JP6457276B2 - 地震動補正装置、それを用いた地震動補正システム、及び地震動補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、地震動を計測し、その計測値を補正する地震動補正装置、それを用いた地震動補正システム、及び地震動補正方法に関する。

地震時にいち早く揺れを検知し警報を発することが、主として高速鉄道の安全停止等の分野で行われている（非特許文献１）。地震は地下で発生するため、地中深い場所に地震計を設置し、地表に揺れが到達する前に警報を発することができるが、地中と地表では増幅特性が異なるため、単に地中の地震計を用いたのでは地表の揺れを対象にした確度の高い警報を発することができない。

また、地中と地表の揺れ方を補正する方法としては、周波数依存する増幅特性をあらかじめ求め、その効果を時間領域のフィルタとして構成して、地中の地震記録に適用する方法がある（非特許文献２）。

http://www.jishin.go.jp/main/seisaku/hokoku12e/sg29-5.pdf 「JR東日本における新幹線早期地震検知システムの現状と課題」 Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 103, No. 6, pp. 3179？3188, December 2013, doi：10.1785/0120130060

しかしながら、この方法ではスペクトル解析により増幅特性を求め、最小二乗法により近似的なフィルタを構成する必要がある等、その実現には人手による専門的な解析を要する。したがって、実用的な方法としては地中の地震記録で計算した計測震度などの地震動指標に一定値を加算するなどの簡単な補正を施すことが行われている。

本発明は、前記課題を解決するために、増幅特性の補正に必要なパラメータを自動的に算出し補正を行うことが可能な地震動補正装置、それを用いた地震動補正システム、及び地震動補正方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明にかかる地震動補正装置は、
第１地震計及び第２地震計で計測された地震記録が入力される計測部と、
前記計測部が計測した前記第１地震計及び前記第２地震計で計測された地震記録間の増幅特性を決定する特性決定部と、
前記増幅特性から前記第１地震計で計測された地震記録を前記第２地震計で計測された地震記録相当に補正する地震動補正部と、
を備え、
前記地震動補正部は、
直交３成分の地震記録（地動時系列）を取得し、座標回転処理を行い、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列を得る補正用地動時系列取得手段と、
前記補正用地動時系列取得手段から送られた前記座標回転地動時系列を、補正用帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、補正用帯域制限時系列を得る補正用帯域制限フィルタ手段と、
前記補正用帯域制限フィルタ手段から送られた前記補正用帯域制限時系列に代表鉛直増幅比、代表水平増幅比による補正処理を帯域毎に施し、増幅比補正帯域制限時系列を得る増幅比補正手段と、
前記増幅比補正手段から送られた同一時刻の前記増幅比補正帯域制限時系列を加算して、増幅比補正時系列を得る時系列集計手段と、
を有する
ことを特徴とする地震動補正装置。

また、前記特性決定部は、
２組の直交３成分の地震記録（地動時系列）を取得する地動時系列取得手段と、
前記地動時系列取得手段から送られた前記地動時系列を、フィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列を得る等化フィルタ手段と、
前記等化フィルタ手段から送られた前記等化フィルタ時系列を、帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、帯域制限時系列を得る帯域制限フィルタ手段と、
前記帯域制限フィルタ手段から送られた前記帯域制限時系列を処理し、第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値、の４つの最大値を得る最大値取得手段と、
前記最大値取得手段から送られた前記第１地震計鉛直最大値、前記第１地震計水平最大値、前記第２地震計鉛直最大値、前記第２地震計水平最大値から、鉛直増幅比、水平増幅比、を得る増幅比取得手段と、
前記増幅比取得手段から送られた地震データ毎の、前記鉛直増幅比、前記水平増幅比、を蓄積する増幅比集計手段と、
前記増幅比集計手段から送られた、前記鉛直増幅比、前記水平増幅比の中から中央値、平均値あるいは重み付き平均値を用いた代表増幅比を帯域毎に選択する代表増幅比選択手段と、
を有する
ことを特徴とする。

さらに、本発明にかかる地震動補正装置を用いた地震動補正システムは、
直交３成分の加速度又は速度を計測する第１地震計及び直交３成分の加速度又は速度を計測する第２地震計を含む複数の地震計と、
通信ネットワークと、
前記複数の地震計で観測された地震記録から、前記通信ネットワークを通じ、離れた場所で、第１地震計で計測された地震記録を第２地震計で計測された地震記録相当に補正する
ことを特徴とする。

さらに、本発明に係る地震動補正方法は、
第１地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）、及び、第２地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）が入力されるステップと、
前記第１地震計及び前記第２地震計で計測された地震記録間の増幅特性を決定するステップと、
前記増幅特性から前記第１地震計で計測された地震記録を前記第２地震計で計測された地震記録相当に補正するステップと、
を備え、
前記補正するステップは、
直交する３成分の地震記録（地動時系列）を、座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列を取得するステップと、
前記座標回転地動時系列に帯域制限フィルタ処理を行い、帯域制限時系列に分解するステップと、
前記帯域制限時系列に、予め計算されている、代表鉛直増幅比、代表水平増幅比を乗じて、増幅比補正帯域制限時系列を得るステップと、
前記増幅比補正帯域制限時系列を帯域に関して加算して、増幅比補正時系列を得るステップと、
を有する
ことを特徴とする。

また、前記増幅特性を決定するステップは、
直交する３成分の地震記録（地動時系列）を取得するステップと、
前記地動時系列をフィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列とするステップと、
前記等化フィルタ時系列に帯域制限フィルタ処理を行い、それぞれ、帯域制限時系列に分解するステップと、
帯域毎に第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値、の４つの最大値を得るステップと、
帯域毎に、鉛直増幅比、水平増幅値を得るステップと、
各地震記録に対する、鉛直増幅比、水平増幅値を蓄積するステップと、
帯域毎に、鉛直増幅比、水平増幅値から代表鉛直増幅比、代表水平増幅値を選択するステップと、
を有する
ことを特徴とする。

このような地震動補正装置、それを用いた地震動補正システム、及び地震動補正方法によれば、増幅特性の補正に必要なパラメータを自動的に算出し補正を行うことが可能となる。

本実施形態の地震動補正装置の主要構成を示す図である。 本実施形態の特性決定部の主要構成を示す図である。 本実施形態の特性決定部での演算を示すフローチャートである。 各周波数における鉛直増幅比と水平増幅比を示すグラフである。 本発明の実施形態の地震動補正部の主要構成を示す図である。 本実施形態の地震動補正部での演算を示すフローチャートである。 本実施形態で行う補正の有無を比較した結果を示すものである。 本実施形態の地震動補正システムを示す図である。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本実施形態の地震動補正装置の主要構成を示す図である。図中、１は地震動補正装置、２は処理部、３は制御・演算部、４は計測部、５は特性決定部、６は地震動補正部、７は警報処理部、８は電源装置、９は第1地震計、１０は第２地震計である。

地震動補正装置１は、第1地震計９、第２地震計１０で計測した加速度または速度を処理部２の制御・演算部３に入力することで、地震動を計測する。

本実施形態では、第１地震計９として地中に設置された加速度計、第２地震計として地表に設置された加速度計を備える。第１地震計９は、直交３成分の加速度を検出するセンサーとセンサーが検出した加速度信号をＡＤ変換するＡＤ変換器と、を有する。第２地震計１０は、直交３成分の加速度を検出するセンサーとセンサーが検出した加速度信号をＡＤ変換するＡＤ変換器と、を有する。

計測部４には、第１地震計９、第２地震計１０で計測された地中、地表それぞれの直交３成分の加速度の時刻歴が入力される。

処理部２は、電源装置８により駆動される制御・演算部３を有する。本実施形態の制御・演算部３は、地震動データが入力される計測部４、地中と地表の地震記録間の増幅特性を決定する特性決定部５、あらかじめ決定された増幅特性から地中で計測された地震記録を地表で計測された地震記録相当に補正する地震動補正部６、及び警報を処理する警報処理部７を有する。なお、第２地震計９を処理部２内に備えてもよい。また、第１地震計９、第２地震計１０は離れた２箇所にあれば、地中、地表への設置に限るものではなく、どこに設置されていてもよい。

制御・演算部３は、地震発生時に備えて、時刻を正確に校正するためにＧＰＳ信号を入力している。さらに、地震の発生又は算出した各算出値等を、通信回線を通じて送信することが可能である。また、地震の発生を知らせる表示又は警報を出力することも可能である。

次に、特性決定部５について説明する。

図２は、本実施形態の特性決定部５の主要構成を示す図である。図中、５１は地動時系列取得手段、５２は等化フィルタ手段、５３は帯域制限フィルタ手段、５４は最大値取得手段、５５は増幅比取得手段、５６は増幅比集計手段、５７は代表増幅比選択手段、である。

地動時系列取得手段５１は、第１地震計９、第２地震計１０でそれぞれ計測された２組の直交３成分の地動時系列を取得し、地動時系列を等化フィルタ手段５２に送る。このとき、地動時系列は共通の時間区間とし、時系列中には地震データを含むものとする。

等化フィルタ手段５２は、地動時系列取得手段５１から送られた地動時系列を、フィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列を得て、等化フィルタ時系列を帯域制限フィルタ手段５３に送る。

帯域制限フィルタ手段５３は、等化フィルタ手段から送られた等化フィルタ時系列を、帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、帯域制限時系列を得て、帯域制限時系列を最大値取得手段５４に送る。

最大値取得手段５４は、帯域制限フィルタ手段５３から送られた帯域制限時系列を処理し、第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値、の４つの最大値を得て、各最大値を増幅比取得手段５５に送る。

増幅比取得手段５５は、最大値取得手段５４から送られた第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値から、鉛直増幅比、水平増幅比、を得て、各増幅比を増幅比集計手段５６に送る。

増幅比集計手段５６は、増幅比取得手段５５から送られた、地震データ毎の、鉛直増幅比、水平増幅比、を蓄積する。一定数の増幅比が蓄積された場合に、鉛直増幅比、水平増幅比、代表増幅比選択手段５７に送る。

代表増幅比選択手段５７は、増幅比集計手段５６から送られた、鉛直増幅比、水平増幅比の中から中央値あるいは平均値等の代表増幅比を帯域毎に選択する。このようにして、各帯域に対する、代表鉛直増幅比、代表水平増幅比が決定される。

図３は、本実施形態の特性決定部５での演算を示すフローチャートである。

特性決定部５は、上記の演算を図３に示すフローチャートに示す各ステップで実現する。

まず、ステップ１で、地動時系列取得手段５１が、第１地震計９で計測された直交する３成分の地動時系列（本実施例の場合は地動加速度時系列）a_x1[k]、a_y1[k]、a_z1[k]、及び、第２地震計１０で計測された直交する３成分の地動時系列（本実施例の場合は地動加速度時系列）a_x2[k]、a_y2[k]、a_z2[k]を取得する（ST1）。ここでkは時間ステップ数とする。

続いて、ステップ２で、等化フィルタ手段５２が、a_x1[k]、a_y1[k]、a_z1[k]、a_x2[k]、a_y2[k]、a_z2[k]をフィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列a_ns1[k]、a_ew1[k]、a_ud1[k]、a_ns2[k]、a_ew2[k]、a_ud2[k]とする（ST2）。

第１地震計９と第２地震計１０の記録特性が異なる場合には、ここで等化フィルタ手段５２により処理を行う。たとえば、第１地震計９が加速度計で第２地震計１０が速度計の場合は、第２地震計１０の記録に対して微分フィルタ処理を行う。実施例の場合は、第１地震計９、第２地震計１０ともに特性の同一な加速度計であるためにフィルタ処理は不要である。

続いて、ステップ３で、帯域制限フィルタ手段５３が、等化フィルタ時系列a_ns1[k]、a_ew1[k]、a_ud1[k]、a_ns2[k]、a_ew2[k]、a_ud2[k]に帯域制限フィルタ処理を行い、それぞれ、帯域制限時系列a_ns1[k][i]、a_ew1[k][i]、a_ud1[k][i]、a_ns2[k][i]、a_ew2[k][i]、a_ud2[k][i]、に分解する。ここでiは帯域を示す番号であり、iは1からNまでとする。実施例ではN＝8である。帯域制限フィルタとして実施例では2次のバタワースバンドパスフィルタを2回適用している。バンドパスフィルタの中心周波数は、0.125Hz、0.25Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hzである。

続いて、ステップ４で、最大値取得手段５４が、帯域毎に第１地震計鉛直最大値A_ud1[i]、第１地震計水平最大値A_hr1[i]、第２地震計鉛直最大値A_ud2[i]、第２地震計水平最大値A_hr2[i]、の４つの最大値を得る。ここでA_ud1[i]は帯域番号iを固定した場合のa_ud1[k][i]の時系列中の絶対値の最大値、A_ud2[i]はa_ud2[k][i]の時系列中の絶対値の最大値、A_hr1[i]は(a_ns1[k][i]・a_ns1[k][i]＋a_ew1[k][i]・a_ew1[k][i])^1/2の時系列中の最大値、A_hr2[i]は(a_ns2[k][i]・a_ns2[k][i]＋a_ew2[k][i]・a_ew2[k][i])^1/2の時系列中の最大値である。

続いて、ステップ５で、増幅比取得手段５５が、帯域毎に、鉛直増幅比R_ud[i][j]= A_ud2[i]/A_ud1[i]、水平増幅値R_hr[i][j]= A_hr2[i]/A_hr1[i]を得る。ここでjは、地震記録毎であることを識別する番号であり、jは1からMまでとする。実施例では、防災科学技術研究所のIBRH19観測点での記録を用いておりMは113である。

続いて、ステップ６で、増幅比集計手段５６が、各地震記録に対する、鉛直増幅比R_ud[i][j]、水平増幅値R_hr[i][j]を蓄積する。

続いてステップ７で、代表増幅比選択手段５７が、帯域毎に、それぞれM個の、鉛直増幅比R_ud[i][j]、水平増幅値R_hr[i][j]から代表鉛直増幅比R_ud[i] 、代表水平増幅値R_hr[i] を選択する。実施例では、鉛直増幅比R_ud[i][j]、水平増幅値R_hr[i][j]の中央値をそれぞれ、代表鉛直増幅比R_ud[i] 、代表水平増幅値R_hr[i]としている。ここで代表値としては中央値の代わりに平均値や重み付き平均値を用いても良い。

図４は、各周波数における鉛直増幅比と水平増幅比を示すグラフである。図４（ａ）は水平増幅比を示すグラフ、図４（ｂ）は鉛直増幅比を示すグラフである。

鉛直増幅比R_ud[i][j]及び水平増幅比R_hr[i][j]は、上下方向に並んだ小さい四角で表され、代表鉛直増幅比R_ud[i] 及び代表水平増幅比R_hr[i]は、大きな四角で表される。各増幅比は、図３に示したフローチャートで計算される。

次に地震動補正部６について説明する。

図５は、本発明の実施形態の地震動補正部６の主要構成を示す図である。図中、６１は補正用地動時系列取得手段、６２は補正用帯域制限フィルタ手段、６３は増幅比補正手段、６４は時系列集計手段、である。

補正用地動時系列取得手段６１は、第１地震計９で計測された直交３成分の地動時系列を取得し、座標回転処理を行い、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列を得て、座標回転地動時系列を補正用帯域制限フィルタ手段６２に送る。

補正用帯域制限フィルタ手段６２は、補正用地動時系列取得手段６１から送られた座標回転地動時系列を、帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、帯域制限時系列を得て、帯域制限時系列を増幅比補正手段６３に送る。このとき、用いる帯域制限フィルタは、特性決定部５と同じものとする。

増幅比補正手段６３は、補正用帯域制限フィルタ手段６２から送られた帯域制限時系列に代表鉛直増幅比、代表水平増幅比による補正処理を帯域毎に施し、増幅比補正帯域制限時系列を得て、時系列集計手段６４に送る。

時系列集計手段６４は、増幅比補正手段６３から送られた同一時刻の増幅比補正帯域制限時系列を加算して、増幅比補正時系列を得る。

図６は、本実施形態の地震動補正部６での演算を示すフローチャートである。

地震動補正部６は、上記の演算を図６に示すフローチャートに示す各ステップで実現する。

まず、ステップ１１で、補正用地動時系列取得手段６１が、第１地震計で計測された直交する３成分の地動時系列a_x1[k]、a_y1[k]、a_z1[k]、を、座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列a_ns1[k]、a_ew1[k]、a_ud1[k]、を取得する（ST11）。ここでkは時間ステップ数とする。

続いて、ステップ１２で、補正用帯域制限フィルタ手段６２が、座標回転地動時系列a_ns1[k]、a_ew1[k]、a_ud1[k]、に帯域制限フィルタ処理を行い、帯域制限時系列a_ns1[k][i]、a_ew1[k][i]、a_ud1[k][i]、に分解する（ST12）。ここでiは帯域を表す番号であり、iは1からNまでとする。実施例ではN＝8である。帯域制限フィルタとしては、実施例では特性決定部５と同じものを用いる。

続いて、ステップ１３で、増幅比補正手段６３が、帯域制限時系列に、予め計算されている、代表鉛直増幅比、代表水平増幅比を乗じて、増幅比補正帯域制限時系列、b_ns2[k][i]、b_ew2[k][i]、b_ud2[k][i]を得る。具体的に表せば、b_ns2[k][i]=a_ns1[k][i]・R_hr[i]、b_ew2[k][i]=a_ew1[k][i]・R_hr[i]、b_ud2[k][i]=a_ud1[k][i]・R_ud[i]、である（ST13）。

続いて、ステップ１４で、時系列集計手段６４が、増幅比補正帯域制限時系列、b_ns2[k][i]、b_ew2[k][i]、b_ud2[k][i]を帯域に関して加算して、増幅比補正時系列、b_ns2[k]、b_ew2[k]、b_ud2[k]、を得る（ST14）。具体的に表せば、b_ns2[k]=Σ(b_ns2[k][i])、b_ew2[k]=Σ(b_ew2[k][i])、b_ud2[k]=Σ(b_ud2[k][i])、である。ここでΣはiについて和をとることを意味する。実施例の場合iは1から8である。このようにして、時間的に早く取得できる地中で計測したa_ns1[k]、a_ew1[k]、a_ud1[k]のみから、地表で計測されるべきa_ns2[k]、a_ew2[k]、a_ud2[k]、の推定値であるb_ns2[k]、b_ew2[k]、b_ud2[k]、を得ることができる。

警報処理部７は、第１地震計９で計測された、地中の地動時系列（本実施例の場合は地動加速度時系列）a_ns1[k]、a_ew1[k]、a_ud1[k]および、地表の推定値である、b_ns2[k]、b_ew2[k]、b_ud2[k]、を入力として警報処理を行う。実施例では、特許4229337号公報に記載の計測震度の概算を行っている。

図７は、本実施形態で行う補正の有無を比較した結果を示すものである。

図７（ａ）のグラフは、a_ns1[k]、a_ew1[k]、a_ud1[k]から計算した計測震度の概算値に一定の修正値（実施例では0.77）を加算した結果（これが従来法に相当する）と、a_ns2[k]、a_ew2[k]、a_ud2[k]から計算した計測震度の概算値を比較したものである。図７（ｂ）のグラフは、b_ns2[k]、b_ew2[k]、b_ud2[k]、から計算した計測震度の概算値に一定の修正値（実施例では0.02）を加算した結果と、a_ns2[k]、a_ew2[k]、a_ud2[k]から計算した計測震度の概算値を比較したものである。

本方法の補正を施した右の図のほうが、ばらつきが小さくなっていることがわかる。このように、本方法の補正を用いれば地中の地震記録から精度良く地表の地震動を予測することが可能になる。地中の記録から地表で一定の大きさ以上の地震動が予想された場合には警報処理部は警報を発する。通常、これは第２地震計１０で計測された地震記録をもとに警報を発するよりも早い。なお、実施例では計測震度の概算値の計算結果に一定の修正値を加算して修正を行ったが、これは１次式による修正やより複雑な関数式を用いた修正でもよい。この修正に用いるパラメータは、a_ns2[k]、a_ew2[k]、a_ud2[k]、および、その推定値である、b_ns2[k]、b_ew2[k]、b_ud2[k]、を用いれば求めることができる。

図８は、本実施形態の地震動補正装置をシステムとして構築した場合を示す図である。図中、１０１は地震動補正システム、１０２は地震計、１０３は通信ネットワーク、１０４は地震データ処理装置である。地震動補正システムは複数の地震計を持つが、この中のうち本実施形態で行う地震動補正に係わる地震計を第１地震計と第２地震計とする。

このシステムでは、複数の地震計１０２で観測された地震動を、通信ネットワーク１０３を通じ他の機器やデータセンターに転送し、離れた場所で地震動補正部６を有する地震データ処理装置１０４による絶対速度応答演算を行うものである。

ここで、演算処理を行う地震データ処理装置は複数存在してもよい。このようなシステムにおいても、効率よく地震動補正が実行できるという本方法の利点が活かされる。データセンターでは多くの観測点のデータを同時に処理しなければならない場合が多いため、本方法のアルゴリズムは計算負荷を軽減する上でも有用である。

以上、本実施形態の地震動補正装置１は、地中に設置された第１地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）、及び、地表に設置された第２地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）が入力される計測部４と、計測部４が計測した第１地震計及び第２地震計で計測された地震記録間の増幅特性を決定する特性決定部５と、増幅特性から第１地震計で計測された地震記録を第２地震計で計測された地震記録相当に補正する地震動補正部６と、を備えるので、増幅特性の補正に必要なパラメータを自動的に算出し補正を行うことが可能となる。

また、地震動補正部６は、直交３成分の地動時系列を取得し、座標回転処理を行い、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列を得る補正用地動時系列取得手段６１と、補正用地動時系列取得手段６１から送られた座標回転地動時系列を、補正用帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、補正用帯域制限時系列を得る補正用帯域制限フィルタ手段６２と、補正用帯域制限フィルタ手段６２から送られた補正用帯域制限時系列に代表鉛直増幅比、代表水平増幅比による補正処理を帯域毎に施し、増幅比補正帯域制限時系列を得る増幅比補正手段６３と、増幅比補正手段６３から送られた同一時刻の前記増幅比補正帯域制限時系列を加算して、増幅比補正時系列を得る時系列集計手段６４と、を有するので、的確に補正することが可能となる。

また、特性決定部５は、２組の直交３成分の地動時系列を取得する地動時系列取得手段５１と、地動時系列取得手段５１から送られた前記地動時系列を、フィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列を得る等化フィルタ手段５２と、等化フィルタ手段５２から送られた等化フィルタ時系列を、帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、帯域制限時系列を得る帯域制限フィルタ手段５３と、帯域制限フィルタ手段５３から送られた帯域制限時系列を処理し、第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値、の４つの最大値を得る最大値取得手段５４と、最大値取得手段５４から送られた第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値から、鉛直増幅比、水平増幅比、を得る増幅比取得手段５５と、増幅比集計手段５５から送られた地震データ毎の、鉛直増幅比、水平増幅比、を蓄積する増幅比集計手段５６と、増幅比集計手段５６から送られた、鉛直増幅比、水平増幅比の中から中央値あるいは平均値等の代表増幅比を帯域毎に選択する代表増幅比選択手段５７と、を有するので、さらに的確に補正することが可能となる。

さらに、本実施形態の地震動補正装置１を用いた地震動補正システム１０１は、直交３成分の加速度又は速度を計測する第１地震計９及び直交３成分の加速度又は速度を計測する第２地震計１０を含む複数の地震計１０２と、通信ネットワーク１０３と、複数の地震計１０２で観測された地震動から、通信ネットワーク１０３を通じ、離れた場所で、第１地震計で計測された地震記録を第２地震計で計測された地震記録相当に補正することを特徴とするので、効率よく地震動補正を実行することが可能となる。

さらに、地震動補正方法は、第１地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）、及び、第２地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）が入力されるステップと、第１地震計及び第２地震計で計測された地震記録間の増幅特性を決定するステップと、増幅特性から第１地震計で計測された地震記録を第２地震計で計測された地震記録相当に補正するステップと、を備えるので、増幅特性の補正に必要なパラメータを自動的に算出し補正を行うことが可能となる。

また、前記補正するステップは、直交する３成分の地動時系列を、座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列を取得するステップと、座標回転地動時系列に帯域制限フィルタ処理を行い、帯域制限時系列に分解するステップと、帯域制限時系列に、予め計算されている、代表鉛直増幅比、代表水平増幅比を乗じて、増幅比補正帯域制限時系列を得るステップと、増幅比補正帯域制限時系列を帯域に関して加算して、増幅比補正時系列を得るステップと、を有するので、的確に補正することが可能となる。

また、増幅特性を決定するステップは、直交する３成分の地動時系列を取得するステップと、地動時系列をフィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列とするステップと、等化フィルタ時系列に帯域制限フィルタ処理を行い、それぞれ、帯域制限時系列に分解するステップと、帯域毎に第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値、の４つの最大値を得るステップと、帯域毎に、鉛直増幅比、水平増幅値を得るステップと、各地震記録に対する、鉛直増幅比、水平増幅値を蓄積するステップと、帯域毎に、鉛直増幅比、水平増幅値から代表鉛直増幅比、代表水平増幅値を選択するステップと、を有するので、さらに的確に補正することが可能となる。

なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。

１…地震動補正装置
２…処理部
３…制御・演算部
４…計測部
５…特性決定部
５１…地動時系列取得手段（ＳＴ１）
５２…等化フィルタ手段（ＳＴ２）
５３…帯域制限フィルタ手段（ＳＴ３）
５４…最大値取得手段（ＳＴ４）
５５…増幅比取得手段（ＳＴ５）
５６…増幅比集計手段（ＳＴ６）
５７…代表増幅比選択手段（ＳＴ７）
６…地震動補正部
６１…補正用地動時系列取得手段（ＳＴ１１）
６２…帯域制限フィルタ手段（ＳＴ１２）
６３…増幅比補正手段（ＳＴ１３）
６４…時系列集計手段（ＳＴ１４）
７…警報処理部
８…電源装置
９…第1地震計
１０…第２地震計
１０１…地震動補正システム
１０２…地震計
１０３…通信ネットワーク
１０４…地震データ処理装置

Claims (5)

1. 第１地震計及び第２地震計で計測された地震記録が入力される計測部と、
   前記計測部が計測した前記第１地震計及び前記第２地震計で計測された地震記録間の増幅特性を決定する特性決定部と、
   前記増幅特性から前記第１地震計で計測された地震記録を前記第２地震計で計測された地震記録相当に補正する地震動補正部と、
   を備え、
   前記地震動補正部は、
   直交３成分の地震記録（地動時系列）を取得し、座標回転処理を行い、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列を得る補正用地動時系列取得手段と、
   前記補正用地動時系列取得手段から送られた前記座標回転地動時系列を、補正用帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、補正用帯域制限時系列を得る補正用帯域制限フィルタ手段と、
   前記補正用帯域制限フィルタ手段から送られた前記補正用帯域制限時系列に代表鉛直増幅比、代表水平増幅比による補正処理を帯域毎に施し、増幅比補正帯域制限時系列を得る増幅比補正手段と、
   前記増幅比補正手段から送られた同一時刻の前記増幅比補正帯域制限時系列を加算して、増幅比補正時系列を得る時系列集計手段と、
   を有する
   ことを特徴とする地震動補正装置。
2. 前記特性決定部は、
   ２組の直交３成分の地震記録（地動時系列）を取得する地動時系列取得手段と、
   前記地動時系列取得手段から送られた前記地動時系列を、フィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列を得る等化フィルタ手段と、
   前記等化フィルタ手段から送られた前記等化フィルタ時系列を、帯域制限フィルタ処理により複数の帯域の時系列データに分解し、帯域制限時系列を得る帯域制限フィルタ手段と、
   前記帯域制限フィルタ手段から送られた前記帯域制限時系列を処理し、第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値、の４つの最大値を得る最大値取得手段と、
   前記最大値取得手段から送られた前記第１地震計鉛直最大値、前記第１地震計水平最大値、前記第２地震計鉛直最大値、前記第２地震計水平最大値から、鉛直増幅比、水平増幅比、を得る増幅比取得手段と、
   前記増幅比取得手段から送られた地震データ毎の、前記鉛直増幅比、前記水平増幅比、を蓄積する増幅比集計手段と、
   前記増幅比集計手段から送られた、前記鉛直増幅比、前記水平増幅比の中から中央値、平均値あるいは重み付き平均値を用いた代表増幅比を帯域毎に選択する代表増幅比選択手段と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の地震動補正装置。
3. 直交３成分の加速度又は速度を計測する第１地震計及び直交３成分の加速度又は速度を計測する第２地震計を含む複数の地震計と、
   通信ネットワークと、
   前記複数の地震計で観測された地震記録から、前記通信ネットワークを通じ、離れた場所で、前記第１地震計で計測された地震記録を前記第２地震計で計測された地震記録相当に補正する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の前記地震動補正装置を用いた地震動補正システム。
4. 第１地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）、及び、第２地震計で計測された直交３成分の地震記録（地動時系列）が入力されるステップと、
   前記第１地震計及び前記第２地震計で計測された地震記録間の増幅特性を決定するステップと、
   前記増幅特性から前記第１地震計で計測された地震記録を前記第２地震計で計測された地震記録相当に補正するステップと、
   を備え、
   前記補正するステップは、
   直交する３成分の地震記録（地動時系列）を、座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の座標回転地動時系列を取得するステップと、
   前記座標回転地動時系列に帯域制限フィルタ処理を行い、帯域制限時系列に分解するステップと、
   前記帯域制限時系列に、予め計算されている、代表鉛直増幅比、代表水平増幅比を乗じて、増幅比補正帯域制限時系列を得るステップと、
   前記増幅比補正帯域制限時系列を帯域に関して加算して、増幅比補正時系列を得るステップと、
   を有する
   ことを特徴とする地震動補正方法。
5. 前記増幅特性を決定するステップは、
   直交する３成分の地震記録（地動時系列）を取得するステップと、
   前記地動時系列をフィルタ処理および座標回転処理し、南北、東西、鉛直、方向の等化な記録特性をもつ合計６成分の等化フィルタ時系列とするステップと、
   前記等化フィルタ時系列に帯域制限フィルタ処理を行い、それぞれ、帯域制限時系列に分解するステップと、
   帯域毎に第１地震計鉛直最大値、第１地震計水平最大値、第２地震計鉛直最大値、第２地震計水平最大値、の４つの最大値を得るステップと、
   帯域毎に、鉛直増幅比、水平増幅値を得るステップと、
   各地震記録に対する、鉛直増幅比、水平増幅値を蓄積するステップと、
   帯域毎に、鉛直増幅比、水平増幅値から代表鉛直増幅比、代表水平増幅値を選択するステップと、
   を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の地震動補正方法。

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