WO2023119352A1 - 制御装置、制御方法、及び、制御プログラム - Google Patents

制御装置、制御方法、及び、制御プログラム Download PDF

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weather
route
area
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PCT/JP2021/046964
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尚子 小阪
恒子 倉
達哉 飯塚
悠輔 梅宮
潤 加藤
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日本電信電話株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/08—Adaptations of balloons, missiles, or aircraft for meteorological purposes; Radiosondes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/10—Devices for predicting weather conditions

Definitions

  • the present invention relates to a control device, control method, and control program.
  • Calibration is correction processing that removes electromagnetic waves reflected and radiated from objects other than the object to be measured, and is performed using actual measurement data of reflection and radiation from the object.
  • AMeDAS and Argo floats can be used for data assimilation, but there is also the issue of lack of actual measurement data to improve simulation accuracy.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique that enables dynamic observation of the acquisition of actual measurement data suitable for calibration and simulation.
  • a control device is a control device that controls an observation route of a dynamic platform that observes actual measurement data, in which variation in pixel values from past satellite images is less than a certain level for actual measurement data for calibration.
  • an analysis unit that extracts a certain first observation candidate area; and an analysis unit that extracts a second observation candidate area in which the frequency of occurrence or passage of a predetermined weather phenomenon is equal to or greater than a certain level from past weather information for actual measurement data for simulation.
  • the platform will travel through the forecasted area on the observation route during the occurrence of the extreme weather. comparing a time of 1 with a second time required to travel the shortest distance from the platform to the prediction area after the first time, wherein the second time is the first time Only in the above cases, the observation route related to the actual measurement data for simulation is changed so that the platform is moved from the current position to the prediction area at the shortest distance.
  • a control method is a control method for controlling an observation route of a dynamic platform for observing actual measurement data, wherein the control device controls the actual measurement data for calibration by adjusting pixel value fluctuations from past satellite images.
  • a control program causes a computer to function as the control device.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an observation route control system.
  • FIG. 2 is a diagram showing the overall implementation procedure.
  • FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the implementation procedure.
  • FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the implementation procedure.
  • FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the stability of each pixel.
  • FIG. 6 is a diagram showing a specific example of weather information.
  • FIG. 7 is a diagram showing a specific example of the frequency of occurrence of extreme weather in each area.
  • FIG. 8 is a diagram showing a specific example of starting points of observation routes.
  • FIG. 9 is a diagram showing a specific example of dynamic costs.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of changing observation routes based on weather forecasts.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of setting a new observation route based on actual weather conditions.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of setting a new observation route based on actual weather conditions.
  • the present invention efficiently and effectively obtains actual measurement data for calibration of the input data and for embedding in the simulation.
  • a technique for controlling the observation path of an observing platform is disclosed.
  • the observation route is controlled in order to implement efficient and effective observation while adapting the observation route determined in advance to the weather forecast in a timely manner.
  • the optimal observation route of the platform is determined according to the lead time of the weather forecast and the priority according to the required travel time to the uncertain weather phenomenon. Set to real time.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an observation route control system according to this embodiment.
  • This control system includes a control device 1 , an observation platform 2 , a satellite information management device 3 , a weather information management device 4 and a client terminal 5 .
  • Observation platform 2 is a dynamic platform that observes actual measurement data, such as an aerial drone or an underwater drone.
  • the satellite information management device 3 is a device that manages satellite information.
  • the weather information management device 4 is a device that manages weather information.
  • the client terminal 5 is a user's client device that operates the control device 1 .
  • the control device 1 is a server device that controls the observation route of the observation platform 2.
  • the control device 1 is connected to the observation platform 2, the satellite information management device 3, the weather information management device 4, and the client terminal 5 via a communication network 6 such as a wired network or a wireless network so as to be able to communicate with each other.
  • the control device 1 includes a control unit 10 and a storage unit 20.
  • the control unit 10 includes a satellite image analysis section 11 , a weather information analysis section 12 , an observation route setting section 13 , an actual measurement data analysis section 14 and an operation monitoring section 15 .
  • the storage unit 20 includes a satellite image storage unit 21, a weather information storage unit 22, an observation route storage unit 23, and a measured data storage unit 24.
  • the satellite image analysis unit (analysis unit) 11 has a function of analyzing a first observation candidate area for observing actual measurement data for calibration from past satellite images. Specifically, the satellite image analysis unit 11 reads out the past data of the satellite image to be calibrated from the satellite image storage unit 21, and determines that the pixel values in the satellite image are stable and the pixel values fluctuate below a certain level. It has a function of extracting a stable region and storing the stable region in the observation route storage unit 23 as a first observation candidate region.
  • the weather information analysis unit (analysis unit) 12 has a function of analyzing a second observation candidate area for observing actual measurement data for simulation from past weather information. Specifically, the weather information analysis unit 12 reads the past data of the weather information to be simulated from the weather information storage unit 22, and the occurrence frequency and passing frequency of a predetermined weather phenomenon (extreme weather) are included in the weather information. It has a function of extracting an unstable region that is higher than a certain level and storing the extracted unstable region in the observation route accumulation unit 23 as a second observation candidate region.
  • An observation route setting unit (setting unit) 13 uses the first observation candidate area extracted by the satellite image analysis unit 11 and the second observation candidate area extracted by the weather information analysis unit 12 to set the observation platform 2 taking into consideration the take-off/arrival position, movement speed, etc. of the observation route and observation area, formulate an observation plan for observing the observation route and observation area, and store the observation plan in the observation route accumulation unit 23. It has a function to store.
  • observation route setting unit 13 is provided with weather forecasts for extreme weather announced externally during observation on the observation platform 2 based on the observation plan, and the prediction area and observation plan for the ever-changing extreme weather are provided. If there is a positional difference between the observation area and the observation area, the observation plan is changed based on the provided weather forecast, and the changed observation plan is stored in the observation route storage unit 23 .
  • the observation route setting unit 13 sets the first time and , and a second time required to travel the shortest distance from the observation platform 2 to the predicted area of extreme weather after the first time, wherein the second time is greater than or equal to the first time. Only in this case, the observation route related to the actually measured data for simulation is changed so as to move the observation platform 2 from the current position to the predicted region of extreme weather at the shortest distance.
  • the observation route setting unit 13 determines whether the observation route setting unit 13, after the weather phenomenon (extreme weather) in the weather forecast ends, or after the observation platform 2 passes through the weather phenomenon (extreme weather) in the weather forecast, is carried out outside. It has a function of acquiring actual weather conditions, formulating a new observation plan based on the acquired actual weather conditions, and storing the new observation plan in the observation route accumulation unit 23 .
  • the measured data analysis unit 14 reads the measured data sequentially transmitted from the observation platform 2 and stored in the measured data storage unit 24, checks the quality of the measured data, and if there is an area lacking in quality, has a function of storing the area in the observation route storage unit 23 as a re-observation area candidate.
  • the operation monitoring unit 15 has a function to display the current position of the observation platform 2, the observation route, the observation area, the measured data, the quality of the measured data, weather information, etc. on the screen.
  • the operation monitoring unit 15 also has a function of transmitting a change control signal to the observation platform 2 when there is a change in the observation route.
  • the satellite image accumulation unit 21 has a function of acquiring satellite information and satellite images from the satellite information management device 3 and accumulating the satellite information and satellite images.
  • the weather information accumulation unit 22 has a function of acquiring weather information and weather images from the weather information management device 4 and accumulating the weather information and weather images.
  • the observation route accumulation unit 23 stores a first observation candidate region, a second observation candidate region, an observation plan including an observation route and an observation region, a changed observation plan including a changed observation route and an observation region, a new observation It has a function to store new observation plans including routes and observation areas, re-observation candidate areas, etc.
  • the measured data accumulation unit 24 has a function of accumulating position information and measured data sequentially transmitted from the observation platform 2 .
  • FIG. 2 is a diagram showing the overall implementation procedure.
  • the control device 1 formulates an observation plan (including an observation route and an observation area) based on past statistical data and weather forecasts. For calibration purposes, it is based on stable regions of statistically low climatic variation. For simulation, it is based on areas where past weather information frequently occurs and unstable areas identified from meteorological phenomena that contribute to accuracy improvement. Observation plans are formulated based on stable and unstable regions.
  • the observation platform 2 observes actual measurement data based on the observation plan before an extreme weather event occurs.
  • the control device 1 is provided with a weather prediction for extreme weather (strong wind, torrential rain, etc.), and if there is a positional difference between the prediction area and the observation area of the extreme weather, the actual measurement data for simulation Change the observation plan related to For example, the control device 1 performs calibration using the position and movement speed of the observation platform 2 and the ever-changing predicted position of extreme weather, taking into consideration the lead time of weather forecasting (extreme weather). Reconfigure routes so that measured data for simulation and measured data for simulation can be obtained efficiently and effectively.
  • extreme weather strong wind, torrential rain, etc.
  • Step S3 After the end of the extreme weather, or after the observation platform 2 passes through the extreme weather, the control device 1 performs new observations to acquire data for calibration and accuracy evaluation of simulation results based on the actual weather conditions. Develop a plan. Changes due to meteorological phenomena are also important for comparison of simulation results of meteorological phenomena, so the position of meteorological phenomena is identified and acquired from actual values rather than predicted values.
  • the satellite image analysis unit 11 reads the past data of the satellite image to be calibrated from the satellite image storage unit 21, extracts a stable region in which pixel values are stable in the satellite image, and converts the stable region into a first It stores it in the observation route accumulation unit 23 as an observation candidate region, and transmits an observation plan formulation request including the first observation candidate region to the observation route setting unit 13 .
  • the weather information analysis unit 12 reads past data of the weather information to be simulated from the weather information storage unit 22, and identifies an unstable area in which a predetermined weather phenomenon (extreme weather) occurs frequently or passes frequently.
  • the unstable region is extracted and stored in the observation route accumulation unit 23 as the second observation candidate region, and an observation plan formulation request including the second observation candidate region is transmitted to the observation route setting unit 13 .
  • Step S105 The observation route setting unit 13 uses the first observation candidate area extracted in step S101 and the second observation candidate area extracted in step S103, and considers the take-off/arrival position, moving speed, etc. of the observation platform 2. Then, an observation plan for observing the selected observation route and observation area is created and stored in the observation route accumulation unit 23 .
  • Steps S106-S109 After the operation starts, the observation platform 2 reads out the observation plan from the observation route storage unit 23, observes the actual measurement data along the observation route in the observation area of the observation plan, and stores the actual measurement data and the position information of the observation platform 2. They are stored in the actual measurement data storage unit 24 in association with each other. The observation platform 2 sequentially transmits its own position information to the operation monitoring unit 15 and sequentially transmits measured data to the measured data analysis unit 14 .
  • Step S110 The operation monitoring unit 15 creates an actual observation route based on the position information of the observation platform 2 sequentially transmitted from the observation platform 2 and stores the actual observation route in the observation route accumulation unit 23 .
  • Step S111 The observation route setting unit 13 is provided with a weather forecast for extreme weather during the observation on the observation platform 2, and there is a large positional difference between the predicted area of the extreme weather that changes from moment to moment and the observation area of the observation plan. If so, it is determined that the observation route related to the actual measurement data for simulation has been changed. After that, the process proceeds to step S113. On the other hand, even if the weather forecast for extreme weather is provided, if the positional difference from the observation area of the observation plan is small, the observation route setting unit 13 determines that the observation route is unchanged. After that, the process proceeds to step S114.
  • Step S112 The measured data analysis unit 14 checks the quality of the measured data sequentially transmitted from the observation platform 2, and if there is an area with insufficient quality, the area is set as a re-observation area candidate, and the observation route is changed. I judge. After that, the process proceeds to step S113.
  • Step S113 The operation monitoring unit 15 transmits a change control signal for changing the observation route to the observation platform 2 when it is determined in step S111 that the observation route has been changed. If the observation route is determined to be changed in step S112, the operation monitoring unit 15 transmits a change control signal to the observation platform 2 to include the re-observation area candidate in the observation route. The observation platform 2 observes the actual measurement data based on the changed observation route based on those change control signals.
  • Step S114 When the observation route setting unit 13 determines in step S111 that there is no change in the observation route, the observation route setting unit 13 repeatedly observes the actual measurement data after the extreme phenomenon that has occurred ends or after the observation platform 2 passes through the extreme phenomenon. is transmitted to the observation platform 2, and the process proceeds to step S116.
  • Step S115 The observation platform 2 ends the observation of the actual measurement data after receiving the repetition end notification.
  • the observation route setting unit 13 acquires the actual weather conditions that have been observed outside, and extracts observation point candidates based on the acquired actual weather conditions. Then, the observation route setting unit 13 formulates a new observation plan for observing the extracted observation point candidates, stores it in the observation route accumulation unit 23, and sends an observation change notification based on the new observation plan to the operation monitoring unit 15. Send.
  • the operation monitoring unit 15 Upon receipt of the observation change notification, the operation monitoring unit 15 refers to the new observation plan stored in the observation route accumulation unit 23, and performs change control to change the observation route to the observation route of the new observation plan. Send the signal to observation platform 2 .
  • Steps S120-S122 When the observation platform 2 receives the change control signal, it reads out a new observation plan from the observation route storage unit 23, observes the actual measurement data along the new observation route in the observation area of the new observation plan, and stores the actual measurement data. , and the position information of the observation platform 2 are associated with each other and stored in the measured data storage unit 24 . The observation platform 2 sequentially transmits its own position information to the operation monitoring unit 15 and sequentially transmits measured data to the measured data analysis unit 14 .
  • Step S123 The operation monitoring unit 15 creates an actual observation route based on the position information of the observation platform 2 sequentially transmitted from the observation platform 2 and stores the actual observation route in the observation route accumulation unit 23 .
  • Step S124 The measured data analysis unit 14 checks the quality of the measured data sequentially transmitted from the observation platform 2, and if there is an area with insufficient quality, the area is set as a re-observation area candidate, and the observation route is changed. I judge. After that, the process proceeds to step S124.
  • Step S125 If the observation route is determined to be changed in step S124, the operation monitoring unit 15 transmits to the observation platform 2 a change control signal for including the re-observation region candidate in the new observation route.
  • the observation platform 2 observes the measured data based on the changed observation route based on the change control signal.
  • Step S126 The operation monitoring unit 15 checks the position information sequentially transmitted from the observation platform 2 along the new observation route, and when the observation platform 2 is positioned at the final position of the observation route, repeats the observation of the actual measurement data. Send a termination iteration termination notification to Observation Platform 2 .
  • the control device 1 can execute the processing of steps S107 to S115 each time it acquires weather forecast information.
  • the control device 1 can execute the processing of steps S116 to S127 each time it acquires the weather condition information.
  • the control device 1 repeats the processing of steps S107 to S115 and the processing of steps S116 to S127 each time it repeats acquisition of the weather forecast information and the actual weather information, and performs each processing at the optimum timing. It is possible to formulate (change, re-determine) the observation route by switching.
  • the satellite image analysis unit 11 extracts a stable region having stable pixel values in the satellite image as the first observation candidate region.
  • a stable pixel value means that the spatial and temporal variations of the pixel of interest are small. Spatial variation is the difference in pixel value between the pixel of interest and eight neighboring pixels around the pixel of interest.
  • a time variation is a variation value of a pixel of interest over time.
  • the satellite image analysis unit 11 sets the pixel value of pixel (x, y) at time t to F(x, y, t), and calculates the value of each pixel as The stability S is calculated by Equation (1).
  • i is the position of the pixel on the x-axis.
  • j is the position of the pixel on the y-axis.
  • k is time.
  • a pixel with a smaller value of the stability S obtained by Equation (1) is more stable with smaller fluctuations.
  • the satellite image analysis unit 11 preferentially sets the observation candidate areas to pixels in ascending order of the value of the stability S, and stores the observation candidate areas in the observation route accumulation unit 23 .
  • all regions (x, y) and all times t included in the satellite image may be targeted, or they may be limited to a predetermined range of space and time. Also, the time t may be limited by a predetermined season or a predetermined observation time.
  • the stability of each pixel is expressed as S1, S2, S3, .
  • the weather information analysis unit 12 determines, as the second observation candidate area, an unstable area in the weather information in which extreme weather events occur or pass frequently.
  • the weather information analysis unit 12 considers restrictions such as travel distance and territorial waters, and limits the entire area of the weather information shown in FIG. calculate. Also, as a guideline, the unit of the area for calculating the occurrence frequency and the like is a unit that matches the mesh of the model to be data assimilated.
  • the weather information analysis unit 12 determines observation candidate areas in descending order of frequency, and stores the observation candidate areas in the observation route accumulation unit 23 .
  • the frequency of each region is expressed as H1, H2, H3, . . . in descending order of frequency (see FIG. 7).
  • the observation route setting unit 13 uses the first observation candidate area and the second observation candidate area to set the observation route in consideration of the take-off/arrival position, moving speed, and the like of the observation platform 2 .
  • the routes are positioned so as to give priority to those with high frequency of extreme weather occurrence and passage (frequency in the second observation candidate area).
  • the observation route setting unit 13 divides the distance from each region (vertex) H1, H2, H3 to the center of gravity G1 by the reciprocal of the frequency, as shown in FIG.
  • the points HG1, HG2, and HG3 are determined, and the center of gravity G2 of the figure connecting the points HG1, HG2, and HG3 is used as the place to be positioned.
  • HF1(xf 1 , yf 1 ) is a point that internally divides the straight line connecting vertex H1 and center of gravity G1 by “1:(f 1 ⁇ 1)”, and formula (4 ), which is obtained by the equation (5).
  • HF2 (xf 2 , yf 2 ) and HF3 (xf 3 , yf 3 ) are similarly obtained.
  • the observation route setting unit 13 establishes an observation route that connects pixels (pixels of the first observation candidate region) in order of stability, starting from the center of gravity G2. For example, an observation route such as G2->S1->S2->S3->...->G2 is formulated.
  • the observation route setting unit 13 can estimate the dynamic cost C of movement from the center of gravity G2 to each pixel and set the route based on the dynamic cost.
  • the observation route setting unit 13 calculates the movement cost for all unobserved points when determining the next destination from the movement starting point, selects the smallest one, and sets the observation route.
  • the observation route setting unit 13 is provided with weather forecasts for extreme weather announced externally, and detects any positional difference between the ever-changing predicted region of extreme weather and the observation region of the observation plan. In some cases, the observation plan is changed based on the provided weather forecast.
  • observation platform 2 is predicted to pass through the extreme weather prediction region R1 on the current observation route after T hours. That is, the observation platform 2 must have moved within the prediction region R after T time (first time).
  • the observation route setting unit 13 obtains the shortest distance between the position of the observation platform 2 after T hours and the prediction area R1, and calculates the movement time T move required to move the shortest distance. (second time) is calculated.
  • the observation route setting unit 13 changes the observation route so that the observation platform 2 moves from the current position to the prediction region R1 at the shortest distance.
  • the observation route setting unit 13 obtains the travel time T move at the destination in the observation route order, compares the travel time T move with the above T, and determines that T ⁇ During T move , proceed in the order of observation routes in advance. This process is repeated, and when T ⁇ T move is no longer true, the observation route is changed so as to move to the prediction region R1.
  • the observation route setting unit 13 updates the extreme weather forecast area R, the time T, and the travel time T min each time the forecast is updated, and executes the above procedure.
  • the commentary area R2 related to the weather commentary is approaching, calculation of the shortest distance to the commentary area R2 is also taken into consideration.
  • the observation route setting unit 13 acquires the actual weather conditions observed outside after the extreme weather has ended or after the observation platform 2 has passed through the extreme weather, and based on the acquired weather condition information Formulate a new observation plan. It should be noted that the accuracy of the weather forecast and the actual weather condition increases and becomes closer as the area approaches (as the number of days until arrival decreases).
  • the observation route setting unit 13 obtains the shortest distance between the prediction region R1 and the actual weather condition region R2.
  • An observation route is formulated so that the observation platform 2 moves in the shortest distance.
  • the observation route setting unit 13 updates the predicted area R1 and the actual condition area R2 for each update to find the shortest distance.
  • an observation plan is formulated so as to follow the progress of the commentary area R2 in reverse.
  • the observation route setting unit 13 obtains the shortest distances between the prediction area R1 and the commentary area R2, and calculates each travel time. T1 and T2 are calculated respectively. Next, let Ts be the time required for the observation platform 2 to move from the current position to the next preplanned observation point. Pause to move the observation platform 2 to the prediction region R1.
  • the measured data analysis unit 14 checks the quality of the measured data measured by the observation platform 2, and if there is an area lacking in quality, the observation area is designated as a re-observation area candidate. do.
  • the actual measurement data analysis unit 14 may detect that some of the items to be observed have missing values, that the observed values contain a large amount of noise, or that the position of the observation plan deviates due to the effects of waves and wind. If the quality is insufficient, it is determined that the quality is insufficient.
  • the actual measured data for calibration is obtained from past satellite images in which the variation in pixel value is less than a certain level.
  • a satellite image analysis unit 11 that extracts one observation candidate region, and extracts a second observation candidate region in which the occurrence frequency or passage frequency of a predetermined weather phenomenon is equal to or higher than a predetermined frequency from past weather information for actual measurement data for simulation.
  • an observation route setting unit 13 for setting an observation route of the platform using the first observation candidate area and the second observation candidate area, wherein the observation route setting If there is a positional difference between the forecasted region of extreme weather that is predicted to change from moment to moment and the observation region based on the observation route, the platform moves to the observation route during the occurrence of the extreme weather. and a second time required to move the shortest distance from the platform to the prediction area after the first time, and Only when the second time is equal to or longer than the first time, the observation route related to the actual measurement data for simulation is changed so as to move the platform from the current position to the prediction area at the shortest distance, so the observation route changes from time to time.
  • the control device 1 of the present embodiment described above includes a CPU 901, a memory 902, a storage 903, a communication device 904, an input device 905, and an output device 906. It can be realized using a general-purpose computer system.
  • Memory 902 and storage 903 are storage devices.
  • each function of the control device 1 is realized by the CPU 901 executing a predetermined program loaded on the memory 902 .
  • the control device 1 may be implemented by one computer.
  • the control device 1 may be implemented with multiple computers.
  • the control device 1 may be a virtual machine implemented on a computer.
  • Programs for the control device 1 can be stored in computer-readable recording media such as HDDs, SSDs, USB memories, CDs, and DVDs. Programs for the control device 1 can also be distributed via a communication network.
  • Control device 2 Observation platform 3: Satellite information management device 4: Weather information management device 5: Client terminal 10: Control unit 11: Satellite image analysis unit 12: Weather information analysis unit 13: Observation route setting unit 14: Actual measurement data Analysis unit 15: Operation monitoring unit 20: Storage unit 21: Satellite image accumulation unit 22: Weather information accumulation unit 23: Observation route accumulation unit 24: Actual measurement data accumulation unit

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Abstract

制御装置（１）は、過去の衛星画像から画素値の変動が一定以下である第１の観測候補領域を抽出する衛星画像分析部（１１）と、過去の気象情報から所定の気象現象の発生頻度等が一定以上である第２の観測候補領域を抽出する気象情報分析部（１２）と、第１の観測候補領域と第２の観測候補領域とを用いて、プラットフォームの観測経路を設定する観測経路設定部（１３）と、を備え、観測経路設定部（１３）は、気象予測された極端気象の予測領域とプラットフォームの観測経路に基づく観測領域とに位置的な差異がある場合、プラットフォームが観測経路で予測領域を通過するまでの第１の時間と、第１の時間を経過後のプラットフォームから予測領域までの最短距離の移動に必要な第２の時間と、を比較し、第２の時間が第１の時間以上である場合のみ、プラットフォームを現在位置から最短距離で予測領域へ移動させるように観測経路を変更する。

Description

制御装置、制御方法、及び、制御プログラム
　本発明は、制御装置、制御方法、及び、制御プログラムに関する。
　衛星に搭載されるセンサは、地球を取り巻く大気、地表面、海面等からの電磁波の放射や反射を観測するものが多く利用されている。電磁波の観測データを用いることで、多様な観測を高頻度、高空間分解能で行うことができる。また、気象予測の分野でも、衛星ひまわり等により高頻度に気象に係る大気や海域の多様なデータが取得できるようになり、気象予測精度の向上に寄与している。
　この点、広域に時空間分解能の高いリモートセンシングデータを取得できるようになったが、電磁波を観測するにすぎず、計測対象物の物理量や状態を実測しているわけではない。そこで、電磁波の観測データを把握したい値に変換するモデルの研究開発が行われている。特に、気象予測の分野では、データ同化が観測と数値モデルとの間を相補的に繋ぐ技術として発展中の技術となっている。
特開２０１５－１８９１号公報
　衛星のように離れた場所から観測する場合、自然環境の変化によって生じるノイズが電磁波の観測データに含まれており、その観測データをそのままモデルに適用しても十分な精度が得られない。そのため、モデル適用前の観測データに対するキャリブレーションが課題となる。キャリブレーションとは、計測する対象物以外から反射、放射する電磁波を取り除く補正処理であり、対象物からの反射、放射の実測データを用いて実施される。
　また、データ同化には、アメダスやアルゴフロートのような常設の観測ポイントのデータを利用可能であるが、シミュレーション精度向上のためには実測データが不足しているという課題もある。
　このように、キャリブレーション用、シミュレーション用の時空間分解能等の要件を満たす実測データが要求されている。
　この点、実測データの観測では、自由度の高いプラットフォームとして空中ドローンや水中ドローンの技術が利用され始めている（特許文献１）。しかしながら、実測データ自身を分析することを主目的としており、キャリブレーション用やシミュレーション用の実測データの取得を目的としたものではない。
　また、シミュレーション対象として毎回異なるエリアに局所的に発生する極端現象（台風等）を観測するような場合には、その極端現象の気象予測に合わせて観測経路を動的に適応させていく必要がある。更に、入力として同化するデータだけでなく、データを同化して予測した結果の精度評価用に実測データが必要となる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、キャリブレーション用及びシミュレーション用に適した実測データの取得を動的に観測可能な技術を提供することである。
　本発明の一態様の制御装置は、実測データを観測する動的なプラットフォームの観測経路を制御する制御装置において、キャリブレーション用の実測データについて、過去の衛星画像から画素値の変動が一定以下である第１の観測候補領域を抽出する分析部と、シミュレーション用の実測データについて、過去の気象情報から所定の気象現象の発生頻度又は通過頻度が一定以上である第２の観測候補領域を抽出する分析部と、前記第１の観測候補領域と前記第２の観測候補領域とを用いて、前記プラットフォームの観測経路を設定する設定部と、を備え、前記設定部は、気象予測された時々刻々と変化する極端気象の予測領域と前記観測経路に基づく観測領域とに位置的な差異がある場合、前記極端気象の発生中に、前記プラットフォームが前記観測経路で前記予測領域を通過するまでの第１の時間と、前記第１の時間を経過後の前記プラットフォームから前記予測領域までの最短距離の移動に必要な第２の時間と、を比較し、前記第２の時間が前記第１の時間以上である場合のみ、前記プラットフォームを現在位置から最短距離で前記予測領域へ移動させるようにシミュレーション用の実測データに係る観測経路を変更する。
　本発明の一態様の制御方法は、実測データを観測する動的なプラットフォームの観測経路を制御する制御方法において、制御装置が、キャリブレーション用の実測データについて、過去の衛星画像から画素値の変動が一定以下である第１の観測候補領域を抽出するステップと、シミュレーション用の実測データについて、過去の気象情報から所定の気象現象の発生頻度又は通過頻度が一定以上である第２の観測候補領域を抽出するステップと、前記第１の観測候補領域と前記第２の観測候補領域とを用いて、前記プラットフォームの観測経路を設定するステップと、気象予測された時々刻々と変化する極端気象の予測領域と前記観測経路に基づく観測領域とに位置的な差異がある場合、前記極端気象の発生中に、前記プラットフォームが前記観測経路で前記予測領域を通過するまでの第１の時間と、前記第１の時間を経過後の前記プラットフォームから前記予測領域までの最短距離の移動に必要な第２の時間と、を比較し、前記第２の時間が前記第１の時間以上である場合のみ、前記プラットフォームを現在位置から最短距離で前記予測領域へ移動させるようにシミュレーション用の実測データに係る観測経路を変更するステップと、を行う。
　本発明の一態様の制御プログラムは、上記制御装置としてコンピュータを機能させる。
　本発明によれば、キャリブレーション用及びシミュレーション用に適した実測データの取得を動的に観測可能な技術を提供できる。
図１は、観測経路の制御システムの全体構成を示す図である。 図２は、全体の実施手順を示す図である。 図３は、実施手順の具体例を示す図である。 図４は、実施手順の具体例を示す図である。 図５は、各画素の安定度の具体例を示す図である。 図６は、気象情報の具体例を示す図である。 図７は、各領域での極端気象の発生等頻度の具体例を示す図である。 図８は、観測経路の出発点の具体例を示す図である。 図９は、動的コストの具体例を示す図である。 図１０は、気象予測に基づく観測経路の変更例を示す図である。 図１１は、気象実況に基づく新たな観測経路の設定例を示す図である。 図１２は、気象実況に基づく新たな観測経路の設定例を示す図である。 図１３は、制御装置のハードウェア構成を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
　［概要］
　本発明は、衛星画像等の広域リモートセンシングデータを用いた各種シミュレーションにおいて、その入力データのキャリブレーション用やシミュレーションへの埋め込み用の実測データを効率的・効果的に取得するために、実測データを観測するプラットフォームの観測経路を制御する技術を開示する。
　前述したように、空中ドローンや水中ドローン等のプラットフォームを活用して実測データの観測が行われている。しかしながら、実測データ自身の分析が主目的であり、キャリブレーション用やシミュレーション用の実測データの取得を目的としたものではなく、不確定な気象予測に合わせて観測経路を柔軟に変更することができない。
　そこで、本発明では、事前に策定された観測経路を気象予測に適時適応させながら、効率的・効果的な観測を実施するために、観測経路を制御する。つまり、気象予測される不確定な気象現象に対して、気象予測のリードタイムに応じて、その不確定な気象現象までの所要移動時間に応じた優先度に基づき、プラットフォームの最適な観測経路をリアルタイムに設定する。
　これにより、時々刻々変化する気象状況を鑑みたセンシングを実行可能となり、キャリブレーション用及びシミュレーション用に適した実測データの取得を動的に観測可能となり、データ同化を高精度化するために必要な実測データを取得可能となる。また、実測データの作業コストを軽減し、キャリブレーションの信頼性を高め、シミュレーション結果の精度を向上可能となる。
　［観測経路の制御システムの全体構成］
　図１は、本実施形態に係る観測経路の制御システムの全体構成を示す図である。この制御システムは、制御装置１と、観測プラットフォーム２と、衛星情報管理装置３と、気象情報管理装置４と、クライアント端末５と、を備える。
　観測プラットフォーム２は、実測データを観測する動的なプラットフォームであり、例えば、空中ドローン、水中ドローンである。
　衛星情報管理装置３は、衛星情報を管理する装置である。
　気象情報管理装置４は、気象情報を管理する装置である。
　クライアント端末５は、制御装置１を操作するユーザのクライアント装置である。
　制御装置１は、観測プラットフォーム２の観測経路を制御するサーバ装置である。制御装置１は、有線網や無線網等の通信ネットワーク６を介して、観測プラットフォーム２、衛星情報管理装置３、気象情報管理装置４、クライアント端末５に、相互通信可能に接続されている。
　制御装置１は、制御ユニット１０と、記憶ユニット２０と、を備える。制御ユニット１０は、衛星画像分析部１１と、気象情報分析部１２と、観測経路設定部１３と、実測データ分析部１４と、運航監視部１５と、を備える。記憶ユニット２０は、衛星画像蓄積部２１と、気象情報蓄積部２２と、観測経路蓄積部２３と、実測データ蓄積部２４と、を備える。
　衛星画像分析部（分析部）１１は、過去の衛星画像から、キャリブレーション用の実測データを観測するための第１の観測候補領域を分析する機能を備える。具体的には、衛星画像分析部１１は、キャリブレーション対象の衛星画像の過去データを衛星画像蓄積部２１から読み出し、その衛星画像内で画素値の安定している画素値の変動が一定以下の安定領域を抽出し、その安定領域を第１の観測候補領域として観測経路蓄積部２３に格納する機能を備える。
　気象情報分析部（分析部）１２は、過去の気象情報から、シミュレーション用の実測データを観測するための第２の観測候補領域を分析する機能を備える。具体的には、気象情報分析部１２は、シミュレーション対象の気象情報の過去データを気象情報蓄積部２２から読み出し、その気象情報内で所定の気象現象（極端気象）の発生頻度や通過頻度等が一定以上高い非安定領域を抽出し、その非安定領域を第２の観測候補領域として観測経路蓄積部２３に格納する機能を備える。
　観測経路設定部（設定部）１３は、衛星画像分析部１１で抽出された第１の観測候補領域と気象情報分析部１２で抽出された第２の観測候補領域とを用いて、観測プラットフォーム２の離発着位置や移動速度等を考慮して観測経路及び観測領域を選定（設定）し、その観測経路及び観測領域を観測するための観測計画を策定し、その観測計画を観測経路蓄積部２３に格納する機能を備える。
　また、観測経路設定部１３は、観測計画に基づき観測プラットフォーム２で観測実施中に、外部で予測発表された極端気象の気象予測が提供され、時々刻々と変化する極端気象の予測領域と観測計画の観測領域とに位置的な差異がある場合には、提供された気象予測に基づき観測計画を変更し、変更後の観測計画を観測経路蓄積部２３に格納する機能を備える。
　具体的には、観測経路設定部１３は、上記差異がある場合、極端気象の発生中に、観測プラットフォーム２が観測計画の観測経路で極端気象の予測領域を通過するまでの第１の時間と、その第１の時間を経過後の観測プラットフォーム２から極端気象の予測領域までの最短距離の移動に必要な第２の時間と、を比較し、第２の時間が第１の時間以上である場合のみ、観測プラットフォーム２を現在位置から最短距離で極端気象の予測領域へ移動させるようにシミュレーション用の実測データに係る観測経路を変更する。
　また、観測経路設定部１３は、上記気象予測の気象現象（極端気象）が終了した後、又は、観測プラットフォーム２が上記気象予測の気象現象（極端気象）を通過した後、外部で実況された気象実況を取得し、取得した気象実況に基づき新たな観測計画を策定し、その新たな観測計画を観測経路蓄積部２３に格納する機能を備える。
　実測データ分析部１４は、観測プラットフォーム２から逐次送信され、実測データ蓄積部２４に格納された実測データを読み出し、その実測データの品質を確認し、その品質に不足している領域がある場合には、その領域を再観測領域候補として観測経路蓄積部２３に格納する機能を備える。
　運航監視部１５は、観測プラットフォーム２の現在位置、観測経路、観測領域、実測データ、実測データの品質、気象情報等を、画面に表示する機能を備える。また、運航監視部１５は、観測経路に変更があった場合には、観測プラットフォーム２に対して変更制御信号を送信する機能を備える。
　衛星画像蓄積部２１は、衛星情報管理装置３から衛星情報や衛星画像を取得し、その衛星情報や衛星画像を蓄積する機能を備える。
　気象情報蓄積部２２は、気象情報管理装置４から気象情報や気象画像を取得し、その気象情報や気象画像を蓄積する機能を備える。
　観測経路蓄積部２３は、第１の観測候補領域、第２の観測候補領域、観測経路及び観測領域を含む観測計画、変更後の観測経路及び観測領域を含む変更後の観測計画、新たな観測経路及び観測領域を含む新たな観測計画、再観測候補領域等を蓄積する機能を備える。
　実測データ蓄積部２４は、観測プラットフォーム２から逐次送信される位置情報及び実測データを蓄積する機能を備える。
　［全体の実施手順］
　図２は、全体の実施手順を示す図である。
　ステップＳ１；
　制御装置１は、過去の統計データや気象予測に基づいて観測計画（観測経路及び観測領域を含む）を策定する。キャリブレーション用には、統計的に気象変動の少ない安定領域を基にする。シミュレーション用には、過去の気象情報の発生頻度の高い領域や精度向上に資する気象現象から特定される非安定領域を基にする。観測計画は、安定領域及び非安定領域を基に策定される。観測プラットフォーム２は、極端気象が発生する前は、その観測計画に基づき実測データの観測を実施する。
　ステップＳ２；
　制御装置１は、極端気象（強風、集中豪雨等）の発生する気象予測が提供され、その極端気象の予測領域と観測領域とで位置的な差異があった場合には、シミュレーション用の実測データに係る観測計画を変更する。例えば、制御装置１は、気象予測（極端気象）のリードタイムを考慮して、観測プラットフォーム２の位置及び移動速度と、時々刻々と変化する発生する極端気象の予測位置と、を用いて、キャリブレーション用の実測データとシミュレーション用の実測データとを効率的・効果的に取得できるように経路を再設定する。
　ステップＳ３；
　制御装置１は、上記極端気象の終了後、又は、観測プラットフォーム２が上記極端気象の通過後も、気象実況に基づきキャリブレーション用、シミュレーション結果の精度評価用のデータを取得するための新たな観測計画を策定する。気象現象による変化も気象現象のシミュレーション結果の比較には重要であるため、予測値ではなく実況値から気象現象の位置を特定して取得する。
　［実施手順の具体例］
　図３、図４は、実施手順の具体例を示す図である。
　ステップＳ１０１、Ｓ１０２；
　衛星画像分析部１１は、キャリブレーション対象の衛星画像の過去データを衛星画像蓄積部２１から読み出し、その衛星画像内で画素値の安定している安定領域を抽出し、その安定領域を第１の観測候補領域として観測経路蓄積部２３に格納し、その第１の観測候補領域を含む観測計画策定依頼を観測経路設定部１３へ送信する。
　ステップＳ１０３、Ｓ１０４；
　気象情報分析部１２は、シミュレーション対象の気象情報の過去データを気象情報蓄積部２２から読み出し、その気象情報内で所定の気象現象（極端気象）の発生頻度や通過頻度等の高い非安定領域を抽出し、その非安定領域を第２の観測候補領域として観測経路蓄積部２３に格納し、その第２の観測候補領域を含む観測計画策定依頼を観測経路設定部１３へ送信する。
　ステップＳ１０５；
　観測経路設定部１３は、ステップＳ１０１で抽出された第１の観測候補領域とステップＳ１０３で抽出された第２の観測候補領域とを用いて、観測プラットフォーム２の離発着位置や移動速度等を考慮して観測経路及び観測領域を選定し、その観測経路及び観測領域を観測するための観測計画を策定して観測経路蓄積部２３に格納する。
　ステップＳ１０６～Ｓ１０９；
　観測プラットフォーム２は、運航開始後、観測経路蓄積部２３から観測計画を読み出し、その観測計画の観測領域で観測経路に沿って実測データを観測し、その実測データと観測プラットフォーム２の位置情報とを互いに関連付けて実測データ蓄積部２４に格納する。観測プラットフォーム２は、自身の位置情報を運航監視部１５へ逐次送信し、実測データを実測データ分析部１４へ逐次送信する。
　ステップＳ１１０；
　運航監視部１５は、観測プラットフォーム２から逐次送信された観測プラットフォーム２の位置情報を基に実際の観測経路を作成し、その実際の観測経路を観測経路蓄積部２３に格納する。
　ステップＳ１１１；
　観測経路設定部１３は、観測プラットフォーム２で観測実施中に、極端気象の気象予測が提供され、時々刻々と変化する当該極端気象の予測領域と観測計画の観測領域とに位置的な差異が大きい場合には、シミュレーション用の実測データに係る観測経路を変更有と判定する。その後、ステップＳ１１３へ進む。一方、極端気象の気象予測が提供されても、観測計画の観測領域との間で位置的な差異が小さい場合には、観測経路設定部１３は、観測経路を変更無と判定する。その後、ステップＳ１１４へ進む。
　ステップＳ１１２；
　実測データ分析部１４は、観測プラットフォーム２から逐次送信された実測データの品質を確認し、品質が不足している領域がある場合には、その領域を再観測領域候補とし、観測経路を変更有と判定する。その後、ステップＳ１１３へ進む。
　ステップＳ１１３；
　運航監視部１５は、ステップＳ１１１で観測経路を変更有と判定された場合には、観測経路を変更するための変更制御信号を観測プラットフォーム２へ送信する。運航監視部１５は、ステップＳ１１２で観測経路を変更有と判定された場合には、再観測領域候補を観測経路に含めるための変更制御信号を観測プラットフォーム２へ送信する。観測プラットフォーム２は、それらの変更制御信号に基づく変更後の観測経路に基づき実測データを観測する。
　ステップＳ１１４；
　観測経路設定部１３は、ステップＳ１１１で観測経路を変更無と判定した場合、発生していた極端現象が終了した後、又は、観測プラットフォーム２が当該極端現象を通過した後、実測データの繰り返し観測を終了するための繰り返し終了通知を観測プラットフォーム２へ送信し、ステップＳ１１６へ進む。
　ステップＳ１１５；
　観測プラットフォーム２は、繰り返し終了通知を受信した後、実測データの観測を終了する。
　ステップＳ１１６、Ｓ１１７；
　観測経路設定部１３は、外部で実況された気象実況を取得し、取得した気象実況に基づき観測地点候補を抽出する。そして、観測経路設定部１３は、抽出した観測地点候補を観測する新たな観測計画を策定して観測経路蓄積部２３に格納し、その新たな観測計画に基づく観測変更通知を運航監視部１５へ送信する。
　ステップＳ１１８、Ｓ１１９；
　運航監視部１５は、観測変更通知の受信を契機に、観測経路蓄積部２３に格納された新たな観測計画を参照し、その新たな観測計画の観測経路に観測経路を変更するための変更制御信号を観測プラットフォーム２へ送信する。
　ステップＳ１２０～Ｓ１２２；
　観測プラットフォーム２は、変更制御信号を受信すると、観測経路蓄積部２３から新たな観測計画を読み出し、その新たな観測計画の観測領域で新たな観測経路に沿って実測データを観測し、その実測データと観測プラットフォーム２の位置情報とを互いに関連付けて実測データ蓄積部２４に格納する。観測プラットフォーム２は、自身の位置情報を運航監視部１５へ逐次送信し、実測データを実測データ分析部１４へ逐次送信する。
　ステップＳ１２３；
　運航監視部１５は、観測プラットフォーム２から逐次送信された観測プラットフォーム２の位置情報を基に実際の観測経路を作成し、その実際の観測経路を観測経路蓄積部２３に格納する。
　ステップＳ１２４；
　実測データ分析部１４は、観測プラットフォーム２から逐次送信された実測データの品質を確認し、品質が不足している領域がある場合には、その領域を再観測領域候補とし、観測経路を変更有と判定する。その後、ステップＳ１２４へ進む。
　ステップＳ１２５；
　運航監視部１５は、ステップＳ１２４で観測経路を変更有と判定された場合には、再観測領域候補を上記新たな観測経路に含めるための変更制御信号を観測プラットフォーム２へ送信する。観測プラットフォーム２は、その変更制御信号に基づく変更後の観測経路に基づき実測データを観測する。
　ステップＳ１２６；
　運航監視部１５は、上記新たな観測経路に沿って観測プラットフォーム２から逐次送信される位置情報を確認し、観測プラットフォーム２が観測経路の最終位置に位置する場合には、実測データの繰り返し観測を終了する繰り返し終了通知を観測プラットフォーム２へ送信する。
　ステップＳ１２７、Ｓ１２８；
　観測プラットフォーム２は、繰り返し終了通知を受信した後、実測データの観測を終了し、運航を終了する。
　制御装置１は、気象予測情報を取得する毎に、ステップＳ１０７～ステップＳ１１５の処理を実行可能である。制御装置１は、気象実況情報を取得する毎に、ステップＳ１１６～ステップＳ１２７の処理を実行可能である。制御装置１は、気象予測情報と気象実況情報との各取得を繰り返す毎に、ステップＳ１０７～ステップＳ１１５の処理と、ステップＳ１１６～ステップＳ１２７の処理と、を繰り返し行い、各処理を最適なタイミングで切り替えて観測経路を策定（変更、再策定）可能である。
　［衛星画像分析部の具体的な処理例］
　衛星画像分析部１１は、前述したように、衛星画像内で画素値の安定している安定領域を第１の観測候補領域として抽出する。
　画素値が安定しているとは、着目画素の空間変動や時刻変動が小さいことを意味する。空間変動とは、着目画素と着目画素を中心とする周囲８つの近傍画素との画素値の差分である。時刻変動とは、着目画素の時間経過における変動値である。
　空間変動と時刻変動との両方の変動をバランスよく評価するため、衛星画像分析部１１は、時刻ｔの画素（ｘ，ｙ）の画素値をＦ（ｘ，ｙ，ｔ）として、各画素の安定度Ｓを式（１）で算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ｉは、ｘ軸上の画素の位置である。ｊは、ｙ軸上の画素の位置である。ｋは、時間である。ｉ，ｊ，ｋ＝－１，０，１、かつ、ｉ＝ｊ＝ｋ＝０以外とする。式（１）で求めた安定度Ｓの値が小さい画素ほど、変動が小さく安定している。衛星画像分析部１１は、安定度Ｓの値の小さい画素から優先的に観測候補領域とし、その観測候補領域を観測経路蓄積部２３に格納する。
　なお、衛星画像に含まれる全ての領域（ｘ，ｙ）、全ての時刻ｔを対象としてもよいし、所定範囲内の空間や時間で限定してもよい。また、時刻ｔについては、所定の季節や所定の観測時刻で限定してもよい。ここでは、安定度Ｓの値の低い順（＝安定度の高い順）に、各画素の安定度をＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…と表現する（図５参照）。
　［気象情報分析部の具体的な処理例］
　気象情報分析部１２は、前述したように、気象情報内で極端気象の発生頻度や通過頻度等の高い非安定領域を第２の観測候補領域とする。
　例えば、気象情報分析部１２は、移動距離や領海等の制約を考慮し、図６に示す気象情報の全部領域に対して、所定の観測可能領域内に限定して極端気象の発生頻度等を算出する。また、発生頻度等を計算する領域の単位は、データ同化するモデルのメッシュに合わせた単位を目安とする。気象情報分析部１２は、頻度の高い順に観測候補領域とし、その観測候補領域を観測経路蓄積部２３に格納する。ここでは、頻度の高い順に、各領域の頻度をＨ１，Ｈ２，Ｈ３，…と表現する（図７参照）。
　［観測経路設定部の具体的な処理例］
　（観測計画の策定）
　観測経路設定部１３は、前述したように、第１の観測候補領域と第２の観測候補領域とを用いて、観測プラットフォーム２の離発着位置や移動速度等を考慮して観測経路を設定する。観測経路の設定においては、気象現象の観測を目指すため、極端気象の発生頻度や通過頻度等の頻度（第２の観測候補領域での頻度）の高いものを優先するように位置取りをする。
　例えば、観測経路設定部１３は、その頻度Ｈの順により近い位置にするため、図８に示すように、各領域（頂点）Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から重心Ｇ１までの距離を頻度の逆数で除算した各点ＨＧ１，ＨＧ２，ＨＧ３を求め、その各点ＨＧ１，ＨＧ２，ＨＧ３を繋いだ図形の重心Ｇ２を位置取りする場所とする。
　Ｈ１（ｘ１，ｙ１），Ｈ２（ｘ２，ｙ２），Ｈ３（ｘ３，ｙ３）を頂点とする三角形の重心Ｇ１（ｘｇ１，ｙｇ１）は、式（２）、式（３）で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　頂点Ｈ１の頻度がｆ１のとき、ＨＦ１（ｘｆ１，ｙｆ１）は、頂点Ｈ１と重心Ｇ１とを結ぶ直線を「１：（ｆ１－１）」で内分する点となり、式（４）、式（５）で求められる。ＨＦ２（ｘｆ２，ｙｆ２）、ＨＦ３（ｘｆ３，ｙｆ３）についても、同様に求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　重心Ｇ２（ｘｇ２，ｙｇ２）は、式（６）、式（７）で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　観測経路設定部１３は、重心Ｇ２を出発点として、安定度の順に画素（第１の観測候補領域の画素）を結んだ観測経路を策定する。例えば、Ｇ２→Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→…→Ｇ２のような観測経路を策定する。
　一方、観測プラットフォーム２の移動距離は移動時間に比例するため、効率的に優先度を考慮しながら観測経路を設定することも重要である。そこで、観測経路設定部１３は、図９に示すように、重心Ｇ２から各画素までの移動の動的コストＣを見積もり、その動的コストに基づき経路を設定することも可能である。
　例えば、観測経路設定部１３は、重心Ｇ２から各画素までの物理的な距離ｄと各画素の安定度Ｓとを掛け合わせた動的コストＣ（＝ｄ×Ｓ）を求め、その動的コストが最小の画素から小さい順に選択的に観測経路を設定してもよい。このとき、安定度を標準化するため、各画素の安定度ＳをＳの平均値Ｓ’で除算した値に基づく動的コストＣ（＝ｄ×Ｓ／Ｓ’）を用いてもよい。観測経路設定部１３は、移動の起点から次の移動先を決定する際に、上記移動コストを全ての未観測点について計算し、小さいものを選定して観測経路を設定する。
　（気象予測に基づく観測経路の変更）
　観測経路設定部１３は、前述したように、外部で予測発表された極端気象の気象予測が提供され、時々刻々と変化する極端気象の予測領域と観測計画の観測領域とに位置的な差異がある場合には、提供された気象予測に基づき観測計画を変更する。
　例えば、観測プラットフォーム２が現在の観測経路上で極端気象の予測領域Ｒ１をＴ時間後に通過する予測されたとする。すなわち、観測プラットフォーム２は、Ｔ時間（第１の時間）後に予測領域Ｒ内に移動している必要がある。
　このとき、観測経路設定部１３は、図１０に示すように、そのＴ時間後の観測プラットフォーム２の位置と予測領域Ｒ１との最短距離を求め、その最短距離の移動に必要な移動時間Ｔｍｏｖｅ（第２の時間）を算出する。
　そして、観測経路設定部１３は、Ｔ≦Ｔｍｏｖｅの場合には、観測プラットフォーム２が現在位置から最短距離で予測領域Ｒ１内に移動するように観測経路を変更する。一方、Ｔ≦Ｔｍｏｖｅ以外の場合には、観測経路設定部１３は、観測経路順に進めた先での移動時間Ｔｍｏｖｅを求め、その移動時間Ｔｍｏｖｅと上記Ｔとの比較を行い、Ｔ≦Ｔｍｏｖｅの間は事前の観測経路順に進める。その処理を繰り返し行い、Ｔ≦Ｔｍｏｖｅでなくなった場合に、予測領域Ｒ１へ移動するように観測経路を変更する。
　極端気象の気象予測は随時時更新されるため、観測経路設定部１３は、その更新毎に、極端気象の予測領域Ｒ、時間Ｔ、移動時間Ｔｍｉｎを更新して上記手順を実行する。この時、気象実況に係る実況領域Ｒ２が接近してきた場合には、実況領域Ｒ２への最短距離計算も考慮する。
　（気象実況に基づく新たな観測経路）
　観測経路設定部１３は、前述したように、極端気象が終了した後、又は、観測プラットフォーム２が極端気象を通過した後、外部で実況された気象実況を取得し、取得した気象実況情報に基づき新たな観測計画を策定する。なお、気象予測と気象実況は、ある領域に対して接近する毎（到達までの日数が小さくなる毎）に、精度が増して近くなってくる。
　観測経路設定部１３は、図１１に示すように、観測プラットフォーム２が極端気象の予測領域Ｒ１に入っている場合には、予測領域Ｒ１と気象実況の実況領域Ｒ２との最短距離を求め、その最短距離で観測プラットフォーム２が移動するように観測経路を策定する。このとき、気象予測や気象実況は随時更新されるため、観測経路設定部１３は、その更新毎に予測領域Ｒ１と実況領域Ｒ２を更新して最短距離を求める。観測プラットフォーム２が実況領域Ｒ２に到達した後は、実況領域Ｒ２の進行を逆に辿るような観測計画を策定する。
　一方、観測経路設定部１３は、図１２に示すように、観測プラットフォーム２が予測領域Ｒ１に入っていない場合には、予測領域Ｒ１と実況領域Ｒ２との各最短距離をそれぞれ求め、各移動時間Ｔ１、Ｔ２をそれぞれ算出する。次に、観測プラットフォーム２が現在位置から次の事前計画の観測地点に移動するのに必要な時間をＴｓとすると、Ｔ１＞Ｔ２、又は、Ｔｓ＞Ｔ２になったときに、事前計画の観測を中断して、予測領域Ｒ１に観測プラットフォーム２を移動させる。
　［実測データ分析部の処理具体例］
　実測データ分析部１４は、前述したように、観測プラットフォーム２で測定された実測データの品質を確認し、その品質に不足している領域がある場合には、その観測領域を再観測領域候補とする。例えば、実測データ分析部１４は、観測すべき項目の一部に欠損値があったり、観測値に対して大きなノイズが多く含まれていたり、観測計画の位置から波や風の影響でずれていたりした場合に、品質が不足していると判定する。
　［効果］
　本実施形態によれば、実測データを観測する動的なプラットフォームの観測経路を制御する制御装置１において、キャリブレーション用の実測データについて、過去の衛星画像から画素値の変動が一定以下である第１の観測候補領域を抽出する衛星画像分析部１１と、シミュレーション用の実測データについて、過去の気象情報から所定の気象現象の発生頻度又は通過頻度が一定以上である第２の観測候補領域を抽出する気象情報分析部１２と、前記第１の観測候補領域と前記第２の観測候補領域とを用いて、前記プラットフォームの観測経路を設定する観測経路設定部１３と、を備え、前記観測経路設定部１３は、気象予測された時々刻々と変化する極端気象の予測領域と前記観測経路に基づく観測領域とに位置的な差異がある場合、前記極端気象の発生中に、前記プラットフォームが前記観測経路で前記予測領域を通過するまでの第１の時間と、前記第１の時間を経過後の前記プラットフォームから前記予測領域までの最短距離の移動に必要な第２の時間と、を比較し、前記第２の時間が前記第１の時間以上である場合のみ、前記プラットフォームを現在位置から最短距離で前記予測領域へ移動させるようにシミュレーション用の実測データに係る観測経路を変更するので、時々刻々変化する気象状況を鑑みたセンシングを実行可能となり、キャリブレーション用及びシミュレーション用に適した実測データの取得を動的に観測可能となり、データ同化を高精度化するために必要な実測データを取得可能となる。また、実測データの作業コストを軽減し、キャリブレーションの信頼性を高め、シミュレーション結果の精度を向上可能となる。
　［その他］
　本発明は、上記実施形態に限定されない。本発明は、本発明の要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
　上記説明した本実施形態の制御装置１は、例えば、図１３に示すように、ＣＰＵ９０１と、メモリ９０２と、ストレージ９０３と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６と、を備えた汎用的なコンピュータシステムを用いて実現できる。メモリ９０２及びストレージ９０３は、記憶装置である。当該コンピュータシステムにおいて、ＣＰＵ９０１がメモリ９０２上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、制御装置１の各機能が実現される。
　制御装置１は、１つのコンピュータで実装されてもよい。制御装置１は、複数のコンピュータで実装されてもよい。制御装置１は、コンピュータに実装される仮想マシンであってもよい。制御装置１用のプログラムは、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＵＳＢメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ等のコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶できる。制御装置１用のプログラムは、通信ネットワークを介して配信することもできる。
　１：制御装置
　２：観測プラットフォーム
　３：衛星情報管理装置
　４：気象情報管理装置
　５：クライアント端末
　１０：制御ユニット
　１１：衛星画像分析部
　１２：気象情報分析部
　１３：観測経路設定部
　１４：実測データ分析部
　１５：運航監視部
　２０：記憶ユニット
　２１：衛星画像蓄積部
　２２：気象情報蓄積部
　２３：観測経路蓄積部
　２４：実測データ蓄積部

Claims (4)

  1. 　実測データを観測する動的なプラットフォームの観測経路を制御する制御装置において、
    　キャリブレーション用の実測データについて、過去の衛星画像から画素値の変動が一定以下である第１の観測候補領域を抽出する分析部と、
    　シミュレーション用の実測データについて、過去の気象情報から所定の気象現象の発生頻度又は通過頻度が一定以上である第２の観測候補領域を抽出する分析部と、
    　前記第１の観測候補領域と前記第２の観測候補領域とを用いて、前記プラットフォームの観測経路を設定する設定部と、を備え、
    　前記設定部は、
    　気象予測された時々刻々と変化する極端気象の予測領域と前記観測経路に基づく観測領域とに位置的な差異がある場合、前記極端気象の発生中に、前記プラットフォームが前記観測経路で前記予測領域を通過するまでの第１の時間と、前記第１の時間を経過後の前記プラットフォームから前記予測領域までの最短距離の移動に必要な第２の時間と、を比較し、前記第２の時間が前記第１の時間以上である場合のみ、前記プラットフォームを現在位置から最短距離で前記予測領域へ移動させるようにシミュレーション用の実測データに係る観測経路を変更する制御装置。
  2. 　前記設定部は、
    　前記極端気象の終了後又は通過後、前記極端気象の終了又は通過後に実況される気象実況に基づき、前記観測経路を新たに設定する請求項１に記載の制御装置。
  3. 　実測データを観測する動的なプラットフォームの観測経路を制御する制御方法において、
    　制御装置が、
    　キャリブレーション用の実測データについて、過去の衛星画像から画素値の変動が一定以下である第１の観測候補領域を抽出するステップと、
    　シミュレーション用の実測データについて、過去の気象情報から所定の気象現象の発生頻度又は通過頻度が一定以上である第２の観測候補領域を抽出するステップと、
    　前記第１の観測候補領域と前記第２の観測候補領域とを用いて、前記プラットフォームの観測経路を設定するステップと、
    　気象予測された時々刻々と変化する極端気象の予測領域と前記観測経路に基づく観測領域とに位置的な差異がある場合、前記極端気象の発生中に、前記プラットフォームが前記観測経路で前記予測領域を通過するまでの第１の時間と、前記第１の時間を経過後の前記プラットフォームから前記予測領域までの最短距離の移動に必要な第２の時間と、を比較し、前記第２の時間が前記第１の時間以上である場合のみ、前記プラットフォームを現在位置から最短距離で前記予測領域へ移動させるようにシミュレーション用の実測データに係る観測経路を変更するステップと、
    　を行う制御方法。
  4. 　請求項１又は２に記載の制御装置としてコンピュータを機能させる制御プログラム。
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