JP2014149198A - Information processing apparatus and source estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、情報処理装置及び発生源推定方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an information processing apparatus and a generation source estimation method.
従来、化学(chemical)・生物(biological)・放射性物質(radiological)・核(nuclear)・爆発物(explosive)等のいわゆるＣＢＲＮＥ(シーバーン)と呼ばれる大気中に放出されて拡散する物質の放出点（発生源）を、観測点で観測された濃度から推定するためのシミュレーションシステムがある。 Conventionally, the release point of substances that are released into the atmosphere called CBRNE (Seaburn), such as chemical, biological, radioactive, nuclear, explosive, etc. There is a simulation system for estimating the source) from the concentration observed at the observation point.
上述した従来からあるシミュレーション方法は、発生源において拡散する物質の濃度が安定した定常状態での発生源を推定するものであり、拡散する物質の濃度が非定常な場合には発生源を推定することが困難であった。また、発生源から物質の放出が始まった発生時刻を推定することができなかった。 The conventional simulation method described above estimates the source in a steady state where the concentration of the diffusing substance in the source is stable, and estimates the source if the concentration of the diffusing substance is unsteady. It was difficult. In addition, it was not possible to estimate the occurrence time when the release of the substance from the source was started.
上述した課題を解決するために、実施形態の情報処理装置は、計算条件と、大気中に放出されて拡散する物質を観測する観測点ごとに、当該観測点の位置、観測時刻、観測された物質の濃度を示す観測情報とを設定する設定手段と、前記設定された観測情報をもとに前記計算条件に従って、地震の震源探索にかかる第１の計算モデルの震度に前記濃度を当てはめた場合の計算結果と、１発生源からの前記物質の放出と仮定して当該発生源の位置に対応した物質の濃度を算出する第２の計算モデルの計算結果とを組み合わせて、前記発生源の位置と、前記物質の放出が発生した発生時刻とを算出する算出手段と、前記算出された発生源の位置と、発生時刻とを表示する表示手段と、を備える。 In order to solve the above-described problems, the information processing apparatus according to the embodiment has observed the calculation conditions and the observation point position, the observation time, and the observation point for each observation point that observes a substance that is released into the atmosphere and diffuses. A setting means for setting observation information indicating the concentration of the substance, and the concentration is applied to the seismic intensity of the first calculation model for the search of the epicenter of the earthquake according to the calculation condition based on the set observation information Combined with the calculation result of the second calculation model for calculating the concentration of the substance corresponding to the position of the source on the assumption that the substance is released from one source. And a calculation means for calculating the occurrence time when the substance is released, and a display means for displaying the calculated position of the generation source and the occurrence time.
また、実施形態の発生源推定方法は、情報処理装置による、大気中に放出されて拡散する物質の発生源推定方法であって、計算条件と、大気中に放出されて拡散する物質を観測する観測点ごとに、当該観測点の位置、観測時刻、観測された物質の濃度を示す観測情報とを設定する設定工程と、前記設定された観測情報をもとに前記計算条件に従って、地震の震源探索にかかる第１の計算モデルの震度に前記濃度を当てはめた場合の計算結果と、１発生源からの前記物質の放出と仮定して当該発生源の位置に対応した物質の濃度を算出する第２の計算モデルの計算結果とを組み合わせて、前記発生源の位置と、前記物質の放出が発生した発生時刻とを算出する算出工程と、前記算出された発生源の位置と、発生時刻とを表示する表示工程と、を含む。 In addition, the source estimation method of the embodiment is a source estimation method of a substance that is released into the atmosphere and diffused by the information processing apparatus, and observes a calculation condition and a substance that is released into the atmosphere and diffuses. For each observation point, a setting step for setting the position of the observation point, observation time, observation information indicating the concentration of the observed substance, and the epicenter of the earthquake according to the calculation conditions based on the set observation information A calculation result when the concentration is applied to the seismic intensity of the first calculation model for search, and a concentration of a substance corresponding to the position of the source is calculated on the assumption that the substance is released from one source. The calculation step of calculating the position of the source and the generation time when the release of the substance occurred by combining the calculation results of the two calculation models, the calculated position of the source and the generation time A display process to display, No.
以下、添付図面を参照して実施形態にかかる情報処理装置及び発生源推定方法を詳細に説明する。図１は、実施形態にかかる情報処理装置１の構成を示すブロック図である。
Hereinafter, an information processing apparatus and a source estimation method according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
図１に示すように、情報処理装置１は、液晶ディスプレイ等の表示部１１と、キーボードやポインティングデバイス等の操作部１２とを備えた機器であり、例えばＰＣ（Personal Computer）である。情報処理装置１では、データバス１３上に、入力制御部１４、記憶部１５、ＣＰＵ１６（Central Processing Unit）、表示制御部１７が接続される。
As illustrated in FIG. 1, the
入力制御部１４は、操作部１２により入力された情報を取り込み、ＣＰＵ１６に通知する。記憶部１５は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等であり、ＣＰＵ１６が実行するプログラム１５１や、各種設定を記録した設定情報１５２及び算出結果を記録した算出結果情報１５３を記憶する。なお、設定情報１５２には、後述する発生源の算出に要する設定も含まれている。
The
ＣＰＵ１６は、プログラム１５１を読み出し、ＲＡＭ（Random Access Memory）の作業領域に展開して順次実行することで、情報処理装置１の動作を中央制御する。具体的には、ＣＰＵ１６は、プログラム１５１を実行することで、設定部１６１、発生源算出部１６２、算出結果表示部１６３としての機能を提供する。
The CPU 16 centrally controls the operation of the
設定部１６１は、大気中に放出されて拡散する物質を観測する観測点ごとに、その観測点の位置、観測時刻、観測された物質の濃度を示す観測情報を、操作部１２によるユーザ操作を受け付けて設定する。また、設定部１６１は、大気安定度、高さ、風速、風向、計算する格子の間隔等の計算条件を、操作部１２によるユーザ操作を受け付けて設定する。
For each observation point at which a substance that is diffused by being released into the atmosphere is observed, the
発生源算出部１６２は、設定部１６１により設定された観測情報をもとに、設定部１６１により設定された計算条件に従って、大気中に拡散する物質の発生源の位置と、物質の放出が発生した発生時刻とを算出する。具体的には、発生源算出部１６２は、地震の震源探索にかかる計算モデルの震度に観測された濃度を当てはめた場合の計算結果と、１発生源からの物質の放出と仮定してその発生源の位置に対応した物質の濃度を算出する計算モデルの計算結果とを組み合わせて、発生源の位置と発生時刻とを算出する（詳細は後述する）。この発生源算出部１６２による算出結果は、算出結果情報１５３へ保存される。
Based on the observation information set by the
算出結果表示部１６３は、発生源算出部１６２により算出された発生源の位置と、発生時刻とを表示部１１に表示する。
The calculation
ここで、設定部１６１、発生源算出部１６２、算出結果表示部１６３による情報処理装置１の動作の詳細を説明する。図２は、実施形態にかかる情報処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
Here, details of the operation of the
図２に示すように、処理が開始されると、設定部１６１は、観測点ごとの観測情報と、計算条件との入力を行うための設定画像を表示部１１に表示し、操作部１２によるユーザ操作をもとに、観測点ごとの観測情報（観測位置、観測値（物質の濃度）、時刻）と、計算条件（風向、風速、大気安定度、高さ、格子間隔）とを設定する（Ｓ１、Ｓ２）。
As shown in FIG. 2, when the process is started, the
図３は、表示画面Ｇの一例を示す概念図である。図３に示すように、Ｓ１、Ｓ２において、表示部１１には、地図画像Ｇ１と、設定画像Ｇ２とを含む表示画面Ｇが表示される。設定画像Ｇ２は、観測情報設定領域Ｇ２１と、計算条件設定領域Ｇ２２とを含む。観測情報設定領域Ｇ２１は、操作部１２によるユーザ操作をもとに、緯度や経度による観測位置、時間（観測した時刻）、観測値（観測濃度）を入力する入力項目を有する。計算条件設定領域Ｇ２２は、大気安定度、高さ、平均風速、平均風向、格子間隔（計算開始時の開始時格子間隔と、絞り込んで終了する際の終了時格子間隔）等の計算条件を入力する入力項目を有する。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the display screen G. As shown in FIG. 3, in S <b> 1 and S <b> 2, a display screen G including a map image G <b> 1 and a setting image G <b> 2 is displayed on the
ユーザは、操作部１２により、観測情報設定領域Ｇ２１、計算条件設定領域Ｇ２２における入力項目を選択して数値等を入力することで、観測情報や計算条件を設定する。観測情報や計算条件を設定した後、ユーザは、計算ボタンＧ２３を選択して計算を開始させる。地図画像Ｇ１には、観測情報設定領域Ｇ２１で設定された観測情報に対応した観測点Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３が表示される。この観測点Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３により、ユーザは、設定した観測位置を確認できる。なお、上記した観測情報設定領域Ｇ２１や計算条件設定領域Ｇ２２に数値等を入力する代わりに、地図画像Ｇ１上の観測位置に対応した所望のポイントを、操作部１２におけるタッチパネルやマウスなどで直接指定するようにしてもよい。
The user sets observation information and calculation conditions by selecting input items in the observation information setting area G21 and the calculation condition setting area G22 and inputting numerical values and the like using the
また、観測位置については、１直線上に並ばない３点以上であるものとし、高度については制限しないものとする。また、平均風速、平均風向については、複数の観測点における平均値から推定したもの、もしくは平均値を設定する。また、大気安定度（Ａ〜Ｆ）は、大変不安定な大気状態を示す大気安定度Ａから安定した大気状態を示す大気安定度Ｆまでを段階的に記述したものである。ユーザは、大気の状態をみて、対応する大気安定度を入力する。また、高さについては、妥当と思われる仮定値（例えば２メートル等）としたものを設定する。また、観測値（濃度）については、大気中に放出されて拡散する物質に対応した単位とし、本実施形態では、核物質として［Ｂｑ／ｍ＾３］（ベクレルパー平方メートル）等を用いるものとする。また、観測値（濃度）は、顕著で非定常となる濃度の立ち上がり（最大振幅）が少なくとも一つの観測位置で観測できていることを前提とする。 In addition, the observation positions are assumed to be three or more points that do not line up on one straight line, and the altitude is not limited. As for the average wind speed and average wind direction, those estimated from the average values at a plurality of observation points or average values are set. The atmospheric stability (A to F) is a stepwise description from atmospheric stability A indicating a very unstable atmospheric state to atmospheric stability F indicating a stable atmospheric state. The user views atmospheric conditions and inputs the corresponding atmospheric stability. The height is set to a reasonable assumed value (for example, 2 meters). In addition, the observed value (concentration) is a unit corresponding to a substance that is released into the atmosphere and diffuses, and in this embodiment, [Bq / m ^ 3] (Becquer per square meter) or the like is used as a nuclear substance. . The observation value (concentration) is based on the premise that the concentration rise (maximum amplitude) that is remarkable and unsteady can be observed at at least one observation position.
次いで、発生源算出部１６２は、Ｓ１、Ｓ２において設定された観測情報や計算条件をもとに、大気中に拡散する物質の発生源の位置、物質の放出が発生した発生時刻を算出する（Ｓ３）。
Next, the
ここで、発生源算出部１６２の算出方法について、詳細に説明する。本実施形態における発生源算出部１６２の算出方法は、発生源で拡散する物質の濃度が非定常である場合において、発生源の位置だけでなく発生時刻も得られることが特徴の一つである。また、発生源を算出する際は、顕著で非定常となる濃度の立ち上がり（最大振幅）が観測できていることを原則とするが、欠測（濃度０）に対しても運用できることも特徴の一つである（欠測（濃度０）でも「０×重み付け」で、輝度が０になるだけで、輝度の算定理論は継続される。）。今回の発生源の算出方法としては、地震の震源探索で提唱されたＳｏｕｒｃｅ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＳＳＡ）と非定常の拡散を算出できるパフ（puff）・モデルとを組み合わせることにより、発生源の位置、発生時刻の算出を行う。
Here, the calculation method of the
まず、ＳＳＡについて説明する。このＳＳＡは、震源位置η（震源位置ηは、位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）である）と発生時刻τを想定して観測点での予想到着時刻を計算し、その時刻に最大振幅が観測されれば想定が正しいと判定する、というものである。予想到着時刻は、発生時刻τに予想伝播時間ｔηを加えた値τ＋ｔηであり、ｔηは観測点と想定震源との距離を伝播速度で割った値である。観測点が１つでは、同じ到着時刻を与える発生時刻と伝播距離の組み合わせが無限にあり判定出来ないが、観測点が複数有れば、複数観測点を組み合わせることにより、その組合せから算出される震源候補の共通部分として震源（発生源）が絞られ、発生源を求めることができる。発生源を探索する範囲は、空間の３次元プラス時間の１次元となるため大変広くなるが、後述の便法を利用して範囲を狭める。地震の震源位置ηを求める際に、直接に必要なのは伝播速度でなく伝播時間のため、発生源を求める場合にも同じ様な理論で構築できると考えた。また、拡散の場合は、地震と違って空間の次元を２にしても重大な制限にならないと考える。 First, SSA will be described. This SSA calculates an expected arrival time at an observation point assuming an epicenter position η (the epicenter position η is a position coordinate (x, y, z)) and an occurrence time τ, and the maximum amplitude is calculated at that time. If it is observed, it is determined that the assumption is correct. The expected arrival time is a value τ + t η obtained by adding the expected propagation time t η to the occurrence time τ, and t η is a value obtained by dividing the distance between the observation point and the assumed hypocenter by the propagation speed. With one observation point, there are infinite combinations of generation time and propagation distance that give the same arrival time, but if there are multiple observation points, it is calculated from the combination of multiple observation points The epicenter (source) is narrowed down as a common part of the hypocenter candidates, and the source can be obtained. The search range of the generation source is very wide because it is a three-dimensional space plus a one-dimensional time. However, the range is narrowed by using a convenience method described later. When determining the source position η of an earthquake, it is not necessary to directly propagate the propagation speed but the propagation time. Also, in the case of diffusion, unlike the earthquake, even if the space dimension is 2, it will not be a serious limitation.
予想到着時刻τ＋ｔηに最大振幅が観測されなければ想定の確からしさが落ちるが、その確からしさの程度を表わすために、観測継続中の最大振幅を１とする正規化をした上で、輝度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）関数ｂｒ（η，τ）＝｜ｕ（τ＋ｔη）｜を定義する（η：震源、τ：時刻とする）。 If the maximum amplitude is not observed at the expected arrival time τ + t η , the probability of the assumption is lowered. In order to express the degree of the certainty, after normalizing the maximum amplitude during the observation to 1, the luminance ( brightness) function br (η, τ) = | u (τ + t η ) | is defined (η: hypocenter, τ: time).
｜ｕ（τ＋ｔη）｜は予想到着時刻での振幅であり、それが１ならば予想到着時刻に最大振幅が現れたということであって、この観測点で震源が最大限に明るく見えたといえる（ｕ：振幅とする）。もし、観測点がＮ個ならば次の式（１）で示す平均を使うものとする。 | U (τ + t η ) | is the amplitude at the expected arrival time, and if it is 1, it means that the maximum amplitude appeared at the expected arrival time, and it can be said that the epicenter looked brightest at this observation point. (U: amplitude). If there are N observation points, the average shown in the following equation (1) is used.
この平均輝度の極大(ｌｏｃａｌ ｍａｘｉｍｕｍ)を与える震源ηと時刻τを求めるが、地震の場合は震源が１つとは限らないため、最大(ｇｌｏｂａｌ ｍａｘｉｍｕｍ)とならない震源ηと時刻τも求めるものとする。 The seismic source η and time τ that give this local maximum is calculated. However, in the case of an earthquake, the number of seismic sources η and time τ that do not reach the maximum (global maximum) is also determined because there is not always one epicenter. .
実際には、地震波伝播の速度モデルが不完全であり、地殻内部の情報も不十分なので、予想伝播時間ｔηｎが正確でなく、予想到着時刻も正確でない。このため、予想到着時刻の前後に最大振幅が現れることもある。これらのことを考慮に入れるためには、適当な時間幅δｔと適当な正整数Ｍを選んで、ｔηｎ−Ｍδｔ，ｔηｎ−（Ｍ−１）δｔ，ｔηｎ−（Ｍ−２）δｔ，…，ｔηｎ−δｔ，ｔηｎ，ｔηｎ＋δｔ，…，ｔηｎ＋（Ｍ−１）δｔ，ｔηｎ＋Ｍδｔの２Ｍ＋１個の事項kの振幅を重みＷｍ付きで計算する。 Actually, since the velocity model of seismic wave propagation is incomplete and the information inside the crust is insufficient, the predicted propagation time tηn is not accurate and the predicted arrival time is not accurate. For this reason, the maximum amplitude may appear before and after the expected arrival time. In order to take these into consideration, an appropriate time width δt and an appropriate positive integer M are selected, and t ηn −Mδt, t ηn − (M−1) δt, t ηn − (M−2) δt ,..., T ηn −δt, t ηn , t ηn + δt,..., T ηn + (M−1) δt, t ηn + Mδt, the amplitude of 2M + 1 items k is calculated with a weight W m .
図４は、重みと時間との関係を例示するグラフである。図４において、縦軸は重み（Ｗｍ）、横軸は時間（時刻）とする。図４に示すように、重みは、Ｗ０が最大で両側Ｗ−ＭとＷＭに向かって降下していくような山形になるように考える。Ｗ０を最大にする（と計算される）のは不確実とはいえ、予想到着時刻を重視した手法と考える。 FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between weight and time. In FIG. 4, the vertical axis represents weight (W m ) and the horizontal axis represents time (time). As shown in FIG. 4, the weight is considered to have a mountain shape where W 0 is the maximum and descends toward both sides W −M and W M. Although it is uncertain that W 0 is maximized (calculated as), it is considered to be a method that emphasizes the expected arrival time.
よって、式（１）に重みＷｍと複数の観測時刻（τ＋ｔηｎ＋ｍδｔ）を加えると、輝度関数は次の式（２）となる。発生源算出部１６２における算出では、この輝度関数を用いることとする。
Therefore, when the weight W m and a plurality of observation times (τ + t ηn + mδt) are added to the equation (1), the luminance function becomes the following equation (2). In the calculation in the generation
次に、先に述べたように、探索の範囲を絞るため、実際の計算では次のような便法を用いることとする。バックグラウンド・ノイズ（環境雑音）が小さいと思われる１観測点（仮にｎ＝１とする）を基準観測点と決め、そこでの最大振幅の到着時刻ｔａｒを記録（測定）する。震源ηと時刻τを独立に探すのではなく、基準観測点でｔａｒ＝τ＋ｔη１（到着時刻＝震源の発生時刻＋伝播時間）が成り立つような発生源位置ηと発生時刻τ（η，τ）の探索に限定する。これにより、探索範囲の次元が１つ減る（すなわち、探索する組合せの次元が減る）ことで、探索の範囲を絞ることができた。また、この便法に依らずにあらゆる発生源位置ηと発生時刻τ（η，τ）を探索するという場合でも、探索の出発点として基準観測点でｔａｒ＝τ＋ｔη１が成り立つような発生源位置ηと発生時刻τ（η，τ）を利用することとする。 Next, as described above, in order to narrow down the search range, the following expedient is used in the actual calculation. One observation point (assuming that n = 1) that is considered to have low background noise (environmental noise) is determined as a reference observation point, and the arrival time tar with the maximum amplitude is recorded (measured). Rather than searching for the source η and the time τ independently, the source position η and the time τ (η, τ) such that t ar = τ + t η1 (arrival time = source time + propagation time) holds at the reference observation point. ) Search. As a result, the search range can be narrowed down by reducing the dimension of the search range by one (that is, by reducing the dimension of the combination to be searched). Further, any source position eta and generation time τ (η, τ) even if that explore, t ar = τ + t η1 holds such sources at the reference measurement point as the starting point of the search irrespective of the expedient The position η and the generation time τ (η, τ) are used.
次に、パフ・モデルについて説明する。物質の広がりとして、単純な物理現象として考える場合は、移流拡散と見なし、原点（０，０，０）で時刻０にある物質の放出量（率）Ｑがあったとして、平均風ベクトル（Ｕ，０，０）で移流拡散したとき（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）での物質の濃度Ｃは、物理定数である拡散定数(ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔまたはｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ）Ｄによって（Ｄが方向に依らない場合）、次の式（３）のように表現される（これを基本解とする）。
Next, the puff model will be described. When considering a simple physical phenomenon as the spread of the material, it is regarded as advection diffusion, and it is assumed that there is a release amount (rate) Q of the material at the
しかし、乱流の効果を入れるために単純な分子の拡散定数でなく乱流における拡散定数を使用した場合、その見積もり計算は難しくなるため、これに代わるものとして、Ｓｉｒ Ｇｒａｈａｍ Ｓｕｔｔｏｎのガウス分布を仮定して物質の濃度の式を求めるものとする。その場合、基本解の式（３）に相当するものとして、原点（０，０，０）で時刻０の放出による物質の濃度Ｃは、次の式（４）のように表現される。
However, if the diffusion constant in turbulent flow is used instead of the simple molecular diffusion constant to introduce the effect of turbulent flow, the estimation calculation becomes difficult, so as an alternative, the Sir Graham Sutton Gaussian distribution is assumed. And calculate the concentration formula of the substance. In this case, the substance concentration C resulting from the release at
ここで統計定数である分散パラメータ(ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ)σｘ，σｙ，σｚがそれぞれx（風），y（cross-wind），z（鉛直）方向のガウス分布の標準偏差となる。ただし、σｘ＝σｙとする。σｘ，σｙ，σｚは、いずれも風下距離の関数となるが、それら関数内で必要となる乱流の程度は、パスキル・ギフォード（Ｐａｓｑｕｉｌｌ−Ｇｉｆｆｏｒｄ）の大気安定度を使用する。 Here, dispersion parameters σ x , σ y , and σ z that are statistical constants are standard deviations of Gaussian distributions in the x (wind), y (cross-wind), and z (vertical) directions, respectively. However, σ x = σ y . σ x , σ y , and σ z are all functions of the leeward distance, but the degree of turbulence required in these functions uses the atmospheric stability of Pasquill-Gifford.
式（４）は風速Ｕが０だと時間依存が消えてしまうので、完全に式（３）の代りになるものではないが、放出が短時間だけ続く非定常の（ｇａｕｓｓｉａｎ）パフ・モデルや、無限の過去から続く定常のプルーム・モデルを構成するための基礎となる式である。ただし、分散パラメータは、非定常の場合と定常の場合とでは、共通のパラメータにはならないので、分散パラメータとしては、手計算用の計算図表を用いたり、いろいろな形の式で表現されるが、今回の手法では、次の（表１）のパフ・モデル用のものを使用する（出典：
http://www.eng.su.ac.th/che/old53/faculty＿and＿staff/sirirat/slide＿safety＿pdf/safety＿05.pdf、Table 5-3 Recommended Equations for Pasquill-Gifford Dispersion Coefficients for Puff Dispersion1,2(the downwind distance x has units of meters)）。
Equation (4) does not completely replace Equation (3) because the time dependence disappears when the wind speed U is 0, but a non-stationary (Gaussian) puff model in which the discharge lasts only for a short time. This is the basic formula for constructing a steady plume model that continues from an infinite past. However, since the dispersion parameter is not a common parameter between the non-stationary case and the stationary case, the dispersion parameter can be expressed by a calculation chart for manual calculation or expressed in various forms. In this method, the following puff model (Table 1) is used (Source:
http://www.eng.su.ac.th/che/old53/faculty_and_staff/sirirat/slide_safety_pdf/safety_05.pdf, Table 5-3 Recommended Equations for Pasquill-Gifford Dispersion Coefficients for Puff Dispersion1,2 (the downwind distance x has units of meters)).
また、いろいろ複雑なパフ・モデルが作られているが、今回の手法では、Ｓｏｕｒｃｅ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍの頑健さ（ロバスト）を頼りに（採用し）、ごく簡単なモデルを使うこととした。すなわち、一定の放出率Ｑが図５のように有限の時間Ｔのあいだ持続するものとし、プルーム・モデルと単純に対比させるために、平坦な地面からの反射があることだけは考慮し、放出点の高さをＨとする。この時の濃度Ｃを求めると、式（４）の（−（ｘ−Ｕｔ）２／２σｘ ２）の部分を０からｍｉｎ（Ｔ、ｔ）まで積分することになり、計算式は、次の式（５）となる。 In addition, various complicated puff models have been created. In this method, we rely on the robustness of the Source-Scanning Algorithm (adopted) and decided to use a very simple model. In other words, it is assumed that a constant emission rate Q lasts for a finite time T as shown in FIG. 5, and in order to simply contrast with the plume model, only the reflection from the flat ground is taken into account. Let the height of the point be H. When the concentration C at this time is obtained, the (− (x−Ut) 2 / 2σ x 2 ) portion of the equation (4) is integrated from 0 to min (T, t). Equation (5) is obtained.
通常、τは一定の放出が続く、０〜Ｔの経過を表わす時間を表すが、観測時刻ｔより過去の放出だけが影響するので、ここでは積分の上限がＴではなくｍｉｎ（Ｔ，ｔ）とする。観測時間ｔが充分経過して、Ｔを超えればｍｉｎ（Ｔ，ｔ）＝Ｔとなる。続いて、式（５）を０〜ｍｉｎ（Ｔ，ｔ）まで積分すると、次の式（６）となる。 Usually, τ represents a time from 0 to T in which constant release continues, but only the past release from the observation time t affects, so here the upper limit of integration is not T but min (T, t) And If the observation time t has passed sufficiently and exceeds T, min (T, t) = T. Subsequently, when Expression (5) is integrated from 0 to min (T, t), the following Expression (6) is obtained.
また、誤差関数を次の式（７）とする。ここで、図６は、式（７）の誤差関数を例示するグラフである。 The error function is represented by the following equation (7). Here, FIG. 6 is a graph illustrating the error function of Expression (7).
なお、誤差関数を式（７）とすると、式（６）は、分母に風速Ｕが現れるので、無風では使用できない（Ｕ→０での極限は取れるが時間ｔに依らない式となるため）。 If the error function is represented by equation (7), equation (6) cannot be used without wind because the wind speed U appears in the denominator (because it can take the limit at U → 0 but does not depend on time t). .
次に、ＳＳＡとパフ・モデルとを組み合わせた発生源の位置、発生時刻の探索手順について説明する。観測は、濃度の立ち上がりから始める。最も高い濃度が観測された観測点（または、最も早く立ち上がった観測点）を基準観測点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に選ぶ（番号ｎ＝１とする）。その点で濃度が始めて極大に達した時刻をｔａｒとし、立ち上がりからの経過時間をＴとする。もし濃度が降下に転じないまま予め設定した打ち切り時間Ｔｍａｘに達したら、その時刻をｔａｒとし、Ｔ＝Ｔｍａｘと置く。 Next, a procedure for searching for the position of the generation source and the generation time obtained by combining the SSA and the puff model will be described. Observation starts from the rise of concentration. The observation point where the highest concentration is observed (or the observation point that has risen the earliest) is selected as the reference observation point (x 1 , y 1 , z 1 ) (number n = 1). At this point, the time when the concentration first reaches the maximum is tar, and the elapsed time from the rise is T. If the concentration reaches a preset censoring time T max without going down, the time is set as tar and T = T max is set.
物質の放出が疑われる２次元の範囲内に震源位置（放出位置）ηを１つ仮定し、そこで時間Ｔのあいだ放出が続くものとして、基準観測点での濃度Ｃ（ｘ１，ｙ１，ｚ１，ｔ）が最大になるまでの時間ｔη１を式（５）によって計算し、ｔａｒ＝τ＋ｔη１で（暫定的な）発生時刻τを決める。 Assuming one hypocenter (emission position) η within a two-dimensional range where the release of the substance is suspected, and assuming that the emission continues for time T, the concentration C (x 1 , y 1 , The time t η1 until z 1 , t) becomes maximum is calculated by the equation (5), and the (provisional) generation time τ is determined by t ar = τ + t η1 .
この仮の発生源位置ηと発生時刻τ（η，τ）を中心として、始めは３次元空間（ただし、発生源高さを固定すれば２次元となる）、時間１次元の中に広い範囲を設定し、その空間に対し格子を切って、式（４）で計算されるパフ・モデルによって算定された濃度を、式（２）の震度（ｕｎ（τ＋ｔηｎ＋ｍδｔ））に当てはめて、式（２）より輝度を算定し、輝度が最大となる格子点（地点）を決める。 Centering on this temporary source position η and generation time τ (η, τ), it is initially a three-dimensional space (however, it becomes two dimensions if the source height is fixed), and a wide range within one time dimension Is applied to the seismic intensity (u n (τ + tηn + mδt)) in equation (2) by cutting the grid for the space and applying the concentration calculated by the puff model calculated in equation (4) to equation (2). 2) The luminance is calculated from 2) and the grid point (point) where the luminance is maximum is determined.
次いで、この格子点を中心にして、次は始めより狭い範囲に対し、始めより細かい格子を切って、再び式（２）の輝度が最大になる格子点を決める（図２、Ｓ３へ戻る矢印）。以下同様に進め、格子が計算条件として設定された格子間隔よりも充分細かくなったら探索を終わる（図２、Ｓ４へ進む矢印）。この探索によって得られた発生源の位置、発生時刻は、算出結果情報１５３に格納される。このやり方は、定常プルーム・モデルの場合（例えば、特願２０１２−５１９２６）と同様だが、時間次元でも探索する点が異なる。
Next, with this lattice point as the center, next, a finer lattice is cut for the narrower range at the beginning, and the lattice point at which the luminance of Expression (2) is maximized is determined again (FIG. 2, arrow returning to S3) ). In the same manner, the search is terminated when the lattice becomes sufficiently finer than the lattice interval set as the calculation condition (arrows proceeding to S4 in FIG. 2). The position and generation time of the generation source obtained by this search are stored in the calculation result
図２に戻り、Ｓ３に次いで、算出結果表示部１６３は、発生源算出部１６２の算出結果、すなわち発生源の位置、発生時刻を表示部１１に表示する（Ｓ４）。この時、算出結果表示部１６３は、算出された発生源をもとに定常プルーム・モデル等の計算モデルに従って算出した濃度と、実際の観測濃度とが合うように、放出率、濃度分布を算出し、その算出結果を表示部１１に表示してよい。
Returning to FIG. 2, after S3, the calculation
図７は、表示画面Ｇの一例を示す概念図である。より具体的には、表示画面Ｇにおいて、算出された発生源の位置、発生時刻、放出率、濃度分布を表示する場合を例示した概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an example of the display screen G. More specifically, the display screen G is a conceptual diagram illustrating the case where the calculated position, generation time, release rate, and concentration distribution are displayed.
図７に示すように、算出結果表示部１６３は、発生源算出部１６２により算出された発生源の位置をもとに、地図画像Ｇ１上に発生源Ｇ１４ａを表示する。なお、発生源Ｇ１４ａについては、緯度、経度を示す数値を表示してもよい。また、算出結果表示部１６３は、算出された放出率をもとに、表示画面Ｇ上に放出率Ｇ１４ｂを表示する。また、算出結果表示部１６３は、発生源算出部１６２により算出された発生時刻を発生時刻表示領域Ｇ２４に表示する。
As illustrated in FIG. 7, the calculation
また、図７に示すように、算出結果表示部１６３は、発生源Ｇ１４ａに対して、放出率に対応し、算出された各地点の濃度を色や網目で示した濃度画像Ｇ１５を地図画像Ｇ１に表示する。具体的には、算出結果表示部１６３は、算出された発生源の位置と、算出された放出率とをもとに、定常プルーム・モデル等の計算モデルに従って各地点の濃度を算出（表示）する。次いで、算出結果表示部１６３は、算出した各地点の濃度に応じた色や網目と、濃度が等値の地点を結んだ等値線Ｇ１５ａ、Ｇ１５、Ｇ１５ｃを濃度画像Ｇ１５として地図画像Ｇ１上に重畳して表示する。これにより、ユーザは、発生源Ｇ１４ａからの放出状況を容易に確認できる。
Further, as shown in FIG. 7, the calculation
なお、本実施形態では大気中に放出されて拡散する物質として放射性物質を例示したが、拡散する物質は、化学、生物等の他の物質であってもよいことはいうまでもないことである。 In this embodiment, the radioactive substance is exemplified as the substance that is released into the atmosphere and diffuses. However, it goes without saying that the substance that diffuses may be other substances such as chemistry and organisms. .
また、本実施形態の情報処理装置１で実行されるプログラム１５１は、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、本実施形態の情報処理装置１で実行されるプログラム１５１は、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
The
さらに、本実施形態の情報処理装置１で実行されるプログラム１５１を、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の情報処理装置１で実行されるプログラム１５１をインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
Furthermore, the
本実施形態の情報処理装置１で実行されるプログラム１５１は、上述した機能部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラム１５１を読み出して実行することにより上記機能部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。
The
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１…情報処理装置、１１…表示部、１２…操作部、１３…データバス、１４…入力制御部、１５…記憶部、１６…ＣＰＵ、１７…表示制御部、１５１…プログラム、１５２…設定情報、１５３…算出結果情報、１６１…設定部、１６２…発生源算出部、１６３…算出結果表示部、Ｇ…表示画面、Ｇ１…地図画像、Ｇ２…設定画像、Ｇ１１〜Ｇ１３…観測点、Ｇ１４ａ…発生源、Ｇ１４ｂ…放出率、Ｇ１５…濃度画像、Ｇ１５ａ〜Ｇ１５ｃ…等値線、Ｇ２１…観測情報設定領域、Ｇ２２…計算条件設定領域、Ｇ２３…計算ボタン、Ｇ２４…発生時刻表示領域
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記設定された観測情報をもとに前記計算条件に従って、地震の震源探索にかかる第１の計算モデルの震度に前記濃度を当てはめた場合の計算結果と、１発生源からの前記物質の放出と仮定して当該発生源の位置に対応した物質の濃度を算出する第２の計算モデルの計算結果とを組み合わせて、前記発生源の位置と、前記物質の放出が発生した発生時刻とを算出する算出手段と、
前記算出された発生源の位置と、発生時刻とを表示する表示手段と、
を備える情報処理装置。 Setting means for setting the calculation conditions and observation information indicating the position of the observation point, the observation time, and the concentration of the observed substance for each observation point that observes the substance that is released and diffused into the atmosphere;
Based on the set observation information and according to the calculation conditions, the calculation result when the concentration is applied to the seismic intensity of the first calculation model for the search of the earthquake source, the release of the substance from one source, Assuming that the position of the generation source and the generation time when the release of the substance occurred are calculated by combining the calculation result of the second calculation model that calculates the concentration of the substance corresponding to the position of the generation source. A calculation means;
Display means for displaying the calculated position of the source and the time of occurrence;
An information processing apparatus comprising:
前記算出手段は、前記観測された濃度の最大振幅の時刻を、前記ＳＳＡにおける震源からの伝播時刻として前記発生時刻を算出する、
請求項１に記載の情報処理装置。 The first calculation model is Source-Scanning Algorithm (SSA),
The calculating means calculates the occurrence time as the time of propagation of the observed amplitude from the epicenter in the SSA.
The information processing apparatus according to claim 1.
請求項２に記載の情報処理装置。 The second calculation model is a puff model,
The information processing apparatus according to claim 2.
請求項３に記載の情報処理装置。 The calculation means applies the concentration calculated by the puff model to the seismic intensity of the luminance function in the SSA, and uses the point where the luminance based on the luminance function is maximum as the source.
The information processing apparatus according to claim 3.
計算条件と、大気中に放出されて拡散する物質を観測する観測点ごとに、当該観測点の位置、観測時刻、観測された物質の濃度を示す観測情報とを設定する設定工程と、
前記設定された観測情報をもとに前記計算条件に従って、地震の震源探索にかかる第１の計算モデルの震度に前記濃度を当てはめた場合の計算結果と、１発生源からの前記物質の放出と仮定して当該発生源の位置に対応した物質の濃度を算出する第２の計算モデルの計算結果とを組み合わせて、前記発生源の位置と、前記物質の放出が発生した発生時刻とを算出する算出工程と、
前記算出された発生源の位置と、発生時刻とを表示する表示工程と、
を含む発生源推定方法。 A method for estimating a source of a substance that is released into the atmosphere and diffuses by an information processing device,
A setting step for setting the calculation conditions and the observation information indicating the position of the observation point, the observation time, and the concentration of the observed substance for each observation point for observing the substance released and diffused into the atmosphere;
Based on the set observation information and according to the calculation conditions, the calculation result when the concentration is applied to the seismic intensity of the first calculation model for the search of the earthquake source, the release of the substance from one source, Assuming that the position of the generation source and the generation time when the release of the substance occurred are calculated by combining the calculation result of the second calculation model that calculates the concentration of the substance corresponding to the position of the generation source. A calculation process;
A display step for displaying the calculated position of the generation source and the generation time;
A source estimation method including:
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