JP4672605B2

JP4672605B2 - Sea state measurement method by super buoy

Info

Publication number: JP4672605B2
Application number: JP2006159289A
Authority: JP
Inventors: 裕司麻生; 茂典小森; 功山口; 時雄葛西; 寛隆井川; 正敏張替
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: JP2007327853A

Description

本発明は、スパーブイ上部に搭載したＧＰＳ式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいて波によるスパーブイの縦揺れ振幅角と運動周期を求め、また、これらの値から波高を推定し、合わせて、前記３次元位置データから波向軸の平均方位と有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を求め、さらに、前記３次元位置データに基づいて潮流によるスパーブイの傾斜角、潮流の流向を算出し、この数値から最終的に潮流流速、流向を推定する方法に関するものである。 The present invention is a GPS-type motion measurement sensor mounted on the upper part of the spar buoy, measuring the movement displacement due to the sway of the upper part of the spar buoy in time series as the three-dimensional position data, and based on this three-dimensional position data obtained in time series. The pitch amplitude angle and motion period of the spar buoy are calculated, and the wave height is estimated from these values. In addition, the mean direction of the wave direction axis and the significant wave, 1/10 maximum wave, The wave height and period of the highest wave, the average wave, and the wave number are obtained. Further, the inclination angle of the spar buoy and the flow direction of the tidal current are calculated based on the three-dimensional position data. it relates to how to estimate.

波浪中におけるブイの揺れは、通常、図１に示すように、縦揺れ、横揺れ、船首揺れ、前後揺れ、左右揺れ、上下揺れの６種類である。これらの揺れを計測するための波浪計測用海上プラットホームとして利用できるブイには、図２に示すように、円筒ブイなどの弛緩係留式表面ブイと、引き込み係留式スパーブイなど緊張係留型スパーブイの２つの形式がある。 As shown in FIG. 1, there are usually six types of buoys in the waves: pitch, roll, bow, back and forth, left and right, and up and down. As shown in FIG. 2, there are two types of buoys that can be used as a wave measurement offshore platform for measuring these fluctuations: a loosely moored surface buoy such as a cylindrical buoy and a tension moored spar buoy such as a retracted moored spar buoy. There is a format.

前者（弛緩係留式表面ブイ）による揺れの計測は、ブイが波面に追従するとみなしてその上下運動を計測し、そのデータを波高値に換算する方式が採られている。これに対して、後者（緊張係留型スパーブイ）による揺れの計測は、ブイの揺れが小さいことを利用してブイ本体の吃水付近の水面変化を計測し、そのデータを波高に換算する方式を採っている。 In the former (relaxation mooring type surface buoy), the buoy is assumed to follow the wavefront, and its vertical movement is measured, and the data is converted into a peak value. On the other hand, the measurement of shaking by the latter (tension mooring-type spar buoy) uses a method in which the fluctuation of the buoy body near the flooding is measured and the data is converted to the wave height by taking advantage of the small shaking of the buoy. ing.

緊張係留型スパーブイは通常下端をピンで支持した柱状のシンプルな構造であり、波浪中は波と同じ周期で波向きと同じ方向に縦揺れ運動する。また、風と潮流中ではそれぞれ外力方向に定常傾斜する。そして、風、潮流、波浪が作用する海洋上（実海域）では、これらが合成された動揺運動をする。前記傾斜を含む運動は、基本的には縦揺れ及び横揺れモードの二自由度運動であり、その運動方程式の解法より運動特性（入射波高・周期と縦揺れ振幅角との関係、および、風、潮流と傾斜角との関係）を精度良く計算することが可能となる。そして、ブイの運動を計測する方法として、加速度計、ＧＰＳ式の運動計測センサ、ジャイロ、傾斜計などのセンサを利用する方式が既に確立されている。 A tension mooring type spar buoy usually has a simple columnar structure with a lower end supported by a pin, and in the waves, it pitches and moves in the same direction as the wave direction with the same period as the wave. In addition, in the wind and tidal current, each of them inclines in the direction of external force. And on the ocean (actual sea area) where wind, tidal currents, and waves act, they oscillate by combining them. The motion including the tilt is basically a two-degree-of-freedom motion of pitch and roll modes, and the motion characteristics (relationship between incident wave height / period and pitch amplitude angle, and wind The relationship between the tidal current and the inclination angle) can be calculated with high accuracy. As a method for measuring the movement of the buoy, a system using sensors such as an accelerometer, a GPS type motion measurement sensor, a gyroscope, and an inclinometer has already been established.

スパーブイについてのこれらの波浪計測方式は、図３において「従来方式」と示すように、波による水面変化ｚをブイに固定した水位計測装置（水位計）で計測し、計測によって得られたデータの傾き（揺れ）に対する補正を行って波高値を求める方式である。水位計測装置（水位計）としては容量式波高計、空中発射式超音波波高計などを用いることができる。一方、運動計測方法は、加速度計データを積分する方式とＧＰＳ式の運動計測センサにより緯度・経度・高度などの３次元位置情報を取得する方式がある。 These wave measurement methods for the super buoy are measured by a water level measuring device (water level meter) in which the water surface change z due to the wave is fixed to the buoy as shown in FIG. This is a method for obtaining the peak value by correcting the tilt (swing). As the water level measuring device (water level meter), a capacitive wave height meter, an air-launch ultrasonic wave height meter, or the like can be used. On the other hand, motion measurement methods include a method of integrating accelerometer data and a method of acquiring three-dimensional position information such as latitude, longitude, and altitude using a GPS motion measurement sensor.

スパーブイに容量式波高センサと傾斜センサを搭載し、ブイの傾き（揺れ）に対する補正を行って波浪を観測する方式については、下記の非特許文献１に、また、スパーブイに空中発射式超音波水位計と傾斜センサを搭載し、ブイの傾き（揺れ）に対する補正を行って波浪を観測する方式については、下記の非特許文献２にそれぞれ発表されている。 A method of observing waves by mounting a capacitive wave height sensor and tilt sensor on a spar buoy and correcting the buoy tilt (sway) is described in Non-Patent Document 1 below, and an airborne ultrasonic water level on a spar buoy Non-Patent Document 2 listed below discloses a method for observing waves by mounting a meter and a tilt sensor and correcting the tilt (swing) of the buoy.

「海洋開発論文集」、酒田港における新構造形式による波浪観測について、土木学会、１９８６年、Vol.２、Ｐ．９７〜１０２、"Ocean Development Papers", Wave Observation by New Structure at Sakata Port, Japan Society of Civil Engineers, 1986, Vol. 97-102,

「海上保安試験研究センター平成１６年度成果報告書」、多機能ブイに関する研究（空中型波高計）、海上保安庁海上保安試験研究センター技術第三課、２００６年、Ｐ．１〜３"Japan Coastal Security Research Center 2004 Results Report", research on multi-function buoys (aerial wave height meter), Japan Coast Guard Research Center for Coastal Safety Research, Technology Section 3, 2006, p. 1-3

なお、前記表面ブイにＧＰＳ式の位置センサを搭載した方式については、下記の非特許文献３に、また、前記表面ブイにＧＰＳ式の位置センサと傾斜センサを搭載した方式については、下記の非特許文献４にそれぞれ発表されている。 The method of mounting a GPS position sensor on the surface buoy is described in the following Non-Patent Document 3, and the method of mounting a GPS position sensor and an inclination sensor on the surface buoy is described in the following non-patent document. Each is disclosed in Patent Document 4.

「計測自動制御学会論文集」、ＧＰＳ単独測位方式による波浪計測システムについて、計測自動制御学会、２００５年、Vol.１、No.１、Ｐ．１〜８、"The Society of Instrument and Control Engineers", Wave Measurement System by GPS Positioning System, Society of Instrument and Control Engineers, 2005, Vol. 1-8,

「海洋調査技術学会第１７回研究成果発表会講演要旨集」、灯浮標搭載型ＧＰＳ波浪観測システムの開発（東京湾第二海堡南東方における実証観測結果）、海洋調査技術学会企画委員会発行、２００５年、Ｐ．３８〜３９、"Summary of the 17th Research Result Presentation Meeting of the Japan Society for Marine Surveys and Technology", Development of a GPS Wave Observation System with a Light Buoy Mount (Employment Observation Results at the South East of the Second Bay of Tokyo Bay), Published by the Japan Society for Marine Research and Technology Planning Committee 2005, p. 38-39,

非特許文献１、２に記載された方式は、いずれも、縦揺れ運動するスパーブイに固定したセンサで波面の上下揺れを計測し、そのデータに含まれている縦揺れ傾斜成分を除去して補正する方式である。現状では、スパーブイ用波高計としては、水面の上下動を計測する方式のみであり、ＧＰＳ式の位置センサを利用したブイ用の波浪計としては、上述の弛緩係留式表面ブイ搭載方式のみである。 Both methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 measure the vertical fluctuation of the wavefront using a sensor fixed to a spar buoy that oscillates and corrects it by removing the pitch component included in the data. It is a method to do. At present, the spar buoy wave height meter is only a method for measuring the vertical movement of the water surface, and the buoy wave meter using the GPS type position sensor is only the above-described relaxation mooring type surface buoy mounting method. .

さらに、海面に浮遊するブイにＧＰＳを搭載し、ＧＰＳで受信したＧＰＳ信号に基づいて海洋波の波高、流向流速、波向、周期、さらには、波長、波速を求める方式も、すでに提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。 Furthermore, a method has been already proposed in which a GPS is mounted on a buoy floating on the sea surface, and the wave height, current direction flow velocity, wave direction, period, and wavelength and wave speed of the ocean wave are calculated based on the GPS signal received by the GPS. (For example, see Patent Documents 1, 2, and 3).

特許第３６５８５９５号明細書Japanese Patent No. 3658595

特許第３７２６１１２号明細書Japanese Patent No. 3726112

特許第３７６０２４３号明細書Japanese Patent No. 3760243

非特許文献１、２に記載された現状のスパーブイ用波浪計は、主として海洋波の波面の上下運動計測用センサとブイ傾斜センサによる補正を組み合わせた方式である。容量式センサ型では、ワイヤ状感知部が波面を貫通するため、ダイバー作業による後付け工事が必要となり、その作業が非常に厄介であり、しかも、高波圧が作用する箇所に計測機器が来るため、破損のおそれが極めて大きいという欠点がある。一方、空中発射式センサ型は超音波タイプのため高価で、消費電力も大きいという欠点がある。従って、これらの波浪計を既設のスパーブイに容易に後付けできないのみならず、波浪（波高・波向き）計測では２つのセンサが必要となり、トータルコスト（製作時の初期コスト及び運用中のコスト）が高く付くので、現実に普及していない。しかも、波浪以外の潮流力（潮流流速および流向）は計測できない。 The current spar buoy wavemeters described in Non-Patent Documents 1 and 2 are systems in which correction by a sensor for measuring vertical motion of a wavefront of ocean waves and correction by a buoy tilt sensor is combined. In the capacitive sensor type, because the wire-like sensing part penetrates the wavefront, it is necessary to install it later by diver work, which is very troublesome, and the measurement equipment comes to the place where high wave pressure acts, There is a disadvantage that the risk of breakage is extremely high. On the other hand, the air-launch sensor type is an ultrasonic type and is expensive and has a drawback of high power consumption. Therefore, not only can these wave meters be easily retrofitted to existing spar buoys, but also two sensors are required for wave (wave height / wave direction) measurement, and the total cost (initial cost during production and cost during operation) It's expensive, so it's not really popular. Moreover, tidal forces other than waves (tidal current velocity and direction) cannot be measured.

また、上記特許文献１〜３においてＧＰＳが搭載されているブイは、いずれも海面に浮遊する漂流式のブイ（係留されていない）であって、その計測システムは、図１に示す６種類の揺れによる漂流式ブイの変動の大きい運動データのうちの上下方向変位を抽出して波高、周期を求め、また、平面データから波向または流向流速を求める方式である。 In addition, the buoys equipped with GPS in Patent Documents 1 to 3 are all drifting buoys (not moored) floating on the sea surface, and the measurement system includes six types shown in FIG. This is a method of obtaining the wave height and period by extracting the vertical displacement from the motion data with large fluctuation of the drifting buoy caused by the shaking, and obtaining the wave direction or the flow direction flow velocity from the plane data.

このような実情に鑑み、本発明者等は、既存の緊張係留型スパーブイの上部に従来から用いられているＧＰＳ式の運動計測センサを搭載し、スパーブイ上部の動揺による運動変位（スパーブイの回転を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいて波によるスパーブイの縦揺れ振幅角とその運動周期を求め、また、これらの値から波高を推定し、合わせて、前記３次元位置データから波向軸の平均方位と有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を求め、さらに、前記３次元位置データに基づいて潮流によるスパーブイの傾斜角、潮流の流向を算出し、この数値から最終的に潮流流速、流向を推定することを見出した。 In view of such circumstances, the present inventors mounted a conventionally used GPS-type motion measurement sensor on the upper part of an existing tension mooring-type spar buoy, and the movement displacement (spar buoy rotation caused by the sway buoy upper part) Measured in time series as 3D position data, based on this 3D position data obtained in time series, obtained the pitch amplitude angle and motion period of the spar buoy by the wave, and estimated the wave height from these values. In addition, the mean direction of the wave direction axis, the significant wave, the 1/10 maximum wave, the highest wave, the wave height and period of the average wave, and the wave number are obtained from the three-dimensional position data. Based on this, the inclination angle of the spar buoy and the flow direction of the tidal current were calculated, and it was found that the flow velocity and direction of the flow were finally estimated from these values .

すなわち、本発明のスパーブイの海象計測方法では、スパーブイ上部に搭載したＧＰＳ式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいて波によるスパーブイの縦揺れ振幅角φと運動周期Ｔwを求める。なお、スパーブイの運動周期と波の周期とは一致するとして扱うものとする。 That is, in the sea buoy measurement method of the spar buoy of the present invention, the movement displacement due to the spar buoy's upper sway is measured in a time series as three-dimensional position data by a GPS motion measurement sensor mounted on the spar buoy, and this time series obtained. Based on the three-dimensional position data, the pitch amplitude angle φ and the motion period Tw of the spar buoy are obtained. Note that the spar buoy motion period and the wave period are assumed to be the same.

この方法によれば、従来の海洋波の波面の上下運動（上下揺れ）を計測する方式ではなく、時系列で得られたスパーブイ上部の動揺による運動変位の３次元位置データに基づいてスパーブイの縦揺れ振幅角φとその運動周期Ｔwを求めるアルゴリズムを採用しているので、ＧＰＳ測位データに基づいたリアルタイムな海象情報を極めて簡単に、かつ、精度良く安定して得ることができる。 According to this method, instead of the conventional method of measuring the vertical motion (sway) of the wave front of ocean waves, the vertical direction of the spar buoy is based on the three-dimensional position data of the motion displacement due to the sway of the spar buoy obtained in time series. Since an algorithm for obtaining the swing amplitude angle φ and its motion period Tw is employed, real-time sea state information based on GPS positioning data can be obtained very simply, accurately and stably.

ＧＰＳ式の運動計測センサとして、単独測位方式、ディファレンシャル方式、キネマティック方式のものを用いることができる。単独測位方式は１つのＧＰＳ受信機を用いるだけで済むのに対して、ディファレンシャル方式は位置補正用のディファレンシャルビーコンを用いなければならず、さらに、キネマティック方式は陸側に固定された基準局を必要とする。従って、価格的に安い単独測位方式の運動計測センサを用いるのが低コストで済むという点で有利である。 As the GPS motion measurement sensor, a single positioning method, a differential method, or a kinematic method can be used. The single positioning method requires only one GPS receiver, whereas the differential method must use a differential beacon for position correction, and the kinematic method requires a reference station fixed on the land side. And Therefore, it is advantageous to use a motion measurement sensor of a single positioning method that is inexpensive in terms of cost.

上記方法により得られたスパーブイの縦揺れ振幅角φとその運動周期Ｔwの数値から海洋波の波高Ｈwの近似値を求め、その数値をもって海洋波の波高を推定することができる。この方法によれば、ＧＰＳ測位データに基づいて海洋波の波高を極めて簡単に、かつ、精度良く安定して得ることができる。 An approximate value of the wave height Hw of the ocean wave is obtained from the numerical value of the pitch amplitude angle φ of the spar buoy obtained by the above method and its motion period Tw, and the wave height of the ocean wave can be estimated from the value. According to this method, the wave height of the ocean wave can be obtained very simply, accurately and stably based on the GPS positioning data.

波高の近似値の求め方として、あらかじめ作成しておいた運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間計算法を用いることができる。この場合には、事前計算により波高−周期−縦揺れ振幅角の関係を運動特性テーブル化して準備しておくことができるので、ＧＰＳ式の運動計測センサで得られた任意の動揺実測データに対応する波高値を補間計算により極めて簡単に得ることができる。運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間計算法以外にも、カーブフィットによるパラメータ近似式を用いることにより代数計算する方法を採用することもできるが、テーブルルックアップによる補間計算法を用いる方が波高値を素早く得ることができるのみならず、より正確な数値を得ることができるので、特に有利である。 As a method for obtaining the approximate value of the wave height, an interpolation calculation method based on a table lookup of a motion characteristic table prepared in advance can be used. In this case, the relationship between wave height, period, and pitch amplitude angle can be prepared as a motion characteristic table by pre-calculation, so it can be used for any actual motion measurement data obtained by a GPS motion measurement sensor. The peak value to be obtained can be obtained very easily by interpolation calculation. In addition to the interpolation calculation method using the table lookup of the motion characteristic table, a method of algebraic calculation can be adopted by using a parameter approximation formula by curve fitting, but the peak value is more when using the interpolation calculation method by table lookup. Is particularly advantageous because it is possible not only to be obtained quickly but also to obtain more accurate numerical values.

スパーブイ上部に搭載したＧＰＳ式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データから得られる波のデータから、ゼロアップクロス法により各波に対するスパーブイの縦揺れ振幅角φと周期Ｔwを求め、求められた縦揺れ振幅角φと周期Ｔwの数値から、波高Ｈw−波の周期Ｔw−縦揺れ振幅角φの運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間法より波高Ｈwの近似値を求め、これらのデータを統計処理することにより、有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を求める。
この海象計測方法によれば、ＧＰＳ測位データに基づいたリアルタイムな海象情報から、有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を極めて簡単に、かつ、精度良く得ることができる。 Spar buoy measured time series motion displacement caused by sway spar buoy top with movement measurement sensor equipped with GPS type on top as the three-dimensional position data, from the data of the resulting waves from the three-dimensional position data obtained by the time series, The pitch amplitude H and the period Tw of the spar buoy for each wave are obtained by the zero-up cross method, and the wave height Hw−the period Tw of the wave−the pitch amplitude angle φ is obtained from the obtained values of the pitch amplitude angle φ and the period Tw. By calculating the approximate value of the wave height Hw by interpolation using the table lookup of the motion characteristic table, and statistically processing these data , the wave height and period of the significant wave, 1/10 maximum wave, highest wave, average wave, and Find the wave number.
According to this sea state measurement method, the wave height and period of the significant wave, 1/10 maximum wave, highest wave, average wave, and wave number are obtained from the real-time sea state information based on the GPS positioning data. Can get well.

スパーブイ上部に搭載したＧＰＳ式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいてスパーブイの運動中心の平均傾斜角θaveと平均方位角ψaveを求め、これを風と潮流によるスパーブイの傾斜角θa＋θsと方位角ψa＋ψsとする一方、スパーブイ上部に搭載した風向風速計のデータから風によるスパーブイの傾斜角θaと風向ψaを求め、前記平均傾斜角θaveから風による前記スパーブイの傾斜角θaの成分を差し引くことにより、また、前記平均方位角ψaveから前記風向ψaの成分を差し引くことにより、潮流によるスパーブイの傾斜角θsと潮流の流向ψsを算出し、この数値から最終的に潮流流速Ｖsと潮流流向ψsの近似値を求め、その数値をもって潮流流速、流向を推定する。
この海象計測方法によれば、算出された潮流によるスパーブイの傾斜角θsと潮流の流向ψsの数値から、潮流流速Ｖsと潮流流向ψsの近似値を極めて簡単に、かつ、精度良く安定して得ることができるので、潮流流速、流向を推定するのに極めて都合が良い。 A GPS-type motion measurement sensor mounted on the upper part of the spar buoy measures the movement displacement due to the swaying of the upper part of the spar buoy in time series as three-dimensional position data. Based on this three-dimensional position data obtained in time series, the movement center of the spar buoy is measured. The average inclination angle θave and the average azimuth angle ψave are obtained and set as the spar buoy inclination angle θa + θs and azimuth angle ψa + ψs by wind and tidal currents. By obtaining the wind direction ψa and subtracting the component of the inclination angle θa of the spar buoy due to the wind from the average inclination angle θave, and subtracting the component of the wind direction ψa from the average azimuth angle ψave, the inclination angle of the spar buoy due to tidal current θs and tidal current direction ψs are calculated, and finally, approximate values of tidal current velocity Vs and tidal current direction ψs are obtained from these values. Flow rate, to estimate the flow direction.
According to this oceanographic measurement method, an approximate value of the tidal current velocity Vs and tidal current direction ψs can be obtained very simply, accurately and stably from the numerical values of the calculated spar buoy inclination angle θs and tidal current direction ψs. Therefore, it is very convenient to estimate the tidal flow velocity and direction.

風によるスパーブイの傾斜角θa及び潮流流速Ｖsの求め方として、あらかじめ作成しておいた運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間計算法を用いることができる。この場合には、事前計算により、風速Ｖa−風によるスパーブイの傾斜角θaの関係及び潮流によるスパーブイの傾斜角θs−潮流流速Ｖsの関係を運動特性テーブル化して準備しておくことができるので、ＧＰＳ式の運動計測センサで得られた任意の動揺実測データから、風によるスパーブイの傾斜角θa及び潮流流速Ｖsを、補間計算により極めて簡単に得ることができる。運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間計算法以外にも、カーブフィットによるパラメータ近似式を用いることにより代数計算する方法を採用することもできるが、テーブルルックアップによる補間計算法を用いる方が波高値を素早く得ることができるのみならず、より正確な数値を得ることができるので、特に有利である。 As a method of obtaining the inclination angle θa of the spar buoy and the tidal flow velocity Vs due to the wind, an interpolation calculation method by table lookup of a motion characteristic table prepared in advance can be used. In this case, it is possible to prepare the relationship of the spar buoy inclination angle θa due to the wind velocity Va and the spar buoy inclination angle θ s due to the tidal current to the tidal current flow velocity Vs as a motion characteristic table by preliminary calculation. The inclination angle θa of the spar buoy caused by the wind and the tidal current flow velocity Vs can be obtained very easily by interpolation calculation from arbitrary fluctuation measurement data obtained by the GPS type motion measurement sensor. In addition to the interpolation calculation method using the table lookup of the motion characteristic table, a method of algebraic calculation can be adopted by using a parameter approximation formula by curve fitting, but the peak value is more when using the interpolation calculation method by table lookup. Is particularly advantageous because it is possible not only to be obtained quickly but also to obtain more accurate numerical values.

請求項１記載の海象計測方法は、時系列で得られたスパーブイ上部の動揺による運動変位の３次元位置データに基づいてスパーブイの縦揺れ振幅角φとその運動周期Ｔwを求めるアルゴリズムを採用しているので、ＧＰＳ測位データに基づいたリアルタイムな海象情報を極めて簡単に、かつ、精度良く安定して得ることができる。この方法をシステムとして実装することによって、スパーブイ上部の動揺による運動変位を時系列で得ることができ、その３次元位置データに基づいて例えば波高値を求めることができるので、極めて便利である。また、既存のスパーブイに従来から用いられているＧＰＳ式の運動計測センサをスパーブイの上部に容易に後付けするだけで良く、コスト面でも大きなメリットがある。 The sea state measurement method according to claim 1 employs an algorithm for obtaining the longitudinal amplitude angle φ of the spar buoy and its motion period Tw based on the three-dimensional position data of the motion displacement caused by the sway of the upper part of the spar buoy obtained in time series. Therefore, real-time sea state information based on GPS positioning data can be obtained very easily, accurately and stably. By implementing this method as a system, it is possible to obtain time-sequential movement displacement due to the shaking of the upper part of the spar buoy. For example, the peak value can be obtained based on the three-dimensional position data, which is very convenient. Moreover, it is only necessary to easily retrofit the existing spar buoy with a GPS-type motion measurement sensor, which is conventionally used, and this has a great cost advantage.

スパーブイは波浪中において、波と同じ周期で波向きと同じ方向に動揺運動する。実海域では、この運動に風、潮流による定常傾斜が加わるが、スパーブイ上部におけるこれらの運動変位を時系列に計測することにより、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいてスパーブイの縦揺れ振幅角φとその運動周期Ｔw、波高値Ｈwなど、リアルタイムな海象情報を得ることができる。 The super buoy oscillates in the wave in the same direction as the wave direction with the same period as the wave. In the actual sea area, a steady slope due to wind and tidal currents is added to this movement. By measuring these movement displacements in the upper part of the spar buoy in time series, the vertical direction of the spar buoy is based on this three-dimensional position data obtained in time series. Real-time sea state information such as the swing amplitude angle φ, the motion period Tw, and the peak value Hw can be obtained.

スパーブイの波浪中の縦揺れ角θwは微小であることが多いが、従来の弛緩係留式表面ブイに比べてブイ全長は長く、しかも、水深が深くなると回転アームもさらに長くなるので、変位増幅率もアップされる。逆に、水深が浅くなると、ブイの固有周期が波周期に近くなり、同調現象により縦揺れ振幅が大きくなる。
従って、水深にかかわらずスパーブイ上部の変位が確保され、少なくとも計測精度は確保できる。 The pitch angle θw in the wave of a super buoy is often very small, but the overall length of the buoy is longer than that of a conventional mooring-type surface buoy, and the rotation arm becomes longer as the water depth increases. Also up. Conversely, when the water depth becomes shallow, the natural period of the buoy becomes close to the wave period, and the pitch amplitude increases due to the tuning phenomenon.
Therefore, the displacement of the upper part of the spar buoy is ensured regardless of the water depth, and at least the measurement accuracy can be ensured.

スパーブイにより海象を計測するに当って請求項２記載の方式を用いれば、得られたスパーブイの縦揺れ振幅角φとその運動周期Ｔwから、海洋波の波高Ｈwの近似値を容易に得ることができるので、ＧＰＳ測位データに基づいて海洋波の波高Ｈwを極めて簡単に、かつ、精度良く安定して得ることができる。 If the method according to claim 2 is used to measure the sea condition with a sparse buoy, an approximate value of the wave height Hw of the ocean wave can be easily obtained from the pitch amplitude angle φ of the spar buoy and its motion period Tw. Therefore, the ocean wave height Hw can be obtained very simply, accurately and stably based on the GPS positioning data.

請求項３記載の方式を用いれば、ＧＰＳ受信機で得られた任意の動揺実測データに対応する波高値Ｈwを補間計算により極めて簡単に得ることができる。そして、波高−周期−縦揺れ振幅角の関係は事前に計算してあらかじめテーブル化して準備しておくことができるので、波浪の計測など海象計測を実施する上で極めて有利である。また、カーブフィットによるパラメータ近似式を用いることにより代数計算する方法を採用した場合よりも、波高値を素早く得ることができるのみならず、より正確な数値を得ることができるので、特に有利である。 If the method of Claim 3 is used, the peak value Hw corresponding to the arbitrary fluctuation measurement data obtained by the GPS receiver can be obtained very simply by interpolation calculation. Since the relationship between the wave height, the period and the pitch amplitude angle can be calculated in advance and tabulated in advance, it is extremely advantageous in carrying out sea state measurement such as wave measurement. In addition, it is particularly advantageous because not only can the peak value be obtained quickly, but also a more accurate numerical value can be obtained than when the algebraic calculation method is employed by using a parameter approximation formula by curve fitting. .

請求項４記載の方式を用いれば、ＧＰＳ測位データに基づいたリアルタイムな海象情報から、有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を極めて簡単に、かつ、精度良く得ることができる。 If the method of Claim 4 is used, from the real-time sea state information based on GPS positioning data, the wave height and period of a significant wave, 1/10 maximum wave, highest wave, average wave, and wave number are very easily Can be obtained with high accuracy.

請求項５記載の方式を用いれば、算出された潮流によるスパーブイの傾斜角θsと潮流の流向ψsの数値から、潮流流速Ｖsと潮流流向ψsの近似値を極めて簡単に、かつ、精度良く安定して得ることができるので、潮流流速、流向を推定するのに極めて都合が良い。 If the method of claim 5 is used, the approximate value of the tidal current velocity Vs and tidal current direction ψs can be stabilized very easily and accurately from the numerical values of the calculated spar buoy inclination angle θs and tidal current direction ψs. Therefore, it is extremely convenient for estimating the tidal current flow velocity and direction.

請求項６記載の方式を用いれば、ＧＰＳ式の運動計測センサで得られた任意の動揺実測データから、風によるスパーブイの傾斜角θa及び潮流流速Ｖsと潮流流向ψsを、補間計算により極めて簡単に得ることができる。カーブフィットによるパラメータ近似式を用いることにより代数計算する方法を採用した場合よりも、風によるスパーブイの傾斜角θa及び潮流流速Ｖsと潮流流向ψsを素早く得ることができるのみならず、より正確な数値を得ることができるので、特に有利である。 If the method according to claim 6 is used, it is very easy to interpolate the inclination angle θa of the spar buoy, the tidal current velocity Vs and the tidal current direction ψs due to the wind from arbitrary measurement data obtained by the GPS motion measurement sensor. Obtainable. Compared to the case of using an algebraic calculation method by using a parameter approximation equation by curve fitting, not only can the slope angle θa of the spar buoy and the tidal current velocity Vs and tidal current direction ψs be obtained more quickly, but also more accurate numerical values. Is particularly advantageous.

本発明によるスパーブイによる海象計測方法とその装置の最も好ましい実施の形態を、図３〜図１２に基づいて詳細に説明する。
本発明によるスパーブイによる海象計測方法を、図３において「本方式」と示す。この方式とは、図１１、図１２に示すように、スパーブイＳの上部にＧＰＳ式の信号を受信するアンテナ１と、前記アンテナ１で受信した前記信号を処理してスパーブイＳの動揺による３次元位置を計測するＧＰＳ式の運動計測センサ２を搭載し、このＧＰＳ式の運動計測センサ２が受信したスパーブイＳの上部の動揺による運動変位（ｘ，ｙ，ｚ）を時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データ（図５の上側３つのグラフに、ｘ、ｙ、ｚ成分としてプロットされている）に基づいて波によるスパーブイＳの縦揺れ振幅角φと運動周期Ｔwを求める方式である。そして、この方法により得られたスパーブイＳの縦揺れ振幅角φと運動周期Ｔwの数値から波高Ｈwの近似値を求め、その数値をもって海洋波の波高値を推定することができる。 A most preferred embodiment of a sea state measurement method and apparatus using a spar buoy according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The sea state measurement method using a spar buoy according to the present invention is shown as “the present method” in FIG. As shown in FIGS. 11 and 12, this method includes an antenna 1 that receives a GPS signal on the upper part of the spar buoy S, and a three-dimensional operation caused by the fluctuation of the spar buoy S by processing the signal received by the antenna 1. A GPS-type motion measurement sensor 2 for measuring the position is mounted, and the displacement (x, y, z) due to the shaking of the upper part of the spar buoy S received by the GPS-type motion measurement sensor 2 is measured in time series. Based on this three-dimensional position data obtained as a series (plotted as x, y, and z components in the upper three graphs of FIG. 5), the pitch amplitude angle φ and the motion period Tw of the spar buoy S due to the wave are obtained. It is a method to seek. Then, an approximate value of the wave height Hw can be obtained from the numerical values of the pitch amplitude angle φ and the motion period Tw of the spar buoy S obtained by this method, and the peak value of the ocean wave can be estimated from the numerical values.

また、時系列で得られた前記３次元位置データのうちｘ、ｙ方向である平面データから直線回帰計算で２つの変数ｘ、ｙの近似直線式を求め、この近似直線式の傾きから波向軸の平均方位を、さらに、時系列で得られた前記３次元位置データから得られる波のデータにより、有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を求めることができる。さらに、時系列で得られた前記３次元位置データに基づいてスパーブイの運動中心の平均傾斜角θaveと平均方位角ψaveを求め、これを風と潮流によるスパーブイの傾斜角θa＋θsと方位角ψa＋ψsとする一方、スパーブイ上部に搭載した風向風速計のデータから風によるスパーブイの傾斜角θaと風向ψaを求め、前記平均傾斜角θaveから風による前記スパーブイの傾斜角θaの成分を差し引くことにより、また、前記平均方位角ψaveから前記風向ψaの成分を差し引くことにより、潮流によるスパーブイの傾斜角θsと潮流の流向ψsを算出し、この数値から最終的に潮流流速Ｖsと潮流流向ψsの近似値を求め、その数値をもって潮流流速、流向を推定することができる。 In addition, an approximate linear expression of two variables x and y is obtained by linear regression calculation from plane data in the x and y directions among the three-dimensional position data obtained in time series, and the wave direction is determined from the slope of the approximate linear expression. Based on the average azimuth of the axis and the wave data obtained from the three-dimensional position data obtained in time series, the significant wave, 1/10 maximum wave, highest wave, average wave height and period, and wave number Can be sought. Further, based on the three-dimensional position data obtained in time series, the average inclination angle θave and average azimuth angle ψave of the spar buoy's motion center are obtained, and these are set as the inclination angle θa + θs and azimuth angle ψa + ψs of the spar buoy caused by wind and tidal currents. On the other hand, the inclination angle θa and the wind direction ψa of the spar buoy due to the wind are obtained from the data of the anemometer mounted on the upper part of the spar buoy, and the component of the inclination angle θa of the spar buoy due to the wind is subtracted from the average inclination angle θave. By subtracting the component of the wind direction ψa from the average azimuth angle ψave, the inclination angle θs of the spar buoy due to the tidal current and the tidal current direction ψs are calculated. The tidal flow velocity and direction can be estimated with these values.

ＧＰＳ式の運動計測センサ２として、ここでは単独測位方式のものを用いた場合を例示する。単独測位方式は１つのＧＰＳ受信機を用いるだけで済み、価格的にも安いので、ディファレンシャル方式やキネマティック方式のものに比べて低コストで済むという点で有利である。 As an example of the GPS type motion measurement sensor 2, a case where a single positioning type sensor is used is illustrated here. The single positioning method requires only one GPS receiver and is inexpensive in price, which is advantageous in that the cost is lower than that of the differential method or the kinematic method.

次に、スパーブイによるこのような海象計測の基本原理を説明する。
洋上に設置されたスパーブイＳは、風と潮流の荷重により傾斜し、また、波浪（波）により動揺する。スパーブイＳの動揺角をθ、風によるスパーブイの傾斜角をθa、潮流によるスパーブイの傾斜角をθs、波浪（波）によるスパーブイの傾斜角をθwとすると、各ベクトルの関係は例えば図４(a)のようになる。θ、θa、θs、θwはいずれも大きさと方向を持つベクトル量であり、各ベクトルの全動揺角θは次式(1)で表わされるように各ベクトルの合成値となる。 Next, the basic principle of such sea state measurement using a spar buoy will be described.
The spar buoy S installed on the ocean is tilted by the load of wind and tidal currents and is shaken by waves (waves). Assuming that the swing angle of the spar buoy S is θ, the inclination angle of the spar buoy due to wind is θa, the inclination angle of the spar buoy due to tidal current is θs, and the inclination angle of the spar buoy due to waves (waves) is θw, the relationship between the vectors is, for example, FIG. )become that way. θ, θa, θs, and θw are all vector quantities having magnitudes and directions, and the total oscillation angle θ of each vector is a combined value of the vectors as expressed by the following equation (1).

そして、図４(b)に示すように、各ベクトルのうちθa＋θsのベクトル量は定常な荷重による静的傾斜成分（定常成分）、θwのベクトル量は非定常な荷重による動的変動成分であり、全動揺角θが既知であれば、以下の式(1)より風と潮流による定常傾斜成分（θaとθsのベクトル量）を算出することにより、波による縦揺れ角θwが算定できる。さらに、風によるスパーブイの傾斜角θa、潮流によるスパーブイの傾斜角θsのいずれかが分かれば、ベクトル的引き算により、風または潮流による傾斜が算出できることになる。 As shown in FIG. 4B, among the vectors, the vector quantity θa + θs is a static inclination component (steady component) due to a steady load, and the vector quantity θw is a dynamic fluctuation component due to an unsteady load. If the total oscillation angle θ is known, the pitch angle θw due to the wave can be calculated by calculating the steady slope component (vector amount of θa and θs) due to wind and tidal current from the following equation (1). Further, if one of the inclination angle θa of the spar buoy due to the wind and the inclination angle θs of the spar buoy due to the tidal current is known, the inclination due to the wind or the tidal current can be calculated by vector subtraction.

従って、外力荷重（大きさと方向）とスパーブイの傾斜／動揺（これをブイの運動特性という）の関係があらかじめ分かっておれば、傾斜／動揺の計測データから風・潮流・波浪（波）による各外力を算出できる。この考えに基づけば、スパーブイＳの運動量データと風力計測データから、波浪および潮流の大きさ／方向（方位）を知ることができることになる。これが、本海象計測の基本原理である。なお、スパーブイＳに作用する前記外力とブイ運動の各ベクトル成分を、表１に整理して示す。 Therefore, if the relationship between the external force load (size and direction) and the spar buoy's tilt / sway (this is called the buoy's motion characteristics) is known in advance, each of the wind / tidal currents / waves (waves) can be determined from the tilt / sway measurement data. External force can be calculated. Based on this idea, the magnitude / direction (orientation) of waves and tidal currents can be known from the momentum data of the spar buoy S and the wind power measurement data. This is the basic principle of this oceanographic measurement. The vector components of the external force and buoy motion acting on the spar buoy S are summarized in Table 1.

時系列で得られた前記３次元位置データから、上記基本原理に基づいてソフトウエア処理だけで波浪データおよび潮流データを取得する手法の一例を、図１０に示すフローチャートに従いながら詳細に説明する。
スパーブイＳの上部にはＧＰＳ式の運動計測センサ２が搭載されているので、スパーブイＳの上部の動揺による運動変位（ｘ，ｙ，ｚ）の時系列データはリアルタイムで取得できる。図５の上側３つのグラフにそれぞれプロットされている値がそのデータである。一方、スパーブイＳの上部には風向風速計３が搭載されているので、風向風速データも容易に取得できる。 An example of a technique for acquiring wave data and tidal current data from the three-dimensional position data obtained in time series by only software processing based on the basic principle will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
Since the GPS type motion measurement sensor 2 is mounted on the upper part of the super buoy S, the time series data of the movement displacement (x, y, z) due to the shaking of the upper part of the super buoy S can be acquired in real time. The values plotted in the upper three graphs in FIG. 5 are the data. On the other hand, since the wind direction anemometer 3 is mounted on the upper part of the spar buoy S, wind direction and wind speed data can be easily acquired.

そこで、これらの実測データを取得する前に、あらかじめ風および潮流によるスパーブイの傾斜特性と、波浪によるスパーブイの縦揺れ特性を計算しておき、それらのデータを運動特性テーブルとしてテーブル化しておく（ステップＳ₀）。図６(a)が、波高Ｈw−波の周期Ｔw−縦揺れ振幅角φの関係を事前に計算して作成された運動特性テーブル、図６(c)が、風の風速Ｖa−風によるブイの傾斜角θaの関係を事前に計算して作成された運動特性テーブル、図６(d)が、潮流の流速Ｖs−潮流によるブイの傾斜角θsの関係を事前に計算して作成された運動特性テーブルである。 Therefore, before acquiring these measured data, the slope characteristics of the spar buoy due to wind and tidal currents and the pitch characteristics of the spar buoy due to waves are calculated in advance, and these data are tabulated as a motion characteristic table (step). S _0). FIG. 6A shows a motion characteristic table created by calculating in advance the relationship of wave height Hw−wave period Tw−pitch amplitude angle φ, and FIG. 6C shows wind velocity Va−wind buoy by wind. Fig. 6 (d) shows a motion characteristic table created by calculating in advance the relationship between the inclination angle θa of the tide and the motion created by calculating in advance the relationship between the current velocity Vs-the buoy's inclination angle θs. It is a characteristic table.

そして、スパーブイＳの上部の動揺による運動変位（ｘ，ｙ，ｚ）の時系列データを上述した手法により取得する（ステップＳ₁）。同じく、風向風速計３により風向風速データを取得する（ステップＳ₂）。これらのデータにはＧＰＳ固有のノイズが重畳しているが、取得したい海洋波の波周期とＧＰＳノイズ周期とは帯域が異なるので、適当なフィルタでフィルタ処理すれば、ＧＰＳ固有のノイズを除去することができる（ステップＳ₃）。
ＧＰＳ固有のノイズが除去されたこの３次元変位成分ｘ，ｙ，ｚは、図７に示すように、スパーブイＳの下端の回転基点を原点とする直交座標のｘ，ｙ，ｚに相当するので、それらの値を原点が同じとなる極座標（ｒ，θ，ψ）に変換する（ステップＳ₄）。変換された後のイメージを図８に模式的に示す。
なお、直交座標→極座標への変換式は、以下の式(2)、(3)で表わすことができる。 Then, the time series data of the movement displacement (x, y, z) due to the shaking of the upper part of the spar buoy S is acquired by the method described above (step S ₁ ). Similarly, wind direction and wind speed data is acquired by the wind direction anemometer 3 (step S ₂ ). GPS-specific noise is superimposed on these data, but the band of the ocean wave wave period and the GPS noise period that you want to acquire are different, so if you filter with an appropriate filter, the GPS-specific noise is removed. can (step S _3).
The three-dimensional displacement components x, y, and z from which GPS-specific noise has been removed correspond to x, y, and z of orthogonal coordinates with the rotation base point at the lower end of the spar buoy S as the origin, as shown in FIG. These values are converted into polar coordinates (r, θ, ψ) having the same origin (step S ₄ ). The image after conversion is schematically shown in FIG.
Note that the conversion formula from rectangular coordinates to polar coordinates can be expressed by the following formulas (2) and (3).

このようにして得られたスパーブイＳの動揺角θと方位角ψの時系列データを平均化し、スパーブイＳの運動中心における平均傾斜角θaveと平均方位角ψaveを求める（ステップＳ₅）。この平均傾斜角θaveと平均方位角ψaveが風と潮流による定常傾斜成分の合成値と方位角の合成値となる。すなわち、平均傾斜角θaveと平均方位角ψaveは以下の式(4)、(5)で表わすことができる。 The time series data of the swing angle θ and the azimuth angle ψ of the spar buoy S thus obtained are averaged, and the average inclination angle θave and the average azimuth angle ψave at the motion center of the spar buoy S are obtained (step S ₅ ). The average inclination angle θave and the average azimuth angle ψave are the combined value of the steady inclination component due to wind and tidal current and the combined value of the azimuth. That is, the average inclination angle θave and the average azimuth angle ψave can be expressed by the following equations (4) and (5).

このようにして、風と潮流による定常傾斜成分θa＋θsの値が求められると、波による変動成分θwはベクトル的引き算により算出することができ、その揺れ波形からゼロアップクロス法で各波に対するスパーブイＳの縦揺れ振幅角φと周期Ｔwとを求める（ステップＳ₆）。合わせて、前記時系列データからゼロアップクロス法で定義された波群の波数Ｎも容易に求めることができる。
ここに、ゼロアップクロス法とは、各波の波高の平均値をゼロとして、波形が負から正に横切るときから次に同じ状態になるまでを１つの波として扱う方法をいい、この波の高さを波高、横方向の幅（１つの波の時間）を周期という。 In this way, when the value of the steady slope component θa + θs due to wind and tidal current is obtained, the fluctuation component θw due to the wave can be calculated by vector subtraction, and the spar buoy S for each wave is obtained from the fluctuation waveform by the zero up cross method. The pitch amplitude angle φ and the period Tw are obtained (step S ₆ ). In addition, the wave number N of the wave group defined by the zero-up cross method can be easily obtained from the time series data.
Here, the zero-up cross method is a method in which the average value of the wave heights of each wave is set to zero and the waveform is treated as one wave from the time it crosses from negative to positive until the next same state. The height is called the wave height, and the width in the horizontal direction (time of one wave) is called the period.

次に、求められた縦揺れ振幅角φと周期Ｔwの数値から、波高Ｈwの近似値を求める（ステップＳ_７）。ここでは、あらかじめ作成しておいた図６(a)に示す運動特性テーブル（波高Ｈw−波の周期Ｔw−縦揺れ振幅角φ）のテーブルルックアップによる補間法を用いて波高Ｈwの近似値を求める。
例えば、図９に示すように、周期Ｔwと縦揺れ振幅角φの実測データがＴw＝１１．６８、φ＝１６．１６（実測データの表参照）のとき、図６(b)のグラフにおいて楕円で囲んだ範囲内にある実測値（黒点）は波高Ｈwが２ｍと３ｍとの間に位置するから、この実測値を囲む波高２ｍの２つの点Ａ、Ｂと波高３ｍの２つの点Ｃ、Ｄにおける周期Ｔwと縦揺れ振幅角φを図６(a)の運動特性テーブルから求める。 Next, an approximate value of the wave height Hw is obtained from the numerical values of the obtained pitch amplitude angle φ and the period Tw (step S ₇ ). Here, an approximate value of the wave height Hw is calculated by using an interpolation method based on a table lookup of the motion characteristic table (wave height Hw−wave period Tw−pitch amplitude angle φ) shown in FIG. Ask.
For example, as shown in FIG. 9, when the measured data of the period Tw and the pitch amplitude angle φ are Tw = 11.68 and φ = 16.16 (see the table of measured data), in the graph of FIG. Since the measured value (black dot) within the range enclosed by the ellipse is located between the wave height Hw of 2 m and 3 m, the two points A and B of the wave height 2 m surrounding the actual measured value and the two points C of the wave height 3 m , D, and the pitch Tw and pitch amplitude angle φ are obtained from the motion characteristic table of FIG.

これらの値は図６(a)の運動特性テーブルから直ちに読み取ることができ、図９において計算データを示す表にも示されている。これらの数値から、まず、前記実測値である点Ｒを通るＴw方向の内分比を計算し（０．６８）、波高２ｍの近似直線上における点Ｐの縦揺れ振幅角φ_pの値を比例計算で求める（１３．１７ｄｅｇ）。同じく、波高３ｍの近似直線上における点Ｑの縦揺れ振幅角φ_qの値を比例計算で求める（１７．１０ｄｅｇ）。次に、点Ｐ、Ｑ間の大きさに対する点Ｐ、Ｒ間の内分比を求める（０.７６）。そして、その比率から波高値Ｈwを比例計算で求める（２.７６ｍ）。かくして、実測値から補間計算で波高Ｈwの近似値を求めることができる。なお、ここでは、求められた数値のみを表わすこととする。
このような手法により波高Ｈwの近似値を求めた場合には、前記運動特性テーブルを用いるだけで補間法により波高値Ｈwを容易に得ることができるので、波浪の計測を極めて便利かつ迅速に実施することができ、しかも、その精度も上がる。 These values can be read immediately from the motion characteristic table of FIG. 6 (a), and are also shown in a table showing calculation data in FIG. From these numerical values, first, the internal ratio in the Tw direction passing through the point R, which is the actual measurement value, is calculated (0.68), and the value of the pitch amplitude angle φ _p of the point P on the approximate straight line with the wave height of 2 m is calculated. Obtained by proportional calculation (13.17 deg). Similarly, the value of the pitch amplitude angle φ _q of the point Q on the approximate straight line with a wave height of 3 m is obtained by proportional calculation (17.10 deg). Next, an internal ratio between the points P and R with respect to the size between the points P and Q is obtained (0.76). Then, the peak value Hw is obtained from the ratio by proportional calculation (2.76 m). Thus, an approximate value of the wave height Hw can be obtained from the actually measured value by interpolation calculation. Here, only the obtained numerical values are represented.
When an approximate value of the wave height Hw is obtained by such a method, the wave height value Hw can be easily obtained by the interpolation method only by using the motion characteristic table, so that the wave measurement is carried out extremely conveniently and quickly. And the accuracy is also improved.

ついで、時系列で得られた前記３次元位置データのうち、ｘ、ｙ方向である平面データから直線回帰計算で２つの変数ｘ、ｙの近似直線式を求め、この近似直線式の傾きから波向軸の平均方位ψ'wを求めることができる（ステップＳ₈）。
３次元位置計測データ（ｘ、ｙ、ｚ）のうち、ｘ、ｙ方向は平面データであるから、これを地図上にプロットして直線回帰計算で２つの変数ｘ、ｙの近似直線式を求める。直線回帰計算とは、変数ｘ、ｙのデータが多数存在し、変数ｘ、ｙの間に
ｙ＝ａ＋ｂｘ
のような１次式が成り立つと仮定し、実際の値であるｙと１次式で表わされるａ＋ｂｘとの間の差、ｙ残差の２乗の和が最小となるａ、ｂの組み合わせを求める計算であり、この計算に基づいて傾き（回帰係数）ｂを求めると、この傾きが波向軸の平均方位ψ'wに一致する。従って、時系列で得られた前記３次元位置データのうち、ｘ、ｙ方向である平面データから波向軸の平均方位ψ'wを極めて便利かつ迅速に求めることができ、しかも、その精度も上がる。 Next, among the three-dimensional position data obtained in time series, approximate linear expressions of two variables x and y are obtained by linear regression calculation from plane data in the x and y directions, and a wave is obtained from the slope of the approximate linear expression. The average direction ψ′w of the directional axis can be obtained (step S ₈ ).
Of the three-dimensional position measurement data (x, y, z), the x and y directions are plane data, so this is plotted on a map and approximate linear expressions of two variables x and y are obtained by linear regression calculation. . With linear regression calculation, there are many data of variables x and y, and y = a + bx between variables x and y
And a combination of a and b that minimizes the difference between the actual value y and a + bx expressed by the linear expression and the sum of the squares of the y residuals. When the slope (regression coefficient) b is obtained based on this calculation, this slope coincides with the average direction ψ′w of the wave direction axis. Therefore, among the three-dimensional position data obtained in time series, the average direction ψ′w of the wave direction axis can be obtained very conveniently and quickly from the plane data in the x and y directions, and the accuracy is also high. Go up.

なお、波向軸の平均方位ψ'wと波向き（波が向かってくる方向）ψwとは必ずしも一致するものではないが、実用上は波向軸の平均方位ψ'wを求めることで波向きを推定することが可能である。 Note that the average direction ψ′w of the wave direction axis and the wave direction (direction in which the wave is directed) ψw do not necessarily coincide with each other, but in practice, the wave direction axis ψ′w can be obtained by obtaining the average direction ψ′w of the wave direction axis. It is possible to estimate the orientation.

このような様々な波のデータを得ることができると、それらのデータを統計処理することにより、有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を求めることができる（ステップＳ₉）。なお、有義波とは、所定期間内に得られた波形を個々の波高に分解し、大きい順に並びかえて上位１／３について平均した波のことであり、１／１０最大波は、大きい順に並びかえて上位１／１０について平均した波のことである。 Once such various wave data can be obtained, statistical processing is performed on these data to determine the significant wave, 1/10 maximum wave, highest wave, average wave height and period, and wave number. (Step S ₉ ). The significant wave is a wave obtained by decomposing a waveform obtained within a predetermined period into individual wave heights and rearranging them in descending order and averaging the upper 1/3, and the 1/10 maximum wave is large. It is a wave averaged over the top 1/10 in order.

一方、ステップＳ₂において、風向風速計３によって取得された風向風速データから、あらかじめ作成しておいた図６(b)に示す運動特性テーブル（風速Ｖa−風によるスパーブイの傾斜角θa）のテーブルルックアップによる補間法を用いて、風によるスパーブイの傾斜角θaを求める（ステップＳ₁₀）。
この場合においても、縦揺れ振幅角φと周期Ｔwの数値から波高Ｈwの近似値を求める場合と全く同じ原理により、風速Ｖaの実測値から補間計算で風によるスパーブイの傾斜角θaを極めて便利かつ迅速に求めることができ、しかも、その精度も上がる。なお、風向風速計３によって、風向ψaも計測されている。 On the other hand, in step S ₂ , the motion characteristic table (wind speed Va−sparve inclination angle θa by wind) shown in FIG. 6 (b) prepared in advance from the wind direction wind speed data acquired by the wind direction anemometer 3. Using the interpolation method by lookup, the inclination angle θa of the spar buoy caused by wind is obtained (step S ₁₀ ).
Even in this case, the inclination angle θa of the spar buoy caused by the wind can be determined by the interpolation calculation from the actually measured value of the wind speed Va based on the same principle as when the approximate value of the wave height Hw is obtained from the numerical values of the pitch amplitude angle φ and the period Tw. It can be obtained quickly and the accuracy is improved. Note that the wind direction ψa is also measured by the wind direction anemometer 3.

風によるスパーブイの傾斜角θaの成分が求められると、潮流によるスパーブイＳの定常傾斜角θsとその流向ψsは、次式(6)、(7)によるベクトル的引き算により求めることができる（ステップＳ₁₁）。
そして、このθsの数値から、あらかじめ作成しておいた図６(c)に示す運動特性テーブル（潮流の流速Ｖs−潮流によるスパーブイの傾斜角θs）のテーブルルックアップによる補間法を用いて、潮流流速Ｖsを求める（ステップＳ₁₂）。
この場合においても、縦揺れ振幅角φと周期Ｔwの数値から波高Ｈwの近似値を求める場合と全く同じ原理により、潮流によるスパーブイＳの傾斜角θsの値から補間計算で潮流の流速Ｖsを極めて便利かつ迅速に求めることができ、しかも、その精度も上がる。 When the component of the inclination angle θa of the spar buoy due to the wind is obtained, the steady inclination angle θ s of the spar buoy S due to the tidal current and its flow direction ψs can be obtained by vector subtraction according to the following equations (6) and (7) (step S ₁₁ ).
Then, from this numerical value of θs, the tidal current is created by using an interpolation method by table lookup of a motion characteristic table (tidal current flow velocity Vs−spur buoy tilt angle θs) created in advance as shown in FIG. determining the flow velocity Vs (step S _12).
Even in this case, the flow velocity Vs of the tidal current is extremely determined by interpolation calculation from the value of the inclination angle θs of the spar buoy S due to the tidal current, based on the same principle as when the approximate value of the wave height Hw is obtained from the numerical values of the pitch amplitude angle φ and the period Tw. It can be obtained conveniently and quickly, and the accuracy is improved.

このように、ＧＰＳ式の運動計測センサ２が受信したスパーブイＳの上部の動揺による運動変位（ｘ，ｙ，ｚ）を時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいて波によるスパーブイＳの縦揺れ振幅角φと運動周期Ｔwを求めることができる。そして、この方法により得られたスパーブイＳの縦揺れ振幅角φと運動周期Ｔwの数値から波高Ｈwの近似値を求め、その数値をもって海洋波の波高値を推定することができる。 In this way, the movement displacement (x, y, z) due to the shaking of the upper part of the spar buoy S received by the GPS type motion measurement sensor 2 is measured in time series, and based on the three-dimensional position data obtained in time series. Thus, the pitch amplitude angle φ and the motion period Tw of the spar buoy S can be obtained. Then, an approximate value of the wave height Hw can be obtained from the numerical values of the pitch amplitude angle φ and the motion period Tw of the spar buoy S obtained by this method, and the peak value of the ocean wave can be estimated from the numerical values.

また、時系列で得られた前記３次元位置データのうちｘ、ｙ方向である平面データから波向軸の平均方位ψ'wを、さらに、時系列で得られた前記３次元位置データから得られる波のデータにより、有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を求めることができる。さらに、時系列で得られた前記３次元位置データに基づいて風によるスパーブイの傾斜角θaおよび潮流によるスパーブイの傾斜角θsと潮流の流向ψsを、そして、このθs、ψsの数値から最終的に潮流流速Ｖsと潮流流向ψsの近似値を求めることができる。 The average direction ψ′w of the wave direction axis is obtained from the plane data in the x and y directions among the three-dimensional position data obtained in time series, and further from the three-dimensional position data obtained in time series. The wave height and period and wave number of significant wave, 1/10 maximum wave, highest wave, and average wave can be obtained from the wave data obtained. Further, based on the three-dimensional position data obtained in time series, the inclination angle θa of the spar buoy caused by the wind, the inclination angle θs of the spar buoy caused by the tidal current and the flow direction ψs of the tidal current are finally obtained from the numerical values of the θs and ψs. An approximate value of the tidal current velocity Vs and the tidal current direction ψs can be obtained.

このような海象計測方法を実行するために、システムとして実装したのが海象計測装置である。基本的なシステム構成を図１１に示す。
ここに例示する装置には、ＧＰＳ式の信号を受信するアンテナ１と、前記アンテナ１で受信した前記信号を処理してスパーブイＳの動揺による３次元位置を計測するＧＰＳ単独測位式の運動計測センサ２とが備えられている。アンテナ１及び運動計測センサ２はスパーブイＳの上部に搭載されている。アンテナ１及び運動計測センサ２はスパーブイＳの頂部に搭載されていることが好ましい。また、風向風速計３がスパーブイＳの上部にさらに搭載されている。風向風速計３もスパーブイＳの頂部に搭載されていることが好ましい。
少なくとも、これらの機器をスパーブイＳの上部（好ましくは、頂部）に備えることによって、スパーブイＳの上部の動揺による運動変位の時系列データと風向風速データを、価格の安いＧＰＳ単独測位式の運動計測センサ２で取得することができる。 To perform such oceanographic measurement method, was implemented as the system is sea elephant measuring device. A basic system configuration is shown in FIG.
The apparatus illustrated here includes an antenna 1 that receives a GPS signal, and a GPS single-position motion measurement sensor that processes the signal received by the antenna 1 and measures a three-dimensional position due to the shaking of the spar buoy S. 2 is provided. The antenna 1 and the motion measurement sensor 2 are mounted on the upper part of the spar buoy S. The antenna 1 and the motion measurement sensor 2 are preferably mounted on the top of the spar buoy S. An anemometer 3 is further mounted on the upper part of the spar buoy S. The anemometer 3 is also preferably mounted on the top of the spar buoy S.
By providing these devices at the top (preferably the top) of the spar buoy S, the time series data and the wind direction and wind speed data of the motion displacement due to the sway of the top of the spar buoy S, the motion measurement of the GPS single positioning type at a low price. It can be acquired by the sensor 2.

この装置をスパーブイＳに搭載した場合には、スパーブイ頂部の動揺による運動変位のデータを幅広く取得することができ、それらのデータから種々のデータを得ることができる。そして、そのデータが通信アンテナ４を利用してデータ伝送装置により陸上の制御室に伝送されるので、衛星通信やインターネットと組み合わせれば、リアルタイムで波浪データおよび風向風速データを幅広く取得して提供できる。また、既存のスパーブイにこの装置を容易に後付けすることができ、コスト面でも大きなメリットがある。 When this apparatus is mounted on the spar buoy S, it is possible to acquire a wide range of motion displacement data due to the sway of the spar buoy, and various data can be obtained from these data. And since the data is transmitted to the land control room by the data transmission device using the communication antenna 4, when combined with satellite communication or the Internet, it is possible to acquire and provide a wide range of wave data and wind direction wind speed data in real time. . In addition, this device can be easily retrofitted to an existing spar buoy, which has a great cost advantage.

取得された波浪データや潮流データは海象計筺体５内にあるデータ処理装置、制御装置、データロガーなどの主要機器により解析され、また、上記手順に従って種々の計算が実行され、さらに、取得されたデータや計算結果を記憶しておくことができる。そして、得られた波浪・風・潮流による全ての海象計測データを一旦制御装置の記憶させておき、必要に応じて出力することができるようにしておくと便利である。
なお、図１１において、６は太陽電池パネル、７は電源としての蓄電池である。 The acquired wave data and tidal current data are analyzed by main equipment such as a data processing device, a control device, a data logger, etc. in the oceanographic gauge housing 5, and various calculations are executed according to the above procedure. Data and calculation results can be stored. Then, it is convenient to store all the sea state measurement data obtained by the waves, winds and tides once stored in the control device so that they can be output as necessary.
In addition, in FIG. 11, 6 is a solar cell panel, 7 is a storage battery as a power supply.

図１２に、図１１に示す海象計測システムを備えたスパーブイＳの一例を示す。図１１と図１２において、同じ機器は同じ図面符号で示してある。なお、８は灯ろう、９は櫓、１０は上部標柱、１１は梯子、１２は浮力体、１３は下部標柱、１４は主係留索、１５は沈錘である。
この形式のスパーブイＳの波浪中の縦揺れ角θwは微小であることが多いが、従来の弛緩係留式表面ブイに比べてブイ全長は長く、しかも、水深が深くなると回転アームｒ（図７、図８参照）もさらに長くなるので、変位増幅率もアップされ，逆に、水深が浅くなると、ブイの固有周期が波周期に近くなり、同調現象により縦揺れ振幅が大きくなる。従って、この形式のスパーブイＳによれば、水深にかかわらずスパーブイ上部の変位が確保され、少なくとも計測精度は確保できる。 FIG. 12 shows an example of a spar buoy S equipped with the sea state measurement system shown in FIG. In FIG. 11 and FIG. 12, the same apparatus is shown with the same drawing code | symbol. In addition, 8 is a lantern, 9 is a fence, 10 is an upper girder, 11 is a ladder, 12 is a buoyant body, 13 is a lower girder, 14 is a main mooring line, and 15 is a weight.
The pitch angle θw in the waves of this type of spar buoy S is often very small, but the overall length of the buoy is longer than that of the conventional relaxation mooring type surface buoy, and the rotating arm r (FIG. 7, FIG. 7) Since the displacement amplification factor is also increased, conversely, when the water depth becomes shallow, the natural period of the buoy becomes close to the wave period, and the pitch amplitude increases due to the tuning phenomenon. Therefore, according to this type of spar buoy S, the displacement of the spar buoy upper part is ensured regardless of the water depth, and at least the measurement accuracy can be ensured.

航路標識用のスパーブイのほか、原子力発電所全面海域や放水口付近に設置される海象観測用のスパーブイなど、様々なスパーブイに広く適用することができる。 In addition to spar buoys for navigation signs, it can be widely applied to a variety of spar buoys, such as the sea surface spar buoys installed in the entire area of the nuclear power plant and near the outlet.

波浪中におけるブイの揺れの種類を例示する概略図である。It is the schematic which illustrates the kind of buoy swing in the wave. 円筒ブイなどの弛緩係留式表面ブイと、引き込み係留式スパーブイなど緊張係留型スパーブイの２つの形式のブイの波浪中での揺れの状態を示す概要図である。It is a schematic diagram showing the state of swaying in the waves of two types of buoys, a relaxation mooring type surface buoy such as a cylindrical buoy and a tension mooring type spar buoy such as a retracting mooring type spar buoy. 波による水面変化をブイに固定した水位計測装置（水位計）で計測し、そのデータの傾き（揺れ）に対する補正を行って波高値を求める従来方式のスパーブイと、スパーブイ上部に運動計測センサを取り付け、この運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいて波浪データや潮流データを取得する新方式（本発明）のスパーブイを示す概要図である。A water level measurement device (water level meter) fixed to the buoy to measure water level changes due to waves, and corrects the inclination (sway) of the data to obtain the peak value. A motion measurement sensor is attached to the top of the spar buoy. , A new method (invention) of the spar buoy that measures the movement displacement due to the shaking of the upper part of the spar buoy with this movement measuring sensor in time series and acquires wave data and tidal current data based on this three-dimensional position data obtained in time series FIG. スパーブイの動揺角、風による傾斜角、潮流による傾斜角、波浪（波）による傾斜角の関係を示すもので、(a)は各ベクトルの関係を示す図、(b)は全動揺角を定常成分と変動成分に分けて時系列データとして示す図である。This figure shows the relationship between the swing angle of the super buoy, the inclination angle due to the wind, the inclination angle due to the tidal current, and the inclination angle due to the waves (waves). (A) shows the relationship between each vector, (b) shows the steady state of the total oscillation angle. It is a figure shown as time series data divided into a component and a fluctuation component. スパーブイの上部の動揺による運動変位の時系列データを示すグラフで、上側３つは極座標に変換する前のものを、下側は極座標に変換した後の状態を示す。It is a graph which shows the time series data of the movement displacement by the fluctuation | variation of the upper part of a super buoy, and the upper three shows the state before converting into a polar coordinate, and the lower side shows the state after converting into a polar coordinate. スパーブイの運動特性を示すもので、(a)は、波高−波の周期−縦揺れ振幅角の関係を事前に計算して作成された運動特性テーブル、(b)は、それを表わしたグラフ、(c)は、風の風速―風によるブイの傾斜角の関係を事前に計算して作成された運動特性テーブル、(d)は、潮流の流速―潮流によるブイの傾斜角の関係を事前に計算して作成された運動特性テーブルである。This shows the kinematic characteristics of the super buoy. (A) is a kinematic characteristic table created by calculating in advance the relationship between wave height-wave period-pitch amplitude angle, and (b) is a graph representing it. (c) is a motion characteristic table created by calculating in advance the relationship between the wind speed of wind and the inclination angle of the buoy due to the wind, and (d) is the relationship between the current velocity of the buoy and the inclination angle of the buoy due to the tidal current. It is the movement characteristic table created by calculation. スパーブイの動揺に関する座標系の概要図である。It is a schematic diagram of the coordinate system regarding the swaying of the super buoy. スパーブイの上部の動揺による運動変位を極座標に変換した場合のイメージを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the image at the time of converting the movement displacement by the shake of the upper part of a super buoy into a polar coordinate. 図６(a)に示す運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間法を用いて、波高の近似値を求める場合の補間計算の一例を示す概要図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of an interpolation calculation when an approximate value of a wave height is obtained using an interpolation method based on a table lookup of the motion characteristic table illustrated in FIG. 本海象計測方法によるデータ処理の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the data processing by this sea state measurement method. 海象計測装置の基本的なシステム構成を示す概要図である。A schematic diagram showing a basic system configuration of the sea elephants measuring device. 図１１に示す装置を備えたスパーブイの一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of a spar buoy provided with the apparatus shown in FIG.

１…アンテナ、２…運動計測センサ、θ…動揺角、θa…風によるブイの傾斜角、θs…潮流によるブイの傾斜角、θw…波によるブイの傾斜角、φ…波によるブイの縦揺れ振幅角、Ｖa…風の風速、Ｖs…潮流の流速、ψs…潮流の流向、Ｈw…波高、Ｔw…周期、ψ'w…波向軸の平均方位。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna, 2 ... Motion measurement sensor, (theta) ... Swing angle, (theta) a ... The inclination angle of the buoy by a wind, (theta) s ... The inclination angle of the buoy by a tidal current, (theta) w ... The inclination angle of the buoy by a wave, (phi) ... Amplitude angle, Va: wind speed of wind, Vs: flow velocity of tidal current, ψs: flow direction of tidal current, Hw: wave height, Tw: cycle, ψ'w: average direction of wave direction axis.

Claims

スパーブイ上部に搭載したＧＰＳ式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいて波によるスパーブイの縦揺れ振幅角φと運動周期Ｔwを求めることを特徴とするスパーブイによる海象計測方法。 A GPS-type motion measurement sensor mounted on the upper part of the spar buoy measures the movement displacement caused by the sway of the upper part of the spar buoy in time series as three-dimensional position data. A sea state measurement method using a spar buoy characterized by obtaining a swing amplitude angle φ and a motion period Tw.

請求項１記載の方法により得られたスパーブイの縦揺れ振幅角φと運動周期Ｔwの数値から波高Ｈwの近似値を求め、その数値をもって海洋波の波高を推定することを特徴とするスパーブイによる海象計測方法。 An approximate value of the wave height Hw is obtained from the numerical values of the pitch amplitude angle φ and the motion period Tw of the spar buoy obtained by the method according to claim 1, and the wave state of the ocean wave is estimated from the numerical values. Measurement method.

近似値の求め方として、あらかじめ作成しておいた運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間計算法を用いることを特徴とする請求項２記載のスパーブイによる海象計測方法。 3. The method of measuring sea conditions using a spar buoy according to claim 2, wherein an interpolation calculation method using table lookup of a motion characteristic table prepared in advance is used as a method of obtaining the approximate value.

スパーブイ上部に搭載したＧＰＳ式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データから得られる波のデータから、ゼロアップクロス法により各波に対するスパーブイの縦揺れ振幅角φと周期Ｔwを求め、求められた縦揺れ振幅角φと周期Ｔwの数値から、波高Ｈw−波の周期Ｔw−縦揺れ振幅角φの運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間法より波高Ｈwの近似値を求め、これらのデータを統計処理することにより、有義波、１／１０最大波、最高波、平均波の波高と周期、そして波数を求めることを特徴とするスパーブイによる海象計測方法。 The GPS movement measurement sensor mounted on the upper part of the super buoy measures the movement displacement due to the sway of the upper part of the spar buoy in time series as the three-dimensional position data. From the wave data obtained from this three-dimensional position data obtained in time series, The pitch amplitude H and the period Tw of the spar buoy for each wave are obtained by the zero-up cross method, and the wave height Hw−the period Tw of the wave−the pitch amplitude angle φ is obtained from the obtained values of the pitch amplitude angle φ and the period Tw. By calculating the approximate value of the wave height Hw by interpolation using the table lookup of the motion characteristic table, and statistically processing these data , the wave height and period of the significant wave, 1/10 maximum wave, highest wave, average wave, and A sea state measurement method using a spar buoy characterized by obtaining a wave number.

スパーブイ上部に搭載したＧＰＳ式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を３次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られたこの３次元位置データに基づいてスパーブイの運動中心の平均傾斜角θaveと平均方位角ψaveを求め、これを風と潮流によるスパーブイの傾斜角θa＋θsと方位角ψa＋ψsとする一方、スパーブイ上部に搭載した風向風速計のデータから風によるスパーブイの傾斜角θaと風向ψaを求め、前記平均傾斜角θaveから風による前記スパーブイの傾斜角θaの成分を差し引くことにより、また、前記平均方位角ψaveから前記風向ψaの成分を差し引くことにより、潮流によるスパーブイの傾斜角θsと潮流の流向ψsを算出し、この数値から最終的に潮流流速Ｖsと潮流流向ψsの近似値を求め、その数値をもって潮流流速、流向を推定することを特徴とするスパーブイによる海象計測方法。 A GPS-type motion measurement sensor mounted on the upper part of the spar buoy measures the movement displacement due to the swaying of the upper part of the spar buoy in time series as three-dimensional position data, and based on this three-dimensional position data obtained in time series, The average inclination angle θave and the average azimuth angle ψave are obtained and set as the spar buoy inclination angle θa + θs and the azimuth angle ψa + ψs by the wind and tidal currents. By obtaining the wind direction ψa and subtracting the component of the inclination angle θa of the spar buoy due to the wind from the average inclination angle θave, and subtracting the component of the wind direction ψa from the average azimuth angle ψave, the inclination angle of the spar buoy due to tidal current θs and tidal current direction ψs are calculated, and finally, approximate values of tidal current velocity Vs and tidal current direction ψs are obtained from these values. Flow rate, oceanographic measuring method according to the spar buoy, characterized in that to estimate the current direction.

風によるスパーブイの傾斜角θa及び潮流流速Ｖsの求め方として、あらかじめ作成しておいた運動特性テーブルのテーブルルックアップによる補間計算法を用いることを特徴とする請求項５記載のスパーブイによる海象計測方法。 6. A method for measuring sea conditions using a spar buoy according to claim 5 , wherein an interpolation calculation method using a table look-up of a motion characteristic table prepared in advance is used as a method for obtaining the inclination angle θa and the tidal flow velocity Vs of the spar buoy by wind. .