JP5490464B2 - 可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法及びその装置 - Google Patents
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Description
本発明は、地震波形を用いた地震諸元推定方法及びその装置に関するものであり、特に、可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法及びその装置に関するものである。
従来、観測された地震波形から、震源の位置やマグニチュードなどの地震諸元を推定する場合、どのような記録であっても、固定された長さのタイムウィンドウを用いて行うようにしていた（下記非特許文献１参照）。
Ｔｈｅ ２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅａｒｌｙ Ｗａｒｎｉｎｇ，２００９年４月２１日−２２日，京都大学，宇治，日本，ｐｐ．８３〜８４
しかしながら、幅広い周波数帯の情報を含む地震波形から地震諸元を推定する場合、固定された長さのタイムウィンドウを用いると、後続の散乱波などの影響を受けやすくなり、正確な地震諸元を推定することができないといった問題があった。
本発明は、上記状況に鑑みて、地震波形を基にした異なる長さのタイムウィンドウを用いて地震諸元推定を行うことにより、より高精度な地震諸元情報を得ることができる、可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法及びその装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記状況に鑑みて、地震波形を基にした異なる長さのタイムウィンドウを用いて地震諸元推定を行うことにより、より高精度な地震諸元情報を得ることができる、可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法及びその装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、Ｐ波の到達時刻からの地震波の上下動成分の波形を基にタイムウィンドウの長さを可変に設定し、設定された前記タイムウィンドウ内での前記Ｐ波における水平動方向（東西成分，南北成分）の軌跡のデータから震央方位を推定し、地震諸元情報を求めることを特徴とする。
〔１〕可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、Ｐ波の到達時刻からの地震波の上下動成分の波形を基にタイムウィンドウの長さを可変に設定し、設定された前記タイムウィンドウ内での前記Ｐ波における水平動方向（東西成分，南北成分）の軌跡のデータから震央方位を推定し、地震諸元情報を求めることを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記可変のタイムウィンドウが前記地震波の到達時刻から前記地震波の最初のゼロクロス時刻までであることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記可変のタイムウィンドウが前記地震波の到達時刻から前記地震波の最初のピーク時刻までであることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記可変のタイムウィンドウが前記地震波の到達時刻から前記地震波の最初のピーク時刻までであることを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記可変のタイムウィンドウが前記地震波の到達時刻から前記地震波の二つ目のゼロクロス時刻までであることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が地震波初動であることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が地震波初動であることを特徴とする。
〔６〕上記〔１〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が前記地震波を処理した波形であることを特徴とする。
〔７〕上記〔６〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が前記地震波を微分、積分又はフィルター処理をした波形であることを特徴とする。
〔７〕上記〔６〕記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が前記地震波を微分、積分又はフィルター処理をした波形であることを特徴とする。
〔８〕可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定装置において、Ｐ波の到達時刻からの地震波の上下動成分に依存する波形のデータの入力部と、この入力部へ入力されたデータを基に可変のタイムウィンドウを設定するタイムウィンドウ設定部と、設定された前記タイムウィンドウ内での前記Ｐ波における水平動方向（東西成分，南北成分）の軌跡のデータから震央方位を推定し、前記タイムウィンドウ設定部により設定されたタイムウィンドウに基づいて地震諸元情報を求める地震諸元情報推定部と、この地震諸元情報推定部で推定された地震諸元情報を出力する地震諸元情報出力部とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、地震波形を用いて地震諸元を推定する場合、地震波の到達時刻から地震波初動のゼロクロス時刻までのパルス幅をタイムウィンドウとして用いることにより、地震波の後続の散乱波などの影響を除去することができる。
本発明の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法は、Ｐ波の到達時刻からの地震波の上下動成分の波形を基にタイムウィンドウの長さを可変に設定し、設定された前記タイムウィンドウ内での前記Ｐ波における水平動方向（東西成分，南北成分）の軌跡のデータから震央方位を推定し、地震諸元情報を求める。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明で用いる可変のタイムウィンドウを示す模式図である。
この図に示すように、従来は、例えば、１．１秒の固定されたタイムウィンドウ１を用いているのに対して、本発明では、例えば地震波初動のパルス幅、つまり、地震波初動の上下動成分の到達時刻３からゼロクロス時刻４までの時間である、可変のタイムウィンドウ２を用いるようにしている。
図１は本発明で用いる可変のタイムウィンドウを示す模式図である。
この図に示すように、従来は、例えば、１．１秒の固定されたタイムウィンドウ１を用いているのに対して、本発明では、例えば地震波初動のパルス幅、つまり、地震波初動の上下動成分の到達時刻３からゼロクロス時刻４までの時間である、可変のタイムウィンドウ２を用いるようにしている。
以下、本発明の効果について、従来の固定タイムウィンドウとの比較において説明する。
図２は１．１秒の固定タイムウィンドウを用いて震央方位を推定した場合の誤差の割合を示した図である。この図によれば、推定震央方位の誤差はそれぞれ、誤差０°〜３０°が６３％、３０°〜６０°が１５％、６０°〜９０°が４％、９０°〜１２０°が５％、１２０°〜１５０°が４％、１５０°〜１８０°が９％となっている。
図２は１．１秒の固定タイムウィンドウを用いて震央方位を推定した場合の誤差の割合を示した図である。この図によれば、推定震央方位の誤差はそれぞれ、誤差０°〜３０°が６３％、３０°〜６０°が１５％、６０°〜９０°が４％、９０°〜１２０°が５％、１２０°〜１５０°が４％、１５０°〜１８０°が９％となっている。
図３は地震波初動のパルス幅をタイムウィンドウとして用いて震央方位を推定した場合の誤差の割合を示した図である。この図によれば、推定震央方位の誤差はそれぞれ、誤差０°〜３０°が７４％、３０°〜６０°が１５％、６０°〜９０°が４％、９０°〜１２０°が４％、１２０°〜１５０°が１％、１５０°〜１８０°が２％となっている。
このように、従来のように１．１秒の固定タイムウィンドウの場合は、推定震央方位の誤差０°〜３０°の割合が６３％であったものが、本発明の場合のように地震波初動のパルス幅をタイムウィンドウとして用いた場合、推定震央方位の誤差０°〜３０°の割合が７４％と、１０％強も精度が向上している。
このように、従来のように１．１秒の固定タイムウィンドウの場合は、推定震央方位の誤差０°〜３０°の割合が６３％であったものが、本発明の場合のように地震波初動のパルス幅をタイムウィンドウとして用いた場合、推定震央方位の誤差０°〜３０°の割合が７４％と、１０％強も精度が向上している。
図４は本発明の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定装置のブロック図である。
この図において、１１は地震波データの入力部、１２はこの入力部１１へ入力されたデータを基に可変のタイムウィンドウを設定するタイムウィンドウ設定部、１３は地震諸元情報推定部、１４は地震諸元情報の出力部である。
この図において、１１は地震波データの入力部、１２はこの入力部１１へ入力されたデータを基に可変のタイムウィンドウを設定するタイムウィンドウ設定部、１３は地震諸元情報推定部、１４は地震諸元情報の出力部である。
このように、地震波データの入力部１１へ地震波が入力されると、入力された地震波データを基に地震波初動の上下動成分の到達時刻からゼロクロス時刻までのパルス幅を計測し、その計測された時間をタイムウィンドウ設定部１２でタイムウィンドウとする。このタイムウィンドウ設定部１２により設定されたタイムウィンドウに基づいて地震諸元情報推定部１３で地震諸元情報を推定し、地震諸元情報の出力部１４から推定された地震諸元情報を送信する。
以下、具体的事例について説明する。
図５は本発明の第１実施例を示すある地点において実際に記録された地震動データを変位に変換した波形（上下動成分）を示す図である。横軸は時間（秒）、縦軸は上下動成分（ｃｍ）を示している。
図６は図５に示された波形（上下動成分）とタイムウィンドウとの関係を示す図である。
図５は本発明の第１実施例を示すある地点において実際に記録された地震動データを変位に変換した波形（上下動成分）を示す図である。横軸は時間（秒）、縦軸は上下動成分（ｃｍ）を示している。
図６は図５に示された波形（上下動成分）とタイムウィンドウとの関係を示す図である。
この図から明らかなように、従来は地震波初動の到達時刻Ａから１．１秒の固定タイムウィンドウ２１を用いるのに対して、本発明の場合は、地震波初動の到達時刻Ａからゼロクロス時刻Ｂまでのパルス幅（ここでは、０．３１秒）の可変タイムウィンドウ２２を用いる。
図７は本発明の第１実施例を示すある地点において実際に記録された地震動データの水平方向の震動を示す図であり、図７（ａ）は従来の地震波初動の到達時刻から１．１秒の固定タイムウィンドウ２１を用いた場合の水平方向の震動を示しており、図７（ｂ）は本発明の図５に示した上下動成分の地震波初動の到達時刻からゼロクロス時刻までのパルス幅（ここでは０．３１秒）の間の水平方向の震動を示している。
図７は本発明の第１実施例を示すある地点において実際に記録された地震動データの水平方向の震動を示す図であり、図７（ａ）は従来の地震波初動の到達時刻から１．１秒の固定タイムウィンドウ２１を用いた場合の水平方向の震動を示しており、図７（ｂ）は本発明の図５に示した上下動成分の地震波初動の到達時刻からゼロクロス時刻までのパルス幅（ここでは０．３１秒）の間の水平方向の震動を示している。
図８は図７に示した水平方向の震動による推定された震央方位と正しい震央方位との関係を示す図であり、図８（ａ）の地震波初動の到達時刻から１．１秒間の水平方向の震動においては、推定された震央方位３１は実際の震央方位３２とは略４５°異なった方位を示している。これに対して、図８（ｂ）の本発明の可変のタイムウィンドウを用いた場合は、推定された震央方位３１は実際の震央方位３２とほぼ一致することが分かる。
このように、本発明の可変のタイムウィンドウを用いることによって、地震諸元の推定を正確に行うことができる。
図９は本発明の第２実施例を示すタイムウィンドウの設定についての説明図である。
この実施例では、タイムウィンドウは、図９に示すように、地震波４１の到達時刻４２から前記地震波の最初のピーク時刻４３までとして設定する。
図９は本発明の第２実施例を示すタイムウィンドウの設定についての説明図である。
この実施例では、タイムウィンドウは、図９に示すように、地震波４１の到達時刻４２から前記地震波の最初のピーク時刻４３までとして設定する。
図１０は本発明の第３実施例を示すタイムウィンドウの設定についての説明図である。
この実施例では、タイムウィンドウは、図１０に示すように、地震波５１の最初のピーク時刻５２から前記地震波の二つ目のゼロクロス時刻５３までとして設定する。
このように、本発明によれば、地震波に依存する波形を用いた可変のタイムウィンドウを設定することにより、第１実施例と同様に、地震諸元情報を推定することができる。
この実施例では、タイムウィンドウは、図１０に示すように、地震波５１の最初のピーク時刻５２から前記地震波の二つ目のゼロクロス時刻５３までとして設定する。
このように、本発明によれば、地震波に依存する波形を用いた可変のタイムウィンドウを設定することにより、第１実施例と同様に、地震諸元情報を推定することができる。
また、上記実施例では、地震波自体をタイムウィンドウの設定に使用したが、地震波を処理した波形をタイムウィンドウの設定に使用してもよい。この地震波を処理した波形としては、地震波を微分、積分又はフィルター処理をした波形を挙げることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法及びその装置は、主に地震諸元の早期推定の分野で利用可能である。
１, ２１ 固定されたタイムウィンドウ
２, ２２ 可変のタイムウィンドウ
３，Ａ 地震波初動の到達時刻
４，Ｂ 地震波初動のゼロクロス時刻
１１ 地震波データの入力部
１２ タイムウィンドウ設定部
１３ 地震諸元情報推定部
１４ 地震諸元情報の出力部
３１ 推定された震央方位
３２ 正しい震央方位
４１，５１ 地震波
４２ 地震波の到達時刻
４３，５２ 地震波の最初のピーク時刻
５３ 地震波の二つ目のゼロクロス時刻
２, ２２ 可変のタイムウィンドウ
３，Ａ 地震波初動の到達時刻
４，Ｂ 地震波初動のゼロクロス時刻
１１ 地震波データの入力部
１２ タイムウィンドウ設定部
１３ 地震諸元情報推定部
１４ 地震諸元情報の出力部
３１ 推定された震央方位
３２ 正しい震央方位
４１，５１ 地震波
４２ 地震波の到達時刻
４３，５２ 地震波の最初のピーク時刻
５３ 地震波の二つ目のゼロクロス時刻
Claims (8)
- Ｐ波の到達時刻からの地震波の上下動成分の波形を基にタイムウィンドウの長さを可変に設定し、設定された前記タイムウィンドウ内での前記Ｐ波における水平動方向（東西成分，南北成分）の軌跡のデータから震央方位を推定し、地震諸元情報を求めることを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法。
- 請求項１記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記可変のタイムウィンドウが前記地震波の到達時刻から前記地震波の最初のゼロクロス時刻までであることを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法。
- 請求項１記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記可変のタイムウィンドウが前記地震波の到達時刻から前記地震波の最初のピーク時刻までであることを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法。
- 請求項１記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記可変のタイムウィンドウが前記地震波の到達時刻から前記地震波の二つ目のゼロクロス時刻までであることを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法。
- 請求項１記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が地震波初動であることを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法。
- 請求項１記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が前記地震波を処理した波形であることを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法。
- 請求項６記載の可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法において、前記地震波の上下動成分の波形が前記地震波を微分、積分又はフィルター処理をした波形であることを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定方法。
- （ａ）Ｐ波の到達時刻からの地震波の上下動成分に依存する波形のデータの入力部と、
（ｂ）該入力部へ入力されたデータを基に可変のタイムウィンドウを設定するタイムウィンドウ設定部と、
（ｃ）設定された前記タイムウィンドウ内での前記Ｐ波における水平動方向（東西成分，南北成分）の軌跡のデータから震央方位を推定し、前記タイムウィンドウ設定部により設定されたタイムウィンドウに基づいて地震諸元情報を求める地震諸元情報推定部と、
（ｄ）該地震諸元情報推定部で推定された地震諸元情報を出力する地震諸元情報出力部とを具備することを特徴とする可変のタイムウィンドウを用いた地震諸元推定装置。
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