JP2007094569A - Prediction method for billow in port, prediction device for billow in port, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、港湾内波浪予測方法、港湾内波浪予測装置およびプログラムに関する。より詳細には、特定の港湾において、現在よりも後の指定時刻を指定されたときに、この指定時刻における港湾内波浪の有義波高、有義波周期、波向、方向スペクトル等を予測する港湾内波浪予測方法、港湾内波浪予測装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a harbor wave prediction method, a harbor wave prediction apparatus, and a program. More specifically, when a specified time later than the current time is specified in a specific port, the significant wave height, significant wave period, wave direction, direction spectrum, etc. of the waves in the port at this specified time are predicted. The present invention relates to a harbor wave prediction method, a harbor wave prediction apparatus, and a program.
港湾管理、港湾工事等のために、精度の高い港湾内波浪予測が求められている。即ち、港湾管理における入出港の可否、接岸の可否、荷役作業の可否は波浪の大きさに基づいて決定され、判断を誤った場合は、港湾施設の損傷、作業員の安全等に深刻な影響を及ぼす。しかしながら一方で、過剰に安全性を重視した場合は、港湾および船舶の利用効率を低下させ、大量輸送に適しているという船舶の利点を喪失させることになる。 For harbor management, harbor construction, etc., highly accurate harbor wave prediction is required. In other words, whether port entry / exit, port berthing, cargo handling work, etc. are determined based on the magnitude of the waves. If the judgment is wrong, damage to port facilities, worker safety, etc. will be seriously affected. Effect. On the other hand, however, when safety is emphasized excessively, the use efficiency of the port and the ship is lowered, and the advantage of the ship that it is suitable for mass transportation is lost.
一方、波浪予測方法としては、波浪予測モデルと呼ばれる物理モデルに基づく予測値の算出が種々試みられており、ある程度広い範囲を対象とした波浪予測については一定の効果をあげている。しかしながら、港湾という限られた領域内の波浪予測については、所望の予測精度が得られていない。 On the other hand, as a wave prediction method, various attempts have been made to calculate a prediction value based on a physical model called a wave prediction model, and a certain effect has been achieved with respect to wave prediction for a certain wide range. However, the desired prediction accuracy is not obtained for the wave prediction in a limited area called a harbor.
その理由は、港湾内では、岸壁等による波浪の反射、海底地形の変化、対象領域が狭く変化が局部的で急速であること等である。また、これら港湾内独特の要因を変数に組み込んだ波浪予測モデルを設計しても、変数が多いのでパラメータを獲得して入力することに大きな手間をとられる。また、計算負荷が高いので、短時間に繰り返し予測値を算出しなければならない実用的な用途には相応しくない。 The reason for this is that, within the harbor, the reflection of waves by quay walls, changes in seabed topography, narrow changes in the target area, and local changes are rapid. Even if you design a wave prediction model that incorporates these unique factors in the port, there are many variables, so it takes a lot of time to acquire and input parameters. In addition, since the calculation load is high, it is not suitable for practical use in which the predicted value must be repeatedly calculated in a short time.
下記特許文献1には、「湾外の長周期波に対する湾内の湾水振動に関するさまざまな振幅増幅率のデータが用意され、この振幅増幅率のデータから湾内の長周期波が推算される」ことが記載されている。しかしながら、この文献に開示された「振幅増幅率の周期特性」の算出には、多くの変数入力と処理負荷の高い計算が依然として必要になる。また、特許文献1に記載された方法は、波向予測に関して記載してない。ここで、波向によって防波堤や構造物による反射および回折などの影響が異なるので、湾内の波浪状況は波向に大きく依存する。よって、上記方法では港湾内波浪を予測する上で重要な港湾外波浪の波向の影響について言及がなく、実用的な港湾内波浪の予測精度を期待することは困難である。 In the following Patent Document 1, “various amplitude gain data regarding bay water oscillations in the bay with respect to long-period waves outside the bay are prepared, and long-period waves in the bay are estimated from this amplitude gain data”. Is described. However, the calculation of “periodic characteristics of amplitude amplification factor” disclosed in this document still requires many variable inputs and calculation with a high processing load. Further, the method described in Patent Document 1 does not describe wave direction prediction. Here, the wave conditions in the bay greatly depend on the wave direction because the influence of reflection and diffraction by breakwaters and structures differs depending on the wave direction. Therefore, in the above method, there is no mention of the influence of the wave direction of the waves outside the port which is important in predicting the waves in the harbor, and it is difficult to expect a practical prediction accuracy of the waves in the harbor.
また、下記特許文献2には、台風に関する少ない変数に基づいて長周期波の発生を予測する方法が開示されている。しかしながら、この方法は、台風の影響が生じている特殊な期間において有効な方法であり、通常の港湾管理に利用できる一般性はない。 Patent Document 2 below discloses a method for predicting the generation of long-period waves based on a small number of variables related to typhoons. However, this method is effective during a special period during which typhoons have been affected, and is not generally applicable to normal harbor management.
更に、下記特許文献3にも、重回帰分析に基づく波予測モデルにGPVデータを適用した波予測装置が記載されている。しかしながら、この文献に開示された波予測装置は、港湾内という条件については何ら言及しておらず、港湾内波浪予測の改善に寄与し得る事項は開示されていない。
前記のように、港湾内波浪予測が重要な技術課題であるにもかかわらず、波浪予測モデル等の物理モデルを利用した波浪予測は、狭い港湾内の波浪予測には適していなかった。このため、港湾内波浪を、実用的な精度と速度で有効に予測できる技術の開発が待たれている。 As described above, wave prediction using a physical model such as a wave prediction model is not suitable for wave prediction in a narrow port although the wave prediction in a port is an important technical problem. For this reason, the development of a technology that can effectively predict the waves in a harbor with practical accuracy and speed is awaited.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態として、特定の港湾について、ある時刻において、その時刻よりも後の指定時刻における港湾の内側の港湾内波浪を予測する港湾内波浪予測方法であって、港湾の外側の港湾外波浪の指定時刻よりも過去に測定された港湾外波浪実測値および港湾外波浪実測値と同じ時刻に測定された港湾内波浪実測値の統計的関係式を算出する手順と、波浪予測モデルを用いた数値シミュレーションにより指定時刻における港湾外波浪の推算値を推算する手順と、統計的関係式および推算された港湾外波浪に基づいて指定時刻における港湾内波浪の予測値を算出する手順とを含む港湾内波浪予測方法が提供される。予測値は波高および波周期を含むことが好ましい。これにより、多数の変数と複雑な計算が必要な港湾内の波浪予測モデルを用いた数値シミュレーションを実行することなく、精度の高い港湾外波浪予測値に基づいて精度の高い港湾内波浪予測ができる。 In order to solve the above-mentioned problem, as a first mode of the present invention, for a specific port, at a certain time, an in-port wave prediction method for predicting an in-port wave inside the port at a specified time after that time A statistical relational expression of the measured values of the sea waves outside the port and the sea waves actually measured at the same time as the sea waves actually measured outside the port from the designated time of the sea waves outside the port. The procedure to calculate, the procedure to estimate the estimated value of the wave outside the port at the specified time by the numerical simulation using the wave prediction model, and the wave in the port at the specified time based on the statistical relational expression and the estimated wave outside the port There is provided a harbor wave prediction method including a procedure for calculating a prediction value. The predicted value preferably includes the wave height and the wave period. This makes it possible to perform highly accurate harbor wave predictions based on highly accurate wave prediction values outside the harbor, without performing numerical simulations using harbor wave prediction models that require numerous variables and complicated calculations. .
また、ひとつの実施形態によると、上記港湾内波浪予測方法において、数値シミュレーションにおいて用いる波浪予測初期値を、波浪予測初期値のデフォルトおよび波浪GPVデータの有義波高の比に基づいて補正する手順を更に含む。これにより、実測値の得られない外洋の波浪も加味して波浪予測初期値を補正できるので、精度の高い港湾外波浪推算値が得られる。従って、この港湾外波浪推算値に基づいてなされる港湾内波浪予測の精度も向上される。 Further, according to one embodiment, in the harbor wave prediction method, the wave prediction initial value used in the numerical simulation is corrected based on the ratio of the default wave prediction initial value and the significant wave height of the wave GPV data. In addition. As a result, the wave prediction initial value can be corrected in consideration of the ocean wave from which the actual measurement value cannot be obtained, so that a highly accurate harbor outside wave estimation value can be obtained. Therefore, the accuracy of the in-harbour wave prediction made based on the estimated wave value outside the harbor is also improved.
また、他の実施形態によると、上記港湾内波浪予測方法において、数値シミュレーションにおいて用いる波浪予測初期値を、港湾外波浪の実測値から算出した方向スペクトルに基づいて補正する手順を更に含む。これにより、多数の港湾外波浪を参照して波浪予測初期値を補正できるので、精度の高い港湾外波浪推算値が得られる。従って、この港湾外波浪推算値に基づいてなされる港湾内波浪予測の精度も向上される。 According to another embodiment, in the harbor wave prediction method, the wave prediction initial value used in the numerical simulation is further corrected based on the direction spectrum calculated from the actually measured value of the wave outside the harbor. Thereby, since the wave prediction initial value can be corrected with reference to a large number of waves outside the harbor, a highly accurate harbor outside wave estimation value can be obtained. Therefore, the accuracy of the in-harbour wave prediction made based on the estimated wave value outside the harbor is also improved.
また、他の実施形態によると、上記港湾内波浪予測方法は、時刻よりも過去における推算値およびその推算値の指定時刻における港湾外波浪の実測値を比較して誤差の統計値を算出する手順と、統計値を用いて推算値を補正する手順とを更に含む。これにより、より精度の高い推算値を参照して港湾内波浪予測ができる。 Further, according to another embodiment, the above-mentioned harbor wave prediction method is a procedure for calculating a statistical value of an error by comparing an estimated value in the past rather than a time and an actually measured value of a wave outside the harbor at a specified time of the estimated value. And a procedure for correcting the estimated value using the statistical value. Thereby, it is possible to predict the wave in the harbor with reference to a more accurate estimated value.
また、他の実施形態によると、上記港湾内波浪予測方法は、時刻よりも過去に算出された算出済み予測値および算出済み予測値の指定時刻における港湾内波浪の実測値を比較して誤差の統計値を算出する手順と、統計値を用いて新規に算出される予測値を補正する手順とを更に含む。これにより、一層精度の高い港湾内波浪予測値を得ることができる。 Further, according to another embodiment, the above-described harbor wave prediction method compares the calculated predicted value calculated in the past with respect to the time and the actually measured value of the harbor wave at the specified time of the calculated predicted value, to reduce the error. It further includes a procedure for calculating a statistical value and a procedure for correcting a predicted value newly calculated using the statistical value. As a result, it is possible to obtain a more accurate predicted wave value in the harbor.
また、他の実施形態によると、上記港湾内波浪予測方法は、時刻よりも過去における港湾外波浪および港湾内波浪の実測値を蓄積して、統計的関係式を補正する手順を更に含む。これにより、時間の経過と共に、一段と精度の高い港湾内波浪予測ができる。 According to another embodiment, the harbor wave prediction method further includes a procedure of correcting the statistical relational expression by accumulating the actual values of the wave outside the harbor and the wave inside the harbor in the past rather than the time. This makes it possible to predict harbor waves with higher accuracy over time.
また、他の実施形態によると、上記港湾内波浪予測方法は、予測値に基づいて、港湾に対する船舶の入出港、接岸または荷役作業の可否を判断する手順を更に含む。これにより、精度の高い港湾内波浪予測に基づいて港湾管理ができるので、船舶の利用効率を向上させるだけではなく、港湾の安全管理向上にも寄与する。 In addition, according to another embodiment, the harbor wave prediction method further includes a procedure for determining whether or not a ship can enter or leave a port, come in a berth, or perform a cargo handling operation based on a predicted value. As a result, since harbor management can be performed based on highly accurate harbor wave prediction, not only the use efficiency of the ship is improved, but also the safety management of the harbor is improved.
更に、本発明の第2の形態として、特定の港湾について、ある時刻において、その時刻よりも後の指定時刻における港湾の内側の港湾内波浪を予測する港湾内波浪予測装置であって、港湾の外側の港湾外波浪の指定時刻よりも過去に測定された港湾外波浪実測値および港湾外波浪実測値と同じ時刻に測定された港湾内波浪実測値の統計的関係式を算出して格納する統計的関係式生成部と、波浪予測モデルを用いた数値シミュレーションにより指定時刻における港湾外波浪の推算値を推算する港湾外波浪シミュレータと、統計的関係式および推算された港湾外波浪に基づいて指定時刻における港湾内波浪の予測値を算出する予測値生成部とを含む港湾内波浪予測装置が提供される。これにより、第1の形態に係る方法を実行する装置が供給される。 Furthermore, as a second aspect of the present invention, there is provided an in-port wave prediction device for predicting an in-port wave inside a port at a specified time later than that time for a specific port. Statistics that calculate and store the statistical relational expression of the actual measured values of the sea waves outside the port and the actual values of the sea waves measured at the same time as the actual measured values of the sea waves outside the port before the designated time of the outside sea waves Port-related wave simulator that estimates the estimated value of off-shore waves at a specified time by a numerical simulation using a wave prediction model, and a specified time based on statistical relational expressions and estimated off-shore waves There is provided a harbor wave prediction apparatus including a predicted value generation unit that calculates a predicted value of a harbor wave in Japan. Thereby, the apparatus which performs the method which concerns on a 1st form is supplied.
また更に、本発明の第3の形態として、特定の港湾について、ある時刻において、その時刻よりも後の指定時刻における港湾の内側の港湾内波浪を予測する港湾内波浪予測プログラムであって、港湾の外側の港湾外波浪の指定時刻よりも過去に測定された港湾外波浪実測値および港湾外波浪実測値と同じ時刻に測定された港湾内波浪実測値の統計的関係式を算出するステップと、波浪予測モデルを用いた数値シミュレーションにより指定時刻における港湾外波浪の推算値を推算するステップと、統計的関係式および推算された港湾外波浪に基づいて指定時刻における港湾内波浪の予測値を算出するステップとを含む港湾内波浪予測プログラムが提供される。これにより、専用機はもちろん、汎用情報処理装置等を用いても精度の高い港湾内波浪予測ができる。 Furthermore, as a third aspect of the present invention, there is an in-port wave prediction program for predicting an in-port wave inside a port at a specified time after that time for a specific port. Calculating a statistical relational expression of the measured values of the waves outside the harbor and the measured values of the waves inside the harbor measured at the same time as the measured values of the waves outside the harbor before the designated time of the outside waves of the harbor, A step of estimating the estimated value of the wave outside the port at the specified time by a numerical simulation using the wave prediction model, and calculating the predicted value of the wave inside the port at the specified time based on the statistical relational expression and the estimated wave outside the port A harbor wave prediction program including steps is provided. As a result, it is possible to predict a wave in a harbor with high accuracy even if a general-purpose information processing apparatus or the like is used as well as a dedicated machine.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. Sub-combinations of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、上記に係る港湾内波浪予測方法を実行できる港湾内波浪予測装置10の構造を模式的に示す図である。同図に示すように、この港湾内波浪予測装置10は、後述する各計算手順を実行する内部要素を備えた情報処理装置100と、この情報処理装置100に対してデータを入力できるように接続されたマウス106、キーボード107等の入力装置と、情報処理装置100の出力する情報を表示できるディスプレイ108とを備えている。また、この情報処理装置100は、光でディスク、磁気ディスク等の記録媒体102からデータを読み込むことができる。更に、この情報処理装置100は、外部とデータをやりとりすることができる通信回線等104にも接続されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a harbor
情報処理装置100は、その内部に、後述する手順に従って統計的関係式230を生成する統計的関係式生成部110、物理モデルを利用した数値シミュレーションにより港湾外波浪の推算値330を推算できる港湾外波浪シミュレータ120、統計的関係式生成部110が生成した統計的関係式230を格納する格納部130、港湾外波浪シミュレータ120が出力する港湾外波浪の推算値330および格納部130に格納された統計的関係式230を参照して、港湾内波浪の予測値340を出力する予測値生成部140、および、予測値生成部140の出力する予測値を参照して、その港湾における船舶の入出港、接岸、荷役作業、土木作業等の可否を判断する判断部150をそれぞれ備えている。
The
なお、上記情報処理装置100の各内部要素は、ハードウェアとして形成することもできるが、記録媒体102あるいは通信回線等104を介して読み込んだソフトウェアにより形成することもできる。また、読み込んだソフトウェアは、処理を実行するときに限り保持してもよいし、情報処理装置100に格納して再利用できるようにしてもよい。
Each internal element of the
図2は、上記の港湾内波浪予測装置10の統計的関係式生成部110における処理を説明するために、ここで取り扱われるデータのデータ構造20を示す図である。同図に示すように、統計的関係式生成部110は、過去に測定された港湾外波浪の実測値210および港湾外波浪の実測値210と同じ時刻に測定された港湾内波浪の実測値220を、ある期間にわたって多数入力される。これら港湾外波浪の実測値210および港湾外波浪の実測値は、通信回線等104あるいはマウス106、キーボード107等の入力装置を介して入力される。
FIG. 2 is a diagram showing a
このとき入力される港湾外波浪の実測値210および港湾内波浪の実測値220は、同時刻における港湾内外の実測値が組み合わされている。統計的関係式生成部110は、これらの入力値に基づいて、港湾外波浪の実測値210および港湾内波浪の実測値220の間に成立する統計的関係式230を生成する。図中に示すように、統計的関係式230は、方位を16分割して規定された波向に対してそれぞれ生成され、各波向毎の回帰式として格納部130に格納される。また、波向だけではなく、波の周期等についても個別の回帰式が生成される。こうして、生成された統計的関係式230は、統計モデルとして格納部130に保持される。なお、ここで用いる統計的関係式230は、上記のような線型回帰式に限定されるものではなく、統計モデルとして知られた他の方法を適用し得ることはいうまでもない。
The actually measured
統計的関係式230の利用方法については、図3を参照して後述する。また、上記の港湾外波浪の実測値210とは、特定の港湾について、港湾の外側の観測点で計測した波浪の高さ、周期、波向、方向スペクトル等である。また、港湾内波浪の実測値220は、同じ港湾の防波堤の内側の観測点において計測された波浪の高さ、周期、波向、方向スペクトル等である。このような実測値は、測定機を設置して直接にデータを収集する方法の他、気象庁等の公共施設が提供する波浪データ、湾岸の発電所等が外部に提供している波浪データ等を、通信回線等104を介して獲得してもよい。また、記録媒体102から一括して読み込ませてもよい。
A method of using the statistical
図3は、上記のような港湾内波浪予測装置10において実行される港湾内波浪予測方法による、港湾内波浪予測値の算出手順30を模式的に示す図である。同図に示すように、この算出手順30は、港湾外波浪の推算値330を算出する推算手順301と、港湾内波浪の予測値340を算出する算出手順302とに大きく分けられる。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a
なお、港湾内波浪予測装置10の港湾外波浪シミュレータ120が保持する波浪予測モデル310は、波のエネルギーである方向スペクトルを時間積分して推算値を推算しており、波浪の有義波高、有義波周期、波向等の情報は方向スペクトルから算出している。
It should be noted that the
また、このような数値モデルによる推算の精度は、初期値の精度に大きく依存する。そこで、この実施形態では、実測値の測定ができない外洋の波浪については波浪GPVデータ312から初期値を獲得して、波浪予測モデル310の初期値との比を用いて波浪予測初期値314を補正している。また、実測値が得られる沿岸部の波浪については、通信回線等104を介して気象庁のデータ等から実測値を獲得して方向スペクトルを算出し、それに基づいて波浪予測初期値314を直接に補正している。こうして補正された波浪予測初期値314の精度は非常に高くなる。
In addition, the accuracy of estimation using such a numerical model largely depends on the accuracy of the initial value. Therefore, in this embodiment, an initial value is obtained from the
また、この実施形態では、港湾外波浪シミュレータ120は、過去の推算値の誤差から算出した誤差の統計モデル320に基づいて、推算値の補正を実行する。即ち、誤差の統計モデル320は、港湾外波浪の過去の推算値322と、この推算値と同時刻の実測値324との誤差を蓄積することにより算出されている。このような誤差の統計モデル320を港湾外波浪の推算値330に適用することにより、一段と精度の高い推算値を推算できる。
Further, in this embodiment, the
なお、港湾外波浪の推算については、上記波浪予測モデル310のような物理モデルに基づいた推算値が信頼に足ることが既に知られている。また、誤差の統計モデル320を導入することにより、推算値の誤差が低減されることもカルマンフィルタ法等として知られた方法である。
In addition, it is already known that the estimated value based on the physical model such as the
上記のようにして、指定時刻における港湾外波浪の推算値330が推算される。続く港湾内波浪の予測値340を算出する算出手順302では、この港湾外波浪の推算値330が用いられる。
As described above, the estimated
港湾内波浪の予測値340の算出手順302では、港湾内波浪予測装置10の予測値生成部140において、指定時刻における港湾外波浪の推算値330が、図2を参照して説明した統計的関係式230に導入される。ここで、予測値生成部140に入力された港湾外波浪の推算値330が、例えば東向きの波に係るものであった場合、複数の統計的関係式230のうち、東向きの風に対するものが用いられる。前記したように、統計的関係式230は統計モデルであり、変数として入力された港湾外波浪の波高、周期および波向の推算値330に対応した港湾内波浪の波高さおよび周期の予測値340を出力する。
In the
上記のような算出手順30によれば、精度の高い港湾外波浪の推算値330を用いて港湾内波浪の予測値340を算出するので、信頼性の高い港湾内波浪の予測値340が得られる。また、港湾内波浪の予測値340を算出する算出手順302では、港湾外波浪の推算値330という単一の変数を用いて統計モデルにより予測値を算出するので、計算負荷は非常に低い。従って、例えば同じ指定時刻について繰り返し計算をすること、あるいは、短時間で複数の指定時刻に対する予測値を算出することもできる。
According to the
なお、図1に示した通り、本実施形態に係る港湾内波浪予測装置10は、判断部150を備えている。判断部150は、上記港湾内波浪の予測値340を入力され、予め規定された閾値に基づいて、指定時刻におけるこの港湾に対する入出港、接岸、荷役作業、土木作業等の可否を判断する。具体的には、例えば、荷役作業の中止基準は、港湾内波浪の有義波高が0.5mで、港湾内有義波周期が10秒以上であることとされている。また、出港基準は、港湾内波浪の有義波高が0.8mで、港湾内波浪の有義波周期が10秒以上であることとされている。判断結果は、例えばディスプレイ108の画面に表示され、ユーザに伝えられる。こうして、精度の高い予測値に従って港湾利用の可否が判断されるので、効率の高い港湾管理ができる。従って、船舶の利用効率を向上させるだけではなく、港湾内の安全管理向上にも寄与する。
As illustrated in FIG. 1, the harbor
また、上記の一連の手順に係る港湾内波浪予測は、港湾の内外に定められた観測点における波浪に関する予測である。従って、港湾内外の観測点を複数設けることにより、港湾内全体の波浪を予測することができる。 Moreover, the harbor wave prediction according to the above-described series of procedures is a prediction regarding waves at observation points determined inside and outside the harbor. Therefore, by providing a plurality of observation points inside and outside the harbor, it is possible to predict the waves in the whole harbor.
更に、この港湾内波浪予測装置10においては、上記の港湾内波浪の予測値340を算出する作業と平行して、折に触れて新規に獲得される港湾外波浪の実測値210および港湾内波浪の実測値220を蓄積して、統計モデルである統計的関係式230の精度を逐次向上させることができる。これにより、港湾内波浪予測装置10の稼働時間の経過と共に、港湾内波浪予測の精度が一段と向上される。
Further, in the harbor
図4は、港湾内波浪予測装置10において実行される港湾内波浪の予測値340の他の算出手順40を示す図である。なお、この算出手順40は、図3に示した算出手順302に対応しており、算出手順40の直前には、図3に示した推算手順301が実行される。
FIG. 4 is a diagram showing another
同図に示すように、港湾内波浪の予測値340の算出に当たっても、港湾外波浪の推算値330の推算と同様にカルマンフィルタ法を適用して、港湾内波浪の予測値340の精度を向上させることができる。即ち、まず、統計的関係式230による港湾内波浪の予測値340を算出した後、その予測値と同時刻の実測値414を獲得する。これにより、予測値と同時刻の実測値414を獲得した時点では既に港湾内波浪の過去の予測値412となっている予測値と実測値とを比較することができる。こうして誤差の統計モデル410を形成して、港湾内波浪の予測値340の算出に導入することにより、より精度の高い港湾内波浪の予測値340を算出することができる。
As shown in the figure, the Kalman filter method is applied to improve the accuracy of the predicted
図5は、ある港湾における3日間の港湾外波浪を、図3に示した推算手順301に従って推算した予測値を波高値として示すと共に、同じ3日間の港湾外波浪の波高実測値を併せてプロットしたグラフである。同図に示すように、初期値を補正して推算した港湾外波浪の波高の予測値は、実測値と高い相関関係を有している。
FIG. 5 shows the predicted value of the wave outside the port for 3 days in a certain port according to the
また、図6は、上記推算値を用いて、図3の算出手順302に従って算出した同じ3日間の港湾内波浪の予測値を有義波の波高として示すと共に、同実測値を併せてプロットしたグラフである。同図に示すように、精度の高い港湾外波浪の予測値に基づいて算出した港湾内波浪の波高値は、実測値と高い相関を有し、統計モデルを用いた港湾内波浪の予測が有効であることが判る。
Moreover, FIG. 6 shows the predicted value of the wave in the harbor for the same three days calculated according to the
以上詳細に説明した通り、この港湾内波浪予測方法は、関与する要素が多いために物理モデルによる予測値の適合が難しい港湾内予測値を、統計モデルによって得るという画期的な手法を含む。これにより、入力すべき変数が少なく、計算負荷も低いにもかかわらず、複雑な港湾内波浪予測を高い精度で実行できる。また、この予測値は、港湾外波浪の波向の予測も導入して算出された港湾内波浪の波高および波周期を含むものであって、港湾外波浪の波向による影響が大きい港湾内波浪を高い精度で予測できる。従って、比較的簡素なハードウェアリソースにより実行でき、設備の整っていない小規模な港湾でも精度の高い港湾管理ができる。 As described in detail above, the harbor wave prediction method includes an epoch-making method of obtaining, using a statistical model, an intra-harbour predicted value that is difficult to match with a predicted value based on a physical model because there are many factors involved. Thereby, although there are few variables which should be input and calculation load is also low, the complicated wave prediction in a harbor can be performed with high precision. In addition, this predicted value includes the wave height and wave period of the wave inside the port calculated by introducing the wave direction prediction of the wave outside the port. Can be predicted with high accuracy. Therefore, it can be executed with relatively simple hardware resources, and highly accurate port management can be performed even in a small port that is not equipped with facilities.
ここまで本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiment, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
10 港湾内波浪予測装置、20 データ構造、30、40 算出手順、100 情報処理装置、102 記録媒体、104 通信回線等、106 マウス、107 キーボード、108 ディスプレイ、110 統計的関係式生成部、120 港湾外波浪シミュレータ、130 格納部、140 予測値生成部、150 判断部、210 港湾外波浪の実測値、220 港湾内波浪の実測値、230 統計的関係式、301 推算手順、302 算出手順、310 波浪予測モデル、312 波浪GPVデータ、314 波浪予測初期値、320、410 誤差の統計モデル、322 港湾外波浪の過去の推算値、324 推算値と同時刻の実測値、330 港湾外波浪の推算値、340 港湾内波浪の予測値、412 港湾内波浪の過去の予測値、414 予測値と同時刻の実測値
10 Port Wave Prediction Device, 20 Data Structure, 30, 40 Calculation Procedure, 100 Information Processing Device, 102 Recording Medium, 104 Communication Line, etc. 106 Mouse, 107 Keyboard, 108 Display, 110 Statistical Relational Expression Generation Unit, 120 Port External Wave Simulator, 130 Storage Unit, 140 Predicted Value Generation Unit, 150 Judgment Unit, 210 Measured Value of Waves Outside Port, 220 Measured Value of Waves in Harbor, 230 Statistical Relational Expression, 301 Estimation Procedure, 302 Calculation Procedure, 310 Wave Prediction model, 312 wave GPV data, 314 wave prediction initial value, 320, 410 error statistical model, 322 past estimated value of offshore wave, 324 estimated value at the same time as estimated value, 330 estimated value of offshore wave, 340 Predicted value of waves in
Claims (10)
前記港湾の外側の港湾外波浪の前記指定時刻よりも過去に測定された港湾外波浪実測値および前記港湾外波浪実測値と同じ時刻に測定された港湾内波浪実測値の統計的関係式を算出する手順と、
波浪予測モデルを用いた数値シミュレーションにより前記指定時刻における前記港湾外波浪の推算値を推算する手順と、
前記統計的関係式および前記推算値に基づいて前記指定時刻における前記港湾内波浪の予測値を算出する手順と
を含む港湾内波浪予測方法。 For a specific port, at a certain time, a harbor wave prediction method for predicting the harbor wave inside the port at a specified time after that time,
Calculate the statistical relational expression of the measured value of the sea wave outside the port outside the port and the actually measured value of the sea wave outside the port before the designated time and the actually measured value of the sea wave outside the port at the same time as the actually measured value of the sea wave outside the port. And the steps to
A procedure for estimating the estimated value of the wave outside the port at the specified time by a numerical simulation using a wave prediction model;
A harbor wave prediction method comprising: calculating a predicted value of the harbor wave at the specified time based on the statistical relational expression and the estimated value.
前記統計値を用いて前記推算値を補正する手順と
を更に含む請求項1に記載の港湾内波浪予測方法。 A procedure for calculating the statistical value of the error by comparing the estimated value in the past than the time and the measured value of the wave outside the harbor at the specified time of the estimated value,
The harbor wave prediction method according to claim 1, further comprising a step of correcting the estimated value using the statistical value.
前記統計値を用いて新規に算出される前記予測値を補正する手順と
を更に含む請求項1に記載の港湾内波浪予測方法。 A procedure for calculating a statistical value of an error by comparing a calculated predicted value calculated in the past from the time and an actual value of the wave in the harbor at a specified time of the calculated predicted value;
The harbor wave prediction method according to claim 1, further comprising a step of correcting the predicted value newly calculated using the statistical value.
前記港湾の外側の港湾外波浪の前記指定時刻よりも過去に測定された港湾外波浪実測値および前記港湾外波浪実測値と同じ時刻に測定された港湾内波浪実測値の統計的関係式を算出する統計的関係式生成部と、
波浪予測モデルを用いた数値シミュレーションにより前記指定時刻における前記港湾外波浪の推算値を推算する港湾外波浪シミュレータと、
前記統計的関係式および前記推算された港湾外波浪に基づいて前記指定時刻における前記港湾内波浪の予測値を算出する予測値生成部と
を含む港湾内波浪予測装置。 For a specific port, at a certain time, an in-harbour wave prediction device for predicting a wave in a port inside the port at a specified time later than that time,
Calculate the statistical relational expression of the measured value of the sea wave outside the port outside the port and the actually measured value of the sea wave outside the port before the specified time and the actually measured value of the sea wave outside the port at the same time as the actually measured value of the sea wave outside the port. A statistical relational expression generating unit,
An offshore harbor wave simulator that estimates an estimated value of the offshore harbor wave at the specified time by a numerical simulation using a wave prediction model;
A harbor wave prediction device including a predicted value generation unit that calculates a predicted value of the harbor wave at the specified time based on the statistical relational expression and the estimated harbor wave.
前記港湾の外側の港湾外波浪の前記指定時刻よりも過去に測定された港湾外波浪実測値および前記港湾外波浪実測値と同じ時刻に測定された港湾内波浪実測値の統計的関係式を算出するステップと、
波浪予測モデルを用いた数値シミュレーションにより前記指定時刻における前記港湾外波浪の推算値を推算するステップと、
前記統計的関係式および前記推算された港湾外波浪に基づいて前記指定時刻における前記港湾内波浪の予測値を算出するステップと
を含む港湾内波浪予測プログラム。 About a specific harbor, at a certain time, a harbor wave prediction program for predicting the harbor waves inside the harbor at a specified time after that time,
Calculate the statistical relational expression of the measured value of the sea wave outside the port outside the port and the actually measured value of the sea wave outside the port before the specified time and the actually measured value of the sea wave outside the port at the same time as the actually measured value of the sea wave outside the port. And steps to
A step of estimating an estimated value of the wave outside the port at the specified time by a numerical simulation using a wave prediction model;
A harbor wave prediction program including a step of calculating a predicted value of the harbor wave at the specified time based on the statistical relational expression and the estimated harbor wave wave.
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