JP2003255052A - 計測震度推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易に測定可能な種類の地震動指標を測定
し、そのような地震動指標の測定値に基づいた簡易な演
算処理によって、信頼性の高い計測震度のデータを高精
度に推定することを可能とする計測震度推定装置を提供
する。 【解決手段】 計測震度推定値演算手段２が、統計的ま
たは経験則的な相関に基づいて所定の許容誤差範囲内で
高精度な推定値が得られるようにあらかじめ定められた
演算則による演算処理を、地震動指標測定部１によって
計測されたＳＩ値や最大加速度などの地震動指標の値に
対して施して、繁雑で時間の掛かる計測震度を直接的な
計測や演算を行うことなく、計測震度の高精度な推定値
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は計測震度推定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】日本国のような地震の発生率の高い国土
では、発生した地震による被害や建築物等への影響の推
定、あるいは地震発生の周期やパターンの分析や大地震
の発生の予知などを行うための有効な資料とするため
に、地震の発生を検知して、そのときの地震の震度や震
源などを測定することが強く要請される。

【０００３】特に兵庫県南部地震以来、日本全国に多数
の地震計が配備されたが、その多くは緊急対応や地震対
策の目安として計測震度を測定することを主要な目的と
して用いられるものである。そのような地震対策等に関
係の深い各種行政機関や、鉄道・道路等の交通事業者な
どにとっては、発生した地震に関する精度の高い計測震
度のデータを得ることが必要とされる。また、液状化層
厚の推定などにも計測震度の情報が用いられるが、この
場合などにも信頼性の高い計測震度のデータを得ること
が要求される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、計測震
度のデータを得るために用いられる従来の地震計では、
構造や演算処理系が極めて繁雑なものとなっており、ま
たそのように繁雑な演算処理等を行って計測震度のデー
タを得ることに起因して地震発生からデータが得られる
までのタイムラグが長くなるという不都合や、装置が高
コストなものとなるといった不都合があった。

【０００５】従って簡略な測定装置によって簡易に測定
可能な種類の地震動指標に基づいて、しかも簡易な演算
を行って、信頼性の高い計測震度のデータを得ることが
要請されるが、従来、そのような簡易な手法で精確な計
測震度のデータを得るという技術は提案されていなかっ
た。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡易に測定可能な種類の地震動指標
を測定し、そのような地震動指標の測定値に基づいた簡
易な演算処理によって、信頼性の高い計測震度のデータ
を高精度に推定することを可能とする計測震度推定装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による計測震度推
定装置は、地震のＳＩ値および最大加速度を測定する地
震動指標測定手段と、前記地震動指標測定手段によって
測定された前記ＳＩ値および前記最大加速度の各々に、
過去に発生した地震における計測震度とその地震で測定
されたＳＩ値および最大加速度の組み合わせとの統計的
または経験則的な相関に基づいてあらかじめ定められた
重み付けを行う演算処理を施し、その重み付けが施され
た値の和を演算して、前記地震の計測震度の推定値を算
出する計測震度推定値演算手段とを備えている。

【０００８】すなわち、本発明による計測震度推定装置
では、地震が発生すると、その地震のＳＩ値および最大
加速度を地震動指標測定手段が測定し、計測震度推定値
演算手段が、その測定されたＳＩ値および最大加速度の
各々に、過去に発生した地震における計測震度とその地
震で測定されたＳＩ値および最大加速度の組み合わせと
の統計的または経験則的な相関に基づいてあらかじめ定
められた重み付けを行う演算処理を施し、その重み付け
が施された値の和を演算して、そのときの地震の計測震
度の推定値を算出する。このように統計的または経験則
的な相関に基づいて所定の許容誤差範囲内で高精度な推
定値が得られるように演算則をあらかじめ定めておき、
その演算則に則った演算処理を、実際に測定されたＳＩ
値および最大加速度に施すことにより、繁雑で時間の掛
かる計測震度を直接的に計測しなくとも、計測震度の高
精度な推定値が得られる。その推定値は、実質的に、間
接計測方法によって得られた高精度な計測震度の値と見
做すこともできる。

【０００９】なお、さらに詳細には、前記計測震度推定
値演算手段が、前記ＳＩ値の常用対数と前記最大加速度
の常用対数との和に、例えば０．９８を中心値とした所
定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値に例えば
１．３６を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数を
加算して前記地震の計測震度の推定値を算出するように
してもよい。

【００１０】あるいは、前記計測震度推定値演算手段
が、前記ＳＩ値の常用対数に例えば１．３８を中心値と
した所定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値と、前記
最大加速度の常用対数に例えば０．５９を中心値とした
所定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値と、例えば
１．７４を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数と
を合算して、前記地震の計測震度の推定値を算出するよ
うにしてもよい。

【００１１】本発明による他の計測震度推定装置は、地
震の最大加速度および最大速度を測定する地震動指標測
定手段と、前記地震動指標測定手段によって測定された
前記最大加速度および前記最大速度のそれぞれに、過去
に発生した地震における計測震度とその地震で測定され
た最大加速度および最大速度の組み合わせとの統計的ま
たは経験則的な相関に基づいてあらかじめ定められた重
み付けを行う演算処理を施し、その重み付けが施された
値の和を演算して、前記地震の計測震度の推定値を算出
する計測震度推定値演算手段とを備えている。

【００１２】すなわち、本発明による他の計測震度推定
装置では、地震が発生すると、その地震の最大加速度お
よび最大速度を地震動指標測定手段が測定し、計測震度
推定値演算手段が、その測定された最大加速度および最
大速度の各々に、過去に発生した地震における計測震度
とその地震で測定された最大加速度および最大速度の組
み合わせとの統計的または経験則的な相関に基づいてあ
らかじめ定められた重み付けを行う演算処理を施し、そ
の重み付けが施された値の和を演算して、そのときの地
震の計測震度の推定値を算出する。このように統計的ま
たは経験則的な相関に基づいて所定の許容誤差範囲内で
高精度な推定値が得られるように演算則をあらかじめ定
めておき、その演算則に則った演算処理を、実際に測定
された最大加速度および最大速度に施すことにより、繁
雑で時間の掛かる計測震度を直接的に計測しなくとも、
計測震度の高精度な推定値が得られる。その推定値は、
実質的に、間接計測方法によって得られた高精度な計測
震度の値と見做すこともできる。

【００１３】なお、前記計測震度推定値演算手段が、前
記最大加速度の常用対数と前記最大速度の常用対数との
和に、例えば０．９８を中心値とした所定の許容誤差範
囲内の係数を乗算し、その値に例えば１．３８を中心値
とした所定の許容誤差範囲内の定数を加算する演算を行
って、前記地震の計測震度の推定値を算出するようにし
てもよい。

【００１４】あるいは、前記計測震度推定値演算手段
が、前記最大加速度の常用対数に例えば０．９５を中心
値とした所定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値と、
前記最大速度の常用対数に例えば１．００を中心値とし
た所定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値と、例えば
１．３１を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数と
を合算して、前記地震の計測震度の推定値を算出するよ
うにしてもよい。

【００１５】本発明によるさらに他の計測震度推定装置
は、地震の最大加速度を測定する地震動指標測定手段
と、前記地震動指標測定手段によって測定された前記最
大加速度に、過去に発生した地震における計測震度とそ
の地震で測定された最大加速度との統計的または経験則
的な相関に基づいてあらかじめ定められた重み付けを行
う演算処理を施し、その重み付けが施された値に基づい
て、前記地震の計測震度の推定値を算出する計測震度推
定値演算手段とを備えている。

【００１６】すなわち、本発明によるさらに他の計測震
度推定装置では、地震が発生すると、その地震の最大加
速度を地震動指標測定手段が測定し、計測震度推定値演
算手段が、その測定された最大加速度に、過去に発生し
た地震における計測震度とその地震で測定された最大加
速度との統計的または経験則的な相関に基づいてあらか
じめ定められた重み付けを行う演算処理を施し、その重
み付けが施された値に基づいて、そのときの地震の計測
震度の推定値を算出する。このように統計的または経験
則的な相関に基づいて所定の許容誤差範囲内で高精度な
推定値が得られるように演算則をあらかじめ定めてお
き、その演算則に則った演算処理を、実際に測定された
最大加速度に施すことにより、繁雑で時間の掛かる計測
震度を直接的に計測しなくとも、計測震度の高精度な推
定値が得られる。その推定値は、実質的に、間接計測方
法によって得られた高精度な計測震度の値と見做すこと
もできる。

【００１７】なお、前記計測震度推定値演算手段が、前
記最大加速度の常用対数に例えば１．８１を中心値とし
た所定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値に例え
ば０．６２を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数
を加算して、前記地震の計測震度の推定値を算出するよ
うにしてもよい。

【００１８】本発明によるさらに他の計測震度推定装置
では、地震の最大速度を測定する地震動指標測定手段
と、前記地震動指標測定手段によって測定された前記最
大速度に、過去に発生した地震における計測震度とその
地震で測定された最大速度との統計的または経験則的な
相関に基づいてあらかじめ定められた重み付けを行う演
算処理を施し、その重み付けが施された値に基づいて、
前記地震の計測震度の推定値を算出する計測震度推定値
演算手段とを備えている。

【００１９】すなわち、本発明によるさらに他の計測震
度推定装置では、地震が発生すると、その地震の最大速
度を地震動指標測定手段が測定し、計測震度推定値演算
手段が、その測定された最大速度に、過去に発生した地
震における計測震度とその地震で測定された最大速度と
の統計的または経験則的な相関に基づいてあらかじめ定
められた重み付けを行う演算処理を施し、その重み付け
が施された値に基づいて、そのときの地震の計測震度の
推定値を算出する。このように統計的または経験則的な
相関に基づいて所定の許容誤差範囲内で高精度な推定値
が得られるように演算則をあらかじめ定めておき、その
演算則に則った演算処理を、実際に測定された最大速度
に施すことにより、繁雑で時間の掛かる計測震度を直接
的に計測しなくとも、計測震度の高精度な推定値が得ら
れる。その推定値は、実質的に、間接計測方法によって
得られた高精度な計測震度の値と見做すこともできる。

【００２０】なお、前記計測震度推定値演算手段が、前
記最大速度の常用対数に例えば１．８２を中心値とした
所定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値に例えば
２．４３を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数を
加算して、前記地震の計測震度の推定値を算出するよう
にしてもよい。

【００２１】本発明によるさらに他の計測震度推定装置
は、地震のＳＩ値を測定する地震動指標測定手段と、前
記地震動指標測定手段によって測定された前記ＳＩ値
に、過去に発生した地震における計測震度とその地震で
測定されたＳＩ値との統計的または経験則的な相関に基
づいてあらかじめ定められた重み付けを行う演算処理を
施し、その重み付けが施された値に基づいて、前記地震
の計測震度の推定値を算出する計測震度推定値演算手段
とを備えている。

【００２２】すなわち、本発明によるさらに他の計測震
度推定装置では、地震が発生すると、その地震のＳＩ値
を地震動指標測定手段が測定し、計測震度推定値演算手
段が、その測定されたＳＩ値に、過去に発生した地震に
おける計測震度とその地震で測定されたＳＩ値との統計
的または経験則的な相関に基づいてあらかじめ定められ
た重み付けを行う演算処理を施し、その重み付けが施さ
れた値に基づいて、そのときの地震の計測震度の推定値
を算出する。このように統計的または経験則的な相関に
基づいて所定の許容誤差範囲内で高精度な推定値が得ら
れるように演算則をあらかじめ定めておき、その演算則
に則った演算処理を、実際に測定されたＳＩ値に施すこ
とにより、繁雑で時間の掛かる計測震度を直接的に計測
しなくとも、計測震度の高精度な推定値が得られる。そ
の推定値は、実質的に、間接計測方法によって得られた
高精度な計測震度の値と見做すこともできる。

【００２３】なお、前記計測震度推定値演算手段が、前
記ＳＩ値の常用対数に例えば１．９２を中心値とした所
定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値に例えば
２．３９を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数を
加算して、前記地震の計測震度の推定値を算出するよう
にしてもよい。

【００２４】ここで、上記の計測震度推定値演算手段と
計測震度推定値演算手段とが、互いに別体で離れた位置
に設置可能なものであり、両者が有線または無線の通信
手段によって接続されており、計測震度推定値演算手段
で測定された地震の地震動指標の情報が通信手段を介し
て計測震度推定値演算手段に伝送されるようにすること
なども可能である。

【００２５】また、上記前記地震動指標測定手段または
計測震度推定値演算手段のうち、少なくとも地震動指標
測定手段が、ガスメータに内蔵または付設されているよ
うにしてもよい。

【００２６】すなわち、都市ガスやＬＰガス（液化プロ
パンガス）用のガスメータは一般に、個々の需要家の住
居や事業場などに設置されるものであるから、広域に亘
って散在しており、しかも近年では、各ガスメータは通
信手段を介して管理センターと結ばれており、管理セン
ターでガスメータからの情報を集中管理して自動検針な
どを行っているので、そのようなガスメータの設置場所
の広域性と集中管理用の通信手段などのハードウェア資
源とを有効に活用することで、地震が発生した際に、そ
の地震に関する計測震度のデータを広域に亘って収集す
ることが可能である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明の一実施の形態に係る計測
震度推定装置の概要構成を表したものである。この計測
震度推定装置は、地震動指標を測定する地震動指標測定
部１と、地震の計測震度の推定値を算出する計測震度推
定値演算部２と、それら両者の間でのデータや電気信号
等の送受信を行う有線または無線の通信部３とから、そ
の主要部が構成されている。

【００２９】さらに詳細には、地震動指標測定部１は、
発生した地震に関するＳＩ値、最大加速度、最大速度な
どの地震動指標を測定する各種センサを備えている。こ
の地震動指標測定部１における地震動指標のさらに詳細
な構成およびその機能については、地震動指標を測定す
るための一般的なもので構わない。この地震動指標測定
部１で測定された地震動指標のデータまたは地震動指標
の情報を担持してなる電気信号は、通信部３を介して計
測震度推定値演算部２へと送出される。

【００３０】この地震動指標測定部１は、計測震度推定
値演算部２と共に計測震度推定装置に内蔵されるように
してもよいが、広域に亘る各地での計測震度から測定値
を得るためには、例えばガスメータのように広域に亘っ
て配置されており、かつその個々のガスメータが集中管
理センター等と通信回線等を介して接続されているもの
などに付設することが望ましい。

【００３１】計測震度推定値演算部２は、発生した地震
の地震動指標としてＳＩ値（ＳＩ）および最大加速度
（ＰＧＡR）が地震動指標測定部１から送られて来る場
合には、その送られて来たＳＩ値および最大加速度の各
々に、過去に発生した地震における計測震度とその地震
で測定されたＳＩ値および最大加速度の組み合わせとの
統計的な（あるいは十分な量の実測結果の情報に基づい
た経験則的な）相関に基づいてあらかじめ定められた重
み付けや合算等の演算を施して、発生した地震に関する
計測震度の推定値を算出する。

【００３２】このとき計測震度推定値演算部２によって
行われる演算は、さらに詳細には、測定されたＳＩ値
（これをＳＩとする）の常用対数と最大加速度（これを
ＰＧＡRとする）の常用対数との和に、０．９８を中心
値とした所定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値
に１．３６を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数
を加算して、そのとき発生した地震の計測震度の推定値
（これをＩJMA'とする）を算出するというものである。
これを簡略に数式で表すと、 ＩJMA'＝１．３６＋０．９８×（ｌｏｇ₁₀ＧＡR＋ｌｏｇ₁₀ＳＩ） ＝１．３６＋０．９８×ｌｏｇ₁₀（ＰＧＡR×ＳＩ） となる。

【００３３】または、ＳＩ値の常用対数に１．３８を中
心値とした所定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値
と、最大加速度の常用対数に０．５９を中心値とした所
定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値と、１．７４を
中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数とを合算し
て、地震の計測震度の推定値を算出することも可能であ
る。これを簡略に数式で表すと、 ＩJMA'＝１．７４＋１．３８×ｌｏｇ₁₀ＳＩ＋０．５９
×ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR） となる。

【００３４】あるいは、発生した地震の地震動指標とし
て最大加速度（ＰＧＡR）および最大速度（ＰＧＶR）
が、地震動指標測定部１から送られて来る場合には、計
測震度推定値演算部２は、その送られて来た最大加速度
および最大速度の各々に、過去に発生した地震における
計測震度とその地震で測定された最大加速度および最大
速度の組み合わせとの統計的または経験則的な相関に基
づいてあらかじめ定められた重み付けや合算等の演算を
施して、発生した地震に関する計測震度の推定値を算出
する。

【００３５】さらに詳細には、最大加速度の常用対数と
最大速度の常用対数との和に、０．９８を中心値とした
所定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値に１．３
８を中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数を加算し
て、地震の計測震度の推定値を算出する。これを簡略に
数式で表すと、 ＩJMA'＝１．３８＋０．９８×（ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR＋ｌｏｇ₁₀ＰＧＶR） ＝１．３８＋０．９８×ｌｏｇ₁₀（ＰＧＡR×ＰＧＶR） となる。

【００３６】または、最大速度の常用対数に０．９５を
中心値とした所定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値
と、最大加速度の常用対数に１．００を中心値とした所
定の許容誤差範囲内の係数を乗算した値と、１．３１を
中心値とした所定の許容誤差範囲内の定数とを合算し
て、地震の計測震度の推定値を算出することも可能であ
る。これを簡略に数式で表すと、 ＩJMA'＝１．３１＋０．９５×ｌｏｇ₁₀ＰＧＶR＋１．
００×ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR となる。

【００３７】あるいは、発生した地震の地震動指標とし
て最大加速度（ＰＧＡR）が地震動指標測定部１から送
られて来る場合には、計測震度推定値演算部２は、その
送られて来た最大加速度に対して、過去に発生した地震
における計測震度とその地震で測定された最大加速度と
の統計的または経験則的な相関に基づいてあらかじめ定
められた重み付けを行う演算処理を施し、その重み付け
が施された値に基づいて、地震の計測震度の推定値を算
出する。

【００３８】さらに詳細には、最大加速度の常用対数に
１．８１を中心値とした所定の許容誤差範囲内の係数を
乗算し、その値に０．６２を中心値とした所定の許容誤
差範囲内の定数を加算して、地震の計測震度の推定値を
算出することができる。これを簡略に数式で表すと、 ＩJMA'＝０．６２＋１．８１×ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR となる。

【００３９】あるいは、発生した地震の地震動指標とし
て最大速度（ＰＧＶR）が地震動指標測定部１から送ら
れて来る場合には、計測震度推定値演算部２は、その送
られて来た最大速度に対して、過去に発生した地震にお
ける計測震度とその地震で測定された最大速度との統計
的または経験則的な相関に基づいてあらかじめ定められ
た重み付けを行う演算処理を施し、その重み付けが施さ
れた値に基づいて、地震の計測震度の推定値を算出す
る。

【００４０】さらに詳細には、最大速度の常用対数に
１．８２を中心値とした所定の許容誤差範囲内の係数を
乗算し、その値に２．４３を中心値とした所定の許容誤
差範囲内の定数を加算して、地震の計測震度の推定値を
算出する。これを簡略に数式で表すと、 ＩJMA'＝２．４３＋１．８２×ｌｏｇ₁₀ＰＧＶR となる。

【００４１】あるいは、発生した地震の地震動指標とし
てＳＩ値（ＳＩ）が地震動指標測定部１から送られて来
る場合には、計測震度推定値演算部２は、その送られて
来たＳＩ値に対して、過去に発生した地震における計測
震度とその地震で測定されたＳＩ値との統計的または経
験則的な相関に基づいてあらかじめ定められた重み付け
を行う演算処理を施し、その重み付けが施された値に基
づいて、地震の計測震度の推定値を算出する。

【００４２】さらに詳細には、ＳＩ値の常用対数に１．
９２を中心値とした所定の許容誤差範囲内の係数を乗算
し、その値に２．３９を中心値とした所定の許容誤差範
囲内の定数を加算して、地震の計測震度の推定値を算出
する。これを簡略に数式で表すと、 ＩJMA'＝２．３９＋１．９２×ｌｏｇ₁₀ＳＩ となる。

【００４３】上式では、各定数はそれぞれの中心値に設
定したが、上式のような演算を行って得られるＩJMA'の
誤差が、例えば気象庁などで管理している標準研究機関
共通標準器としての地震計などによって計測される計測
震度の値に対する許容誤差範囲内に収まるのであれば、
その範囲内で、上記の中心値を中心とした幅を持たせて
設定することも可能であることは言うまでもない。

【００４４】いずれの場合も、計測震度推定値演算部２
は、上記のような極めて簡易な演算を行うだけで高精度
な計測震度の推定値（ＩJMA'）を算出することができ
る。

【００４５】次に、本実施の形態の計測震度推定装置に
おける計測震度推定値演算部で用いられる演算則を定め
る際の根拠となった、過去に発生した地震における計測
震度とその地震で測定された地震動指標との統計的また
は経験則的な相関について説明する。

【００４６】本発明者等は、ＳＩ値、最大加速度、最大
速度などの地震動指標と計測震度との相関に着目し、Ｓ
Ｉ値、最大加速度、最大速度などの測定値から適切な演
算則によって間接的に計測震度の推定値または精度が十
分に高い計測震度の近似値を得ることが可能であると推
察した。そして、過去に発生した種々の地震で実際に観
測された計測震度のデータとその地震に関するＳＩ値、
最大加速度、最大速度などの地震動指標との相関を、１
段階回帰法または２段階回帰法によって解析した。

【００４７】さらに詳細には、ＳＩ値や最大加速度など
の地震動指標と計測震度との相関を２段階回帰法のよう
な統計的手法または経験則手法によって得る場合、その
とき用いるデータに依存して、得られる結果に偏りが生
じることが多いので、いかにバランス良く過去のデータ
を適用するかで最終的に得られる演算式の汎用性や精度
が顕著に左右される。例えば、近年の日本国のように、
小規模地震が多発しており、かつ地震計の設置箇所が極
めて多数である場合、小さなマグニチュードの地震によ
る小震度の記録が大半となり、それに基づいて得られる
回帰結果は極めて偏ったものとなり、正しい演算式が得
られない確率が高い。そのように偏った演算式では、本
来最も必要性が高い大マグニチュード（大きな震度領
域）の地震の推定精度（計測精度）等が低くなってしま
う。

【００４８】そこで本発明者等は、近年の地震の記録の
うちから、図２にリストを示したようなマグニチュード
が５．１〜８．１の範囲内の１３件の地震の地震動をサ
ンプルとして選出した。それら１３件の地震は日本国の
近年の地震が殆どであるが、その他にも、サンプルとし
て適用可能な強震度記録が世界中で多数得られているの
で、それらのうちから米国の１９８９年のロマプリエタ
地震および１９９４年のノースリッジ地震と、台湾の１
９９９年の集集地震とを、さらにサンプルとして加え
た。なお、地震動のデータとしては、最新の強震計で測
定された自由地盤上での３成分の加速度波形のうち、水
平方向のいずれかの成分が１０［Ｇａｌ］以上である合
計８７９地点の記録を使用した。ただし、液状化の影響
が含まれている可能性の高い記録については除外し、別
途に液状化に着目して検討を行うこととした（これにつ
いては後述する）。また、計測震度は気象庁の定義に従
って３成分の加速度波形より算出した。同様に最大加速
度、最大速度は水平２成分の波形による合成最大値を使
用した。またＳＩ値は０．１［ｓ］の周期間隔ごとに、
水平面内で１度ピッチずつ合計１８０度の区間を計算
し、その最大値を使用するものとした。

【００４９】図２のリストから明らかなように、検討に
使用した記録の地点数の約半数が台湾の集集地震のもの
となっているが、後述するように２段階回帰を行った結
果については実質的に偏りが殆ど解消されている。回帰
式としては、下記の２通りのものを用いた。すなわち、 ｙ＝ｂ0＋ｂ1×Ｍ＋ｂ2×ｌｏｇ₁₀ｘ（１指標の場合の
回帰式） ｙ＝ｂ0＋ｂ1×Ｍ＋ｂ2×ｌｏｇ₁₀1＋ｂ3×ｌｏｇ₁₀ｘ2
（１指標の場合の回帰式）

【００５０】ここで、ｙは計測震度（ＩJMA）、ｂ0，ｂ
1，ｂ2，ｂ3は回帰によって求める定数および係数、Ｍ
はマグニチュード、ｘ，ｘ1，ｘ2は最大加速度（ＰＧ
Ａ）や最大速度（ＰＧＶ）やＳＩ値（ＳＩ）のような地
震動指標（地震強度動指標）である。なお、上式では、
敢えてマグニチュード（Ｍ）を演算式中に含ませている
が、これはマグニチュードによる影響がどの程度現れる
ものかを確認するため、および２段階回帰を行うための
措置であって、最終的にはＭは変数ではなく例えばＭ＝
７．０のような固定値にすることを見込んでいる。

【００５１】２段階回帰を上記の「１指標の場合の回帰
式」に取り入れた場合、１段階目は次式についての回帰
を行う。すなわち、ｙ＝Σａj Ａj ＋ｂ2 ×ｌｏｇ₁₀ｘ
（ j＝１，２，…ｋ），ここでｋは地震の件数、ｊ番目
の地震についてはＡj ＝１，その他の地震についてはＡ
j ＝０とする。

【００５２】２段階目の回帰は、１段階目で求められた
ａj を用いて、マグニチュードＭについてａj ＝ｂ0＋
ｂ1×Ｍj という計算を行う。さらに詳細な計算上の処
理（行列計算等）については、単なる計算上の手法のみ
であるから、本発明の主旨とは関係性が薄いので、ここ
では詳述しない。

【００５３】このような１段階回帰および２段階回帰を
行った結果、計測震度と地震動指標との相関を表す演算
式は、下記のようなものとなった。すなわち、 ＩJMA＝−０．７９＋０．２０×Ｍ＋１．８１×ｌｏｇ
₁₀ＰＧＡR ＩJMA＝３．３８−０．１４×Ｍ＋１．８２×ｌｏｇ₁₀
ＰＧＶR ＩJMA＝２．６５−０．０４×Ｍ＋１．９２×ｌｏｇ₁₀
ＳＩ ＩJMA＝１．３１＋０．０１×Ｍ＋０．９８×ｌｏｇ₁₀
（ＰＧＡR×ＰＧＶR） ＩJMA＝０．８７＋０．０７×Ｍ＋０．９８×ｌｏｇ₁₀
（ＰＧＡR×ＳＩ） ＩJMA＝１．５９＋０．０２×Ｍ＋１．３８×ｌｏｇ₁₀
ＳＩ＋０．５９×ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR ＩJMA＝１．２５＋０．０１×Ｍ＋０．９５×ｌｏｇ₁₀
ＰＧＶR＋１．００×ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR

【００５４】上記の式では、いずれもＭの係数が極めて
小さく、特に地震動指標を２変数用いた式の場合には１
変数の場合よりもさらに１桁も小さくなっているので、
Ｍは実質的に無視できるか、実用上はＭ＝４．０〜７．
０程度の範囲内の値に固定しても構わないものと考えら
れる。そこで、Ｍをやや大きく見積ってＭ＝７．０と
し、この値を上記の各式のＭに代入して、上述したよう
な本実施の形態の計測震度推定値演算部で用いられる各
演算式を得ることができる。

【００５５】次に、本発明者等は、地盤の液状化による
地震動指標と計測震度との相関に対する影響についても
調べた。ここで液状化の影響を含む地震動指標および計
測震度のサンプルとしては、記録数が少なく、１件の地
震で２つ以上の地点の明確な記録が残されているのは近
年の兵庫県南部地震のみであったので、そのうちの１７
地点の記録を用いた。そしてその１７のサンプルを用い
た１階回帰を行って、下記のような演算式を得た。すな
わち、 ＩJMA'＝１．４７＋１．６５×ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR ＩJMA'＝２．６４＋１．６４×ｌｏｇ₁₀ＰＧＶR ＩJMA'＝２．３３＋１．８６×ｌｏｇ₁₀ＳＩ

【００５６】これら演算式で表される液状化の影響を含
む場合の地震動指標と計測震度との相関を、液状化の影
響を含まない場合の地震動指標と計測震度との相関と比
較した。その結果、液状化がある場合は、地震波の加速
度波形が長周期化することに起因して、図３に示したよ
うに、液状化が無い場合と比較して計測震度と最大加速
度との相関が有意に（大幅に）変化するが（Ａ）、計測
震度とＳＩ値との相関（Ｂ）や計測震度と最大速度との
相関（Ｃ）については、それほど大幅な変化は見受けら
れないことが確認された。

【００５７】またさらに、ＳＩ値および最大加速度の２
変数（２つの指標）を用いた演算則を用いて液状化の影
響を含んだ計測震度を推定する場合についても、上記の
ような液状化を含まない場合と同様の回帰分析によって
調べた。その結果、得られた演算式は、 ＩJMA'＝２．１７＋１．７１×ｌｏｇ₁₀ＳＩ＋０．１７
×ｌｏｇ₁₀ＰＧＡR となった。この結果を上記の液状化を含まない場合と比
較すると、推定式中の個々の回帰係数（係数や定数）は
かなり異なったものとなっているが、結果的に得られる
推定値には、図４に示したように傾きがほぼ１の直線上
にプロットが集中しており、液状化の影響を含む場合と
含まない場合とで差異がほとんど生じないことが確認さ
れた。

【００５８】これにより、特にＳＩ値および最大加速度
の２変数（２つの指標）から計測震度を推定する演算則
の場合には、地盤の液状化の影響を実質的にほとんど受
けることがないので、本実施の形態のＳＩ値および最大
加速度の２変数を用いた演算則は、液状化の有無を問わ
ず汎用的に使用可能であることが確認された。

【００５９】［実施例］上記のような本実施の形態の計
測震度推定装置によって、実際に発生した地震の計測震
度の推定値を算出し、その推定精度（計測精度）を確認
した。

【００６０】さらに具体的には、２０００年１０月６日
に発生した鳥取県西部地震では、兵庫県南部地震以降に
新設された地震計のネットワークによって地震記録が多
数得られている。そこで、中国地方と近畿地方のＫ−Ｎ
ＥＴおよびＫＩＫ−ＮＥＴのネットワークによって記録
が得られた合計２０４地点について、鳥取県西部地震に
おける実測による計測震度と本実施の形態の計測震度推
定装置による推定値との比較を行った。

【００６１】その結果は、図５に示したようなものとな
った。図５（Ａ）はＳＩ値のみを用いた演算によって得
られた結果を示しており、図５（Ｂ）はＳＩ値と最大加
速度との２変数を用いた演算によって得られた結果を示
している。このような結果から、（Ａ），（Ｂ）の両方
共に、極めて推定精度が高く、実質的にこの推定値を間
接計測法によって計測された計測震度と見做しても良い
ものであることが確認された。特に、２変数を用いた場
合（Ｂ）には、１変数を用いた場合（Ａ）よりもさらに
地震動指標と計測震度との相関が強く（顕著で）、より
高精度に計測震度を推定することが可能であることが確
認された。なお、計測震度の推定値の演算に用いられる
係数としては、上記実施の形態に示したもののみには限
定されないことは言うまでもない。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし１
４のいずれかに記載の計測震度推定装置によれば、統計
的または経験則的な相関に基づいて所定の許容誤差範囲
内で高精度な推定値が得られるように演算則をあらかじ
め定めておき、その演算則に則った簡易な演算処理を、
実際に測定されたＳＩ値または最大加速度または最大速
度などの地震動指標に施すことにより、繁雑で時間の掛
かる計測震度の直接的な観測や計算を行わなくとも、地
震動指標の測定値に基づいた簡易な演算処理によって計
測震度の高精度な推定値が得られるようにしたので、信
頼性の高い計測震度のデータを高精度に推定あるいは間
接的に計測することができる。

【００６３】また、特に請求項１４記載の計測震度推定
装置によれば、ガスメータの設置場所の広域性と集中管
理用の通信手段などのハードウェア資源とを有効に活用
するようにしたので、地震が発生した際に、その地震に
関する計測震度のデータをガスメータが設置されている
広域に亘って収集することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る計測震度推定装置
の概要構成を表した図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る計測震度推定装置
で用いられる演算則を定める際にサンプルとして用いる
ために近年の地震の記録のうちから選出されたマグニチ
ュードが５．１〜８．１の範囲内の１３件の地震のリス
トを示した図である。

【図３】各地震動指標と計測震度との相関における液状
化の影響の程度を調べた結果を表した図である。

【図４】地震動指標としてＳＩ値と最大加速度との２変
数を用いた演算則によって得られた推定値と実測された
計測震度とを比較して示した図である。

【図５】鳥取県西部地震における実測による計測震度と
本実施の形態の計測震度推定装置による推定値とを比較
して示した図である。

【符号の説明】

１…地震動指標測定部、２…計測振動推定値演算部、３
…通信部

フロントページの続き (72)発明者 小金丸 健一 東京都港区海岸１丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 山崎 文雄 東京都文京区本郷７丁目３番１号 東京大 学内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地震のＳＩ値および最大加速度を測定す
   る地震動指標測定手段と、 前記地震動指標測定手段によって測定された前記ＳＩ値
   および前記最大加速度の各々に、過去に発生した地震に
   おける計測震度とその地震で測定されたＳＩ値および最
   大加速度の組み合わせとの統計的または経験則的な相関
   に基づいてあらかじめ定められた重み付けを行う演算処
   理を施し、その重み付けが施された値を用いた演算を行
   って、前記地震の計測震度の推定値を算出する計測震度
   推定値演算手段とを備えたことを特徴とする計測震度推
   定装置。
2. 【請求項２】 前記計測震度推定値演算手段が、前記Ｓ
   Ｉ値の常用対数と前記最大加速度の常用対数との和に、
   所定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値に所定の
   許容誤差範囲内の定数を加算して、前記地震の計測震度
   の推定値を算出することを特徴とする請求項１記載の計
   測震度推定装置。
3. 【請求項３】 前記計測震度推定値演算手段が、前記Ｓ
   Ｉ値の常用対数に所定の許容誤差範囲内の係数を乗算し
   た値と、前記最大加速度の常用対数に所定の許容誤差範
   囲内の係数を乗算した値と、所定の許容誤差範囲内の定
   数とを合算して、前記地震の計測震度の推定値を算出す
   ることを特徴とする請求項１記載の計測震度推定装置。
4. 【請求項４】 地震の最大加速度および最大速度を測定
   する地震動指標測定手段と、 前記地震動指標測定手段によって測定された前記最大加
   速度および前記最大速度のそれぞれに、過去に発生した
   地震における計測震度とその地震で測定された最大加速
   度および最大速度の組み合わせとの統計的または経験則
   的な相関に基づいてあらかじめ定められた重み付けを行
   う演算処理を施し、その重み付けが施された値の和を演
   算して、前記地震の計測震度の推定値を算出する計測震
   度推定値演算手段とを備えたことを特徴とする計測震度
   推定装置。
5. 【請求項５】 前記計測震度推定値演算手段が、前記最
   大加速度の常用対数と前記最大速度の常用対数との和
   に、所定の許容誤差範囲内の係数を乗算し、その値に所
   定の許容誤差範囲内の定数を加算して、前記地震の計測
   震度の推定値を算出することを特徴とする請求項４記載
   の計測震度推定装置。
6. 【請求項６】 前記計測震度推定値演算手段が、前記最
   大速度の常用対数に所定の許容誤差範囲内の係数を乗算
   した値と、前記最大加速度の常用対数に所定の許容誤差
   範囲内の係数を乗算した値と、所定の許容誤差範囲内の
   定数とを合算して、前記地震の計測震度の推定値を算出
   することを特徴とする請求項４記載の計測震度推定装
   置。
7. 【請求項７】 地震の最大加速度を測定する地震動指標
   測定手段と、 前記地震動指標測定手段によって測定された前記最大加
   速度に、過去に発生した地震における計測震度とその地
   震で測定された最大加速度との統計的または経験則的な
   相関に基づいてあらかじめ定められた重み付けを行う演
   算処理を施し、その重み付けが施された値に基づいて、
   前記地震の計測震度の推定値を算出する計測震度推定値
   演算手段とを備えたことを特徴とする計測震度推定装
   置。
8. 【請求項８】 前記計測震度推定値演算手段が、前記最
   大加速度の常用対数に所定の許容誤差範囲内の係数を乗
   算し、その値に所定の許容誤差範囲内の定数を加算し
   て、前記地震の計測震度の推定値を算出することを特徴
   とする請求項７記載の計測震度推定装置。
9. 【請求項９】 地震の最大速度を測定する地震動指標測
   定手段と、 前記地震動指標測定手段によって測定された前記最大速
   度に、過去に発生した地震における計測震度とその地震
   で測定された最大速度との統計的または経験則的な相関
   に基づいてあらかじめ定められた重み付けを行う演算処
   理を施し、その重み付けが施された値に基づいて、前記
   地震の計測震度の推定値を算出する計測震度推定値演算
   手段とを備えたことを特徴とする計測震度推定装置。
10. 【請求項１０】 前記計測震度推定値演算手段が、前記
    最大速度の常用対数に所定の許容誤差範囲内の係数を乗
    算し、その値に所定の許容誤差範囲内の定数を加算し
    て、前記地震の計測震度の推定値を算出することを特徴
    とする請求項９記載の計測震度推定装置。
11. 【請求項１１】 地震のＳＩ値を測定する地震動指標測
    定手段と、 前記地震動指標測定手段によって測定された前記ＳＩ値
    に、過去に発生した地震における計測震度とその地震で
    測定されたＳＩ値との統計的または経験則的な相関に基
    づいてあらかじめ定められた重み付けを行う演算処理を
    施し、その重み付けが施された値に基づいて、前記地震
    の計測震度の推定値を算出する計測震度推定値演算手段
    とを備えたことを特徴とする計測震度推定装置。
12. 【請求項１２】 前記計測震度推定値演算手段が、前記
    ＳＩ値の常用対数に所定の許容誤差範囲内の係数を乗算
    し、その値に所定の許容誤差範囲内の定数を加算して、
    前記地震の計測震度の推定値を算出することを特徴とす
    る請求項１１記載の計測震度推定装置。
13. 【請求項１３】 前記地震動指標測定手段と前記計測震
    度推定値演算手段とが、互いに別体で離れた位置に設置
    可能なものであり、両者が有線または無線の通信手段に
    よって接続されており、前記地震動指標測定手段で測定
    された地震の地震動指標の情報が前記通信手段を介して
    前記計測震度推定値演算手段に伝送されることを特徴と
    する請求項１ないし１２のうちいずれか１項に記載の計
    測震度推定装置。
14. 【請求項１４】 前記または前記地震動指標測定手段と
    計測震度推定値演算手段のうち、少なくとも前記地震動
    指標測定手段が、ガスメータに内蔵または付設されてい
    ることを特徴とする請求項１３記載の計測震度推定装
    置。