国立防災科学技術セソター研究報告第1号

1968年3月

551，501．81：551，577．21：551，579（522）

気象レーダのエコーを電子計算機により実時間解析する可能性について
菅原正巳・勝山ヨシ子・八十島

久

国立防災科学技術セソター第3研究部

On

the

Possibi1ity

Radar

of

the

Precipitation

Rea1−Time

Data−Processing

EchoesDigita1Computer

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By
班．Sugaw肌a，Y．Kats町ama

a皿dH．Yasoshima。

〃棚o〃α1肋5θακゐCθ〃θ7力7〃5α8伽〃ω舳肋〃，τo妙o

AbstmctBy

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PPI

scope

is

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radar

represented

in

echo

voltages

digita1form

onmodiiedbyp（〕1arcoordinate

someanalogtransformation，meshes．

Thustheamounts of rainfa1I at severa1se1ected points and for severa1se1ected areas can be integrated bysummation on appropriate sets of these mesh points．Moreover，the calculated va1ues can be ca1ibratedbycomparing

The
must

be

them

weather
sent

with

radar

from

the

is

Kyishiamountsofrainfa11observed

insta11edinky亘sh亘，but

toTδky6．Asatesting

atseveralrain＿gauge

thecomputerinexperiment，itisstations．

Tδkyδ，and

tried

to

recordtherefore
the

data

the

data

by

some

ana1og method，and after some tria1s the use of a video tape recorder（VTR）has been fomd to be
successfu1． The di冊cu1ty of comecting the VTR with computer has been so1ved by the software usingatest

pattem

which

is

set

on

the

echo

voltagewaves。

1．はじめに
1．1

九州の人吉に人工降雨の研究のために，科学技術庁の試験研究費によって作られた，

波長3cmの気象レーダがある．人工降雨の研究の終了に伴って，このレーダが昭和42年4月に国立防災科学技術セソターに移管され，「プロセスモデルの研究」の一環として利用されることになった．

1．2「プロセスモデルの研究」とは聞きなれない言葉であるが，災害現象を，自然現象およ
びそれに対応する人問側の反応までを含めて一っのプロセスと考え，それを種々のモデルによって近似し，解析を進めることによって，災害の予知，予報，予防，手当て等の対応策の開発を研究していこうというのが，この研究の目標である．

このrプロセスモデルの研究」の一っの主要目標に，電子計算機による災害現象の実時問解析法の開発がある．

1一

国立防災科学技術セソター研究報告第1号

1968年3月

このようないきさつから，気象レーダエコーの電子計算機による実時間解析が計画された．

1．3

レーダと電子計算機との結びつきの可能性は，次の理由により自明であると考えられた．現在軍事的目的から，レーダと計算機とが直結されていることは疑いないし，また近い将来，超音速旅客機カミ運航することになると，空港の管制は人問の手に負えなくなり，電子計算機が用いられるようになるという．したがって技術上の問題はあるまいと思われた．

1．4

しかし，ここで問題になるのは，われわれのレーダが人吉にあり，計算機が東京にあることである．われわれは地震，風浪等の実時問解析への一段階として，データをデータレコ

ーダにとり，これを計算機室に持ち帰って解析している．そこでレーダエコーの場合も同様に，現地でデータをとり，持ち帰って解析すれぱよい・それにはビデオテープを利用すれぼよ
いと考えた．

これがわれわれがまず持った見通しであった・

1．5

レーダの電子計算機による実時間解析が技術的に可能であるということと，それが実現する可能性とは別問題である．ある計画が実現するためには，それによる十分の利益がなけ
れぱなるまい．

1．6

人吉のレーダにはアナログ演算装置がついていて，つぎのことができる．

（！）種々の雨量強度について，等雨量線図をブラウソ管（PPI）上に示す．
（2）指定された地点について，その地点の積算雨量（時問積分）を出す・（3）指定された領域について，地域雨量（面積分）の積算値（時問積分）を出す．
ここでいささか不便なのは，（2），（3）の積算雨量において，地点や領域が固定されることで，いくつかの地点や，流域の積算値を知るためには，その数だけの演算装置を併置しなければな
らたい。

1．7

電子計算機とレーダとを連動すれぼ，以上の難点は解消する．人吉のレーダで数値解

析可能な範囲は半径60kmの円である（エコーは100km程度までうつる）・半径60kmの円の面積は約1万km2であるから，2kmのメッシュにわけれぼ，点は約2，500で，われわれの計算機の磁心記憶容量が16，000語であるから，坂り扱いには適当な大きさである・この格子点のうちの任意ρ部分和をとり，その時間的累積和を作ることはきわめて容易であるから，多くの流域についての流域雨量を併列して出すことができる・

さらに好都合なのは，レーダの雨量測定範囲内にいくつかのロボット雨量計があれぼ，それの1時間雨量または30分雨量等を利用して，計算機に補正を行なわせることができることである．

そのうえ，流域雨量から河川流量を算出する計算を行なわせることもできる．

1．8以上，電子計算機の利点は十分にあると思われるが，難点は電子計算機の値段が高いことである．しかし，人吉レーダの雨量測定可能範囲，半径60kmの円内を見ると，市房，
瀬戸石，上椎葉，一ツ瀬，綾南，綾北，鶴田と七つのダムがある．一つを50億円と見ても350

−

2

一

気象レーダのエコーを電子計算機により実時間解析する可能性について一菅原・勝山・八十島

億円であるから，これらのゲート操作に対して十分有益な情報を与えうるとすれば，1億円程
度の電子計算機をレーダに連結することの実現性はあると考えてよかろう．

2．

レーダと電子計算機とをつなぐときの問題点

2．1

われわれはレーダニコー，またはそれにある程度のアナログ演算を加えてできた電圧波形を，A−D変換し，得られた数値を計算機で処理することを目的とする・

光の速度は3x1010cm／sであるから，1μsには3×104cm（300m）行く・レーダェコーは往復するから，時問1μsは距離にして150mに当たる．
われわれの計算機（TOSBAC−3400）のA−D変換器のサソプリソグ問隔は約55・5μs（18kc）であるから，距離にすると約8kmおきになる．富士山レーダのような広範囲の場合は8k加のメヅシュでもよかろうが半径60kmの範囲に対して，8kmではあまりにあらすぎる・
2．2

ζの間題は次のようにして解決する・人吉のレーダはパルスを2・000μsごとに（500c／s）発射する．A−D変換器のサソプリソグ間隔は2・000μsの約数でないから・サソプリソ
グする時点が少しずつずれて，やがてサソプリソグされた点が十分密に並ぶことになる．

レーダと計算機が連動しているときは，これを共通の時計で動かすことができるから，パルスとパルスとの問隔を適当に調節し，パルス周期ごとに，A−D変換器のサソプリソグ問
隔の1／〃ずつずれるようにして置げば，〃周

111；㌃プリソ榊1人ノ人吉レーダの場合であれぱ，55μsの1／4程度にサソプリソグするのが適当であろうと考えた．距離にして約2kmである．
2．3

図一1

人吉のレーダの発射電波のビームの幅は2。である．2。≒1／30radの角は60km行

けぼ2kmに開く．距離の分解能と，方角の分解能とは，ほぽ同程度でよかろう．これが，距離約2kmのサソプリソグ問隔を適当と考えた理由である．さらにもう一つの問題がある・わ
れわれの計算機は乗除算を除けば，1演算およそ5μs程度である．計算機とレーダとを連動
すれぼ，A−D変換の開始は割り込みで起こる．ある演算実施ちゅう（実際にはA−D変換が始まりそうなときまでに，一連の計算を終了して，無効な命令をくり返して待っていることになろう），A−D変換開始の割り込みがかかったとすれば，その演算終了後に割り込みが有効になるから，結局5μsだけの誤差は避けられない．5μsは距離にして0・8kmであるから，分解能を2kmよりよくすることは，かなり無理であると思われる・
2．4

われわれはレーダエコーの電圧波形をサソプリングするのであるが，航空機のエコーを求める場合と異なり，ある点の値がほしいのではたい．その点の付近の平均値がほしいので

一3

一国立防災科学技術セソター研究報告第1号

1968年3月

ある．欲を言えぼメッシュに切られた各区問の平均値がとれれぼよい・そのためには・たとえば時定数10〜20μs程度の一次遅れフィルタをかけたうえで，A−D変換を行なってサソプリ
ソグすれぼよい．レーダエコーは，山のような固定点のエコーであっても，干渉により，絶えずゆれ動いているのであるが，時定数20μs程度の一次遅れフィルタをかけて見ると，エコーはきわめて安定する．これによりサソプリソグエラーは減少する・

2．5

平均は距離方向についてだけでなく，方位にっいても行なわれる．人吉のレーダアソ

テナは6秒問で1回転する．1秒問に60oであるから，角度3。を1／20秒＝50msで動く・
バルスは2msごとに出るから，角度3oを動く問に25回のパルスが発射される．われわれは55μsの1／4でサソプリソグするのを目標としているから，4回のパルスごとに一通りのサソ
プリソグが終わる．アソテナが3o回転する問に25個のパルスであるから，25×1／4≒6で，3。
回転する問にある地点について約6個の数値が得られる．雲の様子は急激には変化しないし，われわれがほしいのはある種の時問的平均値であるから，1分間ごとの値を求めることを考えるならぼ，1分問にアソテナは10回転するから，ある3oの開きを持つ方向に対して，ある地
点の観測値が約60個得られる．この60個のA一・D変換された値の平均値を用いるのであるか
ら，誤差は1／〉60≒1／8となり，精度はおよそ一けたよくなることが期待される．

2．6

現在われわれの行ないうる実験においてはサソプリソグ問隔と，パルス問隔との関係はあなた任せである．双方が独立の時計で動くから，どのように狂うかわからない・したがって，約2kmの間隔でメッシュを張ったとき，ある区問が何回サソプリソグされるか見当がつかない．しかし，上記のように，1区問当たり，平均して約60個のサソプルがとれるのであれ
ぼ，多分どの区問にもある程度のサソプルが行きわたるであろうと期待した．実際には不幸にして，サソプリソグ問隔とパルス問隔との比が整数に近く，サソプルの配置はいちじるしくか

たより，ある区問には100個，他の区問には5個というような分布になった．

27

われわれの計算機の磁心記憶容量は16，000語，A−D変換器のサソプリソク速度は18kcであるから，A−D変換を1秒と続けないうちに，記憶装置はあふれてしまう・そこである時問A−D変換を続けたら，少し休んでデータを整理し，またA−D変換を始めるようにする．われわれの計算機は2個のI／0チャネルを持っているから，A−D変換進行ちゅうに磁
心記憶装置内のデータを処理し，その結果を磁気テープに格納したりすることができる．デー

タ処理に要する演算時問は，処理の程度によって異なるから，はっきりは言えないが，A−D変換されて磁心記憶装置に順々につめ込まれたデータを，パルス問隔を法（modu1us）にして重ね合わせて並べかえながら累積和を作り，個数をかぞえる計算は，A−D変換に要する時問の5割増し程度でできるようである．

したがってある時間A−D変換し，およそその半分の時問の休みを置いて，次のA−D変換を開始するようにすれば，データ処理がA−D変換とつり合うようになる．

たとえぼα3秒問A−D変換をし，つぎの0．25秒休むのをくり返せば（0．3秒の問にアソー4一気象レーダのエコーを電子計算機により実時問解析する可能性について一菅原・勝山・八十島

テナは18。回転し，0．25秒の問に15。回転する．この1サイクルで33。回転する），それを11回くり返した所で，アソテナは1回転とさらに3。だげ回転した位置に来る．1回転と3］の回転を11回くり返せぼ11回転と33。になるから，その一つ手前，すなわちO．55秒のサイクルを

11L1＝120回くり返した所で，アソテナは11回転し，あらゆる方向は平等に6回サソプルされ，5回休みとなる．これは組み合わせの1例であるが，ともかくこのような方法で，すべての方向が一様にサソプルされる．

さきに，1分問サソプリソグを続けれぼ，〃≒2km，∠θ＝3。の極座標メッシュにおいて，各点に約60個のデータがとれると言ったが，今のようにすると，11回のうちに5回が休みであるから，66秒で36個，2分12秒で72個のデータがとれることになる・

2．8

TOSBAC−3400はマイクロプログラミソグの計算機であるから，データ処理用のマ

イクロプログラムをつげ加えることにより処理速度を上げることも期待できる．データ処理の時間が，A−D変換の時問より短くできれば，一連のA−D変換は休みなく続げることができ
る．

2．9

一連のA−D変換を1分問か2分間続けた所で，A−D変換を一応休止して計算を開始する．これが第2段階のデータ処理である．A−D変換と併行して行なわれた第1段階のデータ処理により，極座標のメッシュの各点におげるレーダエコーの強さ，またはそれに簡単な

アナログ処理をしたものが数値化され，その累積和と，累積回数とが磁心記憶装置に記録される．そこで次のような計算が第2段階のデータ処理となる．
（1）メッシュの各点におげるレーダエコーの強さを算出し（累積和を平均値にする），これを記録として外部記憶装置にしまう．

（2）各点のレーダエコーの強さを雨量強度に変換する．この場合，地上エコーの消去や，近い所の雨により，遠い所の雨のエコーが減衰する影響の補正を行なえる点で，ディジタル処理
はアナログ処理にまさる．

（3）極座標メッシュで与えられた各地点の雨量を直交座標メッシュに変換し，10段階に分け，空白，1，2，…，9の数字によりライソプリソター上に打ち出す．これは数値化したPPIである．アルファベットその他の記号を用いれば，50段階程度までを区別して打ち出すことができるが，実際には10段階で十分であろう．

人吉レーダの雨量測定範囲は半径60kmの円であるから，2kmのメッシュでは60×60の正方形に入る．われわれのライソプリソターでは活字問隔と行問隔の比はおよそ3：5であるから，5文字の所に2個空所を入れて3文字を打ち，100字×60行になるようにすれぼ，ライソブリソター用紙1ぺ一ジの中に縦横の比もほぽ正確に雨量強度分布図が出て来る．
（4）指定されたいくつかの領域の地域雨量を算出し（Ση1〕（η，θゴ）〃∠θにより計算さ｛，ゴれる），指定されたいくつかの地点の雨量とともに，磁心記憶装置内のそれぞれの指定番地に累積和を作る．

一

5

一

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1968年3月

以上の計算は，すべて磁心記憶装置の中で行なわれるから，計算時問はわずかなものである・

ライソブリソターに雨量分布図を出すのにやや時問がかかるが1べ一ジ分だから10秒以内とみてよい．命令を磁気テープから持って来るとき，レーダエコーを記録として磁気テープにしま
うときにも，やや時問がかかるが，受げ渡しの回数が少ないからたいしたことはない．なお大容量のラソダム・アクセス外部記憶装置（っまり大型ドラムまたはディスク）があれぼさらに便利である（われわれの計算機にはついていない）．

2．10以上のようにA−D変換とデータ処理とのくり返しが進行するが，30分おきまたは1
時問おきに第3段階のデータ処理が行なわれる．

1時間ごと，または30分ごとに，いくつかの地点の地点雨量が集まるから，それを磁心記憶
装置内の指定された番地にあるレーダエコーから出した積算雨量と比較する．実測雨量との比較により，レーダエコー㌃こよる測定値の補正が行なわれる．それによりいくつかの指定された領域の地域雨量の積算値も補正される．

これらの流域雨量を用いて，河川流量の推定値が算出される．

2．l1第3段階の計算は，外部からのデータの読み込みの手問がかかるが，計算そのものは簡単で，時間もあまりかからない．

2．12計画をいよいよ実行に移すときになると，いろいろの要求が出るであろうが，計算機の方にはかなりのゆとりがあるから，かなりの要求に応ずることができるであろう．

たとえば，レーダの範囲内のどこかで，15分継続，30分継続，1時間継続の積算雨量がそれぞれ指定の値をこえたときに，ブザーを鳴らすことや，推定流量がある指定値をこえたときにブザーを鳴らすなどのことは容易にできる．
3・

レーダエコーをアナロゲ記録する方法

3．1

われわれのレーダは人吉にあり，計算機は東京にある．そこでレーダの記録を何とかして東京に持って来て解析しなげれぼならない．われわれが最初にピデオテープ（以下VTRと略記）を利用しようと考えたことはさきに述べた．

3．2

われわれがVTRの利用を考えたのは，レーダのブラウソ管（PPI）上のエコーを，カメラでVTRに記録しようとしたのではない．レーダのブラウソ管は残光性の強いケイ光物質を使っているせいかしらないが，濃淡のニュアソスがよく出ないようである・したがってブ
ラウソ管に出す所で，多くの情報が失われてしまう．われわれは最初からエコーの電圧波形を直接記録することを目的とした．VTRの利用を考えたのは，ブラウソ管の画像を記録できるほどの性能があれぼ，エコーの電圧波形の記録に十分であろうと，まず想像したからである．

3．3

われわれは人吉のレーダにおいて，距離2km程度の分解能があれぼよかろうと考えた．時間にして15μs＝1．5×10■5sである．これは周波数にして50〜100kc程度のレコーダを要求することである．われわれはレーダェコーの点の値がほしいのではなく，メッシュに分一6一気象レーダのエコーを電子計算機により実時間解析する可能性について一菅原・勝山・八十島

けられた区間の平均値の方がほしいのである．前述したように一次遅れフィルタをかけて平滑化したものを数値化した方がよいのである・その点から・ある限度以上の高周波はなくてもよ

いのではなく，ない方がよいのである．その点でVTRのようにメガサイクル級のレコーダは不適当であろうということに一応なった．VTRの専門家から・回転ヘッドは扱いにくいと忠告されたのである．50kc程度であれぼ，高忠実度（hi−fi）のオージオテープでも問に合うのではないかということであった．

3．4

レーダのエコー電圧波形を何かのテープレコーダにとり，これを東京に持ち帰り，再生して計算機に入れることになると，レーダの時計，データ採録時のレコーダの時計，再生時のレコーダの時計，言十算機の時計がそれぞれ独立になる．このような悪い条件のもとで，パルス問隔がサソプリング間隔の整数倍でないことを利用して，メッシュをこまかくとることは・

望み薄であろうと感じられた．そこでテープレコーダであれば再生の際に速度を落とすこともできるであろうと期待した．もちろん，スロー・モーショソ・ビデオはわれわれ日常テレビでよく見ているが，大仕掛げのもので，ポータブルで九州に持って行く訳にいかないし，高価で
ある．

3．5

データレコーダの記録時と再生時の時計が独立であることは，精密な観測においては大間題である．対象となる現象が低周波の場合（100c／s以下）であれぼ，データレコーダの一つのチャネルに水晶時計による正確た正弦波やのこぎり波を同時記録し，再生時にそれを基準にして補正を施すことにより正確な測定を行なうことができる・このためのソフトウェアも開発され，すでによい結果も得られているのであるが，レーダニコーのように高周波を要求される場合にはこの方法は利用できない．われわれのA−D変換器が55μsで動くのは，1チャ
ネルだけを取り続けるときであって，標準波形との比較をしようとして2チャネルをとることになると，サソプリソグ問隔は100μs程度に落ちてしまう・
3．6

なるべくならば速度変換可能という条件のもとで，50〜100kc／sまでの性能を持つ，ポータブルなレコーダを探すことにたった．

ソニーでは高周波までとれるポータブルのデータレコーダを目下開発中で，昭和42年9月に試作第1号ができて展示できる見込みということであったが，われわれは昭和42年g月の台風の観測を目指したから，今年の実験には間に合わたい・ものはためしであるから，われわれは手持ちのソニーのPFM−15というポータブルのデー
タレコーダの性能を調べてみた．計算機から20μsの間隔で乱数を発生させて，D−A変換器
で電圧にかえる．これで25kcまで一様のバワスペクトルを持つ白色雑音ができる・これをデ＿タレコーダに入れ，再生波のパワスペクトルを見ると，5kcの所までで，それからさきは急激に落ちている．カタログどおりの性能であって，データレコーダの利用は望みがなくなった．そこで音声用のテープレコーダの利用を考えた．

3．7

テープレコーダとデータレコーダの大きな相違は，前者が低周波成分を記録できない一

7一

一国立防災科学技術セソター研究報告第1号 1968年3月ことである・人間は16c／s以下の音に感じないから，テープレコーダに低周波は不要である．

︵

一方，われわれのレーダェコーはパルスの発射が500c／sである．したがって50c／s程度以下の低周波の不規則変動（低周波ノイズ）があったところで，その影響は容易に除去でき」る．すなわち，バルス間隔が2msであるから，かかる短時問内では低周波変動はほぼ一定値を図とると見てよい．そこで図一2に示す

2

ように，エゴー電波の後の方の雑音ばかりの場所に，何かの基準電圧を入れて置げば，これを使ってドリフトをソフトウェアにより容易に除去できる．問題はテープレコーダの高周波性能
である．

3・8

国立防災科学技術セソター手持ちのテープレコーダの性能を，データレコーダの場合と同じ方法で調べてみると，パワーは9kcまで徐々に直線的に下がっていく．われわれのA−D

変換器は18kcであるから，白色雑音を録音し，その再生音のパワーを調べる方法では，9kcまでしか調べられない．しかし，パワーの下がり方からみて，これからさきもこのようにゆるやかに下がっていくものと想像した．実はこれが誤りであったが，もしもバワーがゆるやかに下がっていくのであれば，磁気記録することが一次遅れフィルタのような役をするから，かえって好都合であろうと期待した．

3．9

テープレコーダを持って人吉に行き，レーダエコーを記録し，再生波をシソクロスコープ
で見ると，図一3の（a）のような山のニコーが，（b）のような波形で出てくる．波形がなまることは覚

（a）

（C）

図一3

悟していたが，（C）のような形になることを期待していた．（c）のようであれば無害であるが，（b）のよG皿㎜

うに負の側に振れるのでは補正の方法が思いつかない．思うに高周波で利得（9ain）が下がってくるのを防ぐために，20kc／sあたりにピークを持っ二次遅れ系を入れているのであろう．その二次囲EQ咽NCY

図一4

遅れ系がきいて（b）の応答曲線が出るのであろう．

こうなつてはVTRの利用以外に方法はない． 急いで東京に帰ってVTRを入手すること
にした．

4．

VTRの利用4．1

ソニーの家庭用ポータブルのVTRに，水晶発振器の100μsの方形波を微分して得た図一5のようなパルス波を記録し，再生してシソクロスコープで見ると，見た目にはほとん一8一気象レーダのエコーを電子計算機により実時間解析する可能性について一菅原・勝山・八十島

ど変形しないで出てくる．入れたパルス波形は，レーダの山のエコーとほぽ似た形であるから，この程度にいけばと安心した．
4．2

坐→

この試験をした翌目に，ソニーの技術の人から，あのVTR

はテレビ・ヵメラまたはモニタ用テレビと結んだときに，それに同

lOO川sec←一一一→

調して動くものであって，任意の電圧波形を記録する目的に対して

図一5は，種々の都合の悪い点があるという注意があった．当方としては，もとより覚悟のうえで，すべての不都合は計算機のソフトウェアで補正するつもりであると答えると，それをご承知のうえで，お使いくださいということであった．

なおVTRをレーダに接続するとき，イソピーダソスの点で問題があり，適当なイソピーダ
ソス整合回路を作り，それを通じて接続した．
4・3

テレビの画面には・図一6に示す・実線・点線の2種類の走一一．。．∵．．．．…一一一一

査線が交互に1／60秒ずつ現われる・各走査線は画面を約250回横切

一一一一＿一．．．……一一るから，1回横切るのにかかる時問は1／（60×250）：1／15，000秒であ一る．その間に，その1／100程度の精度で模様を表わそうとすれば，一一一一一一一．三……≡≡≡≡≡≡一一一一一一一

1／（1．5x1o。）秒の精度，つまり周波数でメガサイクル級の精度が必

図

6

要になる．

かかる高周波までを磁気テープに記録するためには，テープ速度を上げなけれぼならない．

テープ速度だけでは上げきれたいから，ヘヅドを回転して，テープとの相対速度を上げているのがVTRである．

VTRでは，図一7に示すように，テープは回転ヘッドに対して斜めに走る．したがって電圧波形はテープ上に斜線となって記録される．

、

テレビの電圧波形は画面と画面との問にシグナ
イルが入れてあって，この60c／sのシグナルに同

一／

／〆一パ雌
1

ノ憂貝トラック

調してVTRは動き，テープ上の斜線1本が画面1枚分を記録する．VTRをレーダに接続し

！

1一／■

た場合には電圧波形上に60c／sのスプロケット

図一7がないのであるから，VTRがどのように動くか，不安な訳である．

ソニーの家庭用VTRでは，書き込み用の回転ヘッドが1個あって，画面を一つおきに記録する．図一6の走査線の片方だけを記録するのである．再生のときは，読み取りヘッドが2個あって，同じ画面を2度ずつ再生する．

＼

テレビ用としてはこれでよかろうが，

データ記録用としては迷惑な話で，たと＼）えぱ，これに図一8のように正弦波を入

図一8
−9

一

国立防災科学技術セソター研究報告第1号

1968年3月

れると，一部が消え，一部は2度ずっ現われてくる・

4．4

われわれは50c／sの電源で用いるyTRを60c／sの地域に持って行って使った・

実は当方の手落ちであって，うまく動くかと心配したが，50c／sの電源で60c／sのテレビ画面に同調して動く機構は，60c／sの電源につなぐと72c／s相当の速度で安定して動いた．テ

レビヵメラやモニタと連動しないときは，VTRの動きの調整がとれないという心配も・案ずるほどのことはなく，始動後しばらくは不安定であるが，やがて安定する．

われわれの計算機は60c／s電源であるので，VTRは60c／sで再生した・
4．5

図一9はレーダェコーの再生電圧波形を55μsの間隔でA−D変換し・その結果をさらにD−A変換してペソレコーダに描か

一一一

一

ユ

燃嘉・一

せた結果である．

バルスからパルスまでの問の1サイク

ルの後の部分に入れてある台形の波形は，いわばテストパターソで，基準電圧を与えるとともに，立ち上がりの部分が時計の役口をする．

人吉レーダの1サイクルは2，000μsであるから，55μsの間隔でA−D変換㍗鴛㌫；㌻㌶ぶ㌧養凶讐宗㍗唖÷れに4個），上の平らな部分に約10個の数値が得られる．雨量測定用に用いられ

図一9るのは，前半にある約10個ほどの数値である．

VTRは72c／s相当の速さで動くから，斜め1本の磁気トラック（元来ならばテレビの1画面に相当）は1／72秒≒13．9msとなる．これはレーダの1サイクル2msの約7倍である．
つまり1トラックにレーダの約7サイクルがのっているが，切れ目の所ではノイズが入ったりするし，つなぎ目が，重なっているのか，少し切れ目があるのか，はっきりしない・どうも規則的ではないらしい．

VTRを本来のテレビに用いる場合には，画面と画面のつなぎの所，つまり磁気トラヅクの両端の部分はテレビ画像のわくの外に出るようになっているので，このあらは見えないのである．

4．6

磁気トラックのっなぎ口の所が，いくぶん不規則であっても，多数重ね合わせていく

うちに誤差は消え，エコーの形が現われてくるであろうと期待した・

実験時の電源の状況により，VTRの速度も，計算機の速度もいくぶん動くであろうから・
レーダェコーを重ね合わせるときの法（mod．），すなわちレーダのパルス問隔と，A−D変換

一10一

気象レーダのエコーを電子計算機により実時間解析する可能性について一菅原・勝山・八十島のサソプリソグ問隔との比も，変動するであろう・そこでmod・の値を36のあたりで・微調
整しながら重ね合わせをくり返し，レーダェコーの形がきれいに出る所に・mod・の値を固定すればよい．この微調整のときにエコー波形の後半に入れた台形がテストパターソの役目をすることを期待した．

しかしこの方法はうまくいかなかった．重ね合わせの回数が増していくうちに，像がボヤけてしまう．磁気トラックのっなぎ目の不規則性のためであろう．

4．7

いたし方ないから，テストパターソを基準にして重ね合わせを行なうことにした．テ

ストパタ＿ソの立ち上がりの所を探し，その上の3点の平均値の高さから・その点の横座標を定める．それを基準にして重ね合わせる．なお磁気トラックのつなぎ目の上にきたパルスサイ
クルのデータは捨てる．
■

■

図一10

図＿10はこの方法で得られたレーダェコーで，人吉の東方33kmの地点にある市房山に向げてレ＿ダを固定し，そのエコーを記録したものである・なお図一9の電圧波形をA−D変換
した結果は，この図一10の原資料であって，あるサソプリソグでは市房山に当たり・他の時には市房山に当たらないから，図一9では市房山は現われたり消えたりしている．

この図一10を出す所までがむずかしかったが，あとは容易である・
4．8

図一10は市房山方向に固定した場合のレーダエコーであるが・回転するレーダの場合には，たとえぼ360。を3。ずつの120区問に分けて，同様のデータ処理をすれば・図一10のようなエコーが120枚得られる．これが〃≒2km，∠θ＝3。の極座標メッシュに対するレ■
ダェコ＿の図である．これを直交座標のメッシュに変換したものが図一11である・
中央にあるのが山のエコーで，南東にあるのが宮崎方面で降っている雨である．

われわれは今回の実験では北の方角を記録に入れるのに失敗した・VTRには音声用の磁気トラックがあり，制御用のトラヅクもあるから，それらの利用を考えれば，種々のシグナルを＿11一

国立防災科学技術セソター研究報告第1号1968年3月

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図一11

入れることができる．北の方角は，たとえば音声用トラックに入れ，そこからの再生シグナル

で計算機に割込みを掛げてA−D変換を開始すれば，北の方角が確定する．
図一11では，山のエコーの形が既知であるから，これをもとにして，方位を定めることがで
きる．

4．9

われわれは9月10目から9月末まで人吉にいて雨を待ったが，昭和42年はまれに見る干天で，雨らしい雨はついになかった．山のニコーをyTRにとり，A−D変換の可能性を確認するだけで，今回の実験は終わりかと思ったが，帰る直前になって，宮崎方面に雨が降り，

図一11のようなエコーが得られた．ただし降雨域は人吉から60kmほど離れており，これ以上の解析には適していない．したがって，エコーを雨量に変換し，実測雨量と比較し，補正をし，流域雨量を算出する等のプログラムを実施することはできなかった．

5．

おわりに

5．1今回の実験は雨らしい雨がなかったという不幸により，可能性の確認程度に終わった．

第2章に述べた実時間解析の問題の大部分のブログラムは，実際にためす機会がなかった．ブ
ログラムというものは，実際に組んで動かしてみると，思わぬ所に難問が出てくるものである
が，それらの検討は後目にまちたい．

一12一

気象レーダのエコーを電子計算機により実時問解析する可能性について一菅原・勝山・八十島

5．2

今年の実験のむずかしさは，大部分がVTRの扱いであった．レーダと電子計算機との連動という本筋から見れば，VTRの利用は脇道であるが，市販の既製品を利用するのでな
いと，価格がきわめて高くなる所に問題がある．性能のよい音声用テープレコーダの中には40kc程度までの周波数帯域のものがあるようであるから，50〜100kc程度までのテープレコー
ダでしかも高周波部分に利得のピークがないものを作ることは，あるいは容易かもしれないが音声用の需要がたいから市販されていない．

レーダ用のVTRというものも作られているようであるが（芝電気），高価である．

5・3

この研究において，計算機のソフトウェア方面の仕事は勝山ヨシ子が担当し，レーダとVTRとのつなぎ，その他の回路的仕事（レーダェコー電圧波形にテストパターソを入れたり，一次遅れを通したり）は，八十島久が担当した．人吉における実験は，菅原，勝山，八十島のほか，幾志新吉氏，渡辺八重子氏の5名が当たった．なおVTRにバルス波形を入れ，その再生波を見るなどの予備実験は大村一夫氏が行なった．

5．4

この研究の最初の見通しを立てるとき，東芝中央研究所の渡辺一郎氏（電子計算機），

鷲見氏（レーダ），八木基氏（VTR）と一緒に検討した．

また，沖電気の伊藤勝氏は，人吉レーダとレコーダとの連結について，種々検討していただ

いたし，また，9月末に人吉レーダの修理に来たおりに，VTRのつなぎに協力していただいた．

VTRを本来の目的と異なる高周波用のレコーダに使うことについては，ソニーの方々にいろいろ親切なご協力を得た．

ここにあわせて感謝したい．
（1967年11月29日原稿受理）

一13一