JP3803901B2 - Sea level displacement measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海面の変位を計測するための変位計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、海面の状態を観測する場合、その海域に浮体を浮かべるとともに、その浮体の変動を、例えばGPS受信器を用いて計測することにより行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の浮体の変動による観測においては、その計測データには、原因が異なる種々の周期を有する波が合成されており、したがって実際の海面の状態を正確に把握するためには、計測データに、ディジタフィルタを通すなどの解析処理を行う必要があり、その作業が面倒であった。
【0004】
そこで、本発明は、面倒な解析処理を行うことなく海面の状態を把握し得る海面変位計測装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の海面変位計測装置は、所定海域に浮遊される複数個の浮体と、これら各浮体に設けられて少なくとも上下方向での変動を計測し得る位置計測器とから構成し、上記1個の浮体については、海面付近での水位の変動を検出し得るようにするとともに、残りの浮体については、棒状部材の海面下の所定位置に板状の抵抗部材を取り付けて、海面下の海水の変動を検出し得るようになし、かつ上記1個の浮体により検出された水位の変動量と、残りの浮体により検出された海面下の海水の変動量とを比較することにより、少なくとも津波の有無を検知し得るようにしたものである。
【0007】
上記海面変位計測装置によると、浮体を複数個配置し、上記1個の浮体を、海面付近に浮遊させ、また残りの浮体を、棒状部材で構成するとともに、その下端部に設けられる抵抗部材を、所定の設置深さに位置させることにより、海面付近の水位の変動と海面下における海水の変動とをそれぞれ計測し、そして両計測データを比較することにより、少なくとも津波の発生の有無を検知し得るようにしたので、面倒な解析処理を行うことなく、津波を検知することができる。
【0008】
さらに、上記海面変位計測装置において、残りの浮体における抵抗部材に錘を取り付けるとともに、当該抵抗部材を、直接、棒状部材に取り付ける替わりに、棒状部材の下端部に索体を介して取り付けるようにしたものである。
このように、錘が取り付けられた抵抗部材を、索体を介して、棒状部材の下端部から吊り下げることにより、簡単な構成にて、すなわち棒状部材を長くすることなく、深い位置での海水の変動を計測することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における海面変位計測装置を、図1〜図4に基づき説明する。
この海面変位計測装置は、例えば所定海域に設置されて、GPSシステムを利用して、異なる深さで、例えば海面近傍と所定深さでの海水の変動を測定することにより、津波を検知するものである。
【0010】
すなわち、この海面変位計測装置は、図1に示すように、所定海域に設置された2個の浮体(ブイともいう)1(1A,1B)と、これら各浮体1A,1Bに取り付けられてGPS衛星3からの電波を受信して各浮体1A,1Bの時々刻々変化する位置(変動位置)を計測するGPS受信器(位置計測器の一例で、勿論、これには位置を演算する演算部が設けられている)2(2A,2B)とから構成されている。
【0011】
なお、これら各浮体1A,1Bに設けられたGPS受信器2A,2Bにて得られた浮体1A,1Bの位置データ(計測データ)は、例えば陸上基地局4に無線にて送信されて、ここで、海面の状態が検知(観測)される。
上記一方の浮体1Aは、図2に示すように、所定海域に係留索5を介して係留されるとともに比較的高さが低く(例えば、2m弱程度)かつ所定径(例えば、直径が2m程度)の円柱部材11により構成されるとともに、この円柱部材11の上面には、必要な測定機器の一つとしてGPS受信器2Aが設置されている。
【0012】
また、上記他方の浮体1Bは、図3に示すように、所定長さ(例えば、8m程度)で所定径(例えば、130mm程度)の細長い棒状部材(竿状部材ともいえる)12により構成されるとともに、海面から所定深さ(以下、設置深さという)の下端部には、錘13が取り付けられるとともに、所定面積を有する板状、好ましくは円板状の抵抗部材14および重さの微調整用のバラス15が外嵌されて抵抗部材14上に載置されている。この棒状部材12の上端部にGPS受信器2Bが取り付けられている。
【0013】
上記海面変位計測装置を設置する場合、図1に示すように、まず一方の浮体1Aを海面に浮かべるとともに係留索5を介して係留し、かつ他方の浮体1Bを連結索6を介して上記一方の浮体1Aに連結して、2個の浮体1A,1Bを所定海域に浮遊させる。
ところで、上記一方の浮体1Aの円柱部材11は、高さと径の比率が1に近い形状であるため、海面に浮かべた場合には、海面の変動に追従し、したがってこの一方の浮体1Aで得られる計測値は、海面付近の変動を示しているため、通常の風波などによる小さい変動が計測されることになる。
【0014】
一方、他方の浮体1Bは、棒状部材12で構成されているため、海面に浮かべた場合には、その下端部が比較的深い箇所に位置することになるため、風波の影響を受けない海面下での海水の変動、すなわち津波などの大きい波の変動に追従することになる。
そして、これら両浮体1A,1Bの各GPS受信機2A,2Bで得られた計測データは陸上基地局4に無線にて送信され、ここで、海面の状態、例えば津波の発生の有無が観測される。
【0015】
すなわち、通常の海象状態では、海面には風波による比較的小さい変動が生じているが、少し深い箇所では、風波による影響が殆ど無くなり、穏やかな変動となっている。
したがって、一方の浮体1Aの変動量と、他方の浮体1Bの変動量とが異なるとともに、他方の浮体1Bの動きが、一方の浮体1Aよりも、ゆっくりとしたものになっている。
【0016】
ここで、通常の海象状態における、両浮体1A,1Bの変動量(波高)を示すと、図4のグラフのようになる。
図4(a)は、一方の浮体1Aの変動量を示しており、(b)は他方の浮体1Bの変動量を示しており、このグラフから、海面に浮遊している一方の浮体1Aの変動量が、他方の浮体1Bの変動量よりも、大きくかつその変動周期が高いことが分かる。
【0017】
ところで、津波の場合には、比較的深い範囲に亘って波が伝わるため、両方の浮体1A,1Bが、一緒に、変動することになる。したがって、両浮体1A,1Bにおける計測データが、ほぼ同一の周期および振幅で変化している場合には、海面の変動が津波によるものであることが分かる。
なお、上記両浮体1A,1Bの計測データの差を求めることにより、例えば海面のうねりなどについても、その発生およびその大きさを検出することができる。
【0018】
このように、浮体1を2個配置するとともに、一方の浮体1Aを、海面の表面付近に浮遊させるとともに、他方の浮体1Bを、棒状部材12で構成するとともに、その下端部に設けられる抵抗部材14を、所定の設置深さに位置させることにより、海面付近と海面下における海水の変動をそれぞれ計測することができるので、両計測データを比較することにより、津波の発生の有無を、確実にかつ解析処理を行うことなく、検知することができる。
【0019】
ところで、上記実施の形態においては、一方の浮体1Aを円柱部材11で構成することにより、海面付近の海水の変動を検出するとともに、他方の浮体1Bを棒状部材12の下端部に抵抗部材14を取り付けて構成することにより、海面から所定深さにおける海水の変動を検出するようにしたが、例えば両方の浮体とも、棒状部材の下端部に抵抗部材を取り付けて構成したものでもよい。
【0020】
すなわち、図5に示すように、2個の浮体21の内、一方の浮体21Aを、短い棒状部材31の海面下(設置深さ)LAの箇所に、円形板体よりなる抵抗部材32を取り付けるとともに、他方の浮体21Bについても、長い棒状部材33の海面下(設置深さ)LBの箇所に円形板体よりなる抵抗部材34を取り付けるようにしてもよい。
【0021】
勿論、図示しないが、両棒状部材31,32の上端部には、GPS受信器が取付けられている。
ここで、上記両棒状部材31,32の運動について説明する。
周期T(秒)の波による水塊の運動は、その水深をD(m)とすると、下記(1)式に示すような範囲で主に起こる。
【0022】
D≦1.56×T2・・・・(1)
したがって、上記両浮体21A,21Bが応答する波周期の最小値を、TA,TBとすると、下記(2)式および(3)式の関係が成立する。
LA≦1.56×TA 2・・・・(2)
LB≦1.56×TB 2・・・・(3)
したがって、計測対象となる波の周期Tが、Tk<T<Tlである場合、2個の抵抗部材32,34を、下記(4)式および(5)式により求められる設置深さに、取り付ければよいことが分かる。
【0023】
LA≦1.56×Tk 2・・・・(4)
LB≦1.56×Tl 2・・・・(5)
このような深さに取り付けることにより、一方の浮体21Aの変動は、周期がTk以上の波によるものであり、また他方の浮体21Bの変動は、周期がTl以上の波によるものである。
【0024】
したがって、Tk<T<Tlの範囲の波による振幅(変動)を求めるには、両浮体21A,21Bの変動の振幅の差を求めればよい。
すなわち、周期の異なる波、風波やうねりなどを、別々に検出することができる。
ところで、上記各実施の形態においては、棒状部材の下端部に抵抗部材を取り付りるように説明したが、例えば海面下、数十メートル、またはそれ以上の深さでの海水の変動を計測したい場合には、棒状部材を長くすることは非現実的であり、したがって抵抗部材を索体などの連結部材を介して、棒状部材の下端部から所定深さだけ吊り下げればよい。
【0025】
また、上記各実施の形態においては、抵抗部材までの設置深さが異なる浮体を2個設けた場合について説明したが、例えば抵抗部材までの設置深さが異なる浮体を3個以上設けることにより、周期が異なる多くの波を、一緒に検出することができる。
【0026】
【発明の効果】
以上のように本発明の海面変位計測装置の構成によると、浮体を複数個配置し、上記1個の浮体を、海面付近に浮遊させるとともに、残りの浮体を、棒状部材で構成し、そしてその下端部に設けられる抵抗部材を、所定の設置深さに位置させることにより、海面付近の水位の変動と海面下における海水の変動とをそれぞれ計測し、そして両計測データを比較することにより、少なくとも津波の発生の有無を検知し得るようにしたので、面倒な解析処理を行うことなく、津波を検知することができる。
【0027】
また、残りの浮体における抵抗部材に錘を取り付けるとともに、当該抵抗部材を、直接、棒状部材に取り付ける替わりに、棒状部材の下端部に索体を介して吊り下げるようにしたので、簡単な構成にて、すなわち棒状部材を長くすることなく、深い位置での海水の変動を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における海面変位計測装置を使用した津波検知システムの概略構成を示す図である。
【図2】同海面変位計測装置における一方の浮体の側面図である。
【図3】同海面変位計測装置における他方の浮体の側面図である。
【図4】同海面変位計測装置の両浮体による海面付近および海面下での海水の変動量を示すグラフである。
【図5】本発明の他の実施の形態における海面変位計測装置における各浮体の側面図である。
【符号の説明】
1 浮体
2 GPS受信器
3 GPS衛星
4 陸上基地局
5 係留索
11 円柱部材
12 棒状部材
13 錘
14 抵抗部材
21 浮体
31 棒状部材
32 抵抗部材
33 棒状部材
34 抵抗部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a displacement measuring device for measuring the displacement of the sea surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when the state of the sea surface is observed, a floating body is floated in the sea area, and the fluctuation of the floating body is measured by using, for example, a GPS receiver.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional observation based on fluctuations of floating bodies, waves with various periods with different causes are combined in the measurement data. Therefore, in order to accurately grasp the actual state of the sea surface, It is necessary to perform analysis processing such as passing through a digital filter, which is troublesome.
[0004]
Then, an object of this invention is to provide the sea surface displacement measuring device which can grasp | ascertain the state of a sea surface, without performing a troublesome analysis process.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a sea level displacement measuring device according to the present invention includes a plurality of floating bodies floating in a predetermined sea area, and a position measuring device that is provided in each floating body and that can measure fluctuations in at least the vertical direction. consist of, for one floating body above, while adapted to detect the variation of water level in the vicinity of the sea surface, for the remaining floating, mounting the plate-shaped resistance member at a predetermined position below sea level of the rod Thus, it is possible to detect the fluctuation of the seawater below the sea level , and the fluctuation amount of the water level detected by the one floating body is compared with the fluctuation amount of the seawater below the sea level detected by the remaining floating bodies. Thus, at least the presence or absence of a tsunami can be detected .
[0007]
According to the sea surface displacement measurement apparatus, by arranging a plurality of floating bodies, one floating body above, and suspended in the vicinity of the sea surface, also the rest of the floating body, as well as constituted by rod-like member, the resistance member provided at its lower end and by positioning the predetermined installation depth and the change of marine in change and subsea water level in the vicinity of the sea surface is measured respectively, and Ri by the comparing both measurement data of at least tsunami generation Since the presence or absence can be detected, the tsunami can be detected without performing troublesome analysis processing .
[0008]
Further, in the sea surface displacement measurement apparatus, with attaching the weight to the resistance member in the remaining floating, the resistance member, directly, instead attached to the rod-like member, as attached via Sakutai the lower end of the rod It is a thing.
Thus, by suspending the resistance member to which the weight is attached from the lower end of the rod-shaped member via the cable body , the seawater at a deep position can be obtained with a simple configuration, that is, without lengthening the rod-shaped member. Fluctuations can be measured.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a sea level displacement measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This sea level displacement measuring device is installed in a predetermined sea area, for example, and detects a tsunami by using a GPS system to measure seawater fluctuations at different depths, for example, near the sea surface and at a predetermined depth. It is.
[0010]
That is, as shown in FIG. 1, this sea level displacement measuring device is equipped with two floating bodies (also referred to as buoys) 1 (1A, 1B) installed in a predetermined sea area, and attached to each of these
[0011]
The position data (measurement data) of the
As shown in FIG. 2, the one floating
[0012]
Further, as shown in FIG. 3, the other floating
[0013]
When the sea level displacement measuring device is installed, as shown in FIG. 1, first one
By the way, the
[0014]
On the other hand, since the other
The measurement data obtained by the
[0015]
That is, in a normal sea state, relatively small fluctuations due to wind waves occur on the sea surface, but at a slightly deeper place, the influence by wind waves almost disappears and becomes gentle fluctuations.
Therefore, the fluctuation amount of one
[0016]
Here, when the fluctuation amount (wave height) of both the
FIG. 4A shows the fluctuation amount of one
[0017]
By the way, in the case of a tsunami, since a wave is transmitted over a relatively deep range, both
In addition, by obtaining the difference between the measurement data of both the floating
[0018]
In this way, two floating
[0019]
By the way, in the said embodiment, while forming one floating
[0020]
That is, as shown in FIG. 5, one of the two floating
[0021]
Of course, although not shown, a GPS receiver is attached to the upper ends of the rod-
Here, the motion of the rod-
The movement of the water mass due to the waves of period T (seconds) mainly occurs in the range shown in the following equation (1), where the water depth is D (m).
[0022]
D ≦ 1.56 × T 2 (1)
Therefore, when the minimum values of the wave periods to which both the floating
L A ≦ 1.56 × T A 2 ···· (2)
L B ≦ 1.56 × T B 2 (3)
Therefore, when the period T of the wave to be measured is T k <T <T 1 , the two
[0023]
L A ≦ 1.56 × T k 2 (4)
L B ≦ 1.56 × T l 2 (5)
By mounting at such a depth, the fluctuation of one floating
[0024]
Therefore, in order to obtain the amplitude (fluctuation) due to the wave in the range of T k <T <T 1 , the difference in the amplitude of the fluctuations of both the floating
That is, waves with different periods, wind waves, swells, and the like can be detected separately.
By the way, in each said embodiment, although demonstrated so that a resistance member might be attached to the lower end part of a rod-shaped member, the fluctuation | variation of the seawater in the depth of several dozen meters or more is measured under the sea surface, for example. When it is desired to lengthen the rod-shaped member, it is impractical to suspend the resistance member by a predetermined depth from the lower end of the rod-shaped member via a connecting member such as a rope.
[0025]
Further, in each of the above embodiments, the case where two floating bodies having different installation depths to the resistance member are described, but for example, by providing three or more floating bodies having different installation depths to the resistance member, Many waves with different periods can be detected together.
[0026]
【The invention's effect】
According to the configuration of the sea surface displacement measurement apparatus of the present invention as described above, the floating body by arranging a plurality of, one floating body above, with floated near the sea surface, the remaining floating, constituted by the rod-like member, and the resistance member provided at its lower end, by positioning the predetermined installation depth, that the change of marine in change and subsea water level in the vicinity of the sea surface is measured respectively, and compares the two measurement data Ri, since adapted to detect the occurrence of at least tsunami, without performing troublesome analysis, it is possible to detect the tsunami.
[0027]
In addition, the weight is attached to the resistance member in the remaining floating body, and instead of attaching the resistance member directly to the rod-like member, it is suspended from the lower end portion of the rod-like member via the cord, so that the structure is simple. That is, it is possible to measure the fluctuation of seawater at a deep position without lengthening the rod-like member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a tsunami detection system using a sea level displacement measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of one floating body in the sea level displacement measuring apparatus.
FIG. 3 is a side view of the other floating body in the sea level displacement measuring apparatus.
FIG. 4 is a graph showing the amount of seawater fluctuation near and below the sea surface due to both floating bodies of the sea level displacement measuring apparatus.
FIG. 5 is a side view of each floating body in a sea level displacement measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記1個の浮体については、海面付近での水位の変動を検出し得るようにするとともに、残りの浮体については、棒状部材の海面下の所定位置に板状の抵抗部材を取り付けて、海面下の海水の変動を検出し得るようになし、
かつ上記1個の浮体により検出された水位の変動量と、残りの浮体により検出された海面下の海水の変動量とを比較することにより、少なくとも津波の有無を検知し得るようにしたことを特徴とする海面変位計測装置。Consists of a plurality of floating bodies floating in a predetermined sea area, and a position measuring device that is provided in each floating body and can measure at least fluctuations in the vertical direction ,
For the one floating body, it is possible to detect the fluctuation of the water level near the sea surface, and for the remaining floating bodies, a plate-like resistance member is attached to a predetermined position below the sea surface of the rod-shaped member, To detect seawater fluctuations ,
And by comparing the amount of fluctuation of the water level detected by the one floating body with the amount of fluctuation of the seawater detected by the remaining floating bodies, it was possible to detect at least the presence or absence of a tsunami. A sea level displacement measuring device.
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