気象画像解析方法
【課題】気象衛星の画像データを用いて地震の発生を的確に検出可能な画像解析方法を提供する。
【解決手段】気象衛星による気象画像データを解析する方法は、取得した気象画像データを、地形画像データとの対応する領域を明らかにするように、画像上に棒状マーカーを表示して地形画像データに載せ、気象画像データについてしきい値として設定した複数の明度値より明度の低い気象画像データを削除してスキャンすることにより得られる明度差を利用して、気象画像データを３次元表示し、得られた明度差および３次元データから、地震の有無を検出する。
【解決手段】気象衛星による気象画像データを解析する方法は、取得した気象画像データを、地形画像データとの対応する領域を明らかにするように、画像上に棒状マーカーを表示して地形画像データに載せ、気象画像データについてしきい値として設定した複数の明度値より明度の低い気象画像データを削除してスキャンすることにより得られる明度差を利用して、気象画像データを３次元表示し、得られた明度差および３次元データから、地震の有無を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震の発生を検出可能な気象画像解析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震発生時にはその規模により、特殊な気象画像が確認されている。
気象衛星の画像は、地形データに重ね合わせて用いられるが、地形データに対応したいずれの位置に雲が存在するのか、また、台風級の大きな勢力の低気圧に伴う雲の流れや台風の目の存在、気圧配置等を確認することができる。
【０００３】
このような、気象衛星の画像データは、所定時間ごと（現在は３０分ごと）に更新され、天気予報や台風の進路予想等に使用されている。
【０００４】
気象衛星の画像としては、可視画像と赤外線画像がある。可視画像は太陽の反射光を捕らえた画像で、白い雲ほど厚みがあり、視覚的に認識できる。赤外線画像は温度観測により、雲頂の高度を見積もり、可視画像とは異なる。ただし、夜間の観測も可能である。
ある地域の一定時間継続した特殊な気象画像では、その地域で際立って明度の差が生じている。ここでは、そのような特殊な画像を異常気象画像と称する。
２００８年６月１４日８時４３分ごろ、マグニチュード７．２の岩手・宮城内陸地震が発生した。この地域のその時刻の４時間前の前後で同様な異常気象画像が確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０９４１７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】国土地理院：数値地図１ｋｍメッシュ（標高），１９９７年７月
【非特許文献２】榎田：光弾性実験の画像解析法の研究，日本実験力学会講演論文集，ｐｐ．３２７−３３０，３，２００６
【非特許文献３】グラフィソフト社：ＡｒｃｈｉＣＡＤ１１，２００７
【非特許文献４】産業技術総合研究所：全国主要活断層活動確率地図，２００５年９月
【非特許文献５】東京大学出版会：活断層詳細デジタルマップ，２００７年５月
【非特許文献６】国土地理院：数値地図２５０ｍメッシュ（標高），１９９７年７月
【非特許文献７】日本大地図帳 十訂版：平凡社，２００８
【非特許文献８】世界を見渡す３Ｄソフトウェア，ｈｔｔｐ：／／ｅａｒｔｈ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏ．ｊｐ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述したように、気象衛星の画像は、地形データに対応した雲の位置や、大きな勢力の低気圧に伴う雲の流れや台風の目の存在を確認することができるが、地震等の発生は、その画像の特質から確認、あるいは予測することが極めて困難である。
【０００８】
地震の検出のために、気象衛星の画像を３次元表示することにより、解明の糸口を得ることができる可能性があるものと考えられる。
しかしながら、たとえば大きな勢力の台風を含む気象衛星の可視画像は、九州や四国の全体を覆うような厚い雲が存在する場合、明度が高く明度差が少ないため、３次元表示をすることは困難である。
【０００９】
３次元表示がより明確な赤外線画像を利用することも可能であるが、地形データに比べて、気象データはそのピクセル数が少なく粗いために、現状では気象異常状態の発生検出に用いることは難しい。
【００１０】
また、気象画像データのデータ間を線形補間してデータ数を増やす処理を行うことにより、前記気象データのピクセル数は多少改善されてはいるが、デジタル画像のような、鮮明な地形データとはなかなか合致しないのが現状であった。
【００１１】
本発明は、効果的にフーリエ近似および地形データと気象画像データの位置合わせを行うことにより、地震時における気象画像データから得られるデータが、地形画像データとほぼ一致する程度まで精度の高められた、気象画像データの解析方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点は、気象衛星による原気象画像データを解析する気象画像解析方法であって、地形データを、メッシュ地図を用いて３次元表示して地形画像データとし、前記地形画像データから海域と湖を示すデータを削除した後地形をいくつかに分割し、前記原気象画像データについて、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成することによりデータ数を増やし、取得した線形補間後気象画像データを、前記地形画像データとの対応する領域を明らかにするように連結させて前記地形画像データに載せ、前記気象画像データ中の明度の高い、少なくとも経線、緯線、地形境界線を削除して、当該線の周辺の雲または隣り合う明度に置き換えて画像に修正し、前記気象画像データについて複数の明度値をしきい値として設定し、当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャンすることにより得られる明度差を利用して、前記気象画像データを３次元表示し、前記明度差および前記３次元表示気象画像データから、地震の有無および震源地を検出する。
【００１３】
好適には、地形画像データと気象画像データの連結は、両画像を棒状マーカーで結ぶことによりなされる。
【００１４】
本発明の第２の観点は、最低明度値を求める基準、気象画像データの精度を高める基準など、求められる基準によって、線形補間の倍率およびフーリエ級数近似曲線の級数項数を変更し、有効な明度差を得ることができる。
【００１５】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による７０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１６】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による７０〜８０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１７】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による８０〜９０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１８】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による９０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１９】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による７０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２０】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による７０〜８０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２１】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による８０〜９０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２２】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による９０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２３】
好適には、原気象画像を、最低明度値を得る場合よりも高いピクセル数および／または級数項数フーリエ級数近似曲線で作成されることにより、地震による異常気象画像を検出するための最高明度値、および高精度の気象画像データを得る。
【００２４】
本発明において、原気象画像データとは、変更、調整しない気象衛星による気象画像データである。
【００２５】
また、本発明において、メッシュとは、グリッドデータのことをいう。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、気象衛星の画像データの明度差を利用することにより地震の発生および震源を的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１（Ａ）はメッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加したものである。図１（Ｂ）は削除されたメッシュ番号を除いて、メッシュを通し番号に並べ替え、その座標軸を入れ替えさらに節点番号を通し番号順に並べ替えたものである。
【図２】図２は東北の地形画像である。
【図３】図３はメッシュ削除後の３次元表示である。
【図４】図４はデータ数を増やして、３倍線形補間によるフーリエ級数近似曲線（８０％）で作成した東北地方の地形画像である。
【図５】図５はデータ数を増やして、３倍線形補間によるフーリエ級数近似曲線（８０％）で作成した東北地方の地形画像である。
【図６】図６は気象庁発表の２００８年０６月１４日０８時４３分頃発生した岩手・宮城内陸地震の各地の震度に関する情報である。
【図７】図７は、気象庁発表の同地震の推計震度４以上の範囲を示した詳細である。
【図８】図８は震度計の設置位置を示す。
【図９】図９は岩手県周辺の活断層分布を示す。図９（Ａ）は２００５年度版、図９（Ｂ）は２００７年度版での表示である。
【図１０】図１０は図９（Ａ）の活断層分布に、地表地震断層の調査地点を重ねて示している。
【図１１】図１１は岩手・宮城県内陸南部で発生した地震の明度の高い経線、緯線、地形境界線の削除前後の赤外画像である。
【図１２】図１２は線形補間前後の画像のピクセル数を示す。図１２（Ａ）は線形補間前（３７行３７列）であり、図１２（Ｂ）は線形補間後（３倍８０％，１０９行１０９列）である。
【図１３】図１３は地震発生時刻（８時４３分）から４時間前の前後の各時刻の気象画像である。
【図１４】図１４は図１３（Ａ）の拡大図である。
【図１５】図１５は図１３（Ｂ）の拡大図である。
【図１６】図１６は図１３（Ｃ）の拡大図である。
【図１７】図１７は図１３（Ｄ）の拡大図である。
【図１８】図１８は図１３（Ｅ）の拡大図である。
【図１９】図１９は岩手県付近を拡大した画像で、図１９（Ａ）・（Ｃ）・（Ｅ）は経線等削除前、図１９（Ｂ）・（Ｄ）・（Ｆ）は削除後の画像である。
【図２０】図２０は岩手県付近を拡大した画像で、図２０（Ａ）・（Ｃ）は経線等削除前、図２０（Ｂ）・（Ｄ）は削除後の画像である。
【図２１】図２１は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０５以下で削除した表示である。図２２は３倍１００％で明度値１４５以下を削除した表示である。図２１〜図２９において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２および３は最高明度地点を表す。
【図２２】図２２は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１４５以下を削除した表示である。
【図２３】図２３は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図２４】図２４は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図２５】図２５は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近東西断面である。
【図２６】図２６は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図２７】図２７は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図２８】図２８は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、図２７の上空からの視線の平面表示である。
【図２９】図２９は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、西方向からの視線の３次元表示である。
【図３０】図３０は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０３以下で削除した表示である。図３０〜図３８において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２、３および４は最高明度地点、５および６は小高明度地点を表す。
【図３１】図３１は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１０７以下を削除した表示である。
【図３２】図３２は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図３３】図３３（Ａ）・（Ｂ）は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図３４】図３４は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近東西断面である。
【図３５】図３５は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図３６】図３６は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図３７】図３７は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり図３６の上空からの視線の平面表示である。
【図３８】図３８は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、南西方向からの視線の３次元表示である。
【図３９】図３９は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示である。図３９〜図４７において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２、３および４は最高明度地点、５は小高明度地点を表す。
【図４０】図４０は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１２０以下を削除した表示である。
【図４１】図４１は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図４２】図４２は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図４３】図４３は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図４４】図４４（Ａ）・（Ｂ）は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図４４（Ａ）は３倍８０％で作成した震源地付近東西断面であり、図４４（Ｂ）は３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図４５】図４５は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図４６】図４６は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図４５の上空からの視線の平面表示である。
【図４７】図４７は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、東方向からの視線の３次元表示である。
【図４８】図４８は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示である。図４８〜図５６において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２および３は最高明度地点、５および６は小高明度地点を表す。
【図４９】図４９は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１０６以下を削除した表示である。
【図５０】図５０は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図５１】図５１は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図５２】図５２は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近東西断面である。
【図５３】図５３は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図５４】図５４は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図５５】図５５は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり図５４の上空からの視線の平面表示である。
【図５６】図５６は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、西方向からの視線の３次元表示である。
【図５７】図５７は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０１以下で削除した表示である。図５７〜図６３において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２および３は最高明度地点を表す。
【図５８】図５８は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１１４以下を削除した表示である。
【図５９】図５９は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図５９（Ａ）・（Ｂ）は３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図６０】図６０は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図６０（Ａ）・（Ｂ）は３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。図６０（Ａ）は３倍８０％で作成した震源地付近東西断面であり、図６０（Ｂ）は３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図６１】図６１は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図６２】図６２は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図６１の上空からの視線の平面表示である。
【図６３】図６３は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、西方向からの視線の３次元表示である。
【図６４】図６４は、各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の震源地付近の地形との関係についての表示であり、平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１５以下を削除した表示である。
【図６５】図６５は、各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の震源地付近の地形との関係についての表示であり、平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１７以下を削除した表示である。
【図６６】図６６は、各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の震源地付近の地形との関係についての表示であり、図６４を用いて震源地付近の震度分布を震度５弱以上について表示している。
【図６７】図６４の地形の中央部分を図６７（Ａ）は１ｋｍメッシュを用いた表示で、図６７（Ｂ）は２５０ｍメッシュを用いた表示である。
【図６８】図６８は３倍８０％で作成した震源付近の東西断面で、地形は２５０ｍメッシュの表示である。
【図６９】図６９は南北断面で、地形中央部分は２５０ｍ、両端は１ｋｍメッシュの表示である。
【図７０】図７０は震源付近の衛星画像である。
【図７１】図７１は震源付近の分県図である。
【図７２】図７２（Ａ）は震源付近の３次元地形であり、図７２（Ｂ）は震源付近の地形拡大図である。
【図７３】図７３は地震直後の荒砥沢ダムの上空写真である。
【図７４】図７４は岩手県付近の地形に４時の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０５以下を削除した表示である。ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２、３および４は最高明度地点、５および６は小高明度地点を表す。
【図７５】図７５は数値地図１ｋｍメッシュデータである。
【図７６】図７６は、本発明の実施形態に係る画像解析装置（気象異常検出装置）の構成例を示すブロック図である。
【図７７】画像データ群を示すグラフであり、図７７（Ａ）はフーリエ級数に回帰させるデータ群のグラフであり、図７７（Ｂ）は図７７（Ａ）に示すデータ群をフーリエ級数に回帰させて得られる近似曲線のグラフである。
【図７８】気象画像の基点として日本地形の区域での４交点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００２９】
図７６は、本発明の実施形態に係る気象画像解析において使用する気象画像解析装置（気象異常検出装置）の構成例を示すブロック図である。
【００３０】
気象画像解析装置（気象異常検出装置）１０は、図７６に示すように、地形データ記憶部１１、気象画像データ提供部１２、気象画像データ取得部１３、記憶部１４、操作部１５、表示部１６、および処理部１７を主構成要素として有している。
【００３１】
地形データ記憶部１１は、５ｍから１ｋｍメッシュまで種々の数値地図として国土地理院から公開（たとえば非特許文献１あるいは非特許文献６参照）されている地形データのうち、たとえば１ｋｍメッシュの地形データを記憶する。
地形データ記憶部１１は、たとえばＣＤＲＯＭ等の記憶媒体として形成され、処理部１７によりアクセス可能な図示しない光記録再生装置等にセットされ、処理部１７により記憶データが読み出される。
この読み出される地形データの数値データは、地形標高の他に標高０ｍの海域は−９９９９、湖は０００００で表示されるように形成されている。
【００３２】
気象画像データ提供部１２は、気象衛星を通して撮像された気象画像データを記憶するデータベースとして形成され、気象画像データ取得部１３を介して取得可能に構成されている。
気象画像データ提供部１２は、気象衛星を通して赤外線画像あるいは可視画像として撮像され、３０分ごとに更新され、所定期間のデータが蓄積される。
【００３３】
気象画像データ取得部１３は、処理部１７による気象画像データ取得の指示に応答して、気象画像データ提供部１２にデータ要求等の送受によるネゴシエーション（データの交換手続）等を行って気象画像データを取得する。
気象画像データ取得部１３により取得された気象画像データは、記憶部１４に格納される。
【００３４】
記憶部１４は、処理部１７のメインプログラムや気象画像の解析プログラム、計算プログラム等を記憶する。
また、記憶部１４は、画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、あるいは解析処理中のデータ等が一時的にあるいは保存データとして記憶される。
記憶部１４は、処理部１７によりアクセスされ、データが読み出されたり、書き込まれたりする。
【００３５】
操作部１５は、キーボードやマウス等により構成され、処理部１７において、所望のプログラムを実行するためのコマンドや設定値を入力し、処理部１７に指示するために使用される。
【００３６】
表示部１６は、たとえば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）や液晶表示パネル（ＬＤＣ）等の各種表示装置により構成され、表示部１６のモニタ部には、取得した画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、解析処理のデータ、解析結果が表示される。
また、表示部１６のモニタ部には、処理部１７への処理の指示のためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面が表示される。
【００３７】
処理部１７は、気象画像解析装置１０全体の各部の制御を行う。
処理部１７は、操作部１５の操作入力に応答して気象画像解析のため、地形データ記憶部１１による地形データの取得、気象画像データ取得部１３を通しての気象画像データの取得、取得データの記憶部１４への格納処理、読み出し処理を行う。
さらに、処理部１７は、以下に詳述するような、取得したデータのモディファイ処理、合成処理、気象画像データの複数の明度値をしきい値としたスキャン処理等を行って、気象画像データの解析処理を行い、取得した画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、解析処理のデータ、解析結果等の表示部１６への３次元表示制御等を行う。
【００３８】
以下、本実施形態に係る気象画像データの解析処理について、図面に関連付けて説明する。
【００３９】
＜処理の概略＞
地形データは５ｍから１ｋｍメッシュまで種々の数値地図として国土地理院から公開（非特許文献１および６）されている。
本実施形態においては、たとえば、１ｋｍメッシュを用いて地形を３次元表示する。この数値データは地形標高の他に標高０ｍの海域は−９９９９、湖は０００００で表示されている。まず、これらの海域と湖を地形データから削除して３次元表示する。海域と湖を省くことで地形の表示がより明確になり、画像表示時間も短縮できる。
【００４０】
次に、本実施形態においては、気象衛星ひまわりの気象画像データを地形画像データとの対応する領域を明らかにするように連結させて地形画像データ上に載せて、その明度差を利用して３次元表示する。その際、明度の低いデータを削除して表示する。これにより、明度の高い厚い雲等が表示可能になる。なお、画像の明度は、０〜２５５の２５６の値をとることが可能であり、明度値２５５に近いほど画像は白く表示され、明度値０に近いほど画像は黒く表示される。
【００４１】
また、地形画像データと気象画像データの同じ領域において、地形画像データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく粗いために、後で詳述するように、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、そのデータ数を増やす処理を行う。
【００４２】
以下の処理部１７における気象画像データの解析処理のより具体的な処理について、順を追って説明する。
【００４３】
＜地形データの海域と湖の削除＞
上述したように、１ｋｍメッシュの数値地図は地形標高の他に標高０ｍの海域は−９９９９、湖は０００００で表示されている。その行列数は８０×８０で、そのユニットを連結して求める地形が表示できる。
ここでは、そのユニットを連結して九州の地形データの行列を作成する。地形標高データを３次元表示するために、そのデータをＤＸＦ（Ｄｒａｗｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｆｉｌｅ）変換して３次元ＣＡＤで読み込み、地形メッシュを作成する。
その際、湖と海域の標高０ｍ以下のメッシュを削除する。
【００４４】
図１（Ａ）・（Ｂ）は地形データのメッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加した例を示す図であって、図１（Ａ）はメッシュの削除前を示し、図１（Ｂ）はメッシュの削除後を示している。
【００４５】
地形データは、図１（Ａ）に示すように、メッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加したものである。その後、標高０の節点を含むメッシュ、たとえば、図１（Ａ）で番号６，７，１０，１１のメッシュを削除する。
図１（Ｂ）に示すように、削除されたメッシュ番号を除いて、メッシュを通し番号に並べ替え、その座標値を入れ替える。さらに節点番号を通し番号に並べ替える。
これにより、節点番号が１から昇順に付加されてＤＸＦ変換が可能になる。
【００４６】
図２（Ａ）・（Ｂ）は、海域と湖の削除前後の東北の地形画像を示す図であって、図２（Ａ）が海域と湖の削除前の画像を示す図であり、図２（Ｂ）が海域と湖の削除後の画像を示す図である。
図３は、海域と湖の削除後の東北の３次元表示画像を示す図である。
【００４７】
図２は、行列数８０×８０のユニットを３行３列連結したもので、海域と湖のメッシュ削除前と削除後の表示である。図３は、同様にメッシュ削除後の３次元表示である。震源地を垂直な棒状マーカーでマークしている。この図では特に傾きの大きい部分でメッシュが粗い。
【００４８】
また、地形画像と気象画像の同じ領域において、地形画像データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく表示が粗くなる。
そこで、本実施形態においては、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、データ数を増やして表示する。
【００４９】
図４、５はデータを増やして、３倍線形補間によるフーリエ級数近似曲線（８０％）で作成した。図２、３と比較してより細密な地形画像表示である。３次元の傾きの大きい部分も、鮮明に表示されている。震源地付近は山間部で、西部には標高１６００ｍの栗駒山があり、東部は標高３５０ｍ前後の山が散在している。
【００５０】
以下、上記実施の形態を実際の地震の検出に適用した具体例を述べる。
【００５１】
岩手・宮城内陸地震
２００８年０６月０８日８時４３分頃、岩手県で地震が発生した。震源地は岩手県南部（北緯３９度２分、東経１４０度５３分）で震源の深さは約８ｋｍ、地震の規模（マグニチュード）は７．２と推定されている。岩手県奥洲市衣川区で最大震度は６強である。気象庁発表の各地の震度に関する情報、地震情報を図６、７に示す。
【００５２】
岩手県周辺の活断層、地震分布を図９に示す。図９（Ａ）は２００５年度版（非特許文献４）、図９（Ｂ）は２００７年度版（非特許文献５）での表示である。この時点までに岩手県南部の活断層は見つかっていなかったため、×印の震源付近に活断層は表示されていない。
【００５３】
図９（Ａ）の活断層分布に、地表地震断層の調査地点を重ねて、活断層分布と地震発生後確認された断層を図１０に示している。
【００５４】
気象衛星の画像には、気象画像のほかに、明度の明るい経線、緯線、地形境界線などが含まれているので、それらの線を削除して気象画像の明度のみを表示する必要がある。そのため、それらの線の周辺の隣り合う明度に置き換えて、余計なデータを削除した画像に修正する。
【００５５】
気象衛星の画像には可視画像と赤外画像があり、可視画像は太陽の反射光を捕らえた画像で、白い雲ほど厚みがあり、視覚的に認識できる。一方、赤外画像は赤外線の強さから物体の表面温度を測定し、白い雲ほど温度の低い高い位置の雲、あるいは積乱雲等を表示している。ただし、夜間の測定も可能である。
【００５６】
可視画像は一般的に明度差が少ないため、明度差を利用した３次元表示を明確にできない。そこで、ここでは３次元表示がより明確な赤外画像を利用する。
【００５７】
図１１は岩手・宮城県内陸南部で発生した地震の明度の高い経線、緯線、地形境界線の削除前後の赤外線画像である。
【００５８】
また、地形と気象画像の同じ領域において、地形データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく、表示が粗くなる。そこで、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、データ数を増やして表示する。
【００５９】
次に、地形データの海域と湖の削除と同様に、明度の低い気象画像データを削除して表示する。
これにより、明度の高い厚い雲等が表示可能になる。
図１２は線形補間前後の赤外線画像の３次元表示例である。
【００６０】
図１２（Ａ）・（Ｂ）は、線形補間前後の赤外線画像表示を示す図であって、図１２（Ａ）が画像のピクセル数の少ない線形補間前（３７行３７列）の赤外線画像を示す図であり、図１２（Ｂ）が線形補間後（３倍，８０％，１０９行１０９列）の赤外線画像を示した図である。図１２（Ａ）・（Ｂ）に示すように、ピクセル数の少ない線形補間前の画像を線形補間すると、線形補間後の画像はその３倍（級数の項数８０％）のピクセル数で、細密で滑らかな曲面になっている。
【００６１】
本実施形態においては、気象画像データを線形補間し、たとえば等間隔にサンプリングされている離散画像データ群、あるいは、不等間隔にサンプリングされている離散画像データ群を元にして、データ数が画像データ群のデータ数の所定倍の回帰用データを生成し、この回帰用データを、項数が画像データ群のデータ数よりも小さいフーリエ級数に回帰させて元の画像データ群を近似する。その結果、近似により得られたデータ群の各データは滑らかに変化するようになり、かつ、近似の精度が向上する。
【００６２】
すなわち、本実施形態においては、画像データ群をフーリエ級数に回帰させることによる近似を行う。
後述するとおり、画像データ群のデータ数が多いほど近似精度が良くなり、項数が少なくなるほど、計算時間は短くなる。そこで、本実施形態においては、対象の地形をいくつかに分割し、単位画像あたりのデータ数を多くすることによって高精度の近似を得る。
【００６３】
離散データ群をフーリエ級数へ回帰させる手法について、以下に簡単に説明する。
【００６４】
フーリエ級数を用いると、回帰曲線により再現しようとする離散データ群の曲線を、三角関数を用いて１つの式によって表現することができる。
等間隔にＮ個のデータがサンプリングされる関数ｘ（ｔ）をフーリエ級数で表わすとすると、Ａ０，Ａ１，Ａ２，…，ＡｋおよびＢ０，Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｋを適宜決められる定数としたとき、ｘ（ｔ）＝Ａ０＋Ａ１ｃｏｓｔ＋Ａ２ｃｏｓ２ｔ＋…＋Ａｋｃｏｓｋｔ＋…＋Ｂ０＋Ｂ１ｓｉｎｔ＋Ｂ２ｓｉｎ２ｔ＋…＋Ｂｋｓｉｎｋｔ＋…として表わすことができる。
上式をまとめると下記式（１）のようになる。
【００６５】
【数１】
【００６６】
式（１）において、Δｔがサンプリング間隔を示し、ＮΔｔが関数ｘ（ｔ）の継続区間を示している。
式（１）はｋについて０から無限大まで総和している無限級数であるが、ｋ＝Ｎ／２までで打ち切ると、下記式（２）で表される有限三角級数となる。
【００６７】
【数２】
【００６８】
上式（２）によって表わされる関数を、サンプリング間隔ΔｔでサンプリングされたＮ個のサンプル値ｘｍ（ｍ＝０，１，２，…，Ｎ−１）を通るような関数に直すと、各サンプル値ｘｍは以下の式（３）のように表わすことができる。
【００６９】
【数３】
【００７０】
上式（３）における係数Ａｋ、Ｂｋはそれぞれ下記式（４）、（５）で表すことができる。
【００７１】
【数４】
【００７２】
【数５】
【００７３】
上式（３）で表わされる関数は、各サンプル値ｘｍを全て正確に通過する。したがって、上式（３）を用いれば、画像データ群をフーリエ級数に回帰させて、近似曲線を得ることができる。
【００７４】
ただし、式（３）の関数をそのまま用いて画像データ群を全て通過するように回帰させると、フーリエ級数に回帰させて得られた近似曲線は図７７（Ａ）に示すグラフＧＤＣ１のように細かい増減を繰返す曲線となってしまう。
フーリエ級数近似後のデータの値が細かく増減することを防止して滑らかな近似曲線が得られるようにするために、本実施形態においては、式（３）の関数の項数、すなわち係数Ａｋ、Ｂｋの数を、ステップＳＴ１において得られた画像データ群のデータ数よりも小さい所定の数にして画像データ群をフーリエ級数に回帰させる。
【００７５】
フーリエ級数の項数の数については、画像データ群のデータ数の約数十％程度にすることが、等高線等の特定のためには好ましい。
画像データ群のデータ数が少な過ぎると、十分な近似精度が得られなくなるほど項数ｐの数が少なくなる。
したがって、必要な近似精度にもよるが、項数ｐを増加してある程度の近似精度を確保するために、元となる画像データ群のデータ数もある程度必要である。画像データ群のデータ数が多いほど近似精度が良くなる。
【００７６】
項数ｐが少なくなるほど、式（３）の関数の計算時間は短くなり、得られる近似曲線は滑らかになる傾向にある。
ただし、項数ｐが少なくなると画像データ群の後ろの部分において近似値との間の誤差が大きくなってくる。そこで、近似の精度を高めるために、本実施形態においては画像データ群に付加的な付加データ群を加えて、フーリエ級数に回帰させるデータ数を画像データ群の所定倍に増やす。
【００７７】
処理部１７は、フーリエ級数に回帰させるデータ数を増やすために、得られた画像データ群に加える付加データ群を生成する。
フーリエ級数は周期関数であるため、この性質を利用して近似の精度を高めるために、付加データ群は、その個々のデータが、その大きさについて画像データ群の最後のデータを中心として画像データ群の各々のデータの大きさに対称となるように配列されたデータ群として生成する。
本実施形態においては、付加データ群の個々のデータを破線により繋いだグラフＧＤＣ１’が、図７７（Ａ）に示すように画像データ群のグラフＧＤＣ１の最後の点を通る縦線に対してグラフＧＤＣ１に線対称になるように付加データ群を生成する。
グラフＧＤＣ１’がグラフＧＤＣ１の最後の点を中心としてグラフＧＤＣ１に点対称になるように付加データ群を生成してもよいが、近似精度向上の観点からは、図７７（Ａ）に示すようにグラフが線対称となるようなデータを付加データ群とすることが好ましい。
【００７８】
以上のように、画像データ群の最後のデータに対称となるように配列した付加データ群を画像データ群に付加することより、式（３）におけるサンプル値の数をＮ個ではなくαＮ個とすることができる。αＮ個となったデータ群を、回帰用データ群と呼ぶ。
ここで、係数αは、データ数を増やすという観点から自然数とする。特に、フーリエ級数の周期的性質を利用して近似の精度を向上させるという観点からは、係数αを偶数とすることが好ましい。係数αを偶数（たとえば２）とすれば、元の画像データ群の全てのデータが、画像データ群の最後のデータを中心として対称な大きさを持つデータとして全て用いられるためである。
ただし、データ数を増やすという観点からは、係数αを正の小数とすることもできる。
係数αを２以上にして最初のＮ個のデータの２倍以上のデータ数にするためには、最初の画像データ群に基づいて生成した回帰用データ群を第１のデータ群と考え、このデータ群の最後のデータを中心として対称となるように新たなデータ群を生成すればよい。
【００７９】
以上のように生成して得た回帰用データ群を、処理部１７がフーリエ級数に回帰させる。
【００８０】
回帰用データ群をフーリエ級数に回帰させて得られる近似曲線のグラフＦＧＤＣ１を図７７（Ｂ）に示す。図７７（Ｂ）の横軸は図７７（Ａ）と同じ測定軸ＭＡＬ上の基準位置Ａからの距離［ｍｍ］を表わしており、縦軸は輝度の大きさを表わしている。
回帰用データ群をフーリエ級数に回帰させると回帰用データ群全体についての近似曲線を得ることができるが、等色線の位置特定のためには測定軸ＭＡＬ上の画像データ群に関する解析結果のみが必要であるため、図７７（Ｂ）には元の画像データ群に関する部分の近似曲線のグラフＦＧＤＣ１のみを示している。
【００８１】
グラフＦＧＤＣ１から明らかなように、項数ｐをある程度小さくしてフーリエ級数に回帰させることにより、各データの値は滑らかに変化するようになる。
また、付加データ群を含めて数が増えたデータを用いて回帰させているため、フーリエ級数への近似後の各データは滑らかに変化しつつも元の画像データ群との誤差は小さくなり、近似の精度が向上している。
元の画像データ群を用いることにより、生成した回帰用データ群が周期的なデータになるほど、近似の精度は向上すると考えられる。ただし、得られる近似曲線の滑らかさと近似の精度は、画像データ群の変化の特性や項数ｐ、回帰用データ群のデータ数等のパラメータの組み合わせにより複雑に変化し、一概に決まるものではない。
【００８２】
そして、このようにして得られたフーリエ近似曲線による輝度値をＤＸＦ変換して３次元のメッシュ画像として表示させた。
【００８３】
次に、地形画像と気象画像の３次元表示について説明する。
【００８４】
＜地形画像と気象画像の３次元表示＞
気象画像の基点として日本地形の区域では、東経１３０度、北緯３０度、東経１４０度、北緯３０度、東経１３０度、北緯４０度および東経１４０度、北緯４０度の４交点が利用可能である。
図７８は、気象画像の基点として日本地形の区域での４交点を示す図である。
処理部１７は、この交点を基点として地形画像と気象画像を一致させて両画像を表示部１６に表示させる。
東北地方の地形ではその交点の東経１４０度、北緯４０度を基点として利用する。また、地形データに対して気象データを約１．７倍拡大して大きさを地形と一致させている。
【００８５】
次に、各時刻の気象画像と地形との関係を検討する。図１３は地震発生時刻（８時４３分）から４時間前の前後の各時刻の気象画像である。また、図１９・２０は岩手県付近を拡大した画像で、図１９（Ａ），（Ｃ），（Ｅ），図２０（Ａ），（Ｃ）はそれぞれ経線等削除前、図１９（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），図２０（Ｂ），（Ｄ）はそれぞれ削除後の画像であり、気象画像と地形との対応位置として、２個の基点を→で示す。画像解析時には、これらの基点により、気象画像の最低明度値や最高明度値の地点が地形のどの位置かを特定するために棒状マーカーを立てる。
【００８６】
図２１〜６３は岩手県付近の地形に各時刻の気象画像を乗せた画像である。その平面と断面および３次元表示で、↑は視線方向、□は長方形の断面範囲を示す。ａ（長円柱）は震源地、ｂ（短円柱）は栗駒山、１（短円柱）は荒砥沢ダム付近の明度の低い地点、２、３（短円柱）は震源地周辺の明度の高い地点である。
【００８７】
図２１〜図２９は３時００分の表示である。図２１は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０５以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図２２は３倍１００％で明度値１４５以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより、近似の精度が高められて、図２２の画像は図１３（Ａ）および図１４の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＡ１とＡ２断面および震源地を含む東西断面Ａ−ＥＷと南北断面Ａ−ＮＳを作成する。
【００８８】
図２３〜２６は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９１．２（８１行４４列）で、最高値１７２．５７との明度差は８１．５５である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１８２．９０（６２行１４列）と３地点１６２．２４（５９行３５列）を平均した。１地点と２地点の水平距離は約７４ｋｍである。同様に、１地点と３地点の水平距離は約５２ｋｍである。例えば図２３にあるように、画像解析時に気象画像および地形画像を結んだ棒状マーカーは、断面表示上は気象画像下部で切断している。
【００８９】
図２７は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図２８は図２７の上空からの視線の平面表示である。地形上の気象画像のメッシュの明度による高低を明確にするために、地形と同様に低所から高所の順に青から赤色の順で着色して表示する。
図３１は西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９０】
図３０〜図３８は４時００分の表示である。図３０は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０３以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図３１は３倍１００％で明度値１０７以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより、近似の精度が高められて、図３１の画像は図１３（Ｂ）および図１４の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＢ１とＢ２とＢ３断面および震源地を含む東西断面Ｂ−ＥＷと南北断面Ｂ−ＮＳを作成する。ここで、Ｂ１とＢ２は明度の小高い地点５、６を含む。
【００９１】
図３２〜３５は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９９．４８（６９行５３列）で、最高値１６９．８７との明度差は７０．３９である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１７４．２１（６５行１７列）と３地点１６３．９８（５１行３６列）と４地点１７１．４３（４５行７６列）を平均した。２地点と５地点の水平距離は約９２ｋｍである。同様に、３地点と６地点は約７２ｋｍである。１地点と４地点は約７０ｋｍである。
【００９２】
図３６は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図３７は図３６の上空からの視線の平面表示である。図３８は南西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９３】
図３９〜図４７は４時３０分の表示である。図３９は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図４０は３倍１００％で明度値１２０以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより近似の精度が高められて、図４０の画像は図１３（Ｃ）および図１６の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＣ１とＣ２とＣ３断面および震源地を含む東西断面Ｃ−ＥＷと南北断面Ｃ−ＮＳを作成する。ここで、Ｃ３は明度の小高い地点５を含む。
【００９４】
図４１〜４４は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９０．０１（７０行７６列）で、最高値１５６．１９との明度差は６６．１８である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１６０．７１（６５行２０列）と３地点１５０．０２（４８行３３列）と４地点１５７．８５（３８行７０列）を平均した。１地点と２地点の水平距離は約１０８ｋｍである。同様に、１地点と３地点は約９３ｋｍである。４地点と５地点は約１０５ｋｍである。
【００９５】
図４５は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図４６は図４５の上空からの視線の平面表示である。図４７は東方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９６】
図４８〜図５６は５時００分の表示である。図４８は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図４９は３倍１００％で明度値１０６以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより近似の精度が高められて、図４９の画像は図１３（Ｄ）および図１７の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＤ１とＤ２断面および震源地を含む東西断面Ｄ−ＥＷと南北断面Ｄ−ＮＳを作成する。ここで、Ｄ１とＤ２は明度の小高い地点５、６を含む。
【００９７】
図５０〜５３は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は８７．７３（７７行６０列）で、最高値１５４．４３との明度差は６６．７０である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１５９．１１（６９行１４列）と３地点１４９．７４（４５行４２列）を平均した。２地点と５地点の水平距離は約１１９ｋｍである。同様に、３地点と６地点は約１１２ｋｍである。
【００９８】
図５４は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図５５は図５４の上空からの視線の平面表示である。図５６は西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９９】
図５７〜図６３は５時３０分の表示である。図５７は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０１以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図５８は３倍１００％で明度値１１４以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより近似の制度が高められて、図５８の画像は図１３（Ｅ）および図１８の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＥ１とＥ２断面および震源地を含む東西断面Ｅ−ＥＷと南北断面Ｅ−ＮＳを作成する。
【０１００】
図５９（Ａ）・（Ｂ），図６０（Ａ）・（Ｂ）は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９８．０１（６７行６２列）で、最高値１４０．６９との明度差は４２．６８である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１４９．７１（８４行１３列）と３地点１３１．６６（３９行７７列）を平均した。１地点と２地点の水平距離は約９９ｋｍである。同様に、１地点と３地点は約６８ｋｍである。
【０１０１】
図６１は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図６２は図６１の上空からの視線の平面表示である。図６３は西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【０１０２】
各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の画像について、特に震源地付近の地形との関係を詳細に検討する。図６４は平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１５以下を削除した表示であり、３倍１００％フーリエ近似により明度値１０７以下を削除した、図３０、図３１と比較して気象画像により近似している。
【０１０３】
図６５は平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１７以下を削除した表示であり、同近似により明度値１０７以下を削除した、前記図６４と比較して、震源地（ａ）付近で気象画像にさらに近似している。
【０１０４】
図６６は図６４を用いて震源地付近の震度分布を震度５弱以上について表示している。
図１０と同様に地震発生後確認された断層を重ねて表示した。図８から震源地付近に震度計が設置されていないため、新たに発見された断層付近の震度表示は無いが、荒砥沢をはさんで南部と北部で震度６強であった。また、図６４の明度値の低い１地点は荒砥沢ダムの南部に位置し、新たに確認された断層は明度値の低いこの地域に存在している。震源地の東部の石蔵山付近に明度の低い地域がある。この地域の標高は約３５０ｍで平地に近い。
【０１０５】
震源地付近の地形の形状を２５０ｍメッシュ（非特許文献６）を用いて詳細に表示する。
図６４の地形の中央部分を図６７（Ａ）は１ｋｍメッシュを用いた表示で、同様に図６７（Ｂ）は２５０ｍメッシュを用いた表示である。２５０ｍメッシュは緻密な表示になっている。
【０１０６】
図６８は３倍８０％で作成した震源地付近の東西断面で、地形は２５０ｍメッシュの表示である。１ｋｍメッシュと比較して、地形をより詳細に検討できる。同様に、図６９は南北断面で、地形中央部分は２５０ｍ、両端は１ｋｍメッシュの表示である。
【０１０７】
図７０は震源地付近の衛星画像（非特許文献８）である。図に示す線は震源地を通過する東西の線分である。図７０〜図７２に示すように、震源地付近は栗駒山（標高１６２７ｍ）など、標高の高い山が連なっているが、震源より東側は石蔵山（３５６ｍ）のように低い山があり、ほぼ平野となっている。さらに東部には室根山（８９５ｍ）のように高い山がある。
【０１０８】
図７３は地震直後の荒砥沢ダムの上空写真である。円形に大きく地すべりしている。円形の距離は約５００ｍである。その周囲にも地すべりが散在している。
【０１０９】
図７４は４時の画像について、平面で３倍８０％フーリエ近似により明度１０５以下を削除した表示である。荒砥沢を中心に、直径約２３ｋｍの円形に削除されている。
【０１１０】
以上のことから明らかなように、地震時の気象画像データを３次元表示し、その明度差から震源地を特定することができた。
すなわち、具体例における地震時気象画像解析結果から、既に気象画像の特異な現象が顕著であった地震発生時刻の４時間４３分前に異常画像の明度解析が可能である。
【０１１１】
また、対象となる地形をいくつかに分割し、フーリエ近似の精度を適宜変更してデータを得ることによって、デジタル画像のような鮮明な地形データにも合致する精度の気象画像データを得ることが可能である。
【０１１２】
各時刻画像解析から以下のことが言える。
（１）明度の最低地点周辺の最高地点は北側周辺に存在している。北側周辺の平均最高値と最低地の差は、４時に最大値７０である。また、その範囲は約７０〜９２ｋｍである。
（２）地震発生時刻の４時間４３分前に既に気象画像の特異な現象が顕著であった。
（３）最低明度値は荒砥沢ダムの南部に位置し、新たに確認された断層は明度値の低いこの地域に存在している。
（４）震源地付近に震度計が設置されていないため、新たに確認された断層付近の震度表示は無いが、荒砥沢を挟んで、南部と北部で震度６強であった。
（５）震源地の東部の石蔵山付近に明度値の低い地域がある。この地域の標高は３５０ｍで平地に近い。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明によれば、地震等の異常気象の発生を的確に検出することができる。
【０１１４】
この技術分野における、上記明細書において開示されているこれらの技術の概念及び具体的実施態様は、本発明と同目的の、他の実施態様における実施のための修正または設計の基礎として容易に利用し得るものと認められる。また、この技術分野における、このような同等の実施形態にかかるこれらの技術は、クレームに付随するこの発明の特質や範囲から外れるものではないと認められる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０ 気象画像解析装置（気象異常検出装置）
１１ 地形データ記憶部
１２ 気象画像データ提供部
１３ 気象画像データ取得部
１４ 記憶部
１５ 操作部
１６ 表示部
１７ 処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震の発生を検出可能な気象画像解析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震発生時にはその規模により、特殊な気象画像が確認されている。
気象衛星の画像は、地形データに重ね合わせて用いられるが、地形データに対応したいずれの位置に雲が存在するのか、また、台風級の大きな勢力の低気圧に伴う雲の流れや台風の目の存在、気圧配置等を確認することができる。
【０００３】
このような、気象衛星の画像データは、所定時間ごと（現在は３０分ごと）に更新され、天気予報や台風の進路予想等に使用されている。
【０００４】
気象衛星の画像としては、可視画像と赤外線画像がある。可視画像は太陽の反射光を捕らえた画像で、白い雲ほど厚みがあり、視覚的に認識できる。赤外線画像は温度観測により、雲頂の高度を見積もり、可視画像とは異なる。ただし、夜間の観測も可能である。
ある地域の一定時間継続した特殊な気象画像では、その地域で際立って明度の差が生じている。ここでは、そのような特殊な画像を異常気象画像と称する。
２００８年６月１４日８時４３分ごろ、マグニチュード７．２の岩手・宮城内陸地震が発生した。この地域のその時刻の４時間前の前後で同様な異常気象画像が確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０９４１７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】国土地理院：数値地図１ｋｍメッシュ（標高），１９９７年７月
【非特許文献２】榎田：光弾性実験の画像解析法の研究，日本実験力学会講演論文集，ｐｐ．３２７−３３０，３，２００６
【非特許文献３】グラフィソフト社：ＡｒｃｈｉＣＡＤ１１，２００７
【非特許文献４】産業技術総合研究所：全国主要活断層活動確率地図，２００５年９月
【非特許文献５】東京大学出版会：活断層詳細デジタルマップ，２００７年５月
【非特許文献６】国土地理院：数値地図２５０ｍメッシュ（標高），１９９７年７月
【非特許文献７】日本大地図帳 十訂版：平凡社，２００８
【非特許文献８】世界を見渡す３Ｄソフトウェア，ｈｔｔｐ：／／ｅａｒｔｈ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏ．ｊｐ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述したように、気象衛星の画像は、地形データに対応した雲の位置や、大きな勢力の低気圧に伴う雲の流れや台風の目の存在を確認することができるが、地震等の発生は、その画像の特質から確認、あるいは予測することが極めて困難である。
【０００８】
地震の検出のために、気象衛星の画像を３次元表示することにより、解明の糸口を得ることができる可能性があるものと考えられる。
しかしながら、たとえば大きな勢力の台風を含む気象衛星の可視画像は、九州や四国の全体を覆うような厚い雲が存在する場合、明度が高く明度差が少ないため、３次元表示をすることは困難である。
【０００９】
３次元表示がより明確な赤外線画像を利用することも可能であるが、地形データに比べて、気象データはそのピクセル数が少なく粗いために、現状では気象異常状態の発生検出に用いることは難しい。
【００１０】
また、気象画像データのデータ間を線形補間してデータ数を増やす処理を行うことにより、前記気象データのピクセル数は多少改善されてはいるが、デジタル画像のような、鮮明な地形データとはなかなか合致しないのが現状であった。
【００１１】
本発明は、効果的にフーリエ近似および地形データと気象画像データの位置合わせを行うことにより、地震時における気象画像データから得られるデータが、地形画像データとほぼ一致する程度まで精度の高められた、気象画像データの解析方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点は、気象衛星による原気象画像データを解析する気象画像解析方法であって、地形データを、メッシュ地図を用いて３次元表示して地形画像データとし、前記地形画像データから海域と湖を示すデータを削除した後地形をいくつかに分割し、前記原気象画像データについて、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成することによりデータ数を増やし、取得した線形補間後気象画像データを、前記地形画像データとの対応する領域を明らかにするように連結させて前記地形画像データに載せ、前記気象画像データ中の明度の高い、少なくとも経線、緯線、地形境界線を削除して、当該線の周辺の雲または隣り合う明度に置き換えて画像に修正し、前記気象画像データについて複数の明度値をしきい値として設定し、当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャンすることにより得られる明度差を利用して、前記気象画像データを３次元表示し、前記明度差および前記３次元表示気象画像データから、地震の有無および震源地を検出する。
【００１３】
好適には、地形画像データと気象画像データの連結は、両画像を棒状マーカーで結ぶことによりなされる。
【００１４】
本発明の第２の観点は、最低明度値を求める基準、気象画像データの精度を高める基準など、求められる基準によって、線形補間の倍率およびフーリエ級数近似曲線の級数項数を変更し、有効な明度差を得ることができる。
【００１５】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による７０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１６】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による７０〜８０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１７】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による８０〜９０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１８】
好適には、原気象画像データを、３倍〜５倍の線形補間による９０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００１９】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による７０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２０】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による７０〜８０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２１】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による８０〜９０％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２２】
好適には、原気象画像データを、５倍〜７倍の線形補間による９０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得る。
【００２３】
好適には、原気象画像を、最低明度値を得る場合よりも高いピクセル数および／または級数項数フーリエ級数近似曲線で作成されることにより、地震による異常気象画像を検出するための最高明度値、および高精度の気象画像データを得る。
【００２４】
本発明において、原気象画像データとは、変更、調整しない気象衛星による気象画像データである。
【００２５】
また、本発明において、メッシュとは、グリッドデータのことをいう。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、気象衛星の画像データの明度差を利用することにより地震の発生および震源を的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１（Ａ）はメッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加したものである。図１（Ｂ）は削除されたメッシュ番号を除いて、メッシュを通し番号に並べ替え、その座標軸を入れ替えさらに節点番号を通し番号順に並べ替えたものである。
【図２】図２は東北の地形画像である。
【図３】図３はメッシュ削除後の３次元表示である。
【図４】図４はデータ数を増やして、３倍線形補間によるフーリエ級数近似曲線（８０％）で作成した東北地方の地形画像である。
【図５】図５はデータ数を増やして、３倍線形補間によるフーリエ級数近似曲線（８０％）で作成した東北地方の地形画像である。
【図６】図６は気象庁発表の２００８年０６月１４日０８時４３分頃発生した岩手・宮城内陸地震の各地の震度に関する情報である。
【図７】図７は、気象庁発表の同地震の推計震度４以上の範囲を示した詳細である。
【図８】図８は震度計の設置位置を示す。
【図９】図９は岩手県周辺の活断層分布を示す。図９（Ａ）は２００５年度版、図９（Ｂ）は２００７年度版での表示である。
【図１０】図１０は図９（Ａ）の活断層分布に、地表地震断層の調査地点を重ねて示している。
【図１１】図１１は岩手・宮城県内陸南部で発生した地震の明度の高い経線、緯線、地形境界線の削除前後の赤外画像である。
【図１２】図１２は線形補間前後の画像のピクセル数を示す。図１２（Ａ）は線形補間前（３７行３７列）であり、図１２（Ｂ）は線形補間後（３倍８０％，１０９行１０９列）である。
【図１３】図１３は地震発生時刻（８時４３分）から４時間前の前後の各時刻の気象画像である。
【図１４】図１４は図１３（Ａ）の拡大図である。
【図１５】図１５は図１３（Ｂ）の拡大図である。
【図１６】図１６は図１３（Ｃ）の拡大図である。
【図１７】図１７は図１３（Ｄ）の拡大図である。
【図１８】図１８は図１３（Ｅ）の拡大図である。
【図１９】図１９は岩手県付近を拡大した画像で、図１９（Ａ）・（Ｃ）・（Ｅ）は経線等削除前、図１９（Ｂ）・（Ｄ）・（Ｆ）は削除後の画像である。
【図２０】図２０は岩手県付近を拡大した画像で、図２０（Ａ）・（Ｃ）は経線等削除前、図２０（Ｂ）・（Ｄ）は削除後の画像である。
【図２１】図２１は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０５以下で削除した表示である。図２２は３倍１００％で明度値１４５以下を削除した表示である。図２１〜図２９において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２および３は最高明度地点を表す。
【図２２】図２２は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１４５以下を削除した表示である。
【図２３】図２３は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図２４】図２４は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図２５】図２５は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近東西断面である。
【図２６】図２６は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図２７】図２７は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図２８】図２８は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、図２７の上空からの視線の平面表示である。
【図２９】図２９は岩手県付近の地形に３時００分の気象画像を乗せた画像であり、西方向からの視線の３次元表示である。
【図３０】図３０は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０３以下で削除した表示である。図３０〜図３８において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２、３および４は最高明度地点、５および６は小高明度地点を表す。
【図３１】図３１は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１０７以下を削除した表示である。
【図３２】図３２は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図３３】図３３（Ａ）・（Ｂ）は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図３４】図３４は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近東西断面である。
【図３５】図３５は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図３６】図３６は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図３７】図３７は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり図３６の上空からの視線の平面表示である。
【図３８】図３８は岩手県付近の地形に４時００分の気象画像を乗せた画像であり、南西方向からの視線の３次元表示である。
【図３９】図３９は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示である。図３９〜図４７において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２、３および４は最高明度地点、５は小高明度地点を表す。
【図４０】図４０は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１２０以下を削除した表示である。
【図４１】図４１は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図４２】図４２は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図４３】図４３は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図４４】図４４（Ａ）・（Ｂ）は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図４４（Ａ）は３倍８０％で作成した震源地付近東西断面であり、図４４（Ｂ）は３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図４５】図４５は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図４６】図４６は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図４５の上空からの視線の平面表示である。
【図４７】図４７は岩手県付近の地形に４時３０分の気象画像を乗せた画像であり、東方向からの視線の３次元表示である。
【図４８】図４８は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示である。図４８〜図５６において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２および３は最高明度地点、５および６は小高明度地点を表す。
【図４９】図４９は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１０６以下を削除した表示である。
【図５０】図５０は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図５１】図５１は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図５２】図５２は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近東西断面である。
【図５３】図５３は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図５４】図５４は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図５５】図５５は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり図５４の上空からの視線の平面表示である。
【図５６】図５６は岩手県付近の地形に５時００分の気象画像を乗せた画像であり、西方向からの視線の３次元表示である。
【図５７】図５７は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０１以下で削除した表示である。図５７〜図６３において、ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２および３は最高明度地点を表す。
【図５８】図５８は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、３倍１００％で明度値１１４以下を削除した表示である。
【図５９】図５９は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図５９（Ａ）・（Ｂ）は３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。
【図６０】図６０は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図６０（Ａ）・（Ｂ）は３倍８０％で作成した荒砥沢ダム付近断面である。図６０（Ａ）は３倍８０％で作成した震源地付近東西断面であり、図６０（Ｂ）は３倍８０％で作成した震源地付近南北断面である。
【図６１】図６１は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、南方向からの視線の３次元表示である。
【図６２】図６２は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、図６１の上空からの視線の平面表示である。
【図６３】図６３は岩手県付近の地形に５時３０分の気象画像を乗せた画像であり、西方向からの視線の３次元表示である。
【図６４】図６４は、各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の震源地付近の地形との関係についての表示であり、平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１５以下を削除した表示である。
【図６５】図６５は、各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の震源地付近の地形との関係についての表示であり、平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１７以下を削除した表示である。
【図６６】図６６は、各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の震源地付近の地形との関係についての表示であり、図６４を用いて震源地付近の震度分布を震度５弱以上について表示している。
【図６７】図６４の地形の中央部分を図６７（Ａ）は１ｋｍメッシュを用いた表示で、図６７（Ｂ）は２５０ｍメッシュを用いた表示である。
【図６８】図６８は３倍８０％で作成した震源付近の東西断面で、地形は２５０ｍメッシュの表示である。
【図６９】図６９は南北断面で、地形中央部分は２５０ｍ、両端は１ｋｍメッシュの表示である。
【図７０】図７０は震源付近の衛星画像である。
【図７１】図７１は震源付近の分県図である。
【図７２】図７２（Ａ）は震源付近の３次元地形であり、図７２（Ｂ）は震源付近の地形拡大図である。
【図７３】図７３は地震直後の荒砥沢ダムの上空写真である。
【図７４】図７４は岩手県付近の地形に４時の気象画像を乗せた画像であり、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０５以下を削除した表示である。ａは震源地、ｂは栗駒山、１は最低明度地点、２、３および４は最高明度地点、５および６は小高明度地点を表す。
【図７５】図７５は数値地図１ｋｍメッシュデータである。
【図７６】図７６は、本発明の実施形態に係る画像解析装置（気象異常検出装置）の構成例を示すブロック図である。
【図７７】画像データ群を示すグラフであり、図７７（Ａ）はフーリエ級数に回帰させるデータ群のグラフであり、図７７（Ｂ）は図７７（Ａ）に示すデータ群をフーリエ級数に回帰させて得られる近似曲線のグラフである。
【図７８】気象画像の基点として日本地形の区域での４交点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００２９】
図７６は、本発明の実施形態に係る気象画像解析において使用する気象画像解析装置（気象異常検出装置）の構成例を示すブロック図である。
【００３０】
気象画像解析装置（気象異常検出装置）１０は、図７６に示すように、地形データ記憶部１１、気象画像データ提供部１２、気象画像データ取得部１３、記憶部１４、操作部１５、表示部１６、および処理部１７を主構成要素として有している。
【００３１】
地形データ記憶部１１は、５ｍから１ｋｍメッシュまで種々の数値地図として国土地理院から公開（たとえば非特許文献１あるいは非特許文献６参照）されている地形データのうち、たとえば１ｋｍメッシュの地形データを記憶する。
地形データ記憶部１１は、たとえばＣＤＲＯＭ等の記憶媒体として形成され、処理部１７によりアクセス可能な図示しない光記録再生装置等にセットされ、処理部１７により記憶データが読み出される。
この読み出される地形データの数値データは、地形標高の他に標高０ｍの海域は−９９９９、湖は０００００で表示されるように形成されている。
【００３２】
気象画像データ提供部１２は、気象衛星を通して撮像された気象画像データを記憶するデータベースとして形成され、気象画像データ取得部１３を介して取得可能に構成されている。
気象画像データ提供部１２は、気象衛星を通して赤外線画像あるいは可視画像として撮像され、３０分ごとに更新され、所定期間のデータが蓄積される。
【００３３】
気象画像データ取得部１３は、処理部１７による気象画像データ取得の指示に応答して、気象画像データ提供部１２にデータ要求等の送受によるネゴシエーション（データの交換手続）等を行って気象画像データを取得する。
気象画像データ取得部１３により取得された気象画像データは、記憶部１４に格納される。
【００３４】
記憶部１４は、処理部１７のメインプログラムや気象画像の解析プログラム、計算プログラム等を記憶する。
また、記憶部１４は、画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、あるいは解析処理中のデータ等が一時的にあるいは保存データとして記憶される。
記憶部１４は、処理部１７によりアクセスされ、データが読み出されたり、書き込まれたりする。
【００３５】
操作部１５は、キーボードやマウス等により構成され、処理部１７において、所望のプログラムを実行するためのコマンドや設定値を入力し、処理部１７に指示するために使用される。
【００３６】
表示部１６は、たとえば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）や液晶表示パネル（ＬＤＣ）等の各種表示装置により構成され、表示部１６のモニタ部には、取得した画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、解析処理のデータ、解析結果が表示される。
また、表示部１６のモニタ部には、処理部１７への処理の指示のためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面が表示される。
【００３７】
処理部１７は、気象画像解析装置１０全体の各部の制御を行う。
処理部１７は、操作部１５の操作入力に応答して気象画像解析のため、地形データ記憶部１１による地形データの取得、気象画像データ取得部１３を通しての気象画像データの取得、取得データの記憶部１４への格納処理、読み出し処理を行う。
さらに、処理部１７は、以下に詳述するような、取得したデータのモディファイ処理、合成処理、気象画像データの複数の明度値をしきい値としたスキャン処理等を行って、気象画像データの解析処理を行い、取得した画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、解析処理のデータ、解析結果等の表示部１６への３次元表示制御等を行う。
【００３８】
以下、本実施形態に係る気象画像データの解析処理について、図面に関連付けて説明する。
【００３９】
＜処理の概略＞
地形データは５ｍから１ｋｍメッシュまで種々の数値地図として国土地理院から公開（非特許文献１および６）されている。
本実施形態においては、たとえば、１ｋｍメッシュを用いて地形を３次元表示する。この数値データは地形標高の他に標高０ｍの海域は−９９９９、湖は０００００で表示されている。まず、これらの海域と湖を地形データから削除して３次元表示する。海域と湖を省くことで地形の表示がより明確になり、画像表示時間も短縮できる。
【００４０】
次に、本実施形態においては、気象衛星ひまわりの気象画像データを地形画像データとの対応する領域を明らかにするように連結させて地形画像データ上に載せて、その明度差を利用して３次元表示する。その際、明度の低いデータを削除して表示する。これにより、明度の高い厚い雲等が表示可能になる。なお、画像の明度は、０〜２５５の２５６の値をとることが可能であり、明度値２５５に近いほど画像は白く表示され、明度値０に近いほど画像は黒く表示される。
【００４１】
また、地形画像データと気象画像データの同じ領域において、地形画像データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく粗いために、後で詳述するように、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、そのデータ数を増やす処理を行う。
【００４２】
以下の処理部１７における気象画像データの解析処理のより具体的な処理について、順を追って説明する。
【００４３】
＜地形データの海域と湖の削除＞
上述したように、１ｋｍメッシュの数値地図は地形標高の他に標高０ｍの海域は−９９９９、湖は０００００で表示されている。その行列数は８０×８０で、そのユニットを連結して求める地形が表示できる。
ここでは、そのユニットを連結して九州の地形データの行列を作成する。地形標高データを３次元表示するために、そのデータをＤＸＦ（Ｄｒａｗｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｆｉｌｅ）変換して３次元ＣＡＤで読み込み、地形メッシュを作成する。
その際、湖と海域の標高０ｍ以下のメッシュを削除する。
【００４４】
図１（Ａ）・（Ｂ）は地形データのメッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加した例を示す図であって、図１（Ａ）はメッシュの削除前を示し、図１（Ｂ）はメッシュの削除後を示している。
【００４５】
地形データは、図１（Ａ）に示すように、メッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加したものである。その後、標高０の節点を含むメッシュ、たとえば、図１（Ａ）で番号６，７，１０，１１のメッシュを削除する。
図１（Ｂ）に示すように、削除されたメッシュ番号を除いて、メッシュを通し番号に並べ替え、その座標値を入れ替える。さらに節点番号を通し番号に並べ替える。
これにより、節点番号が１から昇順に付加されてＤＸＦ変換が可能になる。
【００４６】
図２（Ａ）・（Ｂ）は、海域と湖の削除前後の東北の地形画像を示す図であって、図２（Ａ）が海域と湖の削除前の画像を示す図であり、図２（Ｂ）が海域と湖の削除後の画像を示す図である。
図３は、海域と湖の削除後の東北の３次元表示画像を示す図である。
【００４７】
図２は、行列数８０×８０のユニットを３行３列連結したもので、海域と湖のメッシュ削除前と削除後の表示である。図３は、同様にメッシュ削除後の３次元表示である。震源地を垂直な棒状マーカーでマークしている。この図では特に傾きの大きい部分でメッシュが粗い。
【００４８】
また、地形画像と気象画像の同じ領域において、地形画像データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく表示が粗くなる。
そこで、本実施形態においては、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、データ数を増やして表示する。
【００４９】
図４、５はデータを増やして、３倍線形補間によるフーリエ級数近似曲線（８０％）で作成した。図２、３と比較してより細密な地形画像表示である。３次元の傾きの大きい部分も、鮮明に表示されている。震源地付近は山間部で、西部には標高１６００ｍの栗駒山があり、東部は標高３５０ｍ前後の山が散在している。
【００５０】
以下、上記実施の形態を実際の地震の検出に適用した具体例を述べる。
【００５１】
岩手・宮城内陸地震
２００８年０６月０８日８時４３分頃、岩手県で地震が発生した。震源地は岩手県南部（北緯３９度２分、東経１４０度５３分）で震源の深さは約８ｋｍ、地震の規模（マグニチュード）は７．２と推定されている。岩手県奥洲市衣川区で最大震度は６強である。気象庁発表の各地の震度に関する情報、地震情報を図６、７に示す。
【００５２】
岩手県周辺の活断層、地震分布を図９に示す。図９（Ａ）は２００５年度版（非特許文献４）、図９（Ｂ）は２００７年度版（非特許文献５）での表示である。この時点までに岩手県南部の活断層は見つかっていなかったため、×印の震源付近に活断層は表示されていない。
【００５３】
図９（Ａ）の活断層分布に、地表地震断層の調査地点を重ねて、活断層分布と地震発生後確認された断層を図１０に示している。
【００５４】
気象衛星の画像には、気象画像のほかに、明度の明るい経線、緯線、地形境界線などが含まれているので、それらの線を削除して気象画像の明度のみを表示する必要がある。そのため、それらの線の周辺の隣り合う明度に置き換えて、余計なデータを削除した画像に修正する。
【００５５】
気象衛星の画像には可視画像と赤外画像があり、可視画像は太陽の反射光を捕らえた画像で、白い雲ほど厚みがあり、視覚的に認識できる。一方、赤外画像は赤外線の強さから物体の表面温度を測定し、白い雲ほど温度の低い高い位置の雲、あるいは積乱雲等を表示している。ただし、夜間の測定も可能である。
【００５６】
可視画像は一般的に明度差が少ないため、明度差を利用した３次元表示を明確にできない。そこで、ここでは３次元表示がより明確な赤外画像を利用する。
【００５７】
図１１は岩手・宮城県内陸南部で発生した地震の明度の高い経線、緯線、地形境界線の削除前後の赤外線画像である。
【００５８】
また、地形と気象画像の同じ領域において、地形データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく、表示が粗くなる。そこで、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、データ数を増やして表示する。
【００５９】
次に、地形データの海域と湖の削除と同様に、明度の低い気象画像データを削除して表示する。
これにより、明度の高い厚い雲等が表示可能になる。
図１２は線形補間前後の赤外線画像の３次元表示例である。
【００６０】
図１２（Ａ）・（Ｂ）は、線形補間前後の赤外線画像表示を示す図であって、図１２（Ａ）が画像のピクセル数の少ない線形補間前（３７行３７列）の赤外線画像を示す図であり、図１２（Ｂ）が線形補間後（３倍，８０％，１０９行１０９列）の赤外線画像を示した図である。図１２（Ａ）・（Ｂ）に示すように、ピクセル数の少ない線形補間前の画像を線形補間すると、線形補間後の画像はその３倍（級数の項数８０％）のピクセル数で、細密で滑らかな曲面になっている。
【００６１】
本実施形態においては、気象画像データを線形補間し、たとえば等間隔にサンプリングされている離散画像データ群、あるいは、不等間隔にサンプリングされている離散画像データ群を元にして、データ数が画像データ群のデータ数の所定倍の回帰用データを生成し、この回帰用データを、項数が画像データ群のデータ数よりも小さいフーリエ級数に回帰させて元の画像データ群を近似する。その結果、近似により得られたデータ群の各データは滑らかに変化するようになり、かつ、近似の精度が向上する。
【００６２】
すなわち、本実施形態においては、画像データ群をフーリエ級数に回帰させることによる近似を行う。
後述するとおり、画像データ群のデータ数が多いほど近似精度が良くなり、項数が少なくなるほど、計算時間は短くなる。そこで、本実施形態においては、対象の地形をいくつかに分割し、単位画像あたりのデータ数を多くすることによって高精度の近似を得る。
【００６３】
離散データ群をフーリエ級数へ回帰させる手法について、以下に簡単に説明する。
【００６４】
フーリエ級数を用いると、回帰曲線により再現しようとする離散データ群の曲線を、三角関数を用いて１つの式によって表現することができる。
等間隔にＮ個のデータがサンプリングされる関数ｘ（ｔ）をフーリエ級数で表わすとすると、Ａ０，Ａ１，Ａ２，…，ＡｋおよびＢ０，Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｋを適宜決められる定数としたとき、ｘ（ｔ）＝Ａ０＋Ａ１ｃｏｓｔ＋Ａ２ｃｏｓ２ｔ＋…＋Ａｋｃｏｓｋｔ＋…＋Ｂ０＋Ｂ１ｓｉｎｔ＋Ｂ２ｓｉｎ２ｔ＋…＋Ｂｋｓｉｎｋｔ＋…として表わすことができる。
上式をまとめると下記式（１）のようになる。
【００６５】
【数１】
【００６６】
式（１）において、Δｔがサンプリング間隔を示し、ＮΔｔが関数ｘ（ｔ）の継続区間を示している。
式（１）はｋについて０から無限大まで総和している無限級数であるが、ｋ＝Ｎ／２までで打ち切ると、下記式（２）で表される有限三角級数となる。
【００６７】
【数２】
【００６８】
上式（２）によって表わされる関数を、サンプリング間隔ΔｔでサンプリングされたＮ個のサンプル値ｘｍ（ｍ＝０，１，２，…，Ｎ−１）を通るような関数に直すと、各サンプル値ｘｍは以下の式（３）のように表わすことができる。
【００６９】
【数３】
【００７０】
上式（３）における係数Ａｋ、Ｂｋはそれぞれ下記式（４）、（５）で表すことができる。
【００７１】
【数４】
【００７２】
【数５】
【００７３】
上式（３）で表わされる関数は、各サンプル値ｘｍを全て正確に通過する。したがって、上式（３）を用いれば、画像データ群をフーリエ級数に回帰させて、近似曲線を得ることができる。
【００７４】
ただし、式（３）の関数をそのまま用いて画像データ群を全て通過するように回帰させると、フーリエ級数に回帰させて得られた近似曲線は図７７（Ａ）に示すグラフＧＤＣ１のように細かい増減を繰返す曲線となってしまう。
フーリエ級数近似後のデータの値が細かく増減することを防止して滑らかな近似曲線が得られるようにするために、本実施形態においては、式（３）の関数の項数、すなわち係数Ａｋ、Ｂｋの数を、ステップＳＴ１において得られた画像データ群のデータ数よりも小さい所定の数にして画像データ群をフーリエ級数に回帰させる。
【００７５】
フーリエ級数の項数の数については、画像データ群のデータ数の約数十％程度にすることが、等高線等の特定のためには好ましい。
画像データ群のデータ数が少な過ぎると、十分な近似精度が得られなくなるほど項数ｐの数が少なくなる。
したがって、必要な近似精度にもよるが、項数ｐを増加してある程度の近似精度を確保するために、元となる画像データ群のデータ数もある程度必要である。画像データ群のデータ数が多いほど近似精度が良くなる。
【００７６】
項数ｐが少なくなるほど、式（３）の関数の計算時間は短くなり、得られる近似曲線は滑らかになる傾向にある。
ただし、項数ｐが少なくなると画像データ群の後ろの部分において近似値との間の誤差が大きくなってくる。そこで、近似の精度を高めるために、本実施形態においては画像データ群に付加的な付加データ群を加えて、フーリエ級数に回帰させるデータ数を画像データ群の所定倍に増やす。
【００７７】
処理部１７は、フーリエ級数に回帰させるデータ数を増やすために、得られた画像データ群に加える付加データ群を生成する。
フーリエ級数は周期関数であるため、この性質を利用して近似の精度を高めるために、付加データ群は、その個々のデータが、その大きさについて画像データ群の最後のデータを中心として画像データ群の各々のデータの大きさに対称となるように配列されたデータ群として生成する。
本実施形態においては、付加データ群の個々のデータを破線により繋いだグラフＧＤＣ１’が、図７７（Ａ）に示すように画像データ群のグラフＧＤＣ１の最後の点を通る縦線に対してグラフＧＤＣ１に線対称になるように付加データ群を生成する。
グラフＧＤＣ１’がグラフＧＤＣ１の最後の点を中心としてグラフＧＤＣ１に点対称になるように付加データ群を生成してもよいが、近似精度向上の観点からは、図７７（Ａ）に示すようにグラフが線対称となるようなデータを付加データ群とすることが好ましい。
【００７８】
以上のように、画像データ群の最後のデータに対称となるように配列した付加データ群を画像データ群に付加することより、式（３）におけるサンプル値の数をＮ個ではなくαＮ個とすることができる。αＮ個となったデータ群を、回帰用データ群と呼ぶ。
ここで、係数αは、データ数を増やすという観点から自然数とする。特に、フーリエ級数の周期的性質を利用して近似の精度を向上させるという観点からは、係数αを偶数とすることが好ましい。係数αを偶数（たとえば２）とすれば、元の画像データ群の全てのデータが、画像データ群の最後のデータを中心として対称な大きさを持つデータとして全て用いられるためである。
ただし、データ数を増やすという観点からは、係数αを正の小数とすることもできる。
係数αを２以上にして最初のＮ個のデータの２倍以上のデータ数にするためには、最初の画像データ群に基づいて生成した回帰用データ群を第１のデータ群と考え、このデータ群の最後のデータを中心として対称となるように新たなデータ群を生成すればよい。
【００７９】
以上のように生成して得た回帰用データ群を、処理部１７がフーリエ級数に回帰させる。
【００８０】
回帰用データ群をフーリエ級数に回帰させて得られる近似曲線のグラフＦＧＤＣ１を図７７（Ｂ）に示す。図７７（Ｂ）の横軸は図７７（Ａ）と同じ測定軸ＭＡＬ上の基準位置Ａからの距離［ｍｍ］を表わしており、縦軸は輝度の大きさを表わしている。
回帰用データ群をフーリエ級数に回帰させると回帰用データ群全体についての近似曲線を得ることができるが、等色線の位置特定のためには測定軸ＭＡＬ上の画像データ群に関する解析結果のみが必要であるため、図７７（Ｂ）には元の画像データ群に関する部分の近似曲線のグラフＦＧＤＣ１のみを示している。
【００８１】
グラフＦＧＤＣ１から明らかなように、項数ｐをある程度小さくしてフーリエ級数に回帰させることにより、各データの値は滑らかに変化するようになる。
また、付加データ群を含めて数が増えたデータを用いて回帰させているため、フーリエ級数への近似後の各データは滑らかに変化しつつも元の画像データ群との誤差は小さくなり、近似の精度が向上している。
元の画像データ群を用いることにより、生成した回帰用データ群が周期的なデータになるほど、近似の精度は向上すると考えられる。ただし、得られる近似曲線の滑らかさと近似の精度は、画像データ群の変化の特性や項数ｐ、回帰用データ群のデータ数等のパラメータの組み合わせにより複雑に変化し、一概に決まるものではない。
【００８２】
そして、このようにして得られたフーリエ近似曲線による輝度値をＤＸＦ変換して３次元のメッシュ画像として表示させた。
【００８３】
次に、地形画像と気象画像の３次元表示について説明する。
【００８４】
＜地形画像と気象画像の３次元表示＞
気象画像の基点として日本地形の区域では、東経１３０度、北緯３０度、東経１４０度、北緯３０度、東経１３０度、北緯４０度および東経１４０度、北緯４０度の４交点が利用可能である。
図７８は、気象画像の基点として日本地形の区域での４交点を示す図である。
処理部１７は、この交点を基点として地形画像と気象画像を一致させて両画像を表示部１６に表示させる。
東北地方の地形ではその交点の東経１４０度、北緯４０度を基点として利用する。また、地形データに対して気象データを約１．７倍拡大して大きさを地形と一致させている。
【００８５】
次に、各時刻の気象画像と地形との関係を検討する。図１３は地震発生時刻（８時４３分）から４時間前の前後の各時刻の気象画像である。また、図１９・２０は岩手県付近を拡大した画像で、図１９（Ａ），（Ｃ），（Ｅ），図２０（Ａ），（Ｃ）はそれぞれ経線等削除前、図１９（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），図２０（Ｂ），（Ｄ）はそれぞれ削除後の画像であり、気象画像と地形との対応位置として、２個の基点を→で示す。画像解析時には、これらの基点により、気象画像の最低明度値や最高明度値の地点が地形のどの位置かを特定するために棒状マーカーを立てる。
【００８６】
図２１〜６３は岩手県付近の地形に各時刻の気象画像を乗せた画像である。その平面と断面および３次元表示で、↑は視線方向、□は長方形の断面範囲を示す。ａ（長円柱）は震源地、ｂ（短円柱）は栗駒山、１（短円柱）は荒砥沢ダム付近の明度の低い地点、２、３（短円柱）は震源地周辺の明度の高い地点である。
【００８７】
図２１〜図２９は３時００分の表示である。図２１は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０５以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図２２は３倍１００％で明度値１４５以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより、近似の精度が高められて、図２２の画像は図１３（Ａ）および図１４の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＡ１とＡ２断面および震源地を含む東西断面Ａ−ＥＷと南北断面Ａ−ＮＳを作成する。
【００８８】
図２３〜２６は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９１．２（８１行４４列）で、最高値１７２．５７との明度差は８１．５５である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１８２．９０（６２行１４列）と３地点１６２．２４（５９行３５列）を平均した。１地点と２地点の水平距離は約７４ｋｍである。同様に、１地点と３地点の水平距離は約５２ｋｍである。例えば図２３にあるように、画像解析時に気象画像および地形画像を結んだ棒状マーカーは、断面表示上は気象画像下部で切断している。
【００８９】
図２７は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図２８は図２７の上空からの視線の平面表示である。地形上の気象画像のメッシュの明度による高低を明確にするために、地形と同様に低所から高所の順に青から赤色の順で着色して表示する。
図３１は西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９０】
図３０〜図３８は４時００分の表示である。図３０は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０３以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図３１は３倍１００％で明度値１０７以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより、近似の精度が高められて、図３１の画像は図１３（Ｂ）および図１４の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＢ１とＢ２とＢ３断面および震源地を含む東西断面Ｂ−ＥＷと南北断面Ｂ−ＮＳを作成する。ここで、Ｂ１とＢ２は明度の小高い地点５、６を含む。
【００９１】
図３２〜３５は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９９．４８（６９行５３列）で、最高値１６９．８７との明度差は７０．３９である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１７４．２１（６５行１７列）と３地点１６３．９８（５１行３６列）と４地点１７１．４３（４５行７６列）を平均した。２地点と５地点の水平距離は約９２ｋｍである。同様に、３地点と６地点は約７２ｋｍである。１地点と４地点は約７０ｋｍである。
【００９２】
図３６は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図３７は図３６の上空からの視線の平面表示である。図３８は南西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９３】
図３９〜図４７は４時３０分の表示である。図３９は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図４０は３倍１００％で明度値１２０以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより近似の精度が高められて、図４０の画像は図１３（Ｃ）および図１６の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＣ１とＣ２とＣ３断面および震源地を含む東西断面Ｃ−ＥＷと南北断面Ｃ−ＮＳを作成する。ここで、Ｃ３は明度の小高い地点５を含む。
【００９４】
図４１〜４４は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９０．０１（７０行７６列）で、最高値１５６．１９との明度差は６６．１８である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１６０．７１（６５行２０列）と３地点１５０．０２（４８行３３列）と４地点１５７．８５（３８行７０列）を平均した。１地点と２地点の水平距離は約１０８ｋｍである。同様に、１地点と３地点は約９３ｋｍである。４地点と５地点は約１０５ｋｍである。
【００９５】
図４５は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図４６は図４５の上空からの視線の平面表示である。図４７は東方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９６】
図４８〜図５６は５時００分の表示である。図４８は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値９３以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図４９は３倍１００％で明度値１０６以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより近似の精度が高められて、図４９の画像は図１３（Ｄ）および図１７の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＤ１とＤ２断面および震源地を含む東西断面Ｄ−ＥＷと南北断面Ｄ−ＮＳを作成する。ここで、Ｄ１とＤ２は明度の小高い地点５、６を含む。
【００９７】
図５０〜５３は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は８７．７３（７７行６０列）で、最高値１５４．４３との明度差は６６．７０である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１５９．１１（６９行１４列）と３地点１４９．７４（４５行４２列）を平均した。２地点と５地点の水平距離は約１１９ｋｍである。同様に、３地点と６地点は約１１２ｋｍである。
【００９８】
図５４は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図５５は図５４の上空からの視線の平面表示である。図５６は西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【００９９】
図５７〜図６３は５時３０分の表示である。図５７は平面で、３倍８０％フーリエ近似により明度値１０１以下で削除した表示であり、これにより最低明度値（１地点）を得ることができた。同様に図５８は３倍１００％で明度値１１４以下を削除した表示であり、明度値の高い地域を表示している。これにより近似の制度が高められて、図５８の画像は図１３（Ｅ）および図１８の気象画像に近似した表示となった。この平面から各断面を作成する。１の荒砥沢ダム付近と明度の高い地点を含むＥ１とＥ２断面および震源地を含む東西断面Ｅ−ＥＷと南北断面Ｅ−ＮＳを作成する。
【０１００】
図５９（Ａ）・（Ｂ），図６０（Ａ）・（Ｂ）は３倍８０％で作成した断面で、１地点の明度値は９８．０１（６７行６２列）で、最高値１４０．６９との明度差は４２．６８である。ここでの最高値は最低値周辺の最高地点を３次元画像で確認し、２地点の明度値１４９．７１（８４行１３列）と３地点１３１．６６（３９行７７列）を平均した。１地点と２地点の水平距離は約９９ｋｍである。同様に、１地点と３地点は約６８ｋｍである。
【０１０１】
図６１は南方向からの視線の３次元表示である。各地点での気象画像の明度による高低が明確に表示されている。図６２は図６１の上空からの視線の平面表示である。図６３は西方向からの視線の３次元表示である。気象画像は下から見上げた視線の表示である。１地点で震源地付近の最初の最低明度値が生じている。
【０１０２】
各時刻の中で特異な現象が顕著だった４時の画像について、特に震源地付近の地形との関係を詳細に検討する。図６４は平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１５以下を削除した表示であり、３倍１００％フーリエ近似により明度値１０７以下を削除した、図３０、図３１と比較して気象画像により近似している。
【０１０３】
図６５は平面で５倍１００％フーリエ近似により明度値１１７以下を削除した表示であり、同近似により明度値１０７以下を削除した、前記図６４と比較して、震源地（ａ）付近で気象画像にさらに近似している。
【０１０４】
図６６は図６４を用いて震源地付近の震度分布を震度５弱以上について表示している。
図１０と同様に地震発生後確認された断層を重ねて表示した。図８から震源地付近に震度計が設置されていないため、新たに発見された断層付近の震度表示は無いが、荒砥沢をはさんで南部と北部で震度６強であった。また、図６４の明度値の低い１地点は荒砥沢ダムの南部に位置し、新たに確認された断層は明度値の低いこの地域に存在している。震源地の東部の石蔵山付近に明度の低い地域がある。この地域の標高は約３５０ｍで平地に近い。
【０１０５】
震源地付近の地形の形状を２５０ｍメッシュ（非特許文献６）を用いて詳細に表示する。
図６４の地形の中央部分を図６７（Ａ）は１ｋｍメッシュを用いた表示で、同様に図６７（Ｂ）は２５０ｍメッシュを用いた表示である。２５０ｍメッシュは緻密な表示になっている。
【０１０６】
図６８は３倍８０％で作成した震源地付近の東西断面で、地形は２５０ｍメッシュの表示である。１ｋｍメッシュと比較して、地形をより詳細に検討できる。同様に、図６９は南北断面で、地形中央部分は２５０ｍ、両端は１ｋｍメッシュの表示である。
【０１０７】
図７０は震源地付近の衛星画像（非特許文献８）である。図に示す線は震源地を通過する東西の線分である。図７０〜図７２に示すように、震源地付近は栗駒山（標高１６２７ｍ）など、標高の高い山が連なっているが、震源より東側は石蔵山（３５６ｍ）のように低い山があり、ほぼ平野となっている。さらに東部には室根山（８９５ｍ）のように高い山がある。
【０１０８】
図７３は地震直後の荒砥沢ダムの上空写真である。円形に大きく地すべりしている。円形の距離は約５００ｍである。その周囲にも地すべりが散在している。
【０１０９】
図７４は４時の画像について、平面で３倍８０％フーリエ近似により明度１０５以下を削除した表示である。荒砥沢を中心に、直径約２３ｋｍの円形に削除されている。
【０１１０】
以上のことから明らかなように、地震時の気象画像データを３次元表示し、その明度差から震源地を特定することができた。
すなわち、具体例における地震時気象画像解析結果から、既に気象画像の特異な現象が顕著であった地震発生時刻の４時間４３分前に異常画像の明度解析が可能である。
【０１１１】
また、対象となる地形をいくつかに分割し、フーリエ近似の精度を適宜変更してデータを得ることによって、デジタル画像のような鮮明な地形データにも合致する精度の気象画像データを得ることが可能である。
【０１１２】
各時刻画像解析から以下のことが言える。
（１）明度の最低地点周辺の最高地点は北側周辺に存在している。北側周辺の平均最高値と最低地の差は、４時に最大値７０である。また、その範囲は約７０〜９２ｋｍである。
（２）地震発生時刻の４時間４３分前に既に気象画像の特異な現象が顕著であった。
（３）最低明度値は荒砥沢ダムの南部に位置し、新たに確認された断層は明度値の低いこの地域に存在している。
（４）震源地付近に震度計が設置されていないため、新たに確認された断層付近の震度表示は無いが、荒砥沢を挟んで、南部と北部で震度６強であった。
（５）震源地の東部の石蔵山付近に明度値の低い地域がある。この地域の標高は３５０ｍで平地に近い。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明によれば、地震等の異常気象の発生を的確に検出することができる。
【０１１４】
この技術分野における、上記明細書において開示されているこれらの技術の概念及び具体的実施態様は、本発明と同目的の、他の実施態様における実施のための修正または設計の基礎として容易に利用し得るものと認められる。また、この技術分野における、このような同等の実施形態にかかるこれらの技術は、クレームに付随するこの発明の特質や範囲から外れるものではないと認められる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０ 気象画像解析装置（気象異常検出装置）
１１ 地形データ記憶部
１２ 気象画像データ提供部
１３ 気象画像データ取得部
１４ 記憶部
１５ 操作部
１６ 表示部
１７ 処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気象衛星による原気象画像データを解析する気象画像解析方法であって、
地形データを、メッシュ地図を用いて３次元表示して地形画像データとし、
前記地形画像データから海域と湖を示すデータを削除した後地形をいくつかに分割し、
前記原気象画像データについて、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成することによりデータ数を増やし、
取得した線形補間後気象画像データを、前記地形画像データとの対応する領域を明らかにするように連結させて前記地形画像データに載せ、
前記線形補間後気象画像データ中の明度の高い、少なくとも経線、緯線、地形境界線を削除して、当該線の周辺の雲または隣り合う明度に置き換えて画像に修正し、
前記線形補間後気象画像データについて複数の明度値をしきい値として設定し、当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャンすることにより得られる明度差を利用して、前記線形補間後気象画像データを３次元表示し、
前記明度差および前記３次元表示線形補間後気象画像データから、地震の有無を検出する、
気象画像解析方法。
【請求項２】
前記地形画像データと前記線形補間後気象画像データの連結は、両画像を棒状マーカーで結ぶことによりなされる、
請求項１に記載の気象画像解析方法。
【請求項３】
前記線形補間後気象画像を、３倍〜５倍の線形補間による７０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得ることができる、
請求項１または２に記載の気象画像解析方法。
【請求項４】
前記線形補間後気象画像を、前記最低明度値を得る場合よりも高いピクセル数および／または級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最高明度値、および高精度の気象画像データを得ることができる、
請求項１または２に記載の気象画像解析方法。
【請求項１】
気象衛星による原気象画像データを解析する気象画像解析方法であって、
地形データを、メッシュ地図を用いて３次元表示して地形画像データとし、
前記地形画像データから海域と湖を示すデータを削除した後地形をいくつかに分割し、
前記原気象画像データについて、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成することによりデータ数を増やし、
取得した線形補間後気象画像データを、前記地形画像データとの対応する領域を明らかにするように連結させて前記地形画像データに載せ、
前記線形補間後気象画像データ中の明度の高い、少なくとも経線、緯線、地形境界線を削除して、当該線の周辺の雲または隣り合う明度に置き換えて画像に修正し、
前記線形補間後気象画像データについて複数の明度値をしきい値として設定し、当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャンすることにより得られる明度差を利用して、前記線形補間後気象画像データを３次元表示し、
前記明度差および前記３次元表示線形補間後気象画像データから、地震の有無を検出する、
気象画像解析方法。
【請求項２】
前記地形画像データと前記線形補間後気象画像データの連結は、両画像を棒状マーカーで結ぶことによりなされる、
請求項１に記載の気象画像解析方法。
【請求項３】
前記線形補間後気象画像を、３倍〜５倍の線形補間による７０〜１００％級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最低明度値を得ることができる、
請求項１または２に記載の気象画像解析方法。
【請求項４】
前記線形補間後気象画像を、前記最低明度値を得る場合よりも高いピクセル数および／または級数項数フーリエ級数近似曲線で作成することにより、地震による異常気象画像を検出するための最高明度値、および高精度の気象画像データを得ることができる、
請求項１または２に記載の気象画像解析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図７８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
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【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
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【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図７８】
【公開番号】特開２０１０−２１０６０１（Ｐ２０１０−２１０６０１Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８３３９６（Ｐ２００９−８３３９６）
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（８００００００８０）タマティーエルオー株式会社 (255)
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（８００００００８０）タマティーエルオー株式会社 (255)
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