに海事関係者と広く連携（1）菊池眞一：「電子海図製品仕様S−101の開発」、水路、No．157、をとる必要がある（図1参照）。

資料：TSMAD23−5．1．1
Exchange

S−100

本水路協会、2011

Route（2）HenrySpecification

Tom，

Standards

5今後の動きGeographic

S101プロジェクト計画は2014年1月にCharles

Rowell：Guide−ISO／TC

211のInformation／Geomatlcs，

p98，2009（3）国土交通省国土地理院：「地理情報に

S−101Ed．1．0を刊行することを目標にしている。それまでTSMADは年2回、PP．29−34、日DIPWGは関する国際標準の概要」（英語版仮訳），

年1回のペースで開催される。また、SlOO

国土地理院技術資料A・1−No．357，

ECDISが市場に出てS100

99，2010

電波航法

No．53（2011）

ENCが実際に使一29一p

（4）Robert

Ward，

BarrieGreenslade：

The

New

Geospatial
Data

and

Lee

IHO

IHO

S−100：

Hydrographic

Standard

Information

Hydrographic

Alexander，，forMarineInternational

Review，44−55，2009

資料として引用したIHO基準と会議資料

は、IHOのStandards＆Publication及びCommittee＆WGのサイトで公開されており、自由にダウンロードできる。
IHO

URL：http：／／www．iho．int／srv1／

一30一

JACRAN，No．53（2011）

電子海図（ENC）の国際動向について
海上保安庁海洋情報部技術・国際課海洋研究室

小森達雄
1て、2009年6回忌同条約の改正が国際海事

はじめに2012年7月から順次予定されている電子機i関／海上安全委員会（IMO／MSC）で採海図表示装置（ECDIS）の搭載義務化に択され、2012年7月から、国際航海に従事向けて、各国において、ECDISに表示すする500トン以上の旅客船及び3，000トン以る電子海図（ENC）をめぐる動きが活発

上の貨物船（現存する貨物船（タンカー化している。本発表では、ENCの国際動を除く。）は10，000トン以上）に対して、向について紹介する。

ECDISの搭載が順次義務化されることとなった。

2

電子海図について

IHOでは、ECDISの搭載義務化を推進す海上保安庁は、国際水路機関（IHO）がるため、各国によるENCの整備を促進す

定める規格（IH：OS−57）で作製した電子るとともに、各国が作製するENCの一貫

海図（ENC）を、1995年に世界で初めて性確保や情報充実を図ってきている。

刊行した。その後、各国水路機関によって刊行が進められ、2011年2月現在では世界の重要港湾800港とそれらを結ぶ航路の80％以上においてENCが整備されている。

εCDIS

綬務｛ヒ／SOLAS粂約

正

念喉灘1、，鮮騨欝20ぎ4禰｝29響甑窟。電6繍鰍博

論繭』＝§・繊上市徽1灘》

麺

ENCは、紙の海図の単なる代替物ではなe鰹岬微ε￠硲の搭嚇億

○新漣船50④1以ぷの霧醗畿oo醗徽のタン嚢幽3澄ゆ。秀「徽の獲鞠船

ζ》璃霧飴ρ鱒。臓蜘翻く、これを電子海図表示装置（ECDIS）に表示させることにより、海図上での自画位置の表示、危険水域に接近時の警報機
能、レーダー画像との重畳表示、他の航海

図1

ECDIS搭載義務化のスケジュール

計器との連携等が可能となり、操船者の迅
速・効率的な意志決定を支援することがで

3

ENCの空白域解消に向けた取組
ECDISは、1台数百万円程度の航海計器

きる。

「1974年海上における人命の安全のためだが、ECDISだけを設置しても表示させの国際条約」（SOLAS条約）では、従来かる海図データが整備されていなければただら船舶に海図の搭載を義務づけてきたが、の箱となる。IMOにおけるECDISの搭載

ENCの整備が全世界的に進んできたこと、義務化の議論では、当初、高速船以外の船

ECDISが乗り上げ事故を減少させる効果

舶に対して2010年忌ら義務化を開始するとがあるとの定量的な報告などを背景にしの提案もなされたが、ENCの未整備地域

電波航法

No．53（2011）一31一

の解消が大きな論点となり、結局2012年7海域の充実が期待される。

世界的なENCの整備については、英国

月からの開始となった。

水路部（UKHO）が、発展途上国等の水3．1

路部に対して職員の研修を行うなどの技術

縮尺と航海目的

ENC

協力を行い、それらの国のENCの整備にの整備を「航海目的」ごとに実施すること大きく貢献していると言われている。ま

ENCの国際規格（IHO

S−57）は、を規定している。この航海目的には、「概たUKHOは、

観」、

Chart

「一般航海」、

プローチ」、「沿岸航海」、「ア「入港」及び「接岸」の6種

AVCS（Admiralty

VectorService）という商品名で国際的なENC販売にも力を入れており、AVCSを購類があり、それぞれの航海目的で、使用さ入すれば世界の水路部のENCが入手できれる表示縮尺、別の言い方をすると要求さる体制を構築している。もともとUKHOはれる情報密度が異なるため、航海目的ごと

紙海図の分野で国際的に大きな影響力を有にそれぞれ別のデータセットを作製するこしていたが、AVCSの世界的シェアが増大とになっている。小縮尺である「概観」のすれば、ENCの分野でもUKHOの影響力

データセットには、世界中の可航水域が含が増大することが想定される。

まれている必要があるが、大縮尺になるほど必要とされる海域は限定される。

「入

織臓躍磁籔灘灘繍繍繍繍鎖繍繍顧顯醐鳳鰯鯨纈繭■繍繭顯脳灘胴輪臓畷（a）港」のデータセットは、通常、港湾及びそ齢鷲
器畿の近傍の水域が整備されていれば十分であ

一鰻麟溝

幽幽蝋

凹凹

驕酷鑓四解

る。

3．2

傭船L麟

一
世界のENCの作製状況など

2010年7月時点における世界のENCの作
製状況は、図2のとおりである。IMOの第酌灘欝灘懲鱒膿闘臓鱒闘鱒翻臓醐鰯騰幽蕨醐闘鯛鵬鰯懇繊認認臨麟暴綴〈b＞

羅毅灘蕪灘羅羅灘蕪

56回航行安全小委員会（NAV56、2010年5。鰍騨月）においてIHO事務局が報告したところ

隠

砿繍
@ 徽醜・

によると、大縮尺ENCについては世界の蜿?奄撃奄縁ﾆ臨・苗れらの港湾を結ぶ主要航路については、中備されている。東アジア地域においても、
これまで刊行してきた日本や韓国に加え、f＿．∵職：購『

撚鞭・一世酬

功捌@

憂撚：≡；i蕊耀＝蝋＝鰍

主要港湾800港のうち91％が整備され、そ縮尺が84％及び小縮尺が100％のENCが整

膿Lウ漏：

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一一

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轡醗剣隅

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入港

轍劔制糊
無硲儲賭

7ブ捻一チ
識奪総馨

聯鞠ζ避詮

欝測翫臓

灘融災m

臨

譜

厚

?l講砿畿ご：撚：嘆江：；澤識

鰯一難灘酒

図2

中国、インドネシア、マレーシア、フィリピン、シンガポール及びタイなどがENCの刊行を始めており、2012年7月のECDIS

世界のENCの刊行状況（a）中大縮尺の「沿岸航海」、「アプローチ」、「入港」及び「接岸」を航海目的としたENC（b）小縮尺の「概要」及び「一般航海」

を航海目的とした海図の搭載義務化開始までには、ENCの整備

一32一

JACRAN，No．53（2011）

4

ENCの一貫性確保に向けた取組

数回ENCタスクグループ会合を開催して

ECDISの搭載義務化を目前に控え、各活発な議論を行っている。

国ともENCの刊行を急ピッチで進めてお5

り、未刊行区域については着実に減少して

ENCの情報充実に向けた取組
ENCの普及を図るためには、いる。一方で、隣接する国同士のENCのENCの整重複が拡大しており、大きな問題となって備海域の拡充を図ることが喫緊の課題でいる。ENCの規格（IHO

S−57）では、作あったため、当初日本を含めほとんどの国

製者（国）の異なるENCであっても同一では、既に存在している紙海図をそのまま

航海目的の中でのデータの重複はないこと

デジタイズしてENCを作製してきた。しとなっていることから、一部でENCの重かし現在では、多くの先進国でENCの整複に向けた国際的な取組が行われている。

備が完了したことから、次のステップとし東アジア水路委員会は、南シナ海とそれて、ENCの情報を充実させ、紙海図の単に面する陸鳥を包含する「一般航海」目的なるコピーではない高付加価値のENCをの電子海図を、2005年から関係国で共同刊作製しつつある。

行を行い、2008年に改版を行っている（図3）。これは多国間協力の下で刊行された

5．1

SCAMIN属性の付与

ENCとしては世界初である。これにより、

前述のとおりENCの国際規格は、最大6各国の領有権が交差する海域での重複のな

種類の航海目的（縮尺）のデータを作製す

いENC刊行に成功するとともに、スーパー

ることが可能である。しかし、ECDISにタンカー等の大型船舶が輻面する海域でのよっては20段階以上の表示縮尺の切り替え

ENCの早期刊行が実現した。

が可能なものもあるため、表示縮尺によっ

現在東アジア水路委員会では、東アジアては表示が混雑して、操船者がその内容を全域におけるENCの空白域及び重複の解

判別しづらいという状況が生じていた。そ消並びに各国ENCのデータの一貫性の確

こでENCには、表示縮尺を小さくしていっ保を、国際協力の下で実現するため、毎年たときに、水深や灯台などの個々のシンボ
ルを、優先順位に応じて非表示とする機能がある。この機i能を使うためには、個々のシンボルに、非表示にする縮尺値をデータとして入力しておく必要がある。この縮尺値を最小表示縮尺（SCAMIN）属性という。

灘灘

これまではSCAMIN属性の付与はあまり行われてこなかったが、ENCの高付加価値化の流れの中で、そのニーズが高まり、2008年にIHOから、
図3

多国間協力の下で刊行された「南シナ海ENC」の包含区域

電：波航法

No．53（2011）

SCAMIN属性に係る編集指針が勧告された。海上保安庁でも平成

22年度からSCAMIN属性の付与を開始し

一33一

唱

篤

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ﾗ撚『

凧

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m…隔匹『『附画輸［…渦岬……

……………皿

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…

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｛興

ξτ奎ヒ
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売

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コ 5
︑h
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O︐O︷
コド
室婁ROζ

VコOコ

ソ肖ラ貞呈

図4

SCAMIN属性を付与することによる見易さの向上
安庁では、過去に実施された約6，500枚のたところである。

測量原図について、』区域ごとの測量精度の5．2

CATZOC属性の付与

評価を行ってきた。この評価結果を基に、新たな水路測量が実施されるとその成果（測量原図）は速やかに海図に反映される。

平成23年度からCATZOC属性のENCへの付与を開始している。

しかし水路測量は全ての海域で一様に行われているわけではない。重要港湾などで

5．3

一時関係通報の電子海図への採用

定期的に掘り下げ工事等が行われる海域で上記以外の国際的な動向として、一時関は、水路測量も頻繁に実施されるため海図係の通報をENCに取り込む動きがある。

には最近の測量成果が採用されている。一紙海図の世界では、既に印刷された海図を方でそれ以外の海域では、錘のついたロー

更新する手段として、「水路通報」というプを垂らして一点一点水深を測定した古いシステムが国際的に確立している。水路通時代のデータが採用されていることがあ

報には「小改正」と「一時関係等」がある。新しい測量が行われた海域では、未発り、海図を恒久的に補正する情報は小改正

見の難所が存在する可能性が比較的小さいとして提供され、この情報を基に航海者がため、船舶の航路設定の自由度が高く、効

海図を修正していく。一方で、射撃訓練や率的な航行が可能となる。そのためIHOは、港湾工事など一時的に有効な情報等は一時

ENCに精度情報（CATZOC）属性を付与

関係通報として、紙媒体又はPDFファイ

することを奨励している。これまで海上保ルで提供されている。

一34一

JACRAN，Nα53（2011）これらのうち小改正については、当初

る「e−Navigation」戦略を2008年に採択し、から電子水路通報に採用されENCに取り2012年の実行を目指して検討を進めてい

込まれてきたが、一時関係通報についてる。e−Navigationを支えるデータの規格は、は、編集方法に関する国際的基準が確立しIHOていなかったことなどにより、多くの国でとが想定されている。

ENCに採用されてこなかった。そこでIHO
は、2009年2月1日にIHO

S−100シリーズが大きな役割を担うこ

現在海洋情報部で提供している情報のうS−65「電：子海図コー

ち、操船者が船橋で処理できる形式でのデド化指針」を改正し、一時関係通報を電子

ジタルデータは、ENC及びその更新のた

水路通報に採用するための指針を追加した

めの電子水路通報だけである。しかし、上ところである。海上保安庁では、平成24年

記のIHO1月から、一時関係通報を電子海図に採用

e−Navigation戦略が実現すれば、航行警報、することとしている。

水路書誌、潮汐情報等の提供についてもデ

S−100シリーズの整備や、IMOのジタル化が実現し、船橋のペーパレス化・

6

むすび

ワンウィンドウ化がさらに前進するのでは

現在のENCは、た規格（IHO

S−57

IHOが1996年に策定しないかと予想されている。

Ed．3）に基づいて作製されている。しかし、IHO

S57

Ed．3の刊

行後に、国際標準化機構（ISO）において地理情報標準ISO

19100シリーズが整備され、GISデータの国際標準としての地位が確立されると、その後のGIS技術はISO

19100標準の下で発展してきた。そのため、IHOでは2001年から、ISO

19100シリーズに準拠した新たな基準の開発を開始し、2010年1月1日に「水路データ標準モデル」（油島、IHO

S−100）を刊行した。この基準に基づき、IHOでは、ENCの製品仕様（IH：O

S−101）の完成を2012年頃に予定するとともに、航行警報、水路書誌、潮汐情報、水路測量成果等の新たなデジタル化製品仕様についても、計画又は検討がなされている。

国際海事機関（IMO）では、海上の安全及びセキュリティの確保並びに海洋環境の保護の観点から、最新の情報通信・電子技術を活用して、船橋における各種情報の収集、統合、交換、表示及び解析を実現す

電波航法

No．53（2011）

一35一

野々問通信による衝突事故防止に向けて〜高密度端末環境でのアクセス方式の提案〜
情報通信研究機構／ATR適応コミュニケーション研究所

三浦龍

電気通信大学／ATR適応コミュニケーション研究所

小花

1

貞夫

易であり、車々問通信へも適用される予定

はじめに無線通信により車両間で位置情報等を交である。欧米を中心に角々間通信および路換することで出会い頭での車両同士の衝突

車間通信（道路脇に設置した固定の基地局や右折時における直進車両との衝突などのと車両との間の通信）用として標準規格化

交通事故を削減することをめざし、車両間が進められているIEEE802．11pで採用されで通信を行う重々間通信システムの標準化ているほか、日本のITS情報通信システムと実用化が欧米や日本で進められている。

推進会議でも早々問通信システムの実験用

そのようなシステムでは、衝突の危険がガイドラインRC−005（5．8GHz帯）、

RC−006

迫った時に遅滞なく確実にドライバに危険（700MHz帯）において基本方式となってを知らせる必要がある。しかし、周辺に同いる（1x2）。

様な電波を送信する車両が多数存在し、か一方、将来恐々間通信システムの車載機

つ建物などによる遮へいが多数発生するよが普及した場合、都市部などでは多数の車

うな環境に加え、使用できる周波数帯域が両による高密度な端末環境と建物などの遮限られている条件下では、通信パケット同へいに伴う隠れ端末問題（障害物による遮士の衝突が頻発し情報が相手に到達しな

へい等によってキャリアセンスができなくかったり（パケットロス）、大きな到達遅なることにより、チャネルが空いていると延が発生しやすい。

判断して送信してしまい信号間干渉が起こ

現在パソコンや携帯電話において広くる問題）や信号を再送するため生じる遅延

利用されている無線LANでは、他に送信時間の増大が想定されるが、そのような環

している端末が周囲に存在しないことを境ではCSMA／CAは衝突防止に求められ確認してから送信する「キャリアセンス」

る高信頼で低遅延な条件を満たさない可能をベースとしたチャネルアクセス方式で性のあることはよく知られている。このたあるCSMA／CA（Carrier

Sense

Multiple

め、これを克服するためのさまざまな特性

AccessAvoidance：衝突回改善方法が検討されているが、完全な問題

withCollision

避i機能付き搬送波感知多重アクセス方式）

解決には至っていない。

が使われている。この方式はデバイスが広こうした背景のもと、ATR適応コミュ

く市場に出回っているため導入が比較的容

ニケーション研究所では、高密度端末環境

一36一

JACRAN，Nα53（2011）

で抜本的にパケット衝突による特性劣化を避ける通信方式として、自律：分散型のCDMA（CodeDivision

Multiple

Access：

符号分割多重アクセス方式）をベースとした方式を検討してきた。

本報告では、提案方式の概要とともに、具体的な衝突事故防止シナリオ及び車々間
図1

通信の候補周波数の1つである5．8GHz帯へ

出会い頭衝突防止シナリオの適用を想定し、従来方式であるCSMA／
CAとの比較評価例を紹介する。

一方、交通死亡事故全体の約3割は歩行者事故であると言われ、自転車事故も含
めると5割近くを占めると言われている（3）。

このため、総務省では歩車間通信の技術基準策定をめざした調査検討が始まってい図2る。歩車間通信は、幽々間通信に比べさら

右折衝突防止シナリオに高い通信端末密度が想定され、昏々間通信の方式をそのまま適用することは望めな

く、不注意により交差点に進入し、B車とい。ATRでも歩車間通信に適したアクセ接触する。この時車民間通信システムでは、ス方式に関する検討を開始しており、そのB車は自車の位置情報や速度情報等を含ん概要にも簡単に触れる。

だ通信パケットを定期的に周囲に向けて送信し、それをA車が受信することによりA
這々間通信による衝突事故防止シナリオ

車のドライバに音声や画面などでB車接近

幽々問通信により位置情報や速度情報をの注意喚起を行い、ドライバに停止を促す。

車両問で交換し、衝突事故を防止するシナまた図2の右折事故防止シナリオでは、

リオを図1と図2に示す。衝突事故モデルとB車は優先道路上を交差点で直進し、A車して、ここでは交通信号がなく、一時停止

はその対向車線を反対側から交差点に進入標識のみがある見通しの悪い十字交差点でし右折しようとしているケースを想定しての出会い頭衝突および右折衝突を取り上いる。A車から見て、対向車線（B車からげる。これらのモデルは国土交通省や自動みて前方）で右折待ちをしている別の車両

車メーカ等から構成される先進安全自動車

により見通しが悪い場合や、目測誤りなど（ASV）検討会（4）が取りまとめている。

によりA車が右折を開始するとB車と接触

2

図1の出会い頭衝突防止シナリオでは、する。この時車々問通信システムでは、出B車が優先道路を直進し、A車がその交差

会い頭衝突防止の場合と同様、B車が定期

道路より交差点に進入するケースを想定し的にパケットを送信し、それをA車が受信ている。A車からB車方向へは見通しが悪することによりA車のドライバにB車接近

電波航法

No．53（2011）

一37一

帯電話ネットワークではこれを克服するたの注意喚起を行う。

め、携帯電話からの送信電力を電話機ごと高密度端末環境での無線アクセス方式に調整し、基地局での受信電力が均一にな

一般に車同士の衝突などの交通事故におるようにするなどの対策（送信電力制御）

いて、当事者となる車両は比較的近くの車が取られている。しかし色々問通信の場合両であることが多い。こうした事故の危険は基地局のない自律分散環境のため、送信

3を直前に運転者に知らせるには、近接した電力制御を行うことができず、当事者では車両間で確実にパケットを届かせる必要がない他の送信車両（たとえばすぐ隣…の車線ある。しかし、無線LANなどで一般的なを走る車など）を越えて相手車両に信号を無線アクセス方式であるCSMA／CAの；場

届かせるのが一般に困難となる。

合、車両の数が増えてくると、キャリアセ

ATRではこの問題に対処するため、複ンスが働いて周囲の他の車両が発信するパ数の車両間でパケットをバケツリレーのよケットに邪魔をされ、近くの車両であってうに転送するマルチホップ転送制御や進行も必要なタイミングでの確実なパケット配方向の異なる車線ごとに周波数チャネルを信が困難になる。隠れ端末が発生している

配分する等の技術を検討し、これらを適場合は、逆にキャリアセンスが働かず、パ

切に組み合わせる方式を考案して特性評価

ケット衝突が発生してやはりその配信が困を行ってきた。その結果、CDMA信号の難になる。

もつ遠近効果を逆に有効活用して隠れ端

一方、提案している方式がベースとして末による干渉を抑制することが可能とな

いるCDMA方式は、第3世代携帯電：話にもり、近接した車両間で確実にマルチホップ

広く使われている通信方式であり、適当な転送を行うことで高いレスポンス性と信頼スペクトル拡散符号系列を情報信号に重畳性を両立できる可能性が示された。この方することにより信号を直交化してパケット

式は、衝突を避ける。スペクトル拡散している

Spreadために、同じ周波数帯域幅であっても送れ

拡散アロハ方式）

MM−SA（Multi−carrier

Multi−code

Aloha：複数キャリア・複数符号と名付けられた（5）（6）。

るデータレートは低下する（同じ情報量を

CSMA／CAとCDMAの特徴を分かりや送るためにはパケット時間長が長くなる）

すく比較するため、1つの広い部屋にたくが、CSMA／CAのようなキャリアセンスのさんの人がいる場合に例えて考える。図3

ための待ち時間やバックオフ時間（パケッ

はCSMA／CAの原理を示している。話し言ト衝突を避けるために設定されるランダム

葉は全員日本語で、BさんがAさんに話をなパケット送信タイミング遅延時間）が基しているものとする。この時、他の人は聞本的に不要なので、レスポンスが速い。とき耳を立てており、Bさんが話を終えるまころが、CDMA信号には近くから送信さでは、どの人も黙っている。これがキャリれた電力の大きな信号に遠くから送信されアセンスである。一方面CさんはBさんか

た電力の小さい信号が抑圧される遠近効果

ら遠く離れており、Bさんの声が聞こえなの問題があることがよく知られている。携いものとする。すると、Cさんは誰も話し

一38一

JACRAN，No．53（2011）

ている人はいないと勘違いし、Aさんに対し話を始めてしまう。Aさんは、BさんとCさんの声を同時に聞いてしまうため、どちらの話もよく聞き取れなくなってしまう。この時、CはBから隠れ端末となっている。すなわち、CSMA／CAでは、人数が増えてくると、なかなか話ができるタイミ

図3

従来方式がベースとするCSMA／CAの原理

図4

提案方式がベースとするCDMA＋マルチホップ通信の原理

4

MM−SA方式の概要

ングがとれず、待ち時間が増えるだけでな
く、隠れ端末による混信も増える。

図4は提案方式がベースとするCDMAの原理を示している。話し言葉は日本語だけ
でなく、英語やフランス語、ドイツ語など多様である。これはスペクトル拡散信号の拡散符号に対応づけたものである。このとき、大勢の人が同時に話をしても、言語が異なれば、ある程度日本語のみを識別して聞き取ることができる。これが拡散符号によるパケット衝突の軽減である。しかし、与えられたサービスエリア内で高いレス

BさんとCさんが異なる言語でAさんに話ポンス性とパケット到達率を両立させるたをした場合、CさんがBさんよりも遠い場

めに考案されたMM−SAは、所にいる場合には、Bさんの話は理解でき

遠近効果のマイナス面を抑制するとともにCDMAがもつてもCさんの話はBさんの声にかき消されプラス面を有効に活用したアクセス方式でてしまい、Aさんはよく聞き取れなくなる。

あり、暗々間通信への適用を想定したパラ

これが遠近効果である。この時、Aさんとメータの最適化と評価が行われてきた。こCさんの間にいる人に伝言してもらえば、の方式は、CDMAにマルチホップ転送制御、Cさんの話はAさんに確実に届く。これが送信タイミング制御、および周波数チャネ

マルチホップである。この場合、周囲の同ル制御の3つのコア技術を組み合わせで成時に話をする人の人数が増えても、それらり立つ。以下に各コア技術の概要を述べる。

（1）マルチホップ転送制御の人の話は遠近効果で抑圧されるため、混信にはならない。CDMAは、マルチホッ

周囲に多数の送信車両が存在したとして

プと組み合わせることにより、通常は問題も、近隣の車両端末問では確実に信号が届となる遠近効果を逆に利用して、隠れ端末

くCDMAの性質を活用し、複数の車両端干渉を抑制し、通信の信頼性を高めること末でマルチホップ転送ができれば遠くに信が可能となる。またキャリアセンスが不要

号を届かせることが可能となる。またこのなため、送信開始までの待ち時間をほぼゼ時、伝搬路の途中に電波を遮へいする障害

ロにすることができる。

物があっても、適切な位置に中継端末が存

電波航法

No．53（2011）

一39一

在すれば障害物を越えて相手車両端末に信（3）周波数チャネル制御

号を届かせる確率が増えることとなる。し送信タイミング制御は、同一方向を進む

かし、無制限に各車両がパケット転送を行

同一車線の車両同士の間では容易に実現でえば、転送パケットの数が膨れ上がって嵐

きるが、対向車線を反対方向に進む車両やのようになり、通信効率が急激に低下す

交差道路を走行する車両も含めてのタイミ

る、いわゆるブロードキャストストームとング制御を行うとなると、複数の異なる車いう現象が発生しやすくなる。MM−SAで両問で送信タイミングがちょうど一致しては、GPSから得られる自車両の位置情報をしまう確率が増え、パケット衝突が大幅に利用してパケットの発生元からの相対的増加する。このため、MM−SAでは車両のな転送エリア（例えば道路に沿った前方

進行方向により4つの異なる周波数チャネ

100m×幅10m）を設定し、それ以外の場

ルを使用することによりこうした干渉を回所にいる車両端末には転送させないエリア

避している。例えば東西南北で交差する十ベース転送方式を採用している。その他、字交差点の場合、東西方向の上り下り車線

すでに受信したパケットと同一のパケットにそれぞれ1チャネルずつ、南北方向の上は転送しない、一定の時間を過ぎた古いパ

り下りにそれぞれ1チャネルずつ、計4チャ

ケットは転送しない、などのルールを設定

ネルを割り当てる。自車両がどの周波数

し、マルチホップによるブロードキャスト

チャネルを使用すればよいかは、基本的にストームを効率的に回避している。

は自車両の進行方向により決定し、右左折（2）送信タイミング制御などで方向が変わった場合にはそれに合わ

マルチホップ転送を行う場合、自車両のせて周波数チャネルを切り替えるといった

位置情報等を含むパケット（オリジナルパ

方法が考えられる。

ケット）と他車両から届いたパケット（転送パケット）は、タイミングが重なるとや

5

出会い頭衝突防止シナリオでの通信特性

はり遠近効果によってどちらかのパケット

実際のアプリケーションに近いモデルが失われる可能性がある。このため、うまとして、図1に示した出会い頭衝突事故

く両者のタイミングをずらす方法をとる必防止シナリオに自動車の一一通信システ要がある。MM−SAでは、直近の前方車両

ム（DSRC）に割り当てられている5．8GHzがオリジナルパケットを送信したら、その帯無線周波数を適用した場合を想定し、時点からある一定の聞隔（たとえば2パ

CSMA／CAとMM−SAの特性を比較評価しケット分）をおいて自車両のオリジナルパ

た例について以下に紹介する。

ケットを送信するタイミング制御を行う。

図5に評価のためのモデルを示す。電波

このタイミング制御では、車両問の厳密なを遮へいするコンクリートの壁で両側を囲同期は必要ない。この方法により、ある一

まれた片側1車線の道路の十字路交差点を定の範囲内にいる車両問の間では、オリジ想定し、右方向から優先道路を進んでくる

ナルパケットと転送パケットを含むパケッ

第2当事者車両が交差道路より進入する第1ト間の衝突を回避することができる。

当事者車両に出会い頭衝突するというシナ

一40一

JACRAN，Nα53（2011）

リオである。第2当事者車両が100mSごと

2008年の時点で規定した数値であり、そのに送信する位置情報等を含む定期パケット

後、これらの基準は随時修正が行われていを第1当事者車両が受信し、そのドライバる。また、道路わきの壁による遮蔽を越えに注意喚起する。

てサービスエリア全体での通信を確保する

シミュレーション条件を表1に示す。伝搬ため、CSMA／CAおよびMM−SAともに、経路には道路わきの壁による非見通し経路

途中の他車両によるマルチホップ転送が行が含まれ、コーナーのエッジによる回折とわれるものとしている。車両は互いに交差

壁や地面による5回までの反射を考慮したレ

する長さ550mの道路上に合計88台がラン

イトレース解析の結果を利用している。

ダムに配置されている。周波数はMM−SAの場合、前述のように車両の進行方向ごとに合計4チャネル（f1〜f4）を割り当てているが、公平に比較するため、便宜上

CSMA／CAでもMM−SAと同じチャネル割り当てを仮定した。なお、シミュレーショ

ンは、ネットワークシミュレータQualNet
を用い、パケット1つ1つについて送受信動
図5

作を評価する方法で行っている。

出会い頭衝突シミュレーションモデル

シミュレーション結果を図6〜9に示す。
表1
戟@

皿阿

甑

シミュレーション条件㎜

Z

送儒周期く購（鵠）パケット到達率特性例、図7は同じくパケッ

1◎0

ト到達遅延特性例である。第2当事者車両

パケット長（旗）1112

拡散率（倍〉

7（CDMAの場合）

誤り訂憲符号

図6は、5．8GHz帯におけるCSMA／CAの
臼羅蹄

CD瓢A：
bSA瓢1CA：

マルチホップ転送あり

道路周辺の壁材

ロンクリ〜ト低澱モデルにある場合の第1当事者車両へのパケット

到達率の最悪値は頻繁にASV検討会が規定した通信要件である80％を下回っている。

レイトレーシング法
ｭ5贋までの圃折，反射を考慮）

送倭電力

10a3撒

受儒感度

・86＆B㎜

変調方式

が交差点中心からの距離Om〜90mの位置なし

ター潔符：号（符号化率1！3）

これは隠れ端末などによる影響が原因となっていると考えられる。またパケット到BPSK（ヘッダ）

達遅延は、20mS〜60mSとなっている。

?rK（ペイロード）

図8は、5．8GHz帯におけるMM−SAのパ

通信のサービスエリアとしては、ASVケット到達率例、図9は同じくパケット到検討会が示したサービスエリア基準の1つ

達遅延特性例である。送信車両位置Om〜である交差点中心から優先道路上で第2当

90mのほぼ全域にわたって100％のパケッ

事者車両が接近する90mまで範囲を想定しト到達率が得られ、隠れ端末などの影響をている。なお、このサービスエリアおよび

ほとんど受けず、ASVの通信要件が達成

後述する通信要件（パケット到達率80％

されることが示されている。またパケット以上と規定）については、ASV検討会が到達遅延はほぼ2mS〜4mS程度で収まつ

電波航法

Nα53（2011）

一41一

8
秩

以上の改善がみられている。5．8GHz帯で蔭琶

は、非見通しでのパケット到達率は通常1
ホップでは急激に低下するが、2ホップを尋a︵ 麟 爲 鉱 ︸ ◎ 犠 鱒 鋼 語夢﹀篇8欝笹葺森

駐
三ており、CSMA／CAでの遅延に比べて10倍

驚
敬許容することにより、ほとんどのパケット｛Av蝿捧￠駕eP王）衰
一鰍 浴搏ｨ葛綿a§￠碧至）張…Asv衆鴨麟醐t

a倉

暮

薮）

2｛｝

3G

4｛｝

50

（刃

7（｝

が救われていることがわかる。なお、ここ＄《｝鱒では割愛したが、右折衝突事故シナリオで

跳蹴￠三

図6

も同様の結果が得られている。

CSMA／CAでのパケット到達率特性例（出会い頭衝突シナリオ）

玉鈴蔭

P．L．｛

W唾…

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なると予想される東京のような大規模な都

…鳩

昌四

葺

畠

ﾏ

市を想定した通信特性評価例を紹介する（7も

1

⁝

⁝

毫

≦

i

図10は2km四方のエリアに50mの間隔で片蓬iI

側1〜3車線の道路が格子状に分布する都

暮．a
｛｝

搬

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30

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5｛｝

姦（｝

⑳

馨（｝

市モデルを示している。ここを合計2万台

鱒蓑）圭s重a籍。輔麟

図7

大規模都市モデルでの比較評価
次に通信トラフィック環境がより厳しく

3

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…

噸Av蝦継一螂￠翻繕yCSMA／CAでのパケット到達遅延特性例（出会い頭衝突シナリオ）

ほどの車両（図心黒点で表示）が定期パケットを送信しながら走行している状況を想定し、その中のある1つの交差点におけ

製︑

馨〔：1

る出会い頭衝突シナリオでのパケット到達率を評価している。車直間通信のサービス

墓麟

エリアは図5と同じ交差点中心から90rnま

弐灘コ

蓑澱

での範囲としている。シミュレーションの方法は、前節と同じレイトレース伝搬モデ

o．￠
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4◎

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7《）

＄｛｝

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至）霧襯￠畷瑚

図8る方法では著しく計算負荷が重くなり、現

MM−SA方式でのパケット到達率（出会い頭衝突シナリオ）

実的な計算環境では数100m四方、数百台規模までの評価が限界と見られている。こ春．愈

〕のため、ATRでは改良星型伝搬モデル（図4一昏

10左上に表示）およびマルチエージェント型のシミュレーションプラットフォーム

ユ￠欝三量遷箋撃ξ讐謹に鑛齋ルを用いたネットワークシミュレータによNetlogoによる統計的解析手法を開発している。改良星型伝搬モデルは、建物の遮蔽

倉。愈
奪

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2｛｝

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4｛｝

5｛｝

憩

70

難◎

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銚伽鵡e麺茎図9は考慮するが建物のエッジによる回折を考

MM−SA方式でのパケット到達遅延

慮しない従来の星型伝搬モデル（8）に対し、（出会い頭衝突シナリオ）

建物のエッジによる回折を1度だけ考慮し

一42一

JACRAN，No．53（2011）

都市環境でもサービスエリアの全域でほぼたモデルである。図10の色の濃い部分がそれによるある瞬間の電波の到達エリアを表

100％の到達率が達成できており、高密度している。この解析手法におけるCSMA／

端末環境に極めて強い方式であることが示

CAおよびMM−SAのモデル構築方法の詳されている。

細については文献（7）を参照されたい。

MM−SAについて、マルチホップ転送（最大ホップ数2）、送信タイミング制御、周波数チャネル制御を簡単なモデルに置き換えて組み込んでいる。その結果、計算時間は大幅に短縮され、2km四方に車両台数2万台のモデル、100移動点、1移動点当たりの平均回数20回の計算をラップトップPC（Windows

XP）で行う場合、約6時間半となっている。

評価結果の例を図11に示す。ここで、CSMA／CA方式の物理層は欧米での採用が検討されているIEEE802．11pを参照して

図10（車両台数2万台）

いる。すなわち、周波i数帯域は10MHzお
よび20MHz（各々、送信電力は19．2dBm、圭本で規定された5．8GHz帯車二間通信の実験

蛋0・6用ガイドラインであるRC−005（帯域4MHz、

議α4

送信電力10dBm）に比べてパケット時間長◎．2．｝§識。％「◎が短いことによりパケット衝突確率が少な0

5◎0撤a員ce誉rom

く、また送信電力も大きいため、より遠方
図11

これに対し、MM−SAの送信電力は10dBm

蜴O牲

☆

〈義Od8蹴｝こ・．．S冤ソ．．

◎，8．善222dBm）を想定している。このため、日まで電波が届きやすい特性となっている。

大規模都市モデル（2km四方）と同時送信電波のスナップショット

100

15◎

ir繋ぎ＄ec乏i◎旨纏e魚燈s）

大規模都市モデルでのパケット到達率評価例（出会い頭衝突シナリオ）である。またCSMA／CAではマルチホップ
7

転送有り／無しの両方で評価している。

評価結果を見ると、マルチホップ転送無プロトタイプの開発とフィールド実証
実験
提案したMM−SA方式の基づく車しのCSMA／CAでは、建物の遮蔽により々間通電力が急激に減衰する交差点中心からの距

信の有効性を実際の道路環境で評価するた

離30m〜40m付近以遠ではパケット到達

め、車載装置のプロトタイプおよびドライ率も急激に低下するが、マルチホップ転送

バに注意喚起を行うための車内ディスプ有りとしてもパケット到達率は80％を頻繁

レイによるユーザインタフェース（GUI）に下回っている。一方、MM−SAは大規模を開発し、車両に搭載して都内において

電波航法

No53（2011）

一43一

フィールド実験を行った⑨。図12にプロトタイプの外観、図13に車内ディスプレイへの実装の様子を示す。ディスプレイ上では、カーナビ地図の上に周囲の他車両を表示し、華車にそれらが接近すると注意喚起の表示を行う。注意喚起はディスプレイとともに、音声によっても行われる。

図14は、フィールド実証実験を行った場

図14

フィールド実証実験の様子

所（東京・東銀座）と実験の様子を示している。実験の結果については文献（9）を8参照されたい。

歩車間通信におけるアクセス方式
歩行者と車両との間の接触事故を防ぐための歩車間通信では、歩行者が何らかの無線端末を携帯し、面々問通信と同様に、車両端末と歩行者端末の間で位置情報等を交換し、双方に対して注意喚起を行うシステ
ムが想定される。その場合、道路周辺に分布する歩行者端末の数は、都市部などでは車載機の数に比べてさらに多くなると考えられるが、実際はほとんどの歩行者は事故に遭遇する確率が極めて低いことが多い。
このため、いかにそれら危険度の低い歩行者端末を注意喚起対象から除外し、通信の混雑を抑制するかが確実な事故防止を実現

サイズ：32◎（W）x258（D）x栓5（H）

図12
（BB

l

する上で重要となる。

また使用する周波数帯によっては、端末

MM−SA車載装置プロトタイプ
base

band，

RF＝RadioFrequency）

をもつ本人自身や周辺の他の人の人体による遮蔽などにより信号が大きく減衰することも想定される。さらに、歩行者はわずかな位置の違いにより危険性が大きく異なる

場合も考えられ、GPSによる位置検出精度を従来のそれに比べてさらに改善する必要がある。特に、大きな建物等によるGPS信号のマルチパスによる誤差増大の回避が不可欠である。

近年、急速にスマートフォンが普及して
図13

車内ディスプレイによる注意喚起

いる。スマートフォンはGPSや加速度セン

一44一

JACRAN，No．53（2011）サ、歩数計などを内蔵している場合が多く、究委託により実施したものでありここに感これらの各種センサを組み合わせて活用す謝する。

ることにより、歩行者の危険度を推定できる可能性がある。また、高齢者等がもつ杖

参考文献

や子供用防犯ブザーなどに内蔵あるいは外（1）ITS情報通信システム推進会議：付けされた無線端末の使用も考えられる。

「5．8GHzを用いた二二問通信システ

ATRでは歩行者端末のもつ各種センサ

ムの実験用ガイドライン（1．0版）」、

2007年5月の組み合わせによる歩行者の事故危険度の判定方法やそれを積極的にCSMA／CAや（2）ITS情報通信システム推進会議：

自律分散型のCDMAに取り入れたアクセ「700MHz帯を用いた運転支i援通信

ス制御方式（lo）、人体等による信号減衰を克システムの実験用ガイドライン（1．0

服するためのマルチホップ通信による歩行版）」、2009年2月（3）http：／／www．npa．go．jp／toukei／

者端末間協調技術、ならびに歩行者端末測位の高精度化技術（11）などの検討を行っている。なお、必要な処理をバッテリ駆動の携帯端末で高い負荷を伴わずに行うためのanzen／01asv／（5）H．Yomo，0．

アルゴリズムの工夫も重要な課題である。

9

koutuu48／home．htm（4）http：／／www．mlit．go．jp／jidosha／

おわりに

Shagdar，Miyamoto，

Y．

T．Sakai，R．

Kondo，
Miura，「Development

安全運転支援：のための遥々間通信に適用

T．

Ohyama，

J．

and

of

Hasegawa，

S．

Inter−

SystemVehicleCommunicationsで行われた研究を中心に紹介した。この方

for

Driving

式は国内外で検討が進められている車々間

Wireless

通信の標準規格とは一線を画しているが、Vol．16，

その高いレスポンス性と信頼性を生かし、

Support」，

Communications

Issue6，（6）0．Shagdar，

pp．24−31，

T．

Obana：

CDMAする通信方式の研究動向について、ATR

SafetyMagazine，

M．

N

ShirazL

将来のロボット問通信等への応用も期待さ

H．Yomo，R．

れる。

Driving

SupportCDMA

Inter−

VehicleCommunications」，

Journal

また、歩車間通信の検討状況についても簡単に触れた。これも早期実用化の要望がofInformation

高いが、まだ困難な課題が多く研究要素も

issue

of

強い分野であると考えられる。国、研究機

Systems

関、自動車メーカ、通信機メーカ、およびfor

通信事業者等の連携による今後の進展に期

No．1，

なお、本研究の一部は、情報通信研究機
構の民間基盤技術研究促進制度に基づく研Nα53（2011）

一45一

using

Obana：「Safety

Processing

Transportation

andCommunication

andMobileSecureSociety

PP．101−115，

Jan．2010

H．Yomo，Speciallntelligent（7）P．Davis，

待したい。

電波航法

Safe

S．

IEEE

Dec．2009

Ohyama，

Miura，

M．

R．

T．

，

Vol．51，

Ohyama，0．

Shagdar，

Miura，「Comparison

of

and

S．

Obana：

CSMA／CA

and

CDMA

Based

Inter−Vehicle

Communicationfor

Warnings

in

Large

Systems」，

ITS

World

Collision
Scale

Road

Congress

2010，

0ct．2010（8）伊藤健二、田所幸浩、鈴木徳祥、原田

知育、尾口健太郎、伊藤修朗：「車車問通信による安全運転支援システムの性能評価」、情報処理学会研究報告、
2007−ITS−30（10），pp．57−64，

Sep．2007（9）筒井英夫、大山卓、三浦龍、小花貞夫：「安全運転支援：車車間通信方式MM−SAの実証実験」、信学総大A−17−2，2010年3月（10）筒井英夫、大山卓、三浦龍、小花貞夫：「歩行者事故低減のための歩行者コンテク
スト推定の基礎検討」、信学ソ大A−17−
18，2010年9月（11）湯素心、筒井英夫、大山卓、三浦龍、

小花貞夫：「車車間通信ネットワーク
における高精度相対測位手法の提案」、
面上ソ大A−17−12，2010年9月

一46一

JACRAN，Nα53（2011）

地震予知研究の現状とVLF／LF電波を用いた
地震予測の実用化
電気通信大学、㈱早川地震電磁気研究所、
地震解析ラボ（インフォメーションシステムズ㈱）

早川正士
まえがき

地震災害を軽減するという目的のためには2011年3月11日東日本大震災はその被害予知研究よりは防災の方がより直接的であのほとんどは津波によるものであったが、ることから、建造物の耐震性等を高めるこ

地震予知の重要性を全世界に知らしめることが必要であることは論を待たない。しかととなった。地震の短期予知とは地震の数し、地震予知ができれば人的損失の著しい日から1〜2週間前に「いつ、どこで、ど軽減だけでなく、防災上からも大変重要での位の大きさ（マグニチュード）の」地震

あることから、地震予知研究は国民的関心が来るかを予測することである。地震観測も高く、また学問的に見ても地球科学に残に基づく地震予知が長年にわたり行われてされた最大のフロンティアの一つと言ってきたが、その限界が明らかになって来た。

も良いと考える（1）〜（4）。

神戸地震後、力学的手法に代わって、電磁地震学での中期・長期予測ではない。中気現象が地震前兆（予兆）として極めて有期とは数年から数10年オーダ、又長期とは望であることが分かってきた。新しい電100年以上のオーダのタイムスケールでの磁気手法の登場である。特にVLF／LF送信予測である。中期予測とは「○○地方には局電波を活用した電離層擾乱の観測は国内

ここ30年にてマグニチュード○の地震が起

ネットワークを用いて約15年続けられ、電こる確率はXX％」という如きもので、過離層擾乱と地震（マグニチュード6以上、去の地震統計に基づいてその地域は地震が浅い（40km以下））との有意な因果関係が起こり易いか否かということを示すだけ近年得られた。このVLF／LF法を用いた手で、いつ起こるのかという情報は与えない。

法は実用化され、地震予測を配信するベン
チャー会社を我々は設立し、定常的情報発

2

信をスタートしている。

地震予知不可能論の不毛
過去50年間地震予知は地震学のテーマとして取り扱われてきたが、その歴史の迷走ぶりは上田（2011）（5）に詳しく記されてい1地震短期予知の定義
ここで言う「地震予知」とは、地震の数る。「現在の科学では地震予知は出来ない」

日から数週間程度前に地震を予知することという見解はかなり一般的のようである。

であり、地震の短期予知は、日本のような

しかしここで注意するべき点がいくつかあ地震国では社会的要請の強い課題である。

る。第一は地震予知の定義である。「いつ、電波航法

No．53（2011）

一47一

どこで、どの程度の大きさ（マグニチュー

かし、数回失敗が続いたからといって諦めド）の地震が起こるか（地震予知の三要素る必要はない。科学・技術は失敗と成功をという）を事前に知る」というのが至極当重ねて育つものであることを忘れてはなら

然の定義と思われる。それには観測可能なない。しかも以下に述べるように実際は地何らかの前兆現象と地震との問に科学的関

震予知研究は既にかなりのレベルまで到達

連があるか否かの確立が最重要であり、ひしている。未完成の度合いを含めて、社とたびそれが確立されたら原理的には地震会に実状を知らせるのが重要と考え、本レ

予知は出来たことになる。前兆現象と地震

ポートを書いている。

との関連についての物理学的究明が科学的

過去地震学者が用いてきた力学的地震予地震予知といえ、現在多くの前兆現象はこ

知法は、基本的には地殻の変動を地震計、ひずみ計等によって測定するものである。

の段階にあるといえよう。

「実用的地震予知」となると話は違って大地震（本震）の前にその前触れのようなくる。地震予知の三要素を、「役立つ精度」

小さな地震（前震という）が起こることがで社会に伝えるという条件が加わるからある。この情報が地震の直前予知に貢献しだ。ここで重要なのは「役立つ精度」が玉た例（例えば、中国海城地震）はあるが、磨的でなく、地震予知が出来る出来ないと如何せん前震を伴う地震の割合は2〜3割いう議論を不毛にしがちな原因の一つはこにとどまるため、極めて有用な地震予知法

こにある。「東京に一週間程度後に比較的とは言えない。これらの状況や過去の前兆

大きな（マグニチュード（M）6以上）の研究を踏まえ、1998年文部省（当時）の測地震があるかも」（これは短期予知）から

地学審議会は「地殻変動測定（地震測定）「南関東地域に十年以内にM8の地震の恐れ

では地震予知は不可能である」とする報告あり」（これは中期予知（予測）と言えよ書を公表した。その後、地震予知不可能論う）など「役立つ精度」はいろいろあり得が地震学者、メディアでの強い風潮となっる。ところが地震学者の中には、初めからており、更に前兆、予知という言葉を使用

著しく厳しい条件を課し、それに適合しなすることすら樺れることもある。

い予知は予知ではないとする否定論者が多いようである。その種の立場からは、「社3

地震予知学と地震学

会・経済損失が大きいから、絶対確実では地震学とは、地震が起こった後にその地ない予知はむしろ有害だ」といった議論ま

震のいろいろなマクロな（巨視的）特性

でもが出るに及んでは何をか言わんやであ（どの断層と関係していたとか、どれだける。「東海地方ではこれこれの異常事象がずれたとか等）を調べることにより、地震おきているから、当分の間警戒した方がいの発生メカニズムを解明する学問である。

い」といった程度でも「役に立ち」得るの

地震観測はもともと地震予知には不向きではないか。更に、「東京地区には来週はで、将来の地震についての情報を得ること

地震はなさそう」でも大いに有用ではないは出来ない。

か。それすらも失敗することもあろう。し一48一

それに対し我々が提案するのが「地震予

JACRAN，No．53（2011）

知恩」である。地震を予知するためには、るが。

その前兆（予兆）現象を探ることに尽きる。

電磁気現象が地震の短期予知において近震源での高まるストレスにより発生する如年注目されるようになったのにはいくつか

何なる前兆現象でも良く、なまずでも良いの理由があるが、以下ではそれらを具体のだ。ただし、その前兆と地震との因果関的に述べよう。第一の理由は、地震に伴係が得られれば、実用化に大きく前進する

う興味ある現象の発見である。先ず、第ことになる。前兆現象のほとんどは非地震

一は大地震（M7、8程度の）の前兆として現象で、いろいろな電磁気現象がここ15

ULF（ultra−low−frequency、周波数IHz以〜20年にて発見されている。従って、地下）電磁放射が検出された。1988年旧ソ連

震予知学は学問的には地震電磁気学とも言グルジア共和国でのスピタク地震とその一える。

年後の1989年のカリフォルニア・ロマプリ

エタ地震の際に、極めて類似のULF電磁放4射が発見された。その後1993年グアム地震

地震電磁気学の創成
地震観測による地震予知が困難であるとに対して早川らは全く新しい信号解析法をすれば、非地震観測に基づく新しい手法を開発し、前兆ULF電磁放射の検出に成功し模索することになろう。この新しい手法とた（6）（7）。続いて、地上高度60〜70kmに存して登場したのがであ在する電離層までもが地震に伴って擾乱さる。電気、磁気、電磁気（電磁波）現象のれていることが神戸地震（1995年）の際早観測に基づくもので、神戸地震後著しい発川らによって明瞭に発見され、世界的な注展を遂げている（1）〜（7）。地圏内では震源目を集めた（6）（7）。ULF電磁放射は地圏から付近の圧力上昇に伴い微小岩石破壊（マイの直接的な放射であり、比較的受け入れ易

クロフラクチャという）が必ず地震に先行

いものであったが、電離層が地震の影響をし、電気／電子工学ではお馴染みの摩擦電

受けることは地白の何らかの効果が大気圏

気、圧電効果等のメカニズムにより電荷分を通して電離層まで伝達されることを示唆

電磁気的手法離（プラス、マイナスの電荷の発生）（即ち、し、にわかには認めがたい発見であった。

電流）が発生することとなる。この電流が第：二の理由は神戸地震後日本政府（旧科学

いろいろな電磁気現象の源となる。これら

技術庁）による地震総合フロンティア計の地圏内のミクロな（微視的）情報が地震画の実施である。二つの研究機関、理化学

予知では重要となる。一旦電磁気現象が起研究所と旧宇宙開発事業団（NASDA）に

これば、その効果は周波数にもよるが、数対して「電磁気現象を用いた地震予知の可10km〜100km地圏内を伝達し、地表近く能性を追究せよ」との要請があった。早川でも受信され得る。この前兆性と遠隔性がは後者のフロンティアを担当し、幾多の成

電磁気的手法（非地震観測）が力学的手法

果を挙げたが、最も重要なものの一つとしに対して決定的に優れている点である。勿て地震電磁気研究分野での国際的活動母体

論、基本的には地圏内でのマイクロフラクを創出したことであろう。過去4回（1994、

チャというミクロな力学効果が原因ではあ1997、2000、2005年）電気通信大学におい電波航法

No．53（2011）

一49一

てIWSE（lnternational
SeislnoWorkshopon

問分野として創成されつつある。

Electromagnetics）（地震電磁気現5

象と地震予知）という国際会議を開催し、地震予知学の最前線

国際的研究活性化に寄与している。日本のすでに前節で述べたように、地震電磁気

フロンティア研究の成功に刺激され、台学は、（i）地圏内からの直接的効果（例え湾、インド、イタリア、ロシア、メキシコ

ば、ULF電磁放射）だけでなく、（ii）大等の国でも、地震電磁気に関する国家プロ

気圏での擾乱、（iii）電離層プラズマの擾ジェクトが採択されている。最後の理由と乱のように広い領域にわたる現象を対象として、仏国による地震電磁気専用人工衛星し、各々の領域での現象の存在とその検証（DEMETER）が2004年6月29日に打ち上だけでなく、地響の効果が如何に大気圏、げられたことを挙げることができよう。早電離圏まで伝達されるかという「地圏・大川は当初よりこの衛星計画に深く関わって

気圏・電離圏結合」の解明にまで研究が拡きたが、我々も含め各国の研究者がGuest

がっている（6）⑦。図1からわかるように、観Investigatorとして参加し、興味ある結果

測手法も地下探査などの地上観測だけでなが出始めている。この種の衛星観測は地く、人工衛星による観測も不可欠となって上観測との同期連携観測により地組・大気

きている。

圏・電離圏結合メカニズムの解明には不可欠の手段である。この状況を概念的に描い

5』

ULF電磁放射の成果たのが図1である。以上述べた様に、地震

すでに地震予知の観点から有望と目され予知の可能性を追究する地震予知学は、地ているのが、（1）ULF電磁放射と（2）電震電磁気学という極めて学際的な新しい学

離層擾乱のモニタである（6）（7）。我々の代表

図1

地震に伴う各種電磁気現象とその観測手法
現象は地圏だけでなく、大気圏や電離圏にも及ぶ。

一50一

JACRAN，Nα53（2011）

的な成果を紹介しよう。学術的記述が多く35．2なることをご容赦願いたい。先ず、ULF

35

電磁放射に関する例を述べる。すでに我々

騨欝蟹1…：灘34．8

は関東地区内にU：LF電磁放射の観測ネッ
幕 葺

曾346

トワークを構築し（6）（7）、15年来観測を続け

年の三宅島噴火に伴う地震活動に先行して出現したULF電磁放射である。図2は伊2糠嬢撒

嫉6、O11＄細

34．2

3堅38

肇3慧．5

雀3§

重39．5

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めn§｝セu（艶§（deg）

豆半島でのULF放射観測網を示している。

図2

伊豆半島および房総半島では磁界3成分（水平磁界HNS（南北成分）、

雛1書5曲lyコ2㈱o｝
響響344ているが、この聞の最大のイベントは2000

伊豆半島でのULF電磁放射観測ネッ
トワークと2000年伊豆諸島群発地

震の震央（参考のため、1998年のHEW（東西成分）

群発地震も表示した）。

と鉛直磁界Hz）を測定するアレー観測（50または12．5Hzサンプリング）を実施していに展開された磁力計のデータを用いたたる。2000年6月末より三宅島で地震活動がめ、原理的にこのPCA解析では3個の信号活発化し、噴火活動が始まった。同時に三（雑音）源を分離することができる。ある

宅島だけでなく、その周辺でも極めて活発観測点で受信される地磁気変化は一般に、な群発地震活動が発生した。7月上旬には（1）超高層（磁気圏／電離圏）の地磁気変M6クラスの複数の地震が発生した。

動の効果、（2）人工ノイズ、（3）それ以外

ここでは主成分解析（Principal
Componentのもの（地震活動に関連する変化を含む）

Analysis：PCA）と呼ばれるの合成であると考えられ、PCA解析によ手法を伊豆に展開している地磁気アレー観

りこれらの雑音を分離抽出しようとするも測のデータに適用した結果（8）を紹介する。

のである。世界ではじめての試みである。

空間的に近接した3地点（踏越、賀茂、持越）

各観測点の時系列データをもとに周期100

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図3

電波航法

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2000年伊豆諸島群発地震の際のULF電磁放射の時系列変化
上図は第3主成分（λ3）の強度。下図は比較のための地磁気活動（Ap指数）。

No．53（2011）

一51一

晒

顯

秒前後の変動に注目して固有値解析を行

ロンティアが終了した後は、財政的困難さ

い、その固有値λ．（ηニ1〜3）、即ち各のため、観測点は縮小してきた。図4は現雑音強度の時間変化を追跡した。解析の結時点でのVLF／LF観測（受信）ネットワー

果、第1主成分のλ1（第1主成分の電力をクの状況で、国内では北から北海道母子

反映する）（図示してないが）は地磁気活里（MSR）、東京調布（CHF）、愛知春日井

動度指数Apと極めて良い相関を示し、超（KSG）、岡山津山（TYM、図中でのTYM

高層の地磁気の効果であると推測される。

は千葉館山で、現在は閉鎖されている。新同様に図示してないが、第2主成分のλ2はしいTYM（津山）は表示していない）に

24時間周期をもち、昼間大きく、夜：間小さ

観測点を置いている。外国にはロシアカ

いという特徴から、人間活動に起因するノムチャカ（KCK）と台湾（TWN）観測点

イズと判断される。図3の上図は第3主成分があるが、台湾だけは現在機器修理中であのλ3の時系列変化で、存在するとすればる。すでに神戸地震後15年以上にわたる連地震に伴う微弱な放射が含まれている可能

続観測を続けているが、長期間にわたり連性のある成分である。群発地震活動の始ま続的に良質のデータを得ることは至難のる前の4月下旬からλ3のレベルがやや上昇業である。同上の論文では、7年間（即ちし、特に7月上旬のM6クラスの3つの地震

2001年1月から2007年12月までの期間）のの数日前から顕著にλ3値が上昇している

データを採用し、又すべての伝搬パスのことが確認された。この時系列パターンはデータを詳細にチェックした結果、良質のカリフォルニア・ロマプリエタ地震の際のデータが得られた以下の6つの伝搬パスを縫姦￥践鼠毒騨《難『業A瓢：群難＄無躯蚕（｝媛《》s欝鷺慰《茸整欝驚業聡難燕鷲⑪饗＄動が地殻活動起源のものであった可能性が

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2010）（15）を紹介する。

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て行っているが（11）〜（14）、最新の統計結果
aL

鱒

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2004年新潟中越地震（10）等の事例解析もあるが、更に、複数の統計解析も併行し

葦鱒

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登
毒

ある2004年インドネシアスマトラ地震（9）、導懸

難湘の観測例を次に示そう。最近の大地震で

茎憩

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VLF／LF送信局電波を用いた電離層擾乱

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VLF／LF送信局電波による電離層擾

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極めて高いと考えている。

5．2

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時系列変化とよく似ており、我々はこの変

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心鱒塵土紳撫撫聡無月鞠慈淫

神戸地震後我々は徐々にVLF／LF観測

図4VLF／LF観測データに基づく地震に点を増やしてきたが、2001年の地震フロ伴う電離層擾乱（VLF／LF伝搬異常）

観測

ンティアの枠内での旧宇宙開発事業団

用いた6伝搬パスのフレネルゾーン（感知領域）と解析した地震（丸印に（NASDA）の地震リモートセンシングフて表示、色は深さを示す）。

一52一

JACRAN，No．53（2011）

VLF／LF信号解析について次に述べよ用いている。
（1）JJY−KCHう。我々は解析法として二つの方法、即ち、（2）

JJY−MSR

ターミネータ・タイム法と夜間ゆらぎ法を（3）

JJY−KCK

開発している（14）が、ここでは後者の（4）JJI−TYM（千葉の館山、現在の岡山

間ゆらぎ法

津山でない）

夜を採用する。

dlAω＝Aω一〈Aω〉（5）

JJI−MSRという差分を用いる。A（t）はある日のあ（6）

JJI−KCK

る時刻tでの振幅を、〈A（t）〉は同時刻受信するVLF／LF送信局は国内の2局で、tでのその日の前後10日間の平均振幅を示

一つは福島にあるJJY局（40kHz）で、電す。夜間としてUT＝10時〜20時（LT＝波時計のための標準電波である。他方、

19時〜5時の夜間）の時間帯を対象とした。

JJI局（22．2kHz）は海上自衛隊所有のも夜間振幅の2つの物理量；（1）夜間平均振ので、潜水艦との交信のためのものであ幅（トレンドと名付ける）、（2）分散（振る。勿論、三二測点では外国の3局（NWC

幅のゆらぎ）を1日毎に評価する。図5が局（オーストラリア）、NPM局（ハワイ）、

LF伝搬異常、即ち電離層擾乱と地震とのNLK局（シアトル、米国））も同時に受信因果関係をSuperimposed

している。

（SEA）を用いて得られた結果である。（a）

epoch

analysis

次に、取り扱う地震についてはマグニ

はトレンドに関する結果、（b）は分散に

チュード6．0以上と厳しい条件を課し、ま関する結果である。縦軸はそれぞれの物理

た伝搬パスの感知領域（フレネルゾーン）

量（トレンドと分散）をそれぞれの標準偏内に発生したものという条件を課した。図差（σ）にて規格化した量である。横軸の4を参照されたい。すでに、我々の以前の二日は地震日を、マイナスは現象が地震の研究（11）〜（14）により、電離層擾乱はマグニ

前に、プラスは地震後に発生することを意

チュード5．5以上の時には明らかに発生す味している。ここで用いたSEAは何10ヶることが分かっているからである。

の地震に対する結果を地震日（零日）を中

（a）

一3

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電波航法

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Superimposed epoch analysisによる地震と伝搬異常（電離層擾乱）との因果関係（a）はトレンド、即ち平均夜間振幅、（b）は分散。EQは地震の日、一は地震の前、＋は地震の後を示す。縦軸は標準偏差（σ）にて規格化している。

No．53（2011）

一53一

心としてスタックすることにより、現象をスと震央の場所とを対比してプロットしたより明確に表示できるものである。

もので、図7はNLK−CHFパスの伝搬特性を更に、地震の深さが重要な役割を果たす

まとめたものである。上段はトレンド、即ため、深さを二つに分割し、深さ40km以

ち夜間の平均振幅、下段は分散の結果で、下の浅い地震（図では太線にて表示）と深ともにσにて規格化されている。図7の上さ40km以上の深い地震（図では細線にて図を見て下さい。2011年1月1日からのデー表示）に分類して議論している。先ず、図タですが、この3ヶ月問においてトレンド

5（a）、（b）を見て気づくことは、深い地の著しい低下は見られず、明瞭な異常は震（細線）においては、トレンド、分散と3月5日と6日に出現しているだけである。

も2σという基準には全く到達しない点で特に、3月5日のトレンドは一3σを超え、ある。それに対して、太線にて表示してい一4σにも接近する大きな異常です。対応

る浅い地震は全く対照的な変化をしている

する分散も上昇している。これが今回のことが理解される。即ち、トレンド、夜問

3．11地震の前兆と考えられます。従来我々

平均振幅は地震5日前に有意に、一2σを超は陸域での地震を対象としてきており、陸えて減少している。換言すると、地震の約域地震に対しては多くの事例と経験をすで1週間前に夜間の振幅が有意に低下するとに持っているが、海域での地震は我々に言える。同時に、振幅の変動の度合いを示とって初めての経験である。図7より、海す分散は地震の前に2σ（3σにもi接近）をの中で地震が発生しそうであることは分か超えて著しい上昇を示すことがわかる。以るが、場所の特定は他の伝搬パスの情報が上をまとめると、マグニチュード6以上の、ないため困難である。この為、予測を出す

しかも浅い陸域地震とVLF／LF伝搬異常

ことは出来なかったというのが我々の実情（電離層擾乱）との間には統計的に有意なである。

因果関係があることが証明されたことになる。結論として、地震の約1週間前に前兆

6

地震予測情報の配信
VLF／LF送信局電波を用いた電離層擾乱

的電離層擾乱が観測されることになる。

それでは2011年3．11東日本巨大地震の前の観測は多年の実績があり、2010年米国地兆について述べよう。1995年の神戸地震は

球物理学会誌（J．Geophys．

Res．）に、電陸域での地震でもあり、宏観現象も含め多離層擾乱（VLF／LF伝搬異常）と一雨地震

くの前兆（予兆）が報告されていた。然る（マグニチュード6以上の、しかも浅いもの）に、今回の3．11地震は海域での地震というとの問には有意な因果関係があることを証ことが主原因であろうが、前兆現象は極め明している。即ち、この手法が各種の有望て少ない状況であった。そんななか我々はな電磁気手法のうちでも最も信頼できると事前にこの前兆を見ていたこともあり、情言える。両者の因果関係が確立したという

報発信が出来なかったことが大変残念でな事は実用化に大きく近づいたと言える。

我々は一昨年（2010年）にこの原理に基らない。

図6はNLK（米国シアトル）一CHF伝搬パ

づいた地震予測情報を配信するベンチャー

一54一

JACRAN，Nα53（2011）

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図6

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2011年3月11日の巨大地震の震央と解析した伝搬パス（CHF（調布）一NLK局（シアトル、米国）、

JJY局（福島）一MSR（母子里））鋤三岡蕊、一灘灘謙く一・奪鞭㌧2導裏憲／1バー蒙磁レき／鷲

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◎3趨

図7 3．11地震に伴う前兆的電離層擾乱
3月5日、6日にトレンド（上図）の著しい低下（一3σを超えて）と同時に分散（下図）の著しい上昇が見られる。

電波航法

Nα53（2011）

一55一

カンパニーを設立した。インフォメーショ

いくら当事者が正しいと主張してもそう簡ンシステムズ㈱、地震解析ラボである。一

単には受け入れられない。この地震予知学

昨年は試験として無料での地震予測情報配（地震電磁気学）の歴史もすでに15年以上信を行ったが、その結果は地震解析ラボ

あり、本レポートで紹介した結果を含め、のホームページに予測と結果のアーカイ前兆と思われる報告例は充分であると我々ブが掲載されている。3．11地震後事業の将は考える。ところが、一歩他分野（例えば来が著しく危ぶまれたが、その後の外国局地震学）に踏み出すと、まだほとんど興味

電波の回持性の集中的調査により我々の心を持たれていないことに気付かされる。不配もぶつ飛ぶこととなった。即ち、外国送思議といえば不思議だが、当然とも言える。

信局（NLK局、

NPM局）電波のその最たる例が地震に伴う電離層の擾乱か伝搬特性について調べた結果、余震活動も知れない。地殻活動が如何に電離層までと考えられる海域での地震も従来の国内影響するのかは大変考えにくい。我々のよ二局（JJY局、

JJI局）からの電波特性と外うに永らく電離層研究に従事していた者で国3送信局電波の伝搬特性の融合により実すらそうであるから、地温の研究者には予にうまく予知できる事が分かって来たので

想だにしないものであろう。

NWC局、す。この結果に勇気づけられ、我々は数ヶここで、地震予知研究の将来の方向性に

寸前より地震予測情報の有料配信したわけ

ついて述べよう。先ず、地圏内現象にせよ、です。個人でも、法人にも。皆様の御支援

大気圏i擾乱、電離圏擾乱にせよ、事例の数も徐々に高まり、本年（2012年）1月にはを著しく蓄積し（百例、千例）、擾乱と地

i−Phone、震との間に明確な因果関係があることを証

i携帯電話より我々の情報が流れ始めている。

明することが急務である。既に、我々の電7測という利点を最大限に活用し、本報告で離層擾乱に関してはVLF／LF手法の積分観
地震予知学のすすめとその将来
地震予知研究は神戸地震後の日本グルー述べた様な統計解析により、両者の間に有プの輝かしい貢献により、日本が完全に世意な因果関係を確立している。しかし、他界をリードする学問となっている。又、各の観測項目に関してはその段階には至って

国の地震電磁気研究も急速に進んでいるこ

いないのが現状である。前述した様に、地とは頼もしい限りである。今までの経験で山、大気圏、電離圏が結合したシステムと確かなことの一つは、事前であれ、事後でして機能していることが理解された以上、あれ、予知科学的に意味のあることが言え

地震電磁気現象の信葱性を高めるために、たのは、何らかの具体的な観測事実があっ「独立な観測事実の相互整合性」についてた時に限るということである。当たり前の工夫できることがあるのではないか。複数事で、科学的根拠を確立し、そのことを広の研究グループが各種の連続観測を、同じく科学者コミュニティや社会一般に納得し観測場所で同時に行うというような総合観てもらわなければならない。

測も有効であろう。同時に理論のモデル造

しかし、科学革命はそう簡単ではない。

りとモニタリングの連携プレーも緊急に望一56一

JACRAN，

Nob3（2011）まれよう。一つの地震に対して多種多様のたい。即ち、電磁気学のほか、電波理工学、

観測結果を得ることは、単なる信愚性の向大気電気学、プラズマ物理学、大気物理化

上を超えて何が実際に起ったのかを解明す

学、超高層物理学、信号処理三等が重要なる科学にとっても本質的な意義がある。

役割を果たすのに対して、地震学、地質学

また、各観測点での観測物理量のより詳は地圏の基礎的情報を提供するという位置細な情報を得ることも不可欠である。例え付けである。勿論、地圏内での力学運動と

ば、いろいろな周波数での電磁放射を例に関連付けた電磁気現象のモデリングも今後取れば、その詳細な波動特性（周波数スペ

考えなければならないが。

これらの地震電磁気現象のメカニズムやクトル、放射源等）を把握するための多点

地気・大気圏・電離圏結合メカニズムの解

アレイ観測などの実施も不可欠である。

続いて地震電磁気学は種々の現象の観測

明により、科学的地震予知の段階から実用

量の連続観測データに基づいており、いつ的地震予知への大きな発展も期待される。

も時系列データが我々の主たる情報源であ

常用いる2σ基準等の純粋な統計的手法に

あとがき
最後に一言述べる。先ず、小生の著書（16）

よっていたが、統計的手法でも予測概念を「地震は予知できる」では、地震予知学の取り入れた手法や我々が提案している様最前線としてVLF／LF電波を用いた電離層なフラクタル解析等の適用により地圏内で擾乱の詳細を述べ、地震予知学と地震学がの非線形過程（自己組織化臨界性）を確認

別ものであることも強調している。更に、するなどの物理的手法の使用も不可欠であ

早川監修の「地震予知研究の最前線」（17）は、る。しかし、従来の現象の存否は我々が通日本人10人と外国人20人の研究者によるレる。

地震学者の多くは地震予知とは関わりのビューを収集した大作である。各グループ

うすい研究に従事しており、彼らの力だけの得意とする分野での研究活動をまとめて

では地震予知は不可能であることを知っている。地圏、大気圏、電離圏での現象をすいる。ところが「地震予知」に地震と言う

べて網羅している。地震予知学に従事する言葉がついているので、自他ともに彼らの世界中の研究者の数は極めて少ないにも関仕事ということになる。そして、誰かが予わらず、彼らが献身的に努力している姿を知を行えば、「我々地震学者が出来ないこ皆様に伝えたいと考える。地震予知学の世とが素人（非地震学者）が出来るはずがな

界的高まりを国民の皆様に御三解いただきい」と判断する。地震予知学と地震学とはたいのです。

全く異なるものであるということを、地震学者にも、社会にも、政府にも理解してい文献

ただきたい。地震予知学は非地震測定、即（1）早川正士，最新・地震予知学（電磁波ち、電磁気現象が主役であることは前述し異常でわかる，その前兆），祥三社，1996

た通りである。この地震電磁気学は実は極年．

めて学際的な学問分野であることも強調し

電波航法

No．53（2011）

一57一（2）上田誠也，地震予知はできる，岩波科

学ライブラリ79，岩波書店，2002年．

Prefecture（3）早川正士，なぜ電磁気で地震の直前予Ear廿1，

知ができるか，日本専門図書出版2003（11）Rozhnoi，年．

earthquake，

Phys．

Chem．

vol．31，356−364，2006．

A．，

M．

S．

Molchanovand（4）早川正士，地球環境とノイズの意外な

latitude

LF（40kHz）phase

関係（地震、大気、宇宙の声をきく），

associatedwithearthquakes丘）r

技術評論社，2009年．

and（5）上田誠也，どうする1日本の地震予知，

No．7，1036−1045，

2006．

（7）Molchanov，0．

Seismo

A．，

and

M．

Hayakawa

Electromagnetics

andRelatedPhenomena：History

TERRAPUB，（8）Gotoh，

and

Y．

of

islands

J．Atmos．

ULF

Electr．，

T．

Sawaya，M．

Ishikawa，

andH．

Sasaki，A

statistical

on

the

effectofearthquakes

on

based

on

the

propagation

data

in

ionosphere，Japan，

Ann．

Principal

component

Yoshida，

data

A．Rozhnoi，July

vol．22，

T．，

M．

S．

Maekawa，（13）Kasahara，

fbr

2000，

Y．，

F．

M．

Muto，

M．

correlation

Hayakawa，A

possible

ionosphericperturbations

with

Sumatratherevealedfrom

Yamauchi，
ef〔6ctofassociatedearthquake，

subionospheric

653−656，2008．

very−（14）Hayakawa，（10）H：ayakawa，RemoteNo．13，3133−3139，2007．

M．，1（．

S．

Maekawa，

Y．

Ida，

T．

Gotoh，

N．Yonaiguchi，

H．

SasakiT．Nakamura，Electromagnetic

precursors

to

the

2004

Ohta，
and

O．

the

ionosphericasdetectedbypropagation

earthquakes，

NaturalSystemSci．，

vol．8，M．，

VLF／LFradio

ionosphericwithperturbations

earthquakes，Sensors，vol．7，1141−1158，2007．

Ohta，

T．Yamauchi，

of

K．

M．

betweenandas

Horie，

statisticalEarthassociatedlJ．

vol．24，theanomalies
Hazards（NWC−Japan），

Int

study

On

VLF／LFsounding

vol．28，T．

Hayakawa，Solovieva，subionosphericlow−frequency（VLF）propagation

Sensing，T．

Hayakawa，

A．Molchanov，

No．1，1−12，

T．

M．

Geophysicae，

perturbations（9）Horie，

Yamauchi，2219−2225，2006．

2002．

and

Horie，

Hayakawa，

inconditions，T．

subionospheric：LF

results，

geomagnetic

quiet

vo1．29，589−598，

M．

earthquakes

Middlevahations

Earth，

thep．，2008．

Akinaga，

Hattori，

analysis
Izu

latestTokyo，189

K：．，

K．

and

geomagnetic

Chem．

（12）Maekaw乱S．，

術と研究動向，電子情報通信学会
J89−B，

Hayakawa，

A．

2004．

（6）早川正士，地震電磁気現象の計測技

論文誌，vol．

disturbed

Phys．

中央公論4月号，196−208，2011年．

M．

Solovieva，0．

（15）Hayakawa，and

Mid−Niigata

一58一Nakamura，Maekawa，

Y．

M．，
F．

Muto，

Hobara，

M．Solovieva，Astatistical

Y．

and

study

Kasahara，

T．

T．

S．

A．

Horie，

A．，

Rozhnoi，

O．

A．

Molchanov，

on

the

correlation

JACRAN，No．53（2011）

between
perturba廿ons

lower
as

seen

VLF／LFpropagadon

エGeophys．

Res．

vol

ionospheric
by

and
115，

subionosphericearthquakes，
AO9305，dotlO．

1029／2009JAO15143，2010．

（16）早川正士，地震は予知できる，KKベ
ストセラーズ，2011年12月．

（17）早川正士監修地震予知研究の最前線
日本専門図書出版㈱，2012年2月．

電：波航法

No．53（2011）

一59一

津波に対するレーダ観測活動の調査
前日本工業大学教授

渡辺康夫
1

はじめに

観測である。第3章ではBanick及びLipa等の2004年12月26日、スマトラ・アンダマン

津波の探知活動を紹介する。HFレーダの観地震の1時間55分後、海洋観測衛星Jason−1

測対象であるwaterがインド洋を西方に向かって伝播中の津波の研究を紹介し、続いて北海道及びカリフォの第一波の上空を偶然に通過し、マイクロ

ルニアのHFレーダによる3／11津：波の観測を

波（Ku及びC帯）電波高度計によってdeep

紹介する。第4章ではハンブルグ大学グルー

oceanを伝搬する津波の波高のプロファイ

プの津波探知活動を紹介する。津波探知研

ル及びレーダ後方散乱強度を初めて明瞭に究の内容を紹介したあと、チリのHFレーダ

pardclevel㏄ityについて計測した。Jasorレ1とタンデム航行していたによる3／11津波の観測を紹介する。第5章でTOPEX／Poseidonも6．5分後に同様に計測しはHinata等の3／11津波の観測を紹介する。第た。さらに、Envisat及びGeosat

6章に結論を述べる。重要な資料の欠落につFolow−On（GFO）も津波データを収集した。2011年3

いては、取得に努め充実したい。

月11日の東北太平洋沖地震においては、北海道、紀伊水道、カリフォルニア及びチリ

2のHFレーダが岸に押し寄せる津波のocean
surfacecurrentを初めて計測した。以上の2004年のスマトラ沖津波と衛星搭載
電波高度計

2．1

二件は電波センシングにとって津波信号のJason−1及びTOPEX／Poseidonの電波高度計

signatureを初めて記録したエポックメーキ

1992年に打ち上げられたTOPEX／

ングな観測であった。本発表ではこの二件

Poseidonの電波高度計（Poseidon−1）及びを中心に、先行研究及びフォローオン研究

2001年打上げのJason−1の電波高度計

を含めて文献を調査した結果を報告する。

（Poseidon−2）の計測目的はSeasatミッショ

第2章においては、スマトラ沖津波を観ン（1）と基本的に同じで、sealevel、

測したJason−1の電波高度計の性能を紹介

signi且cant

したあと、まずGowerの津波波高のプロ

後方散乱係数（sigma

ファイルの分析を紹介する。次にHayashi

Poseidon−1はSeasat（1978年打上げ）及びが提言した、波高の基準値に含まれる誤差

Geosat（同1985年）の技術を踏まえて設計を低減する方法のmultisateliteされた。高度計測の要求精度は1秒インタ

time−spacewave

height（SW：H：）、レーダ

zero）である。

interpola面nを紹介する。続いてGodinのーバルのとき2mH1／3の環境下で4．2cm以下

tsunalni

shadowsの分析を紹介する。第3、である（2）。Poseidon−2はPoseidor卜1の特徴を

4、5章の主題はHFレーダによる3／11津波の引き継いで、信号処理の改良、固体半導体

一60一

JACRAN，No．53（2011）

回路化、小型化、信頼性改善等がなされた。

placeに位置していた」。観測の内容は後周波数と帯域はKu帯が13．575GHz／320

述のGowerの分析と重複する。

MHz、（3）Science誌は2005年5月20日号でスマト

C帯が5．3GHz／320MHz及び100MHz
Dual

ラ・アンダマン地震を特集した（9）。衛星のmodeのときの1secのレンジノ計測に関する内容は上記の資料（1）、（2）で、変調はlinear

frequencyFMchirpである。

イズは、要求値の2．5cmに対して且ightと概ね同じである。

testの結果は1．8cmであった（3）。

2002年にCorsica及びBass

総σ

Strait（オース窯ぴ・トラリア）において実フライト中のJason−1及びTOPEX／Poseidon
absolute

1灘、燈（T／P）のcalibrationが行なわれた（4）（5）。

Geoid等の実環境におけるGPSブイを基準にしたabsolutebiasは、

はT／Pが6±3mm、Jason−1が120±7mm

StraitではT／Pが一10±

品川

黛弾繕

NOAA，

囎噸

スマトラ沖津波の観測データ

鵜慧雛倉

2．2

納

︵§︸⁝疹︾㊤﹂磯q爵⑱燃潔

Jason−1が131±21mmであった。

鱒

9mm、

2．2．1

一＄α

酵
器

であった。Bass峨￠

CorsicaにおいてEOS紙及びScience誌の報告

s潮嵐織￠｛3aso轟一藤｝−．

（1）NOAAは2005年1月10日付で津波の伝播図と4基の衛星の計測データを図1のようM

図1

20041ndian

ポ

緯

Ocean

（2）EOS紙（American
Space

Geophysical

Bay

Union

of

of

Dec．2004．

Ocean，（4．56S，84．12E），02：53；51UT．

Bengal，（13．15N，90．56E），02：59：53UT．

（下図）Measurement

by

Jason−1．［NOAA

News

Oniine，10January

20051

Sciences関係の新聞）は2005年1月25日付でInstituteSciencesのJim

2G

Tsunami（上図）Epicenter：（3．2N，94．2E），00．58：53UT，26
Jason−1：lndian

and

．熱丁

瓢麟無d畷⑲魏

propagationに発表した（6）。

のEarth囎

Ocean

Gowerによる下記の記事

2．2．2

Gowerの分析＝波高プロファイル

Gowerは2007年にJason−1、を載せた（7）。

Poseidon、「衛星の電波高度計は過去に一度だけ、

Envisat、GFOのデータ分析の1999年のOkal等の論文（8）がそれであるが、結果を発表した（10）。

比較的振幅の小さいmid−ocean（1）Jason−1の電波高度計データ

tsunami

計測されたseawavesを探知した。2004年12月26日の津波

TOPEX／

surfaceheightanomalies

は70年代に衛星による高度計測が始まってを図2に示す。データは1秒間の平均値で以来最大のものである。現在軌道を周回ある。電波高度計の且eld

中の電波高度計は洋上5km円のsea

surfaceに海上を5km移動する。地震は2004年12heightを平均して分解能2、3cmで計測す

月26日朝00：58：53UTに起きた。スリラン

る。Jason−1は偶然にもright

カの南1，500kmにあって北東のベンガル湾

電波航法

No．53（2011）

timeにright

一61一

of

viewは1秒間

方向に進んでいたJason−1は02：53：51UTに態で進んでいたことを示している。

4．560S、84．120Eにおいて津波フロントのhalfheight

図2には計算値を重ねてある。計算モデ

position上空を通過した。電波

ルは波長580kmのsine波がエピセンターか高度計の値は直前、直後サイクルの計測

ら速度739km／hで伝播するとし、振幅は平均値を70cm超えて上昇した。続いて平60cmとしている。計算モデルの位相は津

均値から下に30〜40cmドロップしたため、

波のリーディングエッジに合わせた。実

波高の山谷のトータル差は約1mになる。

測値と計算値はフルサイクルにわたってよ

直前直後のサイクルの値を差し引くことく一致し、津波は正弦波波形で伝播したこによって、10日以上続くmesoscaleとを示している。周期は波長と速度からやoceaneddiestideによるバラツキの低減を図っ

47minとなる。60N以北はshallow

water海た。波長は図2の50Sから30Nまでのデータ

域で、モデルにはこれが考慮されていないから580kmと求められる。速度はエピセン

ため実測値と計算値は離れている。また、ターを原点として観測位置と観測時刻か3．50S付近で波長100krnのコンポーネント

ら739km／hと求められる。続いて衛星はが認められる。

13．150N、90．560Eにおいてベンガル湾に向（2）その他の衛星の電波高度計データ

かう津：波フロントのhalfheight

position上TOPEX／Poseidon及びEnvisatからも津空を通過し、シーレベルが20cmドロップ

波フロントのデータが得られた。TOPEX

していることを計測した。この海域では津のデータは間激であった。GFOは地震発

波フロントはシーレベルがドロップした状

生後9時間近くたってベンガル湾上空を

⁝ノγ煽⁝

冨

騨

輪

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総軸融輿
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l

l

〔

暮

峯

i

き

し

じ

ま

ロ

れ、また、相当大きなeddy

activity海域に入っていた。GFOからは津波フロントを示
すデータは得られなかった。（GFOのデー
タは後述のH：ayashiの分析で活用される。）

l蓬

ロアリロドロリアリのアロリアにれつれリワ
ヨ

ロントは南インド洋に移動していたため
amplitudeは著しく減少していたと考えら

⁝ 一 話

叩

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一

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赤道に向かっていた。この時既に津波フ匡讐辱胃皐ηジ

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晶︑難陸︑︸旨 5﹃ユr 奮サ霊﹃畢

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ヰ蟹閉聖丁雛丁蟹7
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警む輔㌘…箋
㌻…す…r讐7ヤ稽ぐ1…1創蝋㍗隔フ磐マ旧i…町

2．2．3

A層井尋こ｝一≠一号一、一濠一一紺」￥＋ヤー1

time−SpaCe

ゴ＝虻1ゴ＝、1芝生ゴニニ1：：t＝1＝張二づゴ＝1叢
｝

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3

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1
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か、様々なocean

ふ

漁聯ぞ｝
図2

Sea

surfaceheightwave

Am＝0．6m）．（a）Jason−1データ：（1）波高は70cm一（30・40）cm，（2）波長は5S−3Nのデータから580km，（3）速度は震源からの距離と時間から739km／h，（4）周期は（2×3）より47min，（5）実測値とモデ

ルは一周期にわたり一致，（6｝13．15N点の波高は一20cm（wave frontはsea Ievelがドロップした状態で伝播）．（b）TOPEX／Poseidonのデータは間欠的．［Gower，

lnt．

J．

RemoteSensing，July

2007．］

phenomenaや観測技術

及び信号処理等のエラーが含まれる。これ

anomalies

実線データ．基準値は直前直後サイクルでの平均値．点線：Sine
モデル（λ＝580km，interpOlatiOn

電波高度計のデータには津波信号のほ鼻をヨHayashiの分析：multisatellite

らのnontsunami

e旋ctを低減する方法として、且ayashiは2008年にmultisatellite

space

time−

interpolationを提案して実データに適用した結果を報告した（11）。この提案方

一62一

JACRAN，Nα53（2011）

法は、複数の衛星の電波高度計の計測デー

塒

タに計測ポイントと津波ポイントとの距離

1灘

差と時間差に応じた重み付けを与え、これ瓢

等の重み付けられた計測データの平均値を

磁

値を津波ポイントの計測値から差し引く方

整

ゼ毒

1拶
拷

法である。この方法によってRMSE（rms
Jason−1の電波高

呈3

error）は4〜5cmになり、

漏＿く鎗暴ご＼婁ア

津波ポイントの基準値と定め、この基準

ま度計のミッションゴール（2．5cm以下）に

穆

近い精度が得られたため、信頼性の高いし

ゼ§

ヨ

ジ

pro且leが得られ

樗

かも明瞭なtsunamLheight

ピ

口たと報告した。

毒

毒、5

毒

4，§

講

弦δ

毒

老5

4

直鎖臣偽鵜

2．2．4

Godinの分析＝Tsunami

shadows

図3

過去の津波において、津波フロントの背部の海面にtsunami

shadowsと呼ばれるフロントと平行した濃い色の帯状の領域がで（a）SeaC−bandJason−1
surfacera〔ねr（1）Data

Estimated
2−4m／s，days

backscattering

tsunamiperiod

et

under
as

al．，

radar

60

to

backscattering

20S）
sセeng廿1，（c）

streng廿1．

before，（2）Data

σo＝±1dB

0．5m）．［Godindata（fromheight，（b）Ku−band

with

the

cycle

35−45min，

Natural109，（3）Data

conditions
andHazards

SSH

and

of

wind

10days

above

after

10m

as

as（0．6−0．7m）〜一（0．4−

Earth

SystemSciences，2009．｝

き、これがフロントとともに岸に向かって進む光景が目撃されている。Godinは2004

いて計測された値から、2〜4mと推定され年忌、津波の山と谷の間にエアフローの乱る。この風速と、津波周期を35〜45min、れが最大となる領域ができ、この領域の海

SSHの最大値〜最小値を（0．6〜0．7m）〜

面のroughnessが増すことによりレーダ後一（0．4〜0．5m）とすると、σoの変化は計

方散乱強度σoが変化することを明らかに算モデルから±1dBと見積もられ、計算値

し、このtsunamiと計測値は合致すると報告した。海面のshadowsを津波探知に応用することを提案した（12）。

roughnessの存在は津：波信号の有用な特徴

Godin等は2009年にJason−1のデータを分析し、tsunami

shadowsを確認した（13）。計測されたSSH（seasurfaceと考えられ、これにより津波を真上からだ

けでなく、広い監視swathをもつ航空機・

height）とσo

衛星搭載SARやマイクロ波radiometerにデータのうち、津波フロントが含まれる

よって遠方から探知できる大きな利点があ60Sから20Sまでのものを図3に示す。図3aると強調した。

はSSH，図3bはKu帯のσo、図3cはC帯のσoである。図工のデータ（1）は直前のサイ
クル、データ（2）は津波当日、データ（3）は直後のサイクルのデータである。注目すべきは、図3b、3cにおいてσoは±ldB変化している。海上10mの風速は、50Sにお電波航法

No．53（2011）

一63一

3

2011年3月11日の東北太平洋沖地震のBragg

津波とHFレーダ＝Barrick，Lipa等の報告されるためドップラーシフトが付加される㈲。

3．1

レーダ周波数が25MHzで、HFレーダの津波信号

3．1．1

Bragg

waveはこの速度でトランスポート

echoとwaterparticleparticlevelocityがレーダに向かって周期的に±50cm／sの変化をするとき、2本のBragg

velocity
currentがない海面をHFレーダ

ピークは予測値から共に＋0．083Hzシフトで観測すると、レーダ波長の1／2の波長をし、次に一〇．083Hzシフトすることを繰りもつ波（Bragg

返す。Particle

Surfaceechoorwave）のエコー（Bragg

lst−order

velocityは深海部においてはHFレーダの検知レベル以下であるが、echo）が観測される。

wave

大陸棚に入り水深が200m程度になると速の波長は6mである。このような比較的短くなるため、津波の接近を探知することがい波長の波の伝播速度は（gλw／2π）1／2、（gできる。津波の波高はHFレーダでは探知

は重力加速度、λwは波の波長）、で与えらできないが、particle

れる（16）。この速度をドップラー周波数のら計算によって求められる。海面の位置

公式にあてはめると、Bragg（距離と方位）の計測はレーダごと．に工夫

レーダ周波数が25MHzのときBragg

waveのドッ

プラー周波数fBはfB＝±（g／πλ，）1／2、（λrvelocityの計測値かがなされる。

はレーダ波長）、となる。レーダ周波数が3．1．2

25MHzのときfBは±0．510Hzであるから、津波に関する計算式

受信信号のドップラースペクトラムには±

津波の波長は水深よりはるかに長いた

0．510HzのBraggピークが観測される。こめ、津波の諸元は線形理論で与えられる。

のようにレーダ周波数に対してBragg周波

重力加速度をg、水深をd、周期をP、水深数は一義的に与えられる。

4，000mにおける津波の波高をh4000とする

津：波はshallow−water

ocean

waveとしと、津波の速度Vpよd）、波長λ（d）、波高h（d）、

waveの典型的

particle

な周期が1．5〜4．5sであるのに対し、津：波る（15）（17）。

の周期は25〜50minで、波長は周期に対応

Vph（d）＝（gd）1／2（1）して400〜800kmである。

Shallow−water

h（d）＝h4000（4000／d）1／4（2）

waveには（water）particle（orvo（d）

ニvph（d）h（d）／dニ（g／d）1／2h（d）（3）て特徴づけられる。Bragg

ocean

orbital）velocityが伴う。

Water

velocity

vo（d）は次式で与えられ＝h4000（g1／240001／4）

particleの／d3／4

軌道は、波の波長が水深に比べて短いとき

λ（d）＝P（gd）1／2

は、波高値を半径とする円を描く。波長

津波の速度は水深4ρ00m（open

（4）

（5）

sea）で

が水深に比べて長い津波の場合は楕円軌

は時速数百キロ以上であっても、shallow

道となり、さらにvery−shallow

limitにおい

waterに入るとd1／2でスローダウンする。周ては水平方向にback−and−forth

trajectory

期は変わらないものの、波長はd1／2で縮む。

を描く。この水平方向の速度がparticle

波高はd−1／4で増大する。particle

velocityである。

は波高以上にd−3／4で急速に増大する。波高

HFレーダから見ると、

一64一

velocity

JACRAN，No．53（2011）

域のcurrent分布をtotal

はVoから（3）式により直ちに計算される。

津波は水深の輪郭を表すdepth（bathymetry

contour

contour）に対して直角に進む性質がある。Depthmap（or且eld）と呼んでいる。レーダが1基のときでもsurface

contourは海岸線に

currentのベクトルを推定することができる。前述のとおり津

平行と見倣されるため、津：波は海岸線に

波はdepth

向かって直角に進むと考えられる。海岸質があるため、radial

線から直角方向の距離xと時刻tにおけるた位置のdepth

surfacesurfacecurrent

velocity

v（x，

t）

は、

particlecurrent（velocity）

contourに対して直角に進む性
currentが計測されcontourが分かっていれば、

currentはradialcurrentからdepth

velocity、津波の波長及び周期を用いて次

contourに垂直な成分として計算される。

のような正弦波波形の伝播波の式で表すこ

このようにして得られたsurfaceとができる（17）。

radialv（x，t）ニvo（d）sin2π［x／λ（d）＋t／P】

時刻を固定したときのsurface

to

（6）

currentの

thecomponent

depth

component

perpendicular

contourあるいはvelocity

あるいはsurface

current（velocity）と呼んでいる（17）。

スナップショットは図4のように描ける（15も津波の波長はdeep

current

currentを

津波がshallow

oceanでは数百キロでwaterに入ってwave

あったものが、水深が200m前後になるとenergyが大量の水を岸側にトランスポー

30kmにまで短くなる。

トするsurge状態になると非線形解析がParticlevelocityは波

高の山の位置において岸に向かって最大となり、波高がゼロの位置では速度もゼロになり、半波長先の波高の谷の位置では面向きに最大となり、1波長先の山で再び岸に向

かって最大値をとる。これをレーダで観測すると、ドップラーシフトは距離とともに＋、0、一、0、＋、…と変化する。今度は距離を固定してドップラーシフトの時間変化を観測すると、surface

currentは図4の波／形を保ったまま岸に向かって進むため、ある時刻でプラス最大、1／4周期後にゼロ、半ゆ

周示威にマイナスの最大値、3／4周期後にゼ

ゆほる

ロがぽ

z
飛a蜘rSi始吋。．窄

ロ、1周期後に再びプラス最大となる。
／

レーダはparticle

成分（radialvelocityのレーダ方向

current）を計測する。このためレーダが2基あれば、それぞれのレーダで計測されたradial

Surface current induced by particle（orbitaD velocity of tsunami wave

apProaching

ことができる。このようにして得られた海No．53（2011）z
図4currentからsurface

currentのベクトル（速度と方向）を得る

電波航法

9aご8rS垂t8醗。．：〜

Temporalperiod：20min，

100m，

particlevM：maxEnvironment，1979］

一65一

coast

line

Spatialperiodvelocity．［Barrick，

L：30km，RemoteDepth：

Sensingof必要になる。線形理論の限界を示す水深の場合、水深180mは距離60kmであるたはd止，e，h＝1．38（4000／h4000）1／5h4000で与えられめ、この距離で津波を探知できる。また、る。Open

図よりdニ180mのときの探知限界線に対応

oceanにおける典型的な波高値の0．5mではd血reshニ4mである（17㌔従って、したh4000は20cmであるため、津波が海岸に到達するまでのほぼ全域を線

で波高20cm以上の津波は水深180mの距離形理論で取り扱える。

60kmで探知できる。

3．1．3

HFレーダの津波探知距離と警報時間達するまでの時間Tは、T＝∫dx／Vph（x）、

式（1）、（2）に基づき、津波速度、波0≦x≦L、である。海底のスロープがs［m／

open

ocean

xニしの地点で探知された津波が海岸に到

高及び水深の関係を図5に示す（15）。灰色部

km］のとき、分はparticle（gsx）1／2となり、velocityが10cm／sのときの津d＝sxであるからVph（x）＝Tニ2（L／gs）1／2を得る。

波…探知領域を示す。1979年当時、HFレー：L＝60km、ダの探知可能なparticle

十分な警報面面を確保できる。

velocityは10cm／

s＝3m／kmのときT廻47分となりsと見積もられていた。図5の応用例として、h4。。。＝60cm（2004年津波と同程度）に

3．1．4

Lipa等の方位計測法

Barrick等はHFレーダCODAR（Coastal

対する津波の探知距離を求める。式（4）にvo（d）＝10cm／s、Barrick，

ocean

h4000＝60cmを代入す

dynamics

application

radar）を発るとdニ180mが得られる。図において、展させてSeaSondeを開発した。

（h4000＝60cln、のアンテナシステムは2個のループアンテ

d＝180m）のポイントは灰

SeaSonde

色部分の内側にあるため、この津波を十ナを直交させたcrossed

分探知できる。海底のスロープが3m／km

ポールアンテナから構成される。2個のルー

loopsと1個のモノプアンテナの方位指向性（電圧）はそれ
2倉

ぞれcosφ、貸︑εξ諾窮魁02①＞qO噂篇α鑑O記渦蓬届＝コ㈲ト@ 塒鵬
鵬
牽筆5一等︸畷鑑し㌻壕綴50

sinφである。このような広角ビームであるが、方位角が0．50離れたシー

エコーの間には相関がない性質を利用して、次のような方法でradialcurrentの方位を計測する。

（a）レーダから等距離の円周上にあるレン

ジセル毎に、3個のアンテナ出力から1st−
order
8◎簑om

図5

Deρ籍｝6樋e豊ers｝

Tsunami−height，一velocity，

detection

regionversusandbottomdepth
Dashed

line

and
and

Iine

Shadedarea：radar

axis：wave

heightdeteCtiOn

Of

Tsunami with height≧20cm on
distance with depth 180m．
Remote3、を計測し、クロススペクトラムの平均
値〈ViVj＊〉を計算する。

velocity．

increasefactor．

tSUnamiWith

partiCle

VelOCity

vmax＝10cm／s．

［Barrick，

i＝1、2、（b）Braggピークのシフト量を計測して、

axis：tsunami−wave

Solidspectrum領域の電圧信号Vi、

Sensing

of

open

ocean

Environmen主，isdetectable

at

the

vol．8，353−358，1979，］

ラジアル速度を計算する。
（c）（a）、（b）の結果をleast−squaresにより（16）、またはMUSICにより（18）radial

一66一

JACRAN，Nα53（2011）

currentの方位を計算する。

3．22

3．2

数：は42MHz、レンジセルは0．5km、トータ

Totalcurrent

velocity

mapと波高ウスジリとキナオシの2基のレーダ周波
3／11津波の観測結果

3．2．1

観測内容（全般）

ルレンジは15km、セル分解能は0．5km×

3／11津波の伝播状況はNOAAによって0．5km、処理時間は4minである。レーダ観発表されている（14）。文献（19−20）では測海域の水深は200m以下である。2基の3／11津波を北海道（2サイト）及びカリ

レーダで計測されたradial

フォルニア（5サイト）のHFレーダとそれから得られたtotal

ぞれの地域のtide

gaugeによって観測され図6に示す（19）。これは強いinward且owのた結果が報告されている。これらは、（1）場合である。速度のdiv．は40cm／sで、全域

radialcurrent

velocity

velocity、

current

current

velocity

velocity

mapを（2）totalcurrentがこの1／2レベルの速度で覆われている。

mapと波高、（3）surface

current

附図には計算から得られた波高が重ねられ

velocityの距離・タイム別データ並びにている。波高80cmレベルのエリアが広く

tide

見られる。

gageのタイムデータ、（4）HFレーダ

とtide
peak

gageの計測開始時刻、（5）Bragg

centroid

れたcentroid

frequencyのシフトから得ら

radialcurrent

velocityとtide

キナオシにおけるsurfaceとtidecurrent

velocity

gageの水位を図7に示す。ゲージはレーダから南西35kmのハコダテに設置さgageの水位、（6）Bragg

peakfrequency

れている。currentデータは潮等の背景がwidthから得られたradialcurrent

velocity

含まれているが、peak−to−peakは最大でgageの水位である。使用周波数は北15cm／s、周期は40分程度である。キナオ

海道サイトが42MHz、カリフォルニアの1シのレーダがcurrentの振動を計測した時

サイトが5MHz、4サイトが13MH：zである。

刻はゲージが水位の振動を計測した時刻よ

レーダはパルス式で、データ処理時間は概り43分早かった（19）。

とtide

して4分である。以上を表1にまとめる。
驚表1

Barrick等による3／11津波観測の概要

8◎6◎

レーダ・ゲージ設置場所

ウスジリ、キナオシ各国
Oージ：ハコダテ
Lナオシ南酋3§k拠3磁騨駐ay， Ca懸臼基
Oージ＝P繊ey。s戟[ダの南4儲瓢T鋤1漁d羅v職Cali鑑韮基Oージ：Cr。sc鰍Ci重yレーダの獅鰍搬

圏発
42滅｝勲
B一叢5k瓢

1B赫鰭z
n−8駄膿

Radi31curr￠nt

Qージ水位
R翻i紐甕curre皿ε東lr飴cecurfe飢Oージ水位

5瀬H凱
O轍置6km

塔高窒?№モ?@current

一6◎

Oージ水位

窪一・i

三3聾撫駕

Xkm，

戟[ダの蔭25km
Commonw戯C3賎￡1基

S−8駄m

Oージの水櫨
8r緯響gpea鼠sh蓑ft

lo漁鰍窃，

蓋3擁Hz

ar盆gg

pe謎k

№汲

瀦Edi飛塗e腿rr￡n重駐r段9騨e3kshif亡be聡oi感ve筐oc髭y

・8◎

width

図6

Oージの水位
Lipa et8arr垂ck

No．53（2011）

一4◎

R罰dla糞curren重Qージ＝既Po量臨C浦正

c鵠随口基

20
◎

so餓塵curre縫伽ap

Bolil鵬。磁￡嚢基

Qージ：Go且d愈距G漁ｼsiteの中閥30k融

電波航法

1計測内容

Tsunamiheightsuperimposedontotal current velocity field measured，by radars at Usujiri and Kinaoshi

aL， Remote Sensing伊3Aug 201雷andしipa， IEε薮Oce8n41，Sep象．20質

15：53JST：Tsunami

sweeping【Lipa

Remote

一67一

et

al．，

in．

vo

div．：40cm／s．

Sensing，3Aug，2011］

る（20）Q《撫》（1）津波は洋上ではtravellingshallow一萎。

塾
K墓織慈鈍｛》＄ぴ灘嚢：一・ s》一2垂Gn隠一壌。

＿驚一4鑑r轟S一＄毒《搬
一一

畷5

。

塗

4

6

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藝毒
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置網
「r華r黙黛f挙《》rr雛劔識『象獅qも糞繍k働

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3

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擁額賊φ嬢窃電磁＝o 一■z「韮d働 ≦凄織繍劔砂
＿燦

。

念

「r嚢『別心

図7

Time

4

督鱒納

series

from

㈱挫蝕畷

of

⑲

窟羅《曲《軸蓼階塒｝

velocity

Kinaoshiradar，

observation

from

and

図8

Radar

components

atBodegaradialMarinevelocity

Lab．，

water

level

Radar：Bodega，16：52UTC，11Mar．2011．F；13MHz，Hakodate

tid6

Tide

gage

gauge二Pt．

Reyes，42km

south

of

radar．

Reversenow

wasgenerated

the

inner

range

［Lipa，etaL，Remote

in

and

map
dr＝2km．

celIs．

Sensing，3Aug．2011］．

Radial velocity was resolved perpendicular to the shore， andaveraged over bands 2km wide parailel to the depth contour．
P＝40min．

Observationtime

dif「erence：43min．［Lipa，

et

al．，

RemoteSensing，1663−1679，3Aug．2011．］

馨脚
長。

臨

Reyesにおけるる。図9にvelocity

。、誘

舞

華
驚

4

蘇

閉「垂m曝蓼蓼rom

currentには岸に向かうフ

ローとともにreversej＿

馬曜げ％ぜ回目総壽嚇

ゲージの観測結果を図8に示す。．レーダが．観測したradial

・

禽4

￥

Bodegaにおける観測

BodegaのレーダとPt．

｛融》

灘響

3．2．3

6
｛4

m鍛r￠h

1唱，

縁

唱2聾：ooり「「◎《｝聖r霧｝

6

flowも示されていcomponentとゲージの計測値を示す。レーダの第一波の観測時刻

せ
馨・
量・
壼鷹
霧磯

嫁

とゲージの観測時刻との差は12分である。

「r竈獺n｛きf8rom

警護窃『￠を㌻

壌−重．

博饗…：《）《》

翻し癖．「r〈〉（hr霞奏｝驚《￠》gageの計測開始時間差

北海道で43分、Bodegaで12分、で14分、Bolinasで30分、擁レーダとゲージの計測開始時刻の差は

o

レーダとtide

｣銀鑓駕翼

3．2．4

︐

憲｝

F鞭一跨嚇y㈱＝一丁嚢d⑭ 9緻u櫛融TrinidadCommonweal及

図9びMontanaで30〜40分である。このようにゲージの計測開始時刻は1／一ダから12〜40分遅れる。この理由には次の点が考えられ曝

駐「r髪㎜．峰診一68一＄蓼》餐一義鍵「《関鍵等Time

series

from

the

of

radar

壌

墨，

し3「ro

Bodega，observations

gaugeat

Pt．

time

絃

壌獄；o戴》

velocityat

Ievel
Observation

3August爆｝『罵誹m

from

《hr繍｝

で騨

components
and

water

the

tide

Reyes

difference：12min．［Lipa，

et

aL，

RemoteSensing，2011．］JACRAN，No．53（2011）

waterwaveとして速度と波高が同相で進る。周波数3〜30MHz、出力30W、FMCWむ。岸では逆向きの速度の反射波が生じ

linearてstanding

離200km以上、方位角度範囲±600である

waveに変わり、速度が波高に

chirp、16素子アレイ、最大探知距

relationshipが起き（21）（22）。最大探知距離の値は、船の探知、追る。津波の周期が40分ならば，波高は速度

尾、誘導、捜索及び救助、漁業、汚染物に対して10分遅れ、この分、ゲージのスタ

質分布モニター、海洋研究等への応用がートが遅れる。

考慮された。2004年12月26日の津波のあ（2）レーダは比較的水深の深い地点で津波と、ドイツとインドネシアはインドネシを探知する。津波はshallow

アにGerman

対して進むquadraturewaterに入る

Indonesian

TsunamiEarlyと速度が著しく落ちるため、ゲージに到達

Warning

するまでの時間がかかる。

た（24）。GITEWSは2009年に最終調整段階（3）津波はdepthに入ったが、沿岸レーダは設置されていcontourに対して直角にSystem（GITEWS）を設置し進む。特にハコダテのゲージまでの伝播路ない。ハンブルグ大学は津波探知研究がは大変曲がりくねっている。

GITEWSの改善に貢献すると考えている。

このように津波の伝播はbathymetryに大4．2

きく左右される。

ハンブルグ大学による3／11津波の観測

日本から17，000km離れたチリのRumena

4

2011年3月11日の東北太平洋沖地震のに海洋観測のためWERAが設置されてい津波とHFレーダ＝ハンブルグ大学の報告る。変調はFMCW、出力20W、周波数

4．122MHz、受信アンテナは8素子アレイ、最津波探知研究ハンブルグ大学のグループは、（ア）ocean及びshelf研究用に同大学が開発し大探知距離70kmである。

Conception大学の研究者は地震と津波のニュースを知る

た海洋工学ソフト且AMSOM（HAMburgと、WERAを30s毎にリアルタイムデータ

Shelfを取得するfastest

Surface

Ocean

Model）を利用して、

operation

modeに設定

沿岸へ進む津波によって引き起こされるした。地震発生の約22時間後、2m級の津

ocean

波がチリの海岸に押し寄せた。

surfacecurrentを求め、（イ）ocean

currentの速度に対応して変調されレンジ・ドップラースペクトラム例を図た擬似津波信号を生成し、（ウ）擬似津波

10に示す。22MHzに対応するBragg周波数

信号をHFレーダWERAのアンテナ部に入は±0．48Hzである。

力して、擬似津波信号を実レーダの受信信付近から近づくにつれプラス側にシフトし号に重畳させ、（エ）受信信号のスペクトている。10kmからマイナス側に極めて大ラム分析から津波を探知するシミュレー

きくシフトし、強いoutward且owであるこション実験を行った（22）。

とを示している。なお、画面中央の横縞はsurfaceWERA（Wellen

Radar）は1996年にハBraggピークは40km

干渉である。図11はradialcurrent

velocity

ンブルグ大学において開発された表面波をのタイムデータである（23）。津波の特徴で利用するフェーズドアレイHFレーダであある周期的なcurrent

電波航法

No．53（2011）

一69一

velocityの変動が明瞭に得られた。50km離れたtide
計測値との間にsigni且cantgaugeの5

2011年3月11日の東北太平洋沖地震の津波とHFレーダlHinata等の報告

correlationが認

紀伊水道に進んだ津波に対して、レーめられると報告されている。

ダ（24．515MHz）によって計測された距離12km地点のradial

velocityのタイムデー

タを図12（HF−12）に示す。津波は初めの蔑．襲

3波は伝播波として現れていたが、その後は固有振動波に変化したこと等の特徴ある挙動が観測された（25）。

以上のHF帯の津波観測の他に、オースでHF

F＝22MHz，

FB＝±0．48Hz．［By

ゆほあお

図10

radar

power

spectrumcourtesyofexampleDzvonkovskaya］

トラリアのHeron等はGreat

Barrier

ReefのHFレーダで津波の探知研究を行っている（26）。現時点で3／11津波の観測報告は

讐騨

鈴

｝ 贋

奪舞

轟曝懸
冤嶺灘藩
慧

㈱

m酵憲

mm翻……『論難円……繍齢

筋繁

照Radialvelocitymean［F＝22MH乙Dzvonkovskaya，

sea
et

of

surfaceなっているが、2004年の津波を機に研究が再び活発になるとの指摘がある。

current

6

IRS201

おわりに

2004年にマイクロ波帯電波高度計が

level

aL，

deep

t］

oceanの津波を明瞭に探知し、波高のプロファイル及びtsunami

蕪OOO寧

2011年にHFレーダがcoastに押し寄せる
津波を明瞭に探知し、surface
Doppler

バ脚酬｛

蓄1
｛2ま）0

哩8＝◎0

00：00

is

めの有力なツールであることを示した。こ

雀2二〇〇

｛8：00

◎0＝00

れらの成果は地球物理学や海洋工学等の科

Sea surface heights at WA， KO，
KA and radial velocity at HF−12

学技術知識とのシナジーなくしては得られ

HF−12：12km
OO：000nsignatureを明らかにしたことは、

Tir船（h◎ur）

JapaR

図12

06：0◎

currentのレーダが津波の研究及び早期探知警戒のた

131霊2）（3ノ曝

Coastalshadowsのsignatureを明らかにしたこと、並びに

WA

r㏄ord

sky

waveによる津波探知の研究は最近少なく瞭㈱waveによる津波のi探知研究として、1974年にNajita等が報告した（27）。

講

1蒸

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留 簿 措
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葵一犠紛……繍……麓羅m聯…鱗慰

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ご

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輪帯

翻

and

騨韓講饗鍵

鵬 繍 鰯㎡㈱

雨11

されていないが、今後発表の可能性があ

翼

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『

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鵠

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痴

﹁﹂
騨

Sta貸dard

of「shorefromradar．

Time；from12：000n

March

found

the

March｛3，2011，Long−termvariability

mainlycurrent．［Hinata，

and

due

Shelf

to

wind−driven

Science，95，2011．］

in
et

aL，

l

l

velocity
Estuarine，

toなかった。今後も関連する科学技術とのinteractionを通じて、レーダが様々な気象

海象下でも有効なツールへと発展することと、未開拓のsignatureが明らかにされる

一70一

JACRAN，Nα53（2011）http://www.noaanews.noaa.gov/

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‑ 72 ‑JACRAN, No.53 (2011)

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tsnftJfifttz

No.53 (2011)‑ 73 ‑

船舶用レーダー波浪観測装置
日本無線株式会社

平山圭一
馬場満徳
1

はじめに

一般に、航海に使用される船舶用レーダー装置では、船舶やブイなどの識別が主目的であるため、海面からの反射波（シークラッタ）を適切に除去することが性能を決定する重要なファクターとなっているが、ここで紹介するレーダー波浪解析装置
は、そのシークラッタを解析し、波浪状況の判断基準となる、波向、波長、波速、波図1シークラッタ

高をリアルタイムで算出して画面上に表示すると共に、これらの解析結果を出力する

2ものである。

2．1

装置の概要と構成
装置の概要

波浪情報は、船舶の安全かつ経済的な運レーダー波浪観測装置は、一般の船舶航にとって必要不可欠なものであり、ま用レーダーをセンサとして使用している。

た、海洋環境に関する情報としても重要でレーダーで波浪を観測すると、図1に示すある。近年、船舶が排出するCO2、ようにシークラッタが縞模様となって表示

NO。な

どの削減の研究に伴い、きめ細かな波浪状される。

況の把握も求められている。しかし、一般

本装置で行っている波浪処理は、そのに商船では乗組員の目視観測に頼らざるをシークラッタに対し、2次元FFT、クロス

得ないため精度やばらつきの点で問題があスペクトルおよびスペクトル積分等の演算

り、また、夜間の計測はむずかしい。

処理を行うことにより波向・波長・波速・

日本無線は、レーダービデオ信号を用い波高を算出する。

た波浪解析の研究を長年手がけ、2004年から陸上に設置した波浪解析装置を製品化し

2．2

装置の構成

た。本稿では、その技術をベースにして、船舶搭載型であるレーダー波浪観測装置

移動体である船舶での波浪解析を可能にしは、船舶用Xバンドレーダーと波浪解析装

たレーダー波浪観測装置の概要について報置から構成されている、そのシステム構成

告する。

を図2に示す。各部の役割は以下のようになっている。

一74一

JACRAN，Nα53（2011）

波浪解析装置

レーダー映像信号

船舶用Xバンドレーダー

図2
■

GPS
ジヤイ1ココンパス
スピード凝グ

風向・風速計波浪情報出力船舶用レーダー波浪観測装置のシステム構成

船舶用Xバンドレーダー

3

波浪解析装置の表示画面

9GHz帯の電波を輻射し、海面で反射

図3に波浪解析装置の表示画面例を示す。

した電波を受信して、映像信号として波波浪解析装置は、一辺が1，920mの解析斗

浪解析装置へ送る。

リア内のシークラッタについて解析処理を■

波浪解析装置行う。

レーダーから送られてきた映像信号を

レーダー映像はヘッドアップモードで表内蔵のビデオ取込みボードで受け、解析示しており、感応後方の映像は、船が走っ処理を行ない波向、波長、波速、波高をたことによってできる波の影響を避けるた算出する。

めに、解析の対象からはずしている。

■

入力信号

・

GPS航法装置

波高は有義波高を示している。また、レー

ダー映像の外側に50m間隔で同心円を表示

GPSから送られてくる正確な時刻を入しており、その上に表示された楕円形の力し、解析装置の観測時刻を補正する。

マーカーの位置により波長が示される。そ・

ジャイロコンパスのマーカーは解析によって算出された波向船首方位を取得し、波浪解析時に船舶きも示している。また、四角形のマーカーの移動補正を行なう。

・

は、レーダー映像の相互相関によって導か

スピードログれた波向きを示している。波向はすべて船対水速度を取得し、波浪解析時に船舶

首方位を基準とした相対波向である。

の移動補正を行なう。

・4

風向・風速計波浪解析処理（1）（2）算出した波浪情報を分析する際の参考

波浪は、空中線が1回転する時間（2〜3情報として用いる（必須情報ではない）。

秒）で移動するので、この連続したレーダー

画像を1回転毎に集録し、時間、空問周波数解析を行い、波浪の波数と周期の関係か

電波航法

No．53（2011）

一75一

図3

波浪解析装置の表示画面例

ら実在する波浪を抽出して波浪の方向スペ

クトルおよび波高等を求める。図4に波浪に格納する。

（5）2次元FFT処理

解析処理フローを示す。

格納したレーダー受信信号を2次元FFT処理により時間領域から周波数変（1）波浪測定海域

換し、スペクトルを保存する。

波浪処理は、波長40m程度の波から（6）クロススペクトル・波浪計算

100〜480m程度のうねりを対象とした

空中線1回転毎の2次元FFTスペクト

解析性能を得るため1メッシュ7。5m×

ルからクロススペクトルを計算する。こ7．5mの256×256メッシュ、一辺1，920rnのクロススペクトルと偏角から各波長のの2次元領域を波浪測定海域とする。

パワーと計算波速を算出する。波浪計算（2）受信信号の読み込みは、波長と重力加速度から求める理論的

送信パルス毎に受信するアナログのな波速とクロススペクトルの計算波速のレーダービデオ信号をデジタル変換し、比から波浪スペクトルとノイズスペクト

空中線の方位角信号および距離ゲート信

ルを分離し、分離したスペクトルから波号と共にメモリに格納する。

向、波長、波速、波高の計算を行う。

（3）近距離エコーの抑圧（7）スペクトル積分・移動平均レーダービデオ信号の振幅成分から直2分間の移動平均値として、クロスス

流要素を取り除き、波の変動を強調する

ペクトル50回分の積分によるSN比向上、処理を行う。

うねり検出補正、波浪計算および移動平（4）極座標→直交座標変換

均を施し、品質の高い積算平均値とした

直流成分除去後のレーダー受信信号を空中線の方位角および距離ゲートから換

上で波浪解析出力とする。尚、波高については、実験式から算出している。

算した波浪測定2次元領域の各々の座標

一76一

JACRAN，No．53（2011）距離：3．8km以内
弱始

方位：約1goo
レーダー儒丹読込み

温品離工認一読圧

距離 取込画像（極座標）

極座標→蔵交座標†・

処理範囲：1，920×1，920m

・

解析対象波高：1m以上

・

解析対象波長：40m以上

・

解析出力

方位

有義波高（m）（直交座標）

相対波向き（Q）

2次ラ己FFT処理

波速（m／sec）
No

2山上以降

波長（m）

Yes
クロススペクトル

波浪計算
No

尚、波浪を計測する際には、Xバンド
レーダーのレンジを1．5NM、送信パルスを50回費以降ショートパルスに設定する必要がある。航Yes
波浪情報算出スペクトル積分

＼

移動平均

積算
平均値

海用のレーダーとは別に波浪観測専用にもう1台Xバンドレーダーを装備することを推奨する。

〆
波浪解栃出力図45．3

出力データと記録データ

波高、波向、波長、波速は、波浪解析

波浪解析処理フロー

結果として、2分ごとにシリアルデータが5装置の主要仕様と出力および記録デー

出力される。同時に、ハードディスクにタ、記憶される。また、図5に示すような2次

5．1

Xバンドレーダー

元波浪スペクトルデータをCSV（Comma

以下にレーダーの諸元を示す。

●●●●●●●

波浪スペクトルを繍鶴簸へ置規化

水平ビーム幅：L2。以下
垂直ビーム幅：25。以下

空中線回転数：24rpm

送信出力：10kW以上
繰返周波数：1，900Hz以上

送信パルス幅：約80nsec

空中線高さ：30m以上
180度
く紛縄力向）

5．2

波浪解析装置

以下に解析装置の諸元を示す。
・

電波航法

図5

計測範囲

No．53（2011）

一77一

2次元波浪スペクトルSeparated

Values）形式ファイルで2分ご◇目視観測値駿レーダー解析値とにハードディスクに記憶する。

50
40

蓼

竃30

6波浪観測装置の観測例

箋・・

◇

ぜ 議◇

誓麟

レーダー波浪観測装置で観測した例を紹

禽報◇

1D

介する。3月から4月までの期間、コンテナ

簸

O．0
3／23

3／28

船に波浪解析装置を搭載し観測を行なっ

4／2

4／7

4／12

4／17

4／22

4／27

月／凹

た。観測海域は、ヨーロッパーパナマ運

凹8目視波高と解析波高との比較

河一アメリカ西岸一日本という航路である。実験期間中、データをハードディス

す。海域によって値が異なる場所もあるがクに記録し、実験終了後、陸上にて解析処

こちらも概ね一致した結果となっているこ

理を行ない目視によって測定した値と解析とがわかる。

結果の比較を行なった。図6に波高、図7に
波向の目視観測と解析結果の相関グラフを7示す。波高、波向ともに概ね良好な相関関レーダーによる波浪計測の課題
現状、レーダーを用いた波浪計測には以係が得られた。また、図8に目視観測と解

下のような課題がある。

析結果を時系列に並べ比較したグラフを示

・

航行監視用のレーダーを波浪観測にも

／⁝

5、0
4，0

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夏3．。

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5．0

波高（レーダー〉陣1

図6

栓NMの場合目視波高と解析波高の相関

360

簿が
◇

細隙…一

〜

80

ノρ
90

．0ΦU︼︵繹田︶榊但翼

@

2 70

『

0

90

。調〆

1

、

180

270

360

1．5NMの場合

波向き（レーダー〉［deg．】

図7

目視波向きと解析波向きの相関

図9

一78一

レーダーレンジの違いによる表示例

JACRAN，No．53（2011）

ちいることができるが、レンジを15NMできないかの検討も行なっていきたい。

にしなければならず、安全航行上の点から常時計測がむずかしい。常時計測する

謝辞

場合は、もう一台レーダーを装備する必レーダー波浪観測データの収集、使用に要がある。図9に12NMレンジと15NMレ

際して、株式会社商船三井殿ならびにユニンジでの表示例を示す。この図からも明バーサル造船株式会社殿にご協力を賜りまらかなように12NMレンジでは、レーダーした。ここに厚く御礼申し上げると共に、の出力パルスが長くなるため、分解能が関係各位に深く感謝いたします。

悪くなり波をとらえることができない。

・

雨雲の影響を受けると図10のように波が隠れ波浪計測の精度が落ちる。

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文男・佐藤公規・荒井秀伸：レーダー
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波浪観測装置，日本無線技報No．59，
2010，pp．30−33

図10

雨雲による表示例

・

うねりの計測がむずかしい。

・正しい波高計測のためにパラメータの調整が必要である。

8

おわりに本装置の実証実験において、目視波高、波向きと比較し良好な相関結果が得られ、レーダーを用いた波浪観測が有効であることを確認できた。しかしながら、7章に示したような課題もあり、今後それらの課題を解決するため、他のセンサから得られる情報も有効に活用し、継続的に評価を行ない、直なる精度の向上を図る。そしてリ

アルタイムで得られる波浪情報を「安全運航」、「燃費向上」などの面から有効に利用

電波航法

No，53（2011）

一79一

特別研究会 宇宙航空研究開発機構相模原キャンパスの見学
及び講演小型ソーラー電力セイル実証機i「IKARO3」の聴講
電波航法研究会事務局

堀川剛司
1

はじめに
平成23年11月11日に、電波航法研究会の特別研究会を実施した。本年は、23名が神奈川県相模原市にある独立行政法人宇宙航空研究開発機構相模原キャンパスの見学（午前）及び小型ソーラー電力セイル実証
機「IKAROS」の講演（午後）を聴講した。

2

宇宙航空研究開発機構相模原キャンパ

写真1JAXAの活動紹介を受ける参加者

スの見学
2．1

相模原キャンパスでは毎日、展示室を一

宇宙航空研究開発機構相模原キャン

パスの紹介

般公開しており、展示室には日本初の人工特別研究会当日、雨模様のなか、科学推

衛星「おおすみ」の1／2縮尺模型や小惑星

進部広報・普及係の平田氏が出迎えてくれた。

探査機「はやぶさ」の原寸模型などが展示案内された会議室で、宇宙航空研究開発機されていた。屋外にはM−Vロケットの実構（JapanAgency：機模型とM−3SHロケットの原寸模型も展

JAXA）の活動をまとめたビデオを見た後、示されており、宇宙に関心の無かった私で平田氏からJAXAの活動紹介があった。

も説明を受けて展示物を見たことで、宇宙Aerospace

Exploration

JAXAは2003年10月に宇宙科学研究所、に興味を持つことができた。

航空宇宙技術研究所、宇宙開発事業団の三つの組織が統合して、宇宙航空分野の基礎研究から開発、利用に至るまで一貫して行うことのできる機関として設立された。特に相模原キャンパスは宇宙科学研究所が担っていた、太陽活動や月、惑星の成り立
ちなど宇宙に関する謎の解明に取り組んでいる。また、次世代の宇宙科学を担う若い研究者や技術者の人材養成のための大学院教育も行っている。

写真2

一80一

M−Vロケットの実機模型の展示

JACRAN，No．53（2011）

2．2

飛翔体環境試験棟の紹介

今回、JAXAのご好意により、通常の見学では入ることができない飛翔体環境試験
棟の機械環境試験：室と科学衛星組立室を見学することができた。

飛翔体環境試験棟は、科学衛星や観測ロ
ケットを打ち上げるための一連の性能・機能を確認する試験を行う施設で、そのなかの機械環境試験室では振動、衝撃、動釣合

写真3

1KAROSの講演を聴講する参加者などの試験が行われており、当日は観測ロ
ケットの頭胴部の振動試験が行われるとい3

うことで、JAXA職員2名が振動試験装置

小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」の講演の調整を行っていた。通常、打ち上げた観午後からの特別研究会は、相模原キャン

測ロケットは垂直方向の振動が激しいこと

パスの会議室で、小型ソーラー電力セイルから、観測ロケットに関するものは垂直方実証機「IKAROS」の作製に携わった月・向の振動試験が行われ、その振動試験は加惑星探査プログラムグループ研究開発室の速度7Gをかけた状態で5Hzから2kHzのラ

船瀬開発員を講師に、IKAROSに関する講

ンダム振動を80秒間かけるものであると説演を聴講した。

明があり、頭胴部の振動試験が見られると楽しみに待っていたが、見学時間内には行

3．1小型ソーラー電力セイル実証機

われず、見ることができなかった。

「IKAROS」の紹介

科学衛星組立室は科学衛星や探査機を小型ソーラー電力セイル実証機

組み立てるところで、過去には金星探査「IKAROS」（lnterplanetary

Kite−craft

機「あかつき」や小惑星探査機「はやぶAccelerated

theさ」が組み立てられた。室内はクラス10万

IKAROS）は、「太陽光の圧力で加速する、

byRadiation

Of

Sun：

のクリーンルームに保たれており、見学

惑星間航行ヨット」という意味で、2010年

時は作業員が防塵服を着て、水星磁気圏探

5月21日に金星探査機「あかつき」と共に査機（Mercury

Orbiter：

H−HAロケットで種子島宇宙センターからMMO）で使用する電線ケーブルの組み立てを行っていた。水星磁気圏探査機

打ち上げられた。IKAROSの目的は、ソー（MMO）は2014年に打ち上げられ、2020

クを軽減するための技術実証であり、打ち年に水星に到着し、水星の磁場を観測する

上げから約6ヶ月間で実証のために用意し予定となっている。探査機の活躍を祈るとていたミッションを達成した。これにより、共に、活躍時には相模原キャンパスでこの世界で初めてソーラーセイルによる航行を探査機が組み立てられていたことを伝えた

実証し、高性能イオンエンジンなどを駆動い○させるための電力を確保する薄膜太陽電池

電波航法

No．53（2011）

Magnetospheric

ラー電力セイルを用いた探査機の開発リス

一81一

での発電も確認した。技術実証後は、新規の研究テーマを掲げて更なるデータを収集している。

また、薄膜太陽電池をソーラーセイルに取り付けていることから、IKAROSを小型
ソーラーセイル実証機とは呼ばずに、小型
ソーラー電力セイル実証機と呼ぶとのこと
である。

3．2

写真4

ソーラー電力セイルの概要

1KAROSの講演の様子

木星や土星などの外惑星探査をより効率的に行うには、燃料の節約と電力の確起するような重くて硬いイメージを思い浮保の2つの課題を解決する必要があって、かべるが、薄膜太陽電池が一体どのような

IKAROSの実証によって解決されたといものか、機会があれば是非一・度実際に見て

う。

みたい。

今まではガスジェットエンジンの化学推さらに講演では、技術実証のため

進やイオンエンジンの電気推進で推進力を

IKAROSに用意されたミッションについて得ており、燃料が無くなれば推進力が得ら説明があった。さまざまなミッションの説れなくなる問題があったが、ソーラーセイ

明のなかで特にソーラーセイルの展開でルであれば太陽光を受ける限り推進力が得

は、IKAROSの模型やパソコンによるCG

られることが実証され、課題解決となった。

が使われ、またソーラーセイルの素材であ

因みにその推進力の大きさは、ソーラーセ

るポリイミド膜に直接触れることができ

イルと太陽の距離が1天文単位＊である場て、深く印象に残っている。ポリイミド膜

合、セイル面積2，000㎡に対して2gの推進は厚さ7．5仰で、金箔のように薄くて光っ力が得られると計算されている。日常生活ていて、回転しているIKAROSの遠心力で、で感じることのない太陽光圧が、宇宙開発

この膜が展開していくという説明も納得ででは重要なものであることに感心し、宇宙きた。このほかにもソーラーセイルによるの不思議を感じた。

軌道制御や姿勢制御の説明があったが、聴

JAXAは木星探査を計画しており、木星講して感じたことは、非常に薄い膜や太陽付近での太陽電池の発電量は地球での発電

光圧という微々たる力を利用していること

量の1／25となることから、電力の確保が課から、ソーラーセイルの展開で8日間もか題となっていた。しかし今回、ソーラーセ

かったことで分かるとおり、IKAROSに動イルの一部に取り付けた薄膜太陽電池での作をひとっさせるにも綿密な計算と長い作発電が確認されたことから、今後は薄膜太業時間が必要であると感じた。

陽電池の面積を増やすことで課題が解決となった。太陽電池といえば、住宅屋根に組＊地球と太陽間の平均距離を1とする単位。1天文単位は約1。5億キロメートル

一82一

JACRAN，Nα53（2011）

3．3

ソーラー電力セイルの将来

JAXAでは、2010年代後半に高性能イオ

ンエンジンを搭載した直径50m級のソーラー電力セイル探査機を打ち上げて、木星とトロヤ群小惑星を探査する計画を立てている。午前中に見学した水星磁気圏探査機（MMO）と同様に、探査機の活躍を祈ると共に、この講演で教えていただいたソー
ラーセイルの仕組みを友人等に伝えたい。

4

おわりに今回の特別研究会は、施設見学では通常見られない場所を見学させていただ
き、また小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」の講演では参加者全員から非
常に分かりやすかったとの声があり、非常に有意義なものとなった。

最後に、特別研究会のために施設見学の手配や説明、講演を開催してくださいました宇宙航空研究開発機構の皆様に心より御礼を申し上げます。

宇宙航空研究開発機構

相模原キャンパス

・所在地〒252−5210

神奈川県相模原市中央区由野台3−1−1・ホームページ
http：／／wwwjaxajp

・展示室の見学時間

午前9：45〜午後5：30

電波航法

Nα53（2011）

一83一

電波航法研究会
Recordofwork

carriedouttheJapanese

Committee

Aids

Navigationin且scal

2011

to

by

平成23年度事業報告
for

Radio

電波航法研究会事務局
Secretariat

of巨ce

of

the

JACRAN

総会

研究会

平成23年度総会は、平成23年5月13日14時

1．第1回研究会は、平成23年5月13日、国15分から国立大学法人東京海洋大学越中島立大学法人東京海洋大学越中島キャンパ

キャンパス越中島会館で開催された。会員

ス越中島会館で総会に引き続き開催さ

総数92名のうち、出席者17名、委任状提出

れ、ATR適応コミュニケーション研究者46名の計63名であり規約第10条第4項の所スマートネットワーク研究室長三浦規定により総会は成立した。各議題の審議

龍氏から「安全運転支援のための車々間

結果は次のとおりであった。

通信〜高密度端末環境でのアクセス方式

1．平成22年度事業報告が事務局により行〜」及び、電気通信大学特任教授早川われた。

正士氏から「地震探知理論について」と

2．平成22年度会計報告及び監査結果の報

題する講演が行われた。出席者は35名で告が事務局から行われ、承認された。

あった。

3．平成23年度会長選出に関して立候補者がいなかったが、水蜜会中村氏からの2．第2回研究会は、平成23年8月26日、国推薦で林会長の留任が満場一致で了承さ

立大学法人東京海洋大学越中島キャンパれた。副会長については立候補者、推薦

ス越中島会館で開催され、海上保安庁交者がいなかったため、会長からの推薦で通部計画運用課主任計画運用官辰巳伸

長岡栄氏及び池田保氏の両名の就任が了五氏から「海難防止のための新たな情報承された。なお、各幹事の委嘱について提供体制について」、前日本工：業大学教は事務局案のとおり了承された。

授渡辺康夫氏から「津波探知レーダの4．平成23年度事業計画案について事務局

研究状況調査」及び、日本無線株式会社

から説明が行われ、原案どおり承認され海上機器事業部海上機器技術部担当部長

た。

平山圭一氏から「船舶用レーダー波浪観

5．平成23年度予算案について事務局から説明が行われ、原案どおり承認された。

測装置」と題する講演が行われた。出席者は30名であった。

一84一

JACRAN，No．53（2011）

3

第3回研究会は、平成24年2月17日、国

特別会員

37名

立大学法人東京海洋大学越中島キャンパ

計90名

ス越中島会館で開催され、東京海洋大学

特任教授安田明生氏から「マルチGNSS

会員の異動の動向と我が国の取り組み」、東京海洋

入会

推薦会員

渡辺

大学准教授久保信明氏から「ソフトウ

退会

正会員

小糸工業株式会社

エアGNSS受信機の開発」及び、独立行

退会

個人会員

大水郁夫

政法人電子航法研究所主幹研究員坂井

退会

個人会員

柘植

茂二

丈泰氏から「準天頂衛星「みちびき」の

退会

個人会員

宮地

正之

し1−SAIF信号」と題する講演が行われた。

出席者は33名であった。

特別研究会（見学会）

平成23年11月11日に神奈川県相模原市の独立行政法人宇宙航空研究開発機構を見学した。午後からは、小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」の講演を聴講した。
参加者は23名であった。

幹事会

幹事会は、平成23年4月22日、5月13日、8
月26日、平成24年2月17日に開催され、事業計画、講演テーマ、会誌発行等について審議が行われた。

会誌等発行
会誌「電波航法」第53号を発行した。

ホームページで、研究会の案内及び資料等の掲載を行った。

会員数
平成24年3月31日現在

正会員24名46ロ
個人会員

10名

（10名のうち年会員6名、終身会員4名）

推薦会員

電波航法

19名

No．53（2011）

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康夫

電波航法

E：しECTRONICNAVIGATION

平成24年3月18日

印

刷

2011

平成24年3月25日

発

行

Nα53

編集・発行

電波航法研究会
Japanese

Commitee

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東京都文京区小石川1−3−7
勝美印刷株式会社

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東京計器株式会社
電子事業部海上交通部

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TEL．03−3737−8630

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＊海上保安庁海洋情報部

Senlice）＊英国水路部（UKHO）●航海用電子海図（各国ENC／AVCS／PRIMAR／JEPPESENなど）＊ノルウェー水路部（NHS／PRIMAR）

および電子書籍販売（ADP）＊米国運輸省（NOAA）●海図改補データー供給サービス●米国版海図POD（Print

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Demand）供給サービス＊米国国防省（NGA）●国際海事機関（1MO）刊行書誌販売＊中国海軍航海保証部●ECDIS（電子海図表示情報システム）、およびECS（電子海図システム）販売＊国際海事機関（IMO）…．など

田塞家躇圏誌株式会社
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代表取締役

社長

伊藤八壽彦

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本 店東京都港区三田3−11−36，三田日東ダイビル5F，〒108−0073／TELO3−5439−1621 FAX．03−5439−1788
営業所神戸市中央区江戸町85−1，へ イウイング神戸ビル8F，〒650−0033／TELO78−331−4888 FAX．078−392−4684

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海上機器営業部〒167−8540東京都杉並区荻窪4−30−16藤澤ヒル
電話（03）6832−1807（ダイヤルイン）

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一帖

平成二十四年三月十入日印刷
平成二十四年三月二十五日発行

電

波

航

法

波航法研究会電発行