JP3803177B2 - 津波検知システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、津波検知システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常、海底などで大きい地震が起こった場合には、津波が発生する虞れがあり、このような場合には、早急に、そのことを沿岸の住民に知らせる必要がある。
【0003】
従来、海底などで地震が起こった場合、震源までの距離と、地震の大きさ(マグニチュード)を、予め、経験的に作成された判定表に基づき、津波の発生とその到達時刻が予測され、この予測により、津波の警報が出されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、津波の予測に使用される判定表は、かなり大きい地震を予測して作成されたものであり、例えば急激に海底の地形が変化する一般的な地震に適用し得るものである。したがって、例えば地殻変動が、数十秒というように、比較的緩やかにかつ大きく変動した場合には、津波が発生する虞れが十分あるのにも拘わらず、津波が発生するほどの地震ではないと判断されて、津波の警報が出されないという問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、判定表に頼ることなく、海面の変化を直接に測定して、確実に、津波を検知し得る津波検知システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第1の手段は、アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記計測用浮体に、陸上局側から送信された基準データおよび第2GPS受信機で得られた測定データを使用してキネマティック方式により、計測用浮体の位置データを演算する演算処理部およびこの演算処理部で求められた位置データを陸上局側に送信する送信機を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備した津波検知システムである。
【0007】
また、本発明の第2の手段は、アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記陸上局に、この陸上局で得られた基準データおよび計測用浮体に設けられた送信機から送信された測定データを使用してキネマティック方式により、計測用浮体の位置データを演算する演算処理部を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備した津波検知システムである。
【0008】
上記第1および第2の手段における津波検知システムによると、計測用浮体の変位をGPSにより、キネマティック方式を使用して測定するようにしたので、非常に精度良く測定することができ、したがって津波の発生を確実に検知することができる。
【0009】
また、本発明の第3の手段は、アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記計測用浮体に、第2GPS受信機で得られた測定データを陸上局から送信された補正データに基づき補正して計測用浮体の位置データを演算する演算処理部およびこの演算処理部で求められた位置データを陸上局側に送信する送信機を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備した津波検知システムである。
【0010】
さらに、本発明の第4の手段は、アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記陸上局に、この陸上局で求められた補正データにより、計測用浮体に設けられた送信機から送信された測定データを補正して計測用浮体の位置データを演算する演算処理部を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備した津波検知システムである。
【0011】
上記第3および第4の手段における津波検知システムによると、計測用浮体の変位をGPSによる補正データを用いた方式、すなわちディファレンシャル方式を用いて測定するようにしたので、精度良く測定することができ、したがって津波の発生を確実に検知することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態におけるGPS津波検知システムを、図1〜図3に基づき説明する。
【0013】
図1は、本第1の実施の形態におけるGPS津波検知システムの概略構成を示すものである。
図1において、1は地球の回りの所定軌道を移動する5個のGPS衛星2を利用して、陸上に設けられた観測基地局(陸上局)3および所定海域の海面(水面でもよい)に浮遊された津波計測用ブイ(計測用浮体)4の位置すなわち変位を測定して、津波の発生の有無を検知する津波検知システムであり、この津波検知システム1における測位方式として、リアルタイム・キネマティック(RTK)方式が採用されている。
【0014】
図2に示すように、上記基地局3には、各衛星2からの衛星電波を受けるアンテナ11に接続されて、衛星電波を入力して基準局となる基地局3の位置[正確にはアンテナの設置位置(緯度、経度、高度)]すなわち基準データを演算により求める演算処理部(図示せず)が含まれた第1GPS受信機12と、この第1GPS受信機12で求められた基準データを、上記津波計測用ブイ(以下、計測用ブイという)4に送信するための第1データ送信機13と、上記計測用ブイ4から送信されたデータ(後述する)を受信する第1データ受信機14と、この第1データ受信機14で受信されたデータを記録するための記録部(例えば、コンピュータが使用される)15とが具備されている。
【0015】
また、図3に示すように、上記計測用ブイ4は、所定海域の海底に沈められたアンカー21と、このアンカー21にチェーンなどの索体22を介して連結されるとともにウエイト23が取り付けられたブイ本体24と、このブイ本体24に設けられた計測機器25とから構成されている。
【0016】
上記計測機器25は、基地局3から送信された基準データを受信する第2データ受信機31と、各衛星2からの衛星電波を受けるアンテナ32に接続されて、衛星電波を入力して計測用ブイ4の位置[正確にはアンテナの設置位置(緯度、経度、高度)]を測定するとともに上記基準データとこの測定データとに基づき基線ベクトルおよび基線ベクトルからの変位ベクトルを演算する演算処理部(図示せず)が含まれた第2GPS受信機33と、この第2GPS受信機33で求められた計測用ブイ4の変位ベクトルすなわち変位データを基地局3に送信するための第2データ送信機34とから構成されている。なお、第2GPS受信機33で求められた変位データを、第2データ送信機34に送る際に、一時的に記憶しておく記憶部(例えば、コンピュータが使用される)35が設けられている。
【0017】
そして、さらに基地局3側には、計測用ブイ4から送信された変位データを入力して、津波の有無を判断する判断処理部(図示しないが、コンピュータが使用される)が具備されており、この判断処理部での判断結果が、所定箇所に出力されるように構成されている。
【0018】
なお、上記説明においては、各送信機および受信機の駆動用バッテリーについては言及しなかったが、図2および図3に示すように、それぞれバッテリーが設けられている(後述する第2の実施の形態においても同じ)。
【0019】
次に、上記津波検知システムによる津波検知方法について説明する。
陸上に設けられた基地局3においては、第1GPS受信機12にて、基地局3の位置が測定されるとともに、この位置データが基準データとして第1データ送信機13から計測用ブイ4の第2データ受信機31を経て第2GPS受信機33に送られる。
【0020】
この第2GPS受信機33においては、ブイ本体24の位置が測定されれるとともに、この位置データと基地局3から送られてきた基準データに基づき基線ベクトルが求められ、さらに所定間隔置きに(例えば、1秒間隔)得られるブイ本体24の位置データに基づき上記基線ベクトルに対する変位ベクトルが演算されて、ブイ本体24すなわち計測用ブイ4の正確な位置がリアルタイムで求められる。
【0021】
そして、この求められた変位ベクトルのデータすなわち変位データが、基地局3側に送信され、基地局3の判断処理部にて、計測用ブイ4の変位すなわち海面の変動が津波によるものかどうかが判断され、津波であると判断された場合には、所定箇所に津波発生の警報が送られる。
【0022】
このように、計測用ブイ4の変位をGPSにより、特にリアルタイム・キネマティック方式を使用して測定するようにしたので、非常に精度良く、すなわち海面が数センチ変動した場合でも測定することができ、津波の発生を確実に検知することができる。
【0023】
ところで、上記説明においては、第2GPS受信機33に、衛星電波を受信して位置の測定データを得るGPSセンサ部の他に、キネマティック方式の各演算を行う演算処理部を一緒に配置したが、勿論、キネマティック方式の演算を行うための演算処理部を別個に設けることもできる。
【0024】
また、上記説明においては、基地局3に判断処理部を具備させたものとして説明したが、勿論、基地局3とは異なる他の陸上局に、計測用ブイ4の変位データを送り、そこで判断処理を行わせることもできる。
【0025】
さらに、上記説明においては、基地局3における位置データを基準データとして計測用ブイ4に送り、第2GPS受信機33において、基線ベクトルを求めるとともにこの基線ベクトルに対する計測用ブイ4の変位ベクトルを求めるようにしたが、例えば逆に、基地局3にリアルタイムにて計測用ブイ4の位置データを送信し、基地局3側にてキネマティック方式の演算を行い、計測用ブイ4の変位を求めるようにしてもよい。
【0026】
次に、本発明の第2の実施の形態におけるGPS津波検知システムを、図4および図5に基づき説明する。
上記第1の実施の形態においては、計測用ブイの位置、すなわち変位を求める方式として、リアルタイム・キネマティック方式を利用したが、本第2の実施の形態では、ディファレンシャル方式を利用したものである。
【0027】
すなわち、図4に示すように、観測基地局(陸上局)51には、各GPS衛星からの衛星電波を受けるアンテナ52に接続されて、衛星電波を入力して基地局51の位置を測定して測定データを得るとともに、この測定データと予め求められている正確な位置データとにより、補正データを演算により求める演算処理部(図示せず)が含まれた第1GPS受信機53と、この第1GPS受信機53で求められた補正データを、津波計測用ブイ(以下、計測用ブイといい、図5に示す)61に送信するための第1データ送信機54と、上記計測用ブイ61から送信されたデータ(後述する)を受信する第1データ受信機55とが具備されている。
【0028】
また、上記計測用ブイ61は、図5に示すように、所定海域の海底に沈められたアンカー71と、このアンカー71にチェーンなどの索体72を介して連結されるとともにウエイト73が取り付けられたブイ本体74と、このブイ本体74に設けられた計測機器75とから構成されている。
【0029】
上記計測機器75は、基地局51から送信された補正データを受信する第2データ受信機62と、各衛星からの衛星電波を受けるアンテナ63に接続されて、衛星電波を入力して計測用ブイ61の位置[正確にはアンテナの設置位置(緯度、経度、高度)]を測定するとともにこの測定データと上記補正データとに基づき正確な計測用ブイ61の位置データを演算により求める演算処理部(図示せず)が含まれた第2GPS受信機64と、この第2GPS受信機64で求められた計測用ブイ61の位置データを基地局51に送信するための第2データ送信機65とから構成されている。なお、この計測機器75は、アンテナを除いて、他の機器類は全てブイ本体内に配置されるが、勿論、必要に応じて、ブイ本体の上部に配置することもできる。
【0030】
さらに、基地局51側には、計測用ブイ61から送信された位置データを入力して、津波の有無を判断する判断処理部(図示しないが、コンピュータが使用される)が具備されており、この判断処理部での判断結果が、所定箇所に出力されるように構成されている。
【0031】
次に、上記津波検知システムによる津波検知方法について説明する。
陸上に設けられた基地局51においては、第1GPS受信機53にて、基地局51の位置が測定されるとともに、この測定データと予め求められている位置データとに基づき、補正データが演算により求められて、第1データ送信機54から計測用ブイ61の第2データ受信機62を経て第2GPS受信機64に送られる。
【0032】
この第2GPS受信機64においては、ブイ本体74の位置が測定されれるとともに、基地局51から送られてきた補正データに基づき正確な位置データが所定間隔置きに(例えば、1秒間隔)、すなわちリアルタイムで演算により求められる。
【0033】
そして、この求められた位置データが、基地局51側に送信され、基地局51の判断処理部にて、計測用ブイ61の変位すなわち海面の変動が津波によるものかどうかどうかが判断され、津波であると判断された場合には、所定箇所に津波発生の警報が送られる。
【0034】
このように、計測用ブイ61の変位をGPSによるディファレンシャル方式を用いて測定するようにしたので、精度良くリアルタイムで測定することができ、したがって津波の発生を確実に検知することができる。
【0035】
ところで、本説明においても、第2GPS受信機64に、衛星電波を受信して位置の測定データを得るGPSセンサ部の他に、ディファレンシャル方式に必要な各演算を行う演算処理部を一緒に配置したが、勿論、ディファレンシャル方式の演算を行うための演算処理部を別個に設けることもできる。
【0036】
また、基地局51に判断処理部を具備させたものとして説明したが、勿論、他の陸上固定局に、計測用ブイ61の位置データを送り、そこで判断処理を行わせることもできる。
【0037】
また、基地局51において求められた補正データを計測用ブイ61側に送り、第2GPS受信機64において測定された測定データを補正するようにしたが、例えば逆に、基地局51にリアルタイムで計測用ブイ61の測定データを送信し、そして基地局51側にて補正を行い、計測用ブイ61の変位を求めるようにしてもよい。
【0038】
さらに、上記説明においては、ブイ本体74を索体72を介してアンカー71に連結して係留させたが、アンカーに係留させずに、例えば定点保持機構を使用して、動的にその位置を保持させるように構成してもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明の津波検知システムによると、GPSを利用して、計測用浮体の位置をキネモティック方式または補正データを用いたディファレンシャル方式で測定して、海面の変位を検出するようにしたので、地震と判断されないような地殻変動により発生するような津波でも、確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における津波検知システムの概略構成を示す断面図である。
【図2】同第1の実施の形態の津波検知システムにおける観測基地局側の構成を示すブロック図である。
【図3】同第1の実施の形態の津波検知システムにおける計測用ブイの構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態の津波検知システムにおける観測基地局側の構成を示すブロック図である。
【図5】同第2の実施の形態の津波検知システムにおける計測用ブイの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 津波検知システム
2 GPS衛星
3 観測基地局
4 津波計測用ブイ
11 アンテナ
12 第1GPS受信機
13 第1データ送信機
14 第1データ受信機
31 第2データ受信機
32 アンテナ
33 第2GPS受信機
34 第2データ送信機
51 観測基地局
52 アンテナ
53 第1GPS受信機
54 第1データ送信機
55 第1データ受信機
61 津波計測用ブイ
62 第2データ受信機
63 アンテナ
64 第2GPS受信機
65 第2データ送信機
Claims (4)
- アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記計測用浮体に、陸上局側から送信された基準データおよび第2GPS受信機で得られた測定データを使用してキネマティック方式により、計測用浮体の位置データを演算する演算処理部およびこの演算処理部で求められた位置データを陸上局側に送信する送信機を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備したことを特徴とする津波検知システム。
- アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記陸上局に、この陸上局で得られた基準データおよび計測用浮体に設けられた送信機から送信された測定データを使用してキネマティック方式により、計測用浮体の位置データを演算する演算処理部を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備したことを特徴とする津波検知システム。
- アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記計測用浮体に、第2GPS受信機で得られた測定データを陸上局から送信された補正データに基づき補正して計測用浮体の位置データを演算する演算処理部およびこの演算処理部で求められた位置データを陸上局側に送信する送信機を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備したことを特徴とする津波検知システム。
- アンテナを含む第1GPS受信機が設けられた陸上局と、海面に浮遊されるとともにアンテナを含む第2GPS受信機が設けられた計測用浮体とから構成し、上記陸上局に、この陸上局で求められた補正データにより、計測用浮体に設けられた送信機から送信された測定データを補正して計測用浮体の位置データを演算する演算処理部を設け、かつこの位置データに基づき、津波の有無を判断する判断処理部を具備したことを特徴とする津波検知システム。
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