JP6711607B2

JP6711607B2 - 雪質測定装置及び雪質測定方法

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Publication number: JP6711607B2
Application number: JP2015244797A
Authority: JP
Inventors: 青木　由隆; 由隆青木; 砂川　隆一; 隆一砂川; 仁三ケ田; 龍司村田
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Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2020-06-17
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Description

本発明は、例えばミリ波帯の電波を用いた積雪の雪質測定装置及び雪質測定方法に関する。

自然災害の一つに雪による災害がある。代表的なものとして例えば雪崩、家屋の倒壊等は被害が甚大であり、更には都市部における鉄道や車道等の交通機関に与える影響は社会的にも重要な問題となっている。それに対して雪に関する一般的な情報は、降雪量、気温、風向き程度のものであり、そこから日射量や雪の密度等から表面融雪の予測や雪質変化推定モデル等を用いた予測等を求めてはいるが、局所ごとに大量なデータと数値解析を必要としており雪崩等、広域な場所での利用には、不適な点がある。

その一方で、雪中にプローブを貫入して深さ方向の雪質を検出したり、超音波や電波を積雪表面に放射したりして、地表上の積雪の雪質や積雪深を測定あるいは推定する技術が提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。

特開平６−６６９５７号公報特開平６−３１７６７７号公報特開２００３−７５３６９号公報

特許文献１に記載の技術は、プローブを積雪層に貫入することで積雪内部の雪質状態を特定するものであるが、人が測定場所まで行って作業をする必要があり、したがって無人での自動測定ができない。また、特許文献２に記載の技術は、超音波を用いて積雪深を測定するものであるが、積雪内部の様子はわからず、したがって雪質を検出することができない。さらに特許文献３に記載の技術は、積雪底部（地表面）に設けられた反射器に向けて放射された電波の反射波を受信して積雪の誘電率を測定し、雪質を特定するものであるが、積雪全体の平均値でしか雪質を特定することができず、深さ方向での雪質の変化を特定することが困難である。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、積雪の深さ方向における各層の雪質を無人で測定することができる雪質測定装置及び雪質測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る雪質測定装置は、複数の反射器と、少なくとも１つの送波器と、少なくとも１つの受信器と、測定器とを具備する。
上記複数の反射器は、地表から所定の複数の高さにそれぞれ設置される。
上記送波器は、上記複数の反射器に向けて電波を放射する。
上記受信器は、上記複数の反射器からの上記電波の反射波を受信する。
上記測定器は、上記送受信器で受信された上記複数の反射器からの各反射波に基づき、上記地表上の積雪について上記所定の複数の高さでの雪質を測定する。

上記雪質測定装置は、地表から所定の複数の高さ位置にそれぞれ設置された複数の反射器を備えているため、積雪内部の各反射器からの電波の反射波に基づいて、積雪内部の各反射器が属する層ごとの雪質を無人で測定することができる。

上記測定器は、典型的には、積雪がないときの上記複数の反射器からの各反射波の戻り時間を基準とする、積雪があるときの上記戻り時間の遅延量に基づき、上記所定の複数の高さでの雪質を測定するように構成される。
複数の反射器からの各反射波の電気的距離は、積雪量と雪質により変動し、その変動量が各反射波の送受信器への戻り時間の遅延量に現れる。そして、その遅延量は、各反射器を被覆する雪の誘電率に密接な相関を有するため、当該遅延量から各反射器上の雪質を特定することが可能となる。

上記送波器及び受信器の構成、上記送波器及び受信器と各反射器との位置的関係としては、種々の形態が採用可能である。例えば、上記送波器は、上記地表に対向して設置され、上記複数の反射器に同時に上記電波を放射する単一の送波器で構成され、上記受信器は、上記複数の反射器からの上記電波の反射波を共通に受信する単一の受信器で構成される。

この場合、上記複数の反射器は、地表に設置された第１の反射器を含んでもよい。上記測定器は、積雪がないときの上記第１の反射器からの反射波の戻り時間を基準とする、積雪表面からの反射波の戻り時間に基づき、上記地表上の積雪の深さを測定するように構成される。

あるいは、上記送波器は、上記所定の複数の高さに各々設置され、上記複数の反射器各々に個別に上記電波を放射する複数の送波器で構成され、上記受信器は、上記複数の反射器からの上記電波の反射波を個別に受信する複数の受信器で構成されてもよい。

本発明の一形態に係る雪質測定方法は、地表から所定の複数の高さにそれぞれ設置され積雪に埋もれた複数の反射器に向けて電波を放射することを含む。
上記複数の反射器からの前記電波の反射波が受信される。
受信された上記複数の反射器からの各反射波に基づき、上記地表上の積雪について上記所定の複数の高さでの雪質が測定される。

以上述べたように、本発明によれば、積雪の深さ方向における各層の雪質を無人で測定することができる。

本発明の第１の実施形態に係る雪質測定装置の概略構成図である。上記雪質測定装置における反射器の一構成例を示す模式図である。上記雪質測定装置における測定器の一構成例を示すブロック図である。上記雪質測定装置による測定原理を説明する模式図である。複数の反射器を用いた各積雪層の雪質測定方法を説明する模式図である。上記複数の反射器からの各反射波の受信例を説明する模式図である。本発明の第２の実施形態に係る雪質測定装置の概略構成図である。本発明の第３の実施形態に係る雪質測定装置の概略構成図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る雪質測定装置の概略構成図である。

［雪質測定装置］
本実施形態の雪質測定装置１は、典型的には、積雪の多い山間部や平野部等に設置され、地表に積もった雪の深さや雪質等を無人で測定することが可能に構成される。

雪質測定装置１は、複数の反射器Ｒ１，Ｒ２・・・（以下、個別に説明する場合を除き、反射器Ｒともいう）と、アンテナ１０（送受信器）と、測定装置２０とを有する。

複数の反射器Ｒは、地表Ｅから所定の複数の高さにそれぞれ設置される。図１には、地表Ｅからの高さが相互に異なる位置にそれぞれ設置された４つの反射器Ｒ１〜Ｒ４が示されている。第１〜第４の反射器Ｒ１〜Ｒ４は、その順序で段階的に高い位置に設置され、第１の反射器Ｒ１が最も低い位置（地表）に、第４の反射器Ｒ４が最も高い位置にそれぞれ設置される。

反射器の数は４つに限られず、２つ、３つ、あるいは５つ以上であってもよい。また、各反射器の高さの差は特に限定されず、例えば５０ｃｍ以下とすることができる。なお、反射器の数が多いほど、また、反射器の高さの差が小さいほど、雪質の測定分解能を高くすることができる。

アンテナ１０は、複数の反射器Ｒに向けて測定用の電波Ｗを放射し、複数の反射器Ｒからの上記電波の反射波ＲＷを受信することが可能に構成される。本実施形態においてアンテナ１０は、上空に設置された単一の送受信器で構成され、典型的には、単一の送波器と、単一の受信器とを含む。測定用の電波Ｗとしては、典型的には、ミリ波が用いられるが、これに限られず、積雪に対して透過性を有する他の波長帯の電波が使用されてもよい。

アンテナ１０は、反射器Ｒ１〜Ｒ４の設置領域の上空であって、各反射器Ｒ１〜Ｒ４に向けて電波Ｗを放射でき、かつ、各反射器Ｒ１〜Ｒ４からの反射波ＲＷ（ＲＷ１〜ＲＷ４）を受信することができる高さに設置される。各反射器Ｒ１〜Ｒ４は、電波Ｗをアンテナ１０に向けて反射することが可能な反射特性（再帰反射性）を有する構造で構成されることが好ましい。このような構造としては、例えば図２に示すように、３つの直角二等辺三角形の金属板を相互に組み合わせた構造が採用可能である。これにより、電波Ｗをその入射方向に対して反平行な方向へ反射させることができる。

アンテナ１０は、各反射器Ｒ１〜Ｒ４へ同時に電波Ｗを放射する。アンテナ１０から放射された電波Ｗは各反射器Ｒ１〜Ｒ４で反射され、それらの反射波ＲＷ１〜ＲＷ４がアンテナ１０によって共通に受信される。アンテナ１０の位置は一定であるため、アンテナ１０により近い反射器からの反射波が順にアンテナ１０に到達する。図１の例では、第４の反射器Ｒ４からの反射波ＲＷ４、第３の反射器Ｒ３からの反射波ＲＷ３、第２の反射器Ｒ２からの反射波ＲＷ２及び第１の反射器Ｒ１からの反射波ＲＷ１の順に、アンテナ１０で受信される。

測定器２０は、アンテナ１０で受信された複数の反射器Ｒからの各反射波ＲＷに基づき、地表Ｅ上の積雪Ｓについて上記所定の複数の高さ位置（反射器Ｒ１〜Ｒ４が設置される高さ位置）での雪質を測定する。また、本実施形態において測定器２０は、積雪Ｓの表面からの電波Ｗの反射波に基づき、積雪Ｓの深さ（積雪深）を測定することが可能に構成される。

測定器２０は、距離計３０と演算器４０とを有する。図３は、測定器２０の一構成例を示すブロック図である。

距離計３０は、アンテナ１０で受信された各反射器Ｒ１〜Ｒ４からの反射波ＲＷ１〜ＲＷ４に基づき、アンテナ１０と各反射器Ｒ１〜Ｒ４との間の電気的距離を測定するように構成される。距離計３０は、典型的には、電波距離計（レーダー）で構成される。

距離計３０は、変調信号発生器３１と、ＶＣＯ（Voltage-Controlled Oscillator：電圧制御発振器）３２と、アンプ３３，３５と、方向性結合器３４と、ミキサ３６と、ＩＦアンプ３７と、距離演算装置３８とを有する。

変調信号発生器３１からの変調信号がＶＣＯ３２へ入力され、ＶＣＯ３２から所定の周波数（例えば３０ＧＨｚ）帯の高周波信号が出力される。ＶＣＯ３２から出力された高周波信号は、アンプ３３で送信出力として必要なレベルにまで増幅され、方向性結合器３４を介してアンテナ１０の送波器１１へ入力される。これにより、複数の反射器Ｒへ測定用の電波Ｗが放射され、その反射波ＲＷがアンテナ１０の受信器１２により受信される。

アンプ３５は、受信器１２で受信した反射波ＲＷを増幅しミキサ３６へ入力する。ミキサ３６は、方向性結合器３４の結合ポートから出力される送信信号の一部を使用してアンプ３５の出力信号を周波数変換し、ＩＦ信号を出力する。ＩＦ信号は、ＩＦアンプ３７で増幅されて距離演算装置３８に入力される。距離演算装置３８は、各反射器Ｒ１〜Ｒ４からの反射波ＲＷ１〜ＲＷ４に基づき、アンテナ１０と各反射器Ｒ１〜Ｒ４との間の電気的距離を演算する。

演算器４０は、雪質演算装置４１と、記憶部４２と、出力部４３とを有する。演算器４０は、典型的には、コンピュータで構成される。

雪質演算装置４１は、地表Ｅ上の積雪Ｓについて、複数の反射器Ｒが設置される上記所定の複数の高さ位置での雪質を演算する。記憶部４３は、雪質演算装置４１による演算に必要な演算プログラムや各種パラメータを記憶する。上記演算プログラムとしては、距離演算装置３８で算出された各反射波ＲＷの電気的距離から積雪Ｓの誘電率に関する物性を算出するためのプログラムが含まれる。上記パラメータとしては、各反射器Ｒ１〜Ｒ４が設置される高さ位置、誘電率と雪質との相関を表すテーブル等が含まれる。

出力部４３は、雪質演算装置４１で算出された雪質に関する情報を出力する。出力部４３は、例えば、表示部、外部機器へ無線あるいは有線で送信する通信部等が挙げられる。

距離計３０及び演算器４０は、共通のハードウェアで構成されてもよいし、別々のハードウェアで構成されてもよい。後者の場合、距離計３０と演算器４０とは有線又は無線により電気的に接続される。この場合、演算器４０は、アンテナ１０や距離計３０が設置される場所とは異なる場所に設置することができる。

［雪質測定方法］
雪質測定装置１は、地表Ｅから所定の複数の高さ位置にそれぞれ設置され積雪に埋もれた複数の反射器Ｒに向けて電波Ｗを放射し、複数の反射器Ｒからの上記電波の反射波ＲＷを受信し、受信された各反射波ＲＷに基づき、地表Ｅ上の積雪について上記所定の複数の高さ位置での雪質を測定する。

以下、図４および図５を参照して、雪質測定の原理について説明する。

図４Ａは、積雪がないときにおける地表Ｅ上の反射器Ｒ１とアンテナ１０との関係を示す模式図である。図４Ａに示すように、反射器Ｒ１とアンテナ１０との間の距離をＴ0［ｍ］、アンテナ１０から電波Ｗが放射されてから反射器Ｒ１を経由してその反射波ＲＷ１がアンテナ１０へ戻るまでの時間をｔ0［ｓ］、電波Ｗ，ＲＷ１の速度をｃ［ｍ／ｓ］（光速）とすると、時間t0は、以下のように表される。
ｔ0＝２Ｔ0／ｃ …（１）

一方、図４Ｂに示すように、地表Ｅ上に深さＴの積雪Ｓがある場合、まず、積雪Ｓ表面からの電波Ｗの一次反射波ＲＷ０により、積雪深Ｔ［ｍ］を知ることができる。さらに、積雪Ｓを透過し反射器Ｒ１で反射した電波Ｗ（ＲＷ１）の往復時間ｔ1［ｓ］は、積雪Ｓの平均の比誘電率をεとすると、その中を透過する電波の速さはｃ／√εとなることから、次式のように表される。
ｔ1＝２｛Ｔ0＋Ｔ（√（ε）−１）｝／ｃ …（２）
したがって、積雪の比誘電率εは、以下のように表される。
ε＝｛（ｃ・ｔ1−２Ｔ0）／２Ｔ＋１｝^２ …（３）

比誘電率εは、雪の性質あるいは性状で変化し、わた雪又はぼたん雪の場合は１．２、しめり雪の場合は１．３、べた雪の場合は１．６〜１．９、あめ雪の場合は２．４〜１４．４であることが知られている（出典：アンテナ工学ハンドブック（第２版）電子情報通信学会編）。したがって、（３）式より、測定対象である積雪の比誘電率を算出することで、雪質の推定を行うことが可能となる。

次に、図５及び図６を参照して、複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４を用いた雪質の測定方法について説明する。図５は、複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４が積雪Ｓに埋もれた様子を示す模式図、図６は、アンテナ１０において受信される積雪表面及び各反射器Ｒ１〜Ｒ４からの反射波の様子を示す模式図である。

一般に、地表上の積雪は、降雪時あるいは積雪後における温度や湿度、風の強さ等の気象条件によって、雪質の状態が大きく変化する。特に、積雪深が大きいほど、地表側の雪はその上に積もった雪の重さで圧縮されるため、密度が高く、氷結しやすい状態にある。このように積雪Ｓは、雪質の異なる複数の層が積み重なったものであるといえる。

そこで本実施形態では、図５に示すように、地表からそれぞれ異なる高さ位置に複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４が設置されており、これら各反射器Ｒ１〜Ｒ４の反射波ＲＷ１〜ＲＷ４に基づき、各反射器Ｒ１〜Ｒ４の高さ位置に属する積雪層の雪質（具体的には比誘電率ε）を算出する。

例えば図６において実線で示すように、積雪があるときは、積雪表面及び各反射器Ｒ１〜Ｒ４からの反射波（ＲＷｓ、ＲＷ１〜ＲＷ４）の受信ピークが現れる。これらの反射波は、アンテナ１０に近い反射面での反射波ほど、そのレベル（反射量）が大きく、アンテナ１０への戻り時間（電気的距離）も短い。また、これらの反射波は、積雪がないとき（図６において二点鎖線で示す波形）と比較して、反射量は小さく、また、反射波の戻り時間（アンテナ１０から送波されてから、当該電波が反射器を経由してアンテナ１０で受信されるまでの時間。以下同じ。）も長い。したがって、積雪がないときの複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４からの各反射波の戻り時間を基準とする、積雪があるときの上記戻り時間の遅延量に基づき、上記所定の複数の高さ位置での雪質を測定することができる。

演算器４０の記憶部４２は、アンテナ１０及び反射器Ｒ１〜Ｒ４の高さ位置、積雪がないときにおける各反射器からの反射波の戻り時間等を予め記憶する。したがって測定器２０（演算器４０）は、これら既知のデータを基準値として参照することで、各反射波の戻り時間（電気的距離）に基づき、後述するように、各反射器Ｒ１〜Ｒ４の高さ位置における積雪の有無あるいは雪質の推定が可能となる。

さらに、測定器２０（演算器４０）は、積雪がないときの反射器Ｒ１からの反射波ＲＷ１の戻り時間を基準とする、積雪表面からの反射波ＲＷｓの戻り時間に基づき、地表上の積雪Ｓの深さ（積雪深）を測定することができる。例えば、積雪深Ｔ［ｍ］（図５参照）は、反射波ＲＷｓの戻り時間をｔs［ｓ］とすると、以下の式で算出される。
Ｔ＝Ｔ0−ｃ・ｔs／２ …（４）

次に、各反射器Ｒ１〜Ｒ４が属する高さ位置における各積雪層の雪質（比誘電率）の測定方法について説明する。比誘電率の演算は、演算器４０における雪質演算装置４１において実行される。

図５に示すように、反射器Ｒ１〜Ｒ４が属する高さ位置における雪質１〜４の比誘電率をそれぞれε1〜ε4とする。この例では、雪質１は、最下層（地表レベル）の雪質に相当し、雪質４は最上層の雪質に相当する。

まず、最上層の雪質４の比誘電率ε4は、上記（３）式の導出方法と同様な方法で算出される。すなわち、反射器Ｒ４の地表からの高さをＴ4［ｍ］、反射器Ｒ４を経由した反射波ＲＷ４の戻り時間をｔ4s［ｓ］とすると、比誘電率ε4は、
ε4＝｛（ｃ・ｔ4s−２Ｔ4）／２Ｔ＋１｝^２ …（５）
と表される。

次に、雪質３の誘電率ε3について算出方法を説明する。反射器Ｒ３の地表からの高さをＴ3［ｍ］、反射器Ｒ３を経由した反射波ＲＷ３の戻り時間をt3s［ｓ］とすると、反射器Ｒ４と反射器Ｒ３との間の往復時間Δｔは、
Δｔ＝ｔ3s−ｔ4s＝２（Ｔ3−Ｔ4）・√（ε3）／ｃ
と表され、これをε3について解くと、
ε3＝｛ｃ・（ｔ3s−ｔ4s）／２（Ｔ3−Ｔ4）｝^２ …（６）
となる。

雪質２についても同様に、反射器Ｒ２の地表からの高さをＴ2［ｍ］、反射器Ｒ２を経由した反射波ＲＷ２の戻り時間をｔ2s［ｓ］とすると、雪質２の比誘電率ε2は、
ε2＝｛ｃ・（ｔ2s−ｔ3s）／２（Ｔ2−Ｔ3）｝^２ …（７）
と表され、反射器Ｒ１の地表からの高さをＴ１［ｍ］（本例ではゼロ）、反射器Ｒ１を経由した反射波ＲＷ１の戻り時間をｔ1s［ｓ］とすると、雪質１の比誘電率ε1は、
ε1＝｛ｃ・（ｔ1s−ｔ2s）／２（Ｔ1−Ｔ2）｝^２ …（８）
と表される。

以上のように、最上層から深さ方向に数えて第２層目以後の雪質の比誘電率ε(n)は、以下の一般式で表されることになる。このことは、反射器の数が５つ以上の場合にも同様な算出方法で任意の積雪層の比誘電率を算出可能であることを意味する。
ε(n)＝｛ｃ・（ｔ(n)s−ｔ(n+1)s）／２（Ｔ(n)−Ｔ(n+1)）｝^２ …（９）

以上のように、本実施形態によれば、積雪Ｓ内部の各反射器Ｒ１〜Ｒ４が属する層ごとの雪質を無人で測定することができる。これにより、積雪深だけでなく、表層雪崩の発生確率等を推定することができ、例えば、警告情報や避難情報の発令等に役立てることが可能となる。また、遠隔の地から現地の積雪の状態を測定できるため、例えば、複数地点における雪質の観測や監視を同じ場所で集中的に行うことが可能となる。

さらに本実施形態によれば、反射器Ｒからアンテナ１０への反射波ＲＷの戻り時間の遅延量に基づいて各積雪層の雪質を測定するようにしているため、反射波ＲＷの減衰量等で雪質を測定する場合と比較して、外乱ノイズに強く、したがって高い測定精度を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係る雪質測定装置の概略構成図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態の雪質測定装置２は、アンテナ１０と、複数の反射器Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４）と、測定器２０とを備える点で第１の実施形態と共通するが、アンテナ１０と複数の反射器Ｒとの相対的位置関係が第１の実施形態と異なる。

すなわち本実施形態の雪質測定装置２において、アンテナ１０は、各反射器Ｒ１〜Ｒ４の非直上位置に設置されており、各反射器Ｒ１〜Ｒ４対して、鉛直軸に関して斜め方向に測定用の電波Ｗを放射し、各反射器Ｒ１〜Ｒ４からの反射波ＲＷを受信することが可能に構成されている。各反射器Ｒ１〜Ｒ４は、第１の実施形態と同様に地表から所定の高さ位置にそれぞれ設置されており、アンテナ１０から放射された電波Ｗを、アンテナ１０に向けて反射させることが可能なように構成されている。

以上のように構成される本実施形態の雪質測定装置２においても、第１の実施形態と同様の方法で、各積雪層の雪質（比誘電率ε1〜ε4）が測定される。これにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

特に本実施形態によれば、アンテナ１０が各反射器Ｒ１〜Ｒ４の非直上位置に設置されているため、アンテナ１０に積もった雪が積雪Ｓに落下して積雪表面が盛り上がったり陥没したりすることはなく、これにより雪質あるいは積雪深の測定誤差を減らすことができる。

＜第３の実施形態＞
図８は、本発明の第３の実施形態に係る雪質測定装置の概略構成図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態の雪質測定装置２は、アンテナ１０と、複数の反射器Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４）と、測定器（図示略）とを備える点で第１の実施形態と共通するが、アンテナ１０と複数の反射器Ｒとの相対的位置関係が第１の実施形態と異なる。

すなわち本実施形態の雪質測定装置３において、アンテナ１０は、所定の複数の高さ位置にそれぞれ設置された反射器Ｒ１〜Ｒ４に個々に対向する複数の送受信器１０１〜１０４で構成される。すなわち、送受信器１０１〜１０４は、上記所定の複数の高さ位置に各々設置された複数の送波器を含み、上記複数の送波器は、複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４各々に個別に雪質測定用の電波Ｗを放射する。また、送受信器１０１〜１０４は、複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４からの電波Ｗの反射波ＲＷを個別に受信する複数の受信器を含む。送受信器１０１〜１０４と反射器Ｒ１〜Ｒ４との間の距離は特に限定されず、例えば、１メートル以下に設定される。

各々の送受信器１０１〜１０４は、測定器２０に接続されており、対向する各反射器Ｒ１〜Ｒ４へ電波Ｗを放射し、その反射波ＲＷを受信する。反射器Ｒ１〜Ｒ４に対する電波Ｗの放射は、各送受信器１０１〜１０４について同時でもよいし、同時でなくてもよい。例えば、送受信器１０１〜１０４は、個々に所定の順序で、対応する反射器Ｒ１〜Ｒ４との間で電波の送受信を行ってもよい。

測定器２０は、積雪がないときの複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４からの各反射波ＲＷの戻り時間を基準とする、積雪があるときの上記戻り時間の遅延量に基づき、上記所定の複数の高さ位置での雪質を測定する。複数の反射器Ｒ１〜Ｒ４からの各反射波の電気的距離は、積雪量と雪質により変動し、その変動量が各反射波の送受信器への戻り時間の遅延量に現れる。そして、その遅延量は、各反射器を被覆する雪の誘電率に密接な相関を有するため、当該遅延量から各反射器上の雪質を特定することが可能となる。

本実施形態においては、各送受信器１０１〜１０４から放射される電波Ｗは、複数の積雪層を経由することなく各々の反射器Ｒ１〜Ｒ４に到達し、送受信器１０１〜１０４によって受信されるため、各積雪層における雪質（比誘電率ε1〜ε4）が、積雪がないときの戻り時間の遅延量のみから直接的に測定される。したがって、各積雪層の雪質を高い精度で特定することが可能となる。

なお、反射波の戻り時間の遅延量がゼロの場合、当該高さ位置における積雪はゼロと判断できるため、これにより積雪深の概算値が取得される。あるいは、積雪深測定用として、第１の実施形態と同様に、積雪Ｓの表面に電波を放射しかつその反射波を受信可能なアンテナが地上の所定の高さ位置に設置されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、送受信器１０，１０１〜１０４を構成する送波器及び受信器は、ユニット構造として一体的に構成されたものであってもよいし、両者が物理的に分離された状態で設置されてもよい。また、複数の反射器Ｒはそれぞれ同一の構成を有していてもよいし、高さ位置に応じて形状や大きさが異なっていてもよい。

さらに、雪質測定装置として、上述の第１の実施形態と第２の実施形態とを同時に実施することが可能な構成とすれば、雪質及び積雪深の更なる測定精度の向上を図ることができる。

１，２，３…雪質測定装置
１０，１０１，１０２，１０３，１０４…送受信器
２０…測定器
Ｅ…地表
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…反射器
Ｓ…積雪
Ｗ…電波
ＲＷ…反射波

Claims

地表から所定の複数の高さにそれぞれ設置された複数の反射器と、
前記複数の反射器に向けて電波を放射する少なくとも１つの送波器と、
前記複数の反射器からの前記電波の反射波を受信する少なくとも１つの受信器と、
前記受信器で受信された前記複数の反射器からの各反射波に基づき、前記地表上の積雪について前記所定の複数の高さでの雪質を測定する測定器と
を具備し、
前記送波器は、前記地表に対向して設置され、前記複数の反射器に同時に前記電波を放射する単一の送波器で構成され、
前記受信器は、前記複数の反射器からの前記電波の反射波を共通に受信する単一の受信器で構成される
雪質測定装置。
請求項１に記載の雪質測定装置であって、
前記測定器は、積雪がないときの前記複数の反射器からの各反射波の戻り時間を基準とする、積雪があるときの前記戻り時間の遅延量に基づき、前記所定の複数の高さでの雪質を測定する
雪質測定装置。
請求項１に記載の雪質測定装置であって、
前記複数の反射器は、地表に設置された第１の反射器を含み、
前記測定器は、積雪がないときの前記第１の反射器からの反射波の戻り時間を基準とする、積雪表面からの反射波の戻り時間に基づき、前記地表上の積雪の深さを測定する
雪質測定装置。
地表から所定の複数の高さにそれぞれ設置され積雪に埋もれた複数の反射器に向けて電波を、前記地表に対向して設置された単一の送波器で同時に放射し、
前記複数の反射器からの前記電波の反射波を単一の受信器で共通に受信し、
受信された前記複数の反射器からの各反射波に基づき、前記地表上の積雪について前記所定の複数の高さでの雪質を測定する
雪質測定方法。