落雷位置標定補正装置、方法およびプログラム
【課題】落雷位置標定システムにより標定された落雷位置を補正する。
【解決手段】落雷位置標定補正装置１０は、対象領域を格子状に分割する格子生成手段１００と、構造物の高さ情報を含む構造物データ４０を用いて格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出手段１０１と、構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出手段１０２と、外部から落雷観測データを取得する落雷観測データ取得手段１０３と、落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出手段１０４と、落雷格子の保護格子を、格子毎保護格子算出手段１０２の処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出手段１０５とを備える。
【解決手段】落雷位置標定補正装置１０は、対象領域を格子状に分割する格子生成手段１００と、構造物の高さ情報を含む構造物データ４０を用いて格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出手段１０１と、構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出手段１０２と、外部から落雷観測データを取得する落雷観測データ取得手段１０３と、落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出手段１０４と、落雷格子の保護格子を、格子毎保護格子算出手段１０２の処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出手段１０５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落雷位置標定システムによって標定された落雷位置を補正する落雷位置標定補正装置、方法およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
落雷による被害の把握や、迅速な復旧作業のための被害場所の特定などのため、落雷位置を標定するシステムがある。よく知られている方法は、落雷により放出された電磁波を検知するセンサを複数設置し、電磁波が発生した方向や、電磁波を検知した時間差などを利用して落雷位置を標定する方法である。このような方法で日本全国をカバーした落雷位置標定システムとしてＪＬＤＮ（Japan Lightning Detection Network：全国雷観測ネットワーク）がある（非特許文献１参照）。ＪＬＤＮの平均的な位置標定精度は５００ｍ程度である。
【０００３】
一方、構造物を落雷から保護するための被雷設備の規格では、最新の雷理論にもとづき、被雷設備の保護範囲を設定する場合には回転球体法を用いることとされた（非特許文献２参照）。回転球体法では、雷撃の最終段階では雷撃の先端から保護レベルに応じた半径の球体に接した構造物や大地に雷撃するという考え方に基づいている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＪＬＤＮ（全国雷観測ネットワーク），株式会社フランクリン・ジャパン，＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｒａｎｋｌｉｎｊａｐａｎ．ｊｐ／＞
【非特許文献２】「建築物等の雷保護」，ＪＩＳ−Ａ−４２０１，２００３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示された従来の落雷位置標定システムによる５００ｍ程度の位置標定精度では、落雷による被害からすみやかに復旧するために被害箇所を迅速に発見する情報としては十分ではない。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、落雷位置標定システムにより標定された落雷位置を、構造物の高さデータに基づいて補正する落雷位置標定補正装置、方法およびプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の落雷位置標定補正装置は、解析対象領域を格子状に分割する格子生成手段と、構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成手段が生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出手段と、この格子毎構造物高さ算出手段が算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出手段と、外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得手段と、前記格子生成手段が生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出手段と、この落雷格子算出手段が求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出手段の処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の落雷位置標定補正装置の１構成例において、前記格子毎保護格子算出手段は、保護格子を決定しようとする対象格子を一つ抽出する対象格子抽出手段と、前記対象格子の中心の真上から球体が垂直に降下することを仮定し、前記対象格子の中心との最短距離が前記球体の半径Ｒよりも小さい格子を保護格子候補とする保護格子候補決定手段と、前記最短距離を求めたときの保護格子候補の起点の二次元座標および高さ座標によって定まる点を中心とする半径Ｒの球体と、前記対象格子の中心の垂線との交点を求め、交点の高さ座標のうち最も大きい座標を保護格子候補の接触高度とし、全ての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を前記対象格子の保護格子と決定する保護格子決定手段とからなり、前記対象格子抽出手段と前記保護格子候補決定手段と前記保護格子決定手段とは、前記対象格子ごとに処理を行うことを特徴とするものである。
また、本発明の落雷位置標定補正装置の１構成例において、前記格子毎保護格子算出手段は、前記落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合に、落雷の電流値に応じた最適な球体の半径Ｒを求め、この半径Ｒを用いて格子ごとの保護格子を決定することを特徴とするものである。
また、本発明の落雷位置標定補正装置の１構成例において、前記格子生成手段と前記格子毎構造物高さ算出手段と前記格子毎保護格子算出手段とは、前記落雷観測データを取得する前にあらかじめ処理を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の落雷位置標定補正方法は、解析対象領域を格子状に分割する格子生成ステップと、構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成ステップで生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出ステップと、この格子毎構造物高さ算出ステップで算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出ステップと、外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得ステップと、前記格子生成ステップで生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出ステップと、この落雷格子算出ステップで求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出ステップの処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の落雷位置標定補正プログラムは、落雷位置標定補正方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、解析対象領域を格子状に分割し、構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、格子ごとに構造物の最大高さを算出し、算出した構造物最大高さを格子の高さとして、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定し、外部から取得した落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求め、落雷格子の保護格子を求めて、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とすることにより、構造物の高さで落雷位置を補正することができ、落雷位置標定の精度向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る落雷位置標定補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る落雷位置標定補正装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における格子条件の例と格子条件に従って生成した格子の例とを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における構造物データの例と構造物データから算出した格子毎構造物高さデータの例とを示す図である。
【図５】回転球体法の考えに基づいた雷撃の進行の概念を表す図である。
【図６】回転球体法の考えに基づいた保護格子の求め方の概念を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る格子毎保護格子算出手段の処理を説明するフローチャートである。
【図８】保護格子候補の接触高度の求め方の概念を表す図である。
【図９】落雷の電流値と回転球体半径との関係を記憶するテーブルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り様々な形態をとりうる。
図１は、本発明の実施の形態に係る落雷位置標定補正装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１３】
［落雷位置標定補正装置１０の構成の説明］
図１に示すように、落雷位置標定補正装置１０は、格子生成手段１００と、格子毎構造物高さ算出手段１０１と、格子毎保護格子算出手段１０２と、落雷観測データ取得手段１０３と、落雷格子算出手段１０４と、落雷位置補正算出手段１０５と、格子データ記憶部１１０と、格子毎構造物高さデータ記憶部１１１と、格子毎保護格子データ記憶部１１２と、落雷観測データ記憶部１１３と、落雷格子データ記憶部１１４とから構成される。
【００１４】
図２は、落雷位置標定補正装置１０の動作を説明するフローチャートである。まず、格子生成手段１００は、解析対象領域を二次元格子状に分割する（ステップＳ１）。格子毎構造物高さ算出手段１０１は、分割された格子ごとに、構造物の高さ情報が記述された構造物データ４０を用いて格子ごとの構造物の最大高さを計算する（ステップＳ２）。格子毎保護格子算出手段１０２は、格子が近隣の格子のうち、より高いどの格子によって落雷から保護されているかを、回転球体法を用いて格子ごとに算出する（ステップＳ３）。
【００１５】
一方、落雷観測データ取得手段１０３は、補正の元となる落雷観測データを取得する（ステップＳ４）。落雷格子算出手段１０４は、落雷位置が格子生成手段１００で作成されたどの格子に含まれるかを算出する（ステップＳ５）。落雷位置補正算出手段１０５は、落雷格子算出手段１０４で算出された格子がどの格子により保護されているかを、格子毎保護格子算出手段１０２で算出された結果を用いて算出し、算出結果を出力する（ステップＳ６）。以下、各手段についてより詳細に説明する。
【００１６】
［格子生成手段１００］
格子生成手段１００は、格子条件３０に記述された解析対象領域と格子間隔の条件とに従って解析対象領域を格子状に分割する（ステップＳ１）。格子の生成方法については、文献「村上周三，“ＣＦＤによる建築・都市の環境設計工学”，東京大学出版会，ｐ１０−１２，２０００年」に開示されている。
【００１７】
格子条件３０の例を図３（Ａ）に示し、この格子条件３０に従って生成した格子の例を図３（Ｂ）に示す。図３（Ａ）に示した格子条件３０には、東西方向（ｘ方向）の情報ｘｄｅｆとして、格子数の情報「３００」と、格子の始点の経度情報「１３９．５」と、格子の東西方向のサイズ情報「０．０００１」とが記述され、さらに南北方向（ｙ方向）の情報ｙｄｅｆとして、格子数の情報「２００」と、格子の始点の緯度情報「３６．１」と、格子の南北方向のサイズ情報「０．０００１」とが記述されている。このような格子条件３０により、図３（Ｂ）に示すように、始点の位置が東経１３９．５度、北緯３６．１度で、東西方向のサイズが０．０００１（経度）、南北方向のサイズが０．０００１（緯度）の格子が東西方向に３００個、南北方向に２００個生成される。格子生成手段１００が生成した格子のデータは、格子データ記憶部１１０に記憶される。
【００１８】
なお、本実施の形態では、南北方向、東西方向に格子境界を設定した格子で説明するが、本発明はこれに限ったものではない。また、座標系について、本実施の形態では緯度経度で説明するが、平面直角座標系のような原点からの距離による座標系でもかまわない。また、回転球体法の半径などのメートル単位と緯度経度座標系は適宜相互に変換することとする。変換手法は既知で広く使われているため、説明は省くこととする。
【００１９】
［格子毎構造物高さ算出手段１０１］
格子毎構造物高さ算出手段１０１は、解析対象領域の構造物の位置情報と高さ情報とが記述されている構造物データ４０を読み込み、格子生成手段１００がステップＳ１で生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する（ステップＳ２）。構造物データ４０としては、構造物の外形と高さ情報とが電子的に記録された住宅地図などの電子地図や、電柱や鉄塔などの位置と高さ情報とが含まれる設備データなどを利用する。
【００２０】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に住宅地図と設備データとから算出した格子毎構造物高さデータの例を示す。図４（Ａ）はステップＳ１で生成された格子に構造物データ４０を投影した図である。図４（Ａ）における４００，４０１，４０２は建物、４０３，４０４は電柱または鉄塔である。建物４００，４０１，４０２の高さはそれぞれ５０ｍ、３０ｍ、１００ｍであり、電柱または鉄塔４０３，４０４の高さは１０ｍである。図４（Ｂ）は格子毎の構造物の最大高さを算出した結果を示す図である。各格子内に記述されている最大高さの単位はｍである。このように、格子毎構造物高さ算出手段１０１が算出した格子毎構造物高さデータは、各格子の構造物の最大高さを示す。この格子毎構造物高さデータは、格子毎構造物高さデータ記憶部１１１に記憶される。
【００２１】
なお、構造物データ４０から、格子ごとに含まれる構造物を求める方法は、計算流体力学の分野で既知のためここでは説明しない。また、標高データを利用して、格子の最大高さを補正することも考えられる。
【００２２】
［格子毎保護格子算出手段１０２］
格子毎保護格子算出手段１０２は、格子毎構造物高さ算出手段１０１がステップＳ２で算出した構造物最大高さを格子の高さとして扱う。そして、格子毎保護格子算出手段１０２は、格子が近隣の格子のうち、より高いどの格子によって落雷から保護されているかを、回転球体法を用いて格子ごとに算出する（ステップＳ３）。
【００２３】
雷撃の最終段階では雷撃の先端が球体に接した構造物や大地に雷撃するという回転球体法の考えに基づくと、雷撃が構造物高さの低い格子の上空から進んできた場合、雷撃の最終段階で構造物高さが高く且つ球体５００が接する近隣の格子に落雷すると考えられる（図５）。ここでは、構造物高さの低い格子は構造物高さの高い格子に保護されていると考える。以下、構造物高さの低い格子の上空に来た雷撃を構造物高さの低い格子の代わりに受ける格子を、構造物高さの低い格子の保護格子と呼ぶこととする。図５の例では、構造物高さの低い格子５０１の保護格子は５０２である。図５におけるｚ方向は高さ方向を表す。
【００２４】
格子毎保護格子算出手段１０２は、各格子の保護格子を、回転球体法に基づいて算出する。具体的には、図６に示すように、計算対象となる格子６０１の中心の真上から半径Ｒの球体６００が垂直に降りてきたと仮定し、最初に球体６００に接する格子を求める。この格子が保護格子６０２である。
【００２５】
図７は、格子毎保護格子算出手段１０２の処理を説明するフローチャートである。
［対象格子を抽出］
まず、格子毎保護格子算出手段１０２は、保護格子を求めていない格子群から計算対象の格子を一つ抽出する（ステップＳ１０）。格子毎保護格子算出手段１０２は、例えば北西端の格子から順に格子を選択すればよい。
【００２６】
［保護格子候補抽出」
続いて、格子毎保護格子算出手段１０２は、半径Ｒの球体に接する可能性のある格子を保護格子候補として抽出する（ステップＳ１１）。球体はステップＳ１０で抽出した対象格子の中心の真上から垂直に降りてくると仮定するため、対象格子の中心との最短距離が半径Ｒよりも小さい格子が保護格子候補となる。対象格子の近隣にある格子と対象格子の中心との最短距離は、対象格子の近隣にある格子の位置に応じて以下の（ａ）〜（ｈ）のいずれかで求まる。なお、対象格子自身も保護格子候補に含まれる。
【００２７】
（ａ）対象格子と緯度が同じで東側にある格子の場合には、この格子の西側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｂ）対象格子と緯度が同じで西側にある格子の場合には、この格子の東側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｃ）対象格子と経度が同じで北側にある格子の場合には、この格子の南側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｄ）対象格子と経度が同じで南側にある格子の場合には、この格子の北側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｅ）対象格子の北東にある格子の場合には、この格子の南西端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｆ）対象格子の南東にある格子の場合には、この格子の北西端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｇ）対象格子の南西にある格子の場合には、この格子の北東端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｈ）対象格子の北西にある格子の場合には、この格子の南東端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
【００２８】
［保護格子決定］
次に、格子毎保護格子算出手段１０２は、保護格子候補の起点の二次元座標（ｘ，ｙ座標）と保護格子候補の高さ座標（ｚ座標）によって定まる点を中心とする半径Ｒの球と、対象格子の中心の垂線との交点を求め、１個乃至２個の交点のｚ座標のうち最も大きいｚ座標をその保護格子候補の接触高度とする。格子毎保護格子算出手段１０２は、このような接触高度の算出を保護格子候補ごとに行う。そして、格子毎保護格子算出手段１０２は、すべての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を対象格子の保護格子と決定する（ステップＳ１２）。
【００２９】
図８は、保護格子候補の接触高度の求め方の概念を表す図である。図８における８００は対象格子、８０１，８０２，８０３，８０４は保護格子候補、８０５，８０６，８０７，８０８はそれぞれ保護格子候補８０１，８０２，８０３，８０４の起点の二次元座標および高さ座標によって中心が定まる球、８０９は対象格子８００の中心の二次元座標および高さ座標によって中心が定まる球である。また、８１０，８１１，８１２，８１３はそれぞれ球８０５，８０６，８０７，８０８と対象格子８００の中心の垂線８１５との交点であり、保護格子候補８０１，８０２，８０３，８０４の接触高度を示す点である。８１４は球８０９と対象格子８００の中心の垂線８１５との交点であり、対象格子８００の接触高度を示す点である。上記のとおり、対象格子８００の場合には、対象格子８００の中心の二次元座標と対象格子８００の高さ座標によって球８０９の中心が定まる。
【００３０】
最大の接触高度を有する保護格子候補が複数ある場合は、その中から一つを保護格子として選択すればよい。このとき、保護格子を選択する方法としては、格子高さがより高い格子を選択する方法、対象格子により近い格子を選択する方法などがあるが、ランダムで選んでもよい。
格子毎保護格子算出手段１０２は、以上のステップＳ１０〜Ｓ１２の処理を、ステップＳ１で生成された全ての格子の保護格子を決定し終えるまで（ステップＳ１３においてｙｅｓ）、繰り返し行う。格子毎保護格子算出手段１０２が決定した保護格子のデータは、格子毎保護格子データ記憶部１１２に記憶される。
【００３１】
回転球体の半径Ｒについては、ＪＩＳ規格に則り、２０ｍ、３０ｍ、４５ｍまたは６０ｍのいずれか一つとする。ただし、これら複数または全部の半径Ｒごとに保護格子を求めておいてもよい。また、落雷観測データ取得手段１０３が取得する落雷観測データに電流値が含まれている場合、電流値ごとに利用する半径Ｒを変更する方法もある。詳細は落雷格子算出手段１０５で説明する。
なお、分かりやすさのため、図５、図６、図８はｘｚ平面の二次元で記載したが、格子毎保護格子算出手段１０２は上記記載のように３次元座標で処理を行う。
【００３２】
［落雷観測データ取得手段１０３］
次に、落雷観測データ取得手段１０３は、通信回線２１を介して落雷観測データ配信ネットワーク２０から落雷観測データを取得する（ステップＳ４）。この落雷観測データは、落雷観測データ記憶部１１３に記憶される。落雷観測データ配信ネットワーク２０は、例えば非特許文献１に開示された落雷位置標定システムに接続されており、落雷位置標定システムから落雷観測データが得られるようになっている。落雷観測データは、少なくとも落雷の位置標定情報を含むこととし、落雷時刻や電流値などの情報が含まれていてもよい。
【００３３】
なお、本実施の形態では、通信回線２１を介して落雷観測データ配信ネットワーク２０から落雷観測データを取得するとしているが、他の手段によって落雷観測データを取得するようにしてもよい。例えば、落雷観測データが蓄積された外部記憶装置から読み込む形態でもよい。
【００３４】
［落雷格子算出手段１０４］
落雷格子算出手段１０４は、格子生成手段１００がステップＳ１で生成した格子のうち、落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める（ステップＳ５）。落雷格子算出手段１０４が求めた落雷格子のデータは、落雷格子データ記憶部１１４に記憶される。
【００３５】
［落雷位置補正算出手段１０５］
落雷位置補正算出手段１０５は、落雷格子算出手段１０４がステップＳ５で求めた落雷格子の保護格子を、格子毎保護格子算出手段１０２がステップＳ３（Ｓ１０〜Ｓ１３）で行った結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を補正座標とする（ステップＳ６）。つまり、落雷位置標定システムが決定した落雷位置を含む格子は、落雷格子算出手段１０４がステップＳ５で求めた落雷格子であるが、実際には保護格子の位置に落雷したものと推定する。
【００３６】
落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合には、格子毎保護格子算出手段１０２が落雷の電流値に応じた最適な回転球体半径Ｒを求め、この回転球体半径Ｒを用いてステップＳ１０〜Ｓ１３で説明したような処理を行って格子ごとの保護格子を求め、落雷位置補正算出手段１０５が落雷格子の保護格子を求め、この保護格子の中心座標を補正座標とすればよい。
【００３７】
電流値ごとに最適な回転球体半径Ｒについては、例えば図９に示すようなテーブル９００をあらかじめ用意しておき、このテーブル９００に従って回転球体半径Ｒを決める方法が考えられる。
落雷位置補正算出手段１０５は、補正座標を含んだ落雷情報を、通信回線５１を介して外部ネットワーク５０に出力する。なお、他の手段によって落雷情報を出力してもよく、例えば落雷位置標定補正装置１０に接続された表示手段によって落雷情報を表示したり、図示しない外部記憶装置に落雷情報を出力したりしてもよい。
【００３８】
なお、上記の手段のうち格子生成手段１００、格子毎構造物高さ算出手段１０１および格子毎保護格子算出手段１０２はあらかじめ処理を行っておくことが可能である。格子生成手段１００、格子毎構造物高さ算出手段１０１および格子毎保護格子算出手段１０２があらかじめ処理を行って、格子の生成と保護格子の決定とをしておくことにより、落雷観測データをリアルタイムで取得して補正座標をリアルタイムで出力することもできる。ただし、落雷の電流値ごとに最適な回転球体半径Ｒを用いる場合には、落雷の電流値ごとにステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を行って、落雷の電流値ごとに保護格子をあらかじめ決定しておき、落雷位置補正算出手段１０５が落雷位置を含む格子の保護格子を求める際に、落雷の電流値に応じた保護格子を選択できるようにしておく必要がある。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、非特許文献１に開示された従来の落雷位置標定システムにより標定された落雷位置を、構造物の高さデータと回転球体法に基づいて補正することができる。
【００４０】
本実施の形態で説明した落雷位置標定補正装置１０は、ＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータを動作させるための落雷位置標定補正プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、このプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ＪＬＤＮなどの落雷位置標定システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…落雷位置標定補正装置、２０…落雷観測データ配信ネットワーク、２１…通信回線、３０…格子条件、４０…構造物データ、５０…外部ネットワーク、５１…通信回線、１００…格子生成手段、１０１…格子毎構造物高さ算出手段、１０２…格子毎保護格子算出手段、１０３…落雷観測データ取得手段、１０４…落雷格子算出手段、１０５…落雷位置補正算出手段、１１０…格子データ記憶部、１１１…格子毎構造物高さデータ記憶部、１１２…格子毎保護格子データ記憶部、１１３…落雷観測データ記憶部、１１４…落雷格子データ記憶部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落雷位置標定システムによって標定された落雷位置を補正する落雷位置標定補正装置、方法およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
落雷による被害の把握や、迅速な復旧作業のための被害場所の特定などのため、落雷位置を標定するシステムがある。よく知られている方法は、落雷により放出された電磁波を検知するセンサを複数設置し、電磁波が発生した方向や、電磁波を検知した時間差などを利用して落雷位置を標定する方法である。このような方法で日本全国をカバーした落雷位置標定システムとしてＪＬＤＮ（Japan Lightning Detection Network：全国雷観測ネットワーク）がある（非特許文献１参照）。ＪＬＤＮの平均的な位置標定精度は５００ｍ程度である。
【０００３】
一方、構造物を落雷から保護するための被雷設備の規格では、最新の雷理論にもとづき、被雷設備の保護範囲を設定する場合には回転球体法を用いることとされた（非特許文献２参照）。回転球体法では、雷撃の最終段階では雷撃の先端から保護レベルに応じた半径の球体に接した構造物や大地に雷撃するという考え方に基づいている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＪＬＤＮ（全国雷観測ネットワーク），株式会社フランクリン・ジャパン，＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｒａｎｋｌｉｎｊａｐａｎ．ｊｐ／＞
【非特許文献２】「建築物等の雷保護」，ＪＩＳ−Ａ−４２０１，２００３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示された従来の落雷位置標定システムによる５００ｍ程度の位置標定精度では、落雷による被害からすみやかに復旧するために被害箇所を迅速に発見する情報としては十分ではない。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、落雷位置標定システムにより標定された落雷位置を、構造物の高さデータに基づいて補正する落雷位置標定補正装置、方法およびプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の落雷位置標定補正装置は、解析対象領域を格子状に分割する格子生成手段と、構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成手段が生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出手段と、この格子毎構造物高さ算出手段が算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出手段と、外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得手段と、前記格子生成手段が生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出手段と、この落雷格子算出手段が求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出手段の処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の落雷位置標定補正装置の１構成例において、前記格子毎保護格子算出手段は、保護格子を決定しようとする対象格子を一つ抽出する対象格子抽出手段と、前記対象格子の中心の真上から球体が垂直に降下することを仮定し、前記対象格子の中心との最短距離が前記球体の半径Ｒよりも小さい格子を保護格子候補とする保護格子候補決定手段と、前記最短距離を求めたときの保護格子候補の起点の二次元座標および高さ座標によって定まる点を中心とする半径Ｒの球体と、前記対象格子の中心の垂線との交点を求め、交点の高さ座標のうち最も大きい座標を保護格子候補の接触高度とし、全ての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を前記対象格子の保護格子と決定する保護格子決定手段とからなり、前記対象格子抽出手段と前記保護格子候補決定手段と前記保護格子決定手段とは、前記対象格子ごとに処理を行うことを特徴とするものである。
また、本発明の落雷位置標定補正装置の１構成例において、前記格子毎保護格子算出手段は、前記落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合に、落雷の電流値に応じた最適な球体の半径Ｒを求め、この半径Ｒを用いて格子ごとの保護格子を決定することを特徴とするものである。
また、本発明の落雷位置標定補正装置の１構成例において、前記格子生成手段と前記格子毎構造物高さ算出手段と前記格子毎保護格子算出手段とは、前記落雷観測データを取得する前にあらかじめ処理を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の落雷位置標定補正方法は、解析対象領域を格子状に分割する格子生成ステップと、構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成ステップで生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出ステップと、この格子毎構造物高さ算出ステップで算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出ステップと、外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得ステップと、前記格子生成ステップで生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出ステップと、この落雷格子算出ステップで求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出ステップの処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の落雷位置標定補正プログラムは、落雷位置標定補正方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、解析対象領域を格子状に分割し、構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、格子ごとに構造物の最大高さを算出し、算出した構造物最大高さを格子の高さとして、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定し、外部から取得した落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求め、落雷格子の保護格子を求めて、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とすることにより、構造物の高さで落雷位置を補正することができ、落雷位置標定の精度向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る落雷位置標定補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る落雷位置標定補正装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における格子条件の例と格子条件に従って生成した格子の例とを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における構造物データの例と構造物データから算出した格子毎構造物高さデータの例とを示す図である。
【図５】回転球体法の考えに基づいた雷撃の進行の概念を表す図である。
【図６】回転球体法の考えに基づいた保護格子の求め方の概念を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る格子毎保護格子算出手段の処理を説明するフローチャートである。
【図８】保護格子候補の接触高度の求め方の概念を表す図である。
【図９】落雷の電流値と回転球体半径との関係を記憶するテーブルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り様々な形態をとりうる。
図１は、本発明の実施の形態に係る落雷位置標定補正装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１３】
［落雷位置標定補正装置１０の構成の説明］
図１に示すように、落雷位置標定補正装置１０は、格子生成手段１００と、格子毎構造物高さ算出手段１０１と、格子毎保護格子算出手段１０２と、落雷観測データ取得手段１０３と、落雷格子算出手段１０４と、落雷位置補正算出手段１０５と、格子データ記憶部１１０と、格子毎構造物高さデータ記憶部１１１と、格子毎保護格子データ記憶部１１２と、落雷観測データ記憶部１１３と、落雷格子データ記憶部１１４とから構成される。
【００１４】
図２は、落雷位置標定補正装置１０の動作を説明するフローチャートである。まず、格子生成手段１００は、解析対象領域を二次元格子状に分割する（ステップＳ１）。格子毎構造物高さ算出手段１０１は、分割された格子ごとに、構造物の高さ情報が記述された構造物データ４０を用いて格子ごとの構造物の最大高さを計算する（ステップＳ２）。格子毎保護格子算出手段１０２は、格子が近隣の格子のうち、より高いどの格子によって落雷から保護されているかを、回転球体法を用いて格子ごとに算出する（ステップＳ３）。
【００１５】
一方、落雷観測データ取得手段１０３は、補正の元となる落雷観測データを取得する（ステップＳ４）。落雷格子算出手段１０４は、落雷位置が格子生成手段１００で作成されたどの格子に含まれるかを算出する（ステップＳ５）。落雷位置補正算出手段１０５は、落雷格子算出手段１０４で算出された格子がどの格子により保護されているかを、格子毎保護格子算出手段１０２で算出された結果を用いて算出し、算出結果を出力する（ステップＳ６）。以下、各手段についてより詳細に説明する。
【００１６】
［格子生成手段１００］
格子生成手段１００は、格子条件３０に記述された解析対象領域と格子間隔の条件とに従って解析対象領域を格子状に分割する（ステップＳ１）。格子の生成方法については、文献「村上周三，“ＣＦＤによる建築・都市の環境設計工学”，東京大学出版会，ｐ１０−１２，２０００年」に開示されている。
【００１７】
格子条件３０の例を図３（Ａ）に示し、この格子条件３０に従って生成した格子の例を図３（Ｂ）に示す。図３（Ａ）に示した格子条件３０には、東西方向（ｘ方向）の情報ｘｄｅｆとして、格子数の情報「３００」と、格子の始点の経度情報「１３９．５」と、格子の東西方向のサイズ情報「０．０００１」とが記述され、さらに南北方向（ｙ方向）の情報ｙｄｅｆとして、格子数の情報「２００」と、格子の始点の緯度情報「３６．１」と、格子の南北方向のサイズ情報「０．０００１」とが記述されている。このような格子条件３０により、図３（Ｂ）に示すように、始点の位置が東経１３９．５度、北緯３６．１度で、東西方向のサイズが０．０００１（経度）、南北方向のサイズが０．０００１（緯度）の格子が東西方向に３００個、南北方向に２００個生成される。格子生成手段１００が生成した格子のデータは、格子データ記憶部１１０に記憶される。
【００１８】
なお、本実施の形態では、南北方向、東西方向に格子境界を設定した格子で説明するが、本発明はこれに限ったものではない。また、座標系について、本実施の形態では緯度経度で説明するが、平面直角座標系のような原点からの距離による座標系でもかまわない。また、回転球体法の半径などのメートル単位と緯度経度座標系は適宜相互に変換することとする。変換手法は既知で広く使われているため、説明は省くこととする。
【００１９】
［格子毎構造物高さ算出手段１０１］
格子毎構造物高さ算出手段１０１は、解析対象領域の構造物の位置情報と高さ情報とが記述されている構造物データ４０を読み込み、格子生成手段１００がステップＳ１で生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する（ステップＳ２）。構造物データ４０としては、構造物の外形と高さ情報とが電子的に記録された住宅地図などの電子地図や、電柱や鉄塔などの位置と高さ情報とが含まれる設備データなどを利用する。
【００２０】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に住宅地図と設備データとから算出した格子毎構造物高さデータの例を示す。図４（Ａ）はステップＳ１で生成された格子に構造物データ４０を投影した図である。図４（Ａ）における４００，４０１，４０２は建物、４０３，４０４は電柱または鉄塔である。建物４００，４０１，４０２の高さはそれぞれ５０ｍ、３０ｍ、１００ｍであり、電柱または鉄塔４０３，４０４の高さは１０ｍである。図４（Ｂ）は格子毎の構造物の最大高さを算出した結果を示す図である。各格子内に記述されている最大高さの単位はｍである。このように、格子毎構造物高さ算出手段１０１が算出した格子毎構造物高さデータは、各格子の構造物の最大高さを示す。この格子毎構造物高さデータは、格子毎構造物高さデータ記憶部１１１に記憶される。
【００２１】
なお、構造物データ４０から、格子ごとに含まれる構造物を求める方法は、計算流体力学の分野で既知のためここでは説明しない。また、標高データを利用して、格子の最大高さを補正することも考えられる。
【００２２】
［格子毎保護格子算出手段１０２］
格子毎保護格子算出手段１０２は、格子毎構造物高さ算出手段１０１がステップＳ２で算出した構造物最大高さを格子の高さとして扱う。そして、格子毎保護格子算出手段１０２は、格子が近隣の格子のうち、より高いどの格子によって落雷から保護されているかを、回転球体法を用いて格子ごとに算出する（ステップＳ３）。
【００２３】
雷撃の最終段階では雷撃の先端が球体に接した構造物や大地に雷撃するという回転球体法の考えに基づくと、雷撃が構造物高さの低い格子の上空から進んできた場合、雷撃の最終段階で構造物高さが高く且つ球体５００が接する近隣の格子に落雷すると考えられる（図５）。ここでは、構造物高さの低い格子は構造物高さの高い格子に保護されていると考える。以下、構造物高さの低い格子の上空に来た雷撃を構造物高さの低い格子の代わりに受ける格子を、構造物高さの低い格子の保護格子と呼ぶこととする。図５の例では、構造物高さの低い格子５０１の保護格子は５０２である。図５におけるｚ方向は高さ方向を表す。
【００２４】
格子毎保護格子算出手段１０２は、各格子の保護格子を、回転球体法に基づいて算出する。具体的には、図６に示すように、計算対象となる格子６０１の中心の真上から半径Ｒの球体６００が垂直に降りてきたと仮定し、最初に球体６００に接する格子を求める。この格子が保護格子６０２である。
【００２５】
図７は、格子毎保護格子算出手段１０２の処理を説明するフローチャートである。
［対象格子を抽出］
まず、格子毎保護格子算出手段１０２は、保護格子を求めていない格子群から計算対象の格子を一つ抽出する（ステップＳ１０）。格子毎保護格子算出手段１０２は、例えば北西端の格子から順に格子を選択すればよい。
【００２６】
［保護格子候補抽出」
続いて、格子毎保護格子算出手段１０２は、半径Ｒの球体に接する可能性のある格子を保護格子候補として抽出する（ステップＳ１１）。球体はステップＳ１０で抽出した対象格子の中心の真上から垂直に降りてくると仮定するため、対象格子の中心との最短距離が半径Ｒよりも小さい格子が保護格子候補となる。対象格子の近隣にある格子と対象格子の中心との最短距離は、対象格子の近隣にある格子の位置に応じて以下の（ａ）〜（ｈ）のいずれかで求まる。なお、対象格子自身も保護格子候補に含まれる。
【００２７】
（ａ）対象格子と緯度が同じで東側にある格子の場合には、この格子の西側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｂ）対象格子と緯度が同じで西側にある格子の場合には、この格子の東側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｃ）対象格子と経度が同じで北側にある格子の場合には、この格子の南側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｄ）対象格子と経度が同じで南側にある格子の場合には、この格子の北側の辺の中心を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｅ）対象格子の北東にある格子の場合には、この格子の南西端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｆ）対象格子の南東にある格子の場合には、この格子の北西端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｇ）対象格子の南西にある格子の場合には、この格子の北東端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
（ｈ）対象格子の北西にある格子の場合には、この格子の南東端を起点として、この起点と対象格子の中心との距離を最短距離とする。
【００２８】
［保護格子決定］
次に、格子毎保護格子算出手段１０２は、保護格子候補の起点の二次元座標（ｘ，ｙ座標）と保護格子候補の高さ座標（ｚ座標）によって定まる点を中心とする半径Ｒの球と、対象格子の中心の垂線との交点を求め、１個乃至２個の交点のｚ座標のうち最も大きいｚ座標をその保護格子候補の接触高度とする。格子毎保護格子算出手段１０２は、このような接触高度の算出を保護格子候補ごとに行う。そして、格子毎保護格子算出手段１０２は、すべての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を対象格子の保護格子と決定する（ステップＳ１２）。
【００２９】
図８は、保護格子候補の接触高度の求め方の概念を表す図である。図８における８００は対象格子、８０１，８０２，８０３，８０４は保護格子候補、８０５，８０６，８０７，８０８はそれぞれ保護格子候補８０１，８０２，８０３，８０４の起点の二次元座標および高さ座標によって中心が定まる球、８０９は対象格子８００の中心の二次元座標および高さ座標によって中心が定まる球である。また、８１０，８１１，８１２，８１３はそれぞれ球８０５，８０６，８０７，８０８と対象格子８００の中心の垂線８１５との交点であり、保護格子候補８０１，８０２，８０３，８０４の接触高度を示す点である。８１４は球８０９と対象格子８００の中心の垂線８１５との交点であり、対象格子８００の接触高度を示す点である。上記のとおり、対象格子８００の場合には、対象格子８００の中心の二次元座標と対象格子８００の高さ座標によって球８０９の中心が定まる。
【００３０】
最大の接触高度を有する保護格子候補が複数ある場合は、その中から一つを保護格子として選択すればよい。このとき、保護格子を選択する方法としては、格子高さがより高い格子を選択する方法、対象格子により近い格子を選択する方法などがあるが、ランダムで選んでもよい。
格子毎保護格子算出手段１０２は、以上のステップＳ１０〜Ｓ１２の処理を、ステップＳ１で生成された全ての格子の保護格子を決定し終えるまで（ステップＳ１３においてｙｅｓ）、繰り返し行う。格子毎保護格子算出手段１０２が決定した保護格子のデータは、格子毎保護格子データ記憶部１１２に記憶される。
【００３１】
回転球体の半径Ｒについては、ＪＩＳ規格に則り、２０ｍ、３０ｍ、４５ｍまたは６０ｍのいずれか一つとする。ただし、これら複数または全部の半径Ｒごとに保護格子を求めておいてもよい。また、落雷観測データ取得手段１０３が取得する落雷観測データに電流値が含まれている場合、電流値ごとに利用する半径Ｒを変更する方法もある。詳細は落雷格子算出手段１０５で説明する。
なお、分かりやすさのため、図５、図６、図８はｘｚ平面の二次元で記載したが、格子毎保護格子算出手段１０２は上記記載のように３次元座標で処理を行う。
【００３２】
［落雷観測データ取得手段１０３］
次に、落雷観測データ取得手段１０３は、通信回線２１を介して落雷観測データ配信ネットワーク２０から落雷観測データを取得する（ステップＳ４）。この落雷観測データは、落雷観測データ記憶部１１３に記憶される。落雷観測データ配信ネットワーク２０は、例えば非特許文献１に開示された落雷位置標定システムに接続されており、落雷位置標定システムから落雷観測データが得られるようになっている。落雷観測データは、少なくとも落雷の位置標定情報を含むこととし、落雷時刻や電流値などの情報が含まれていてもよい。
【００３３】
なお、本実施の形態では、通信回線２１を介して落雷観測データ配信ネットワーク２０から落雷観測データを取得するとしているが、他の手段によって落雷観測データを取得するようにしてもよい。例えば、落雷観測データが蓄積された外部記憶装置から読み込む形態でもよい。
【００３４】
［落雷格子算出手段１０４］
落雷格子算出手段１０４は、格子生成手段１００がステップＳ１で生成した格子のうち、落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める（ステップＳ５）。落雷格子算出手段１０４が求めた落雷格子のデータは、落雷格子データ記憶部１１４に記憶される。
【００３５】
［落雷位置補正算出手段１０５］
落雷位置補正算出手段１０５は、落雷格子算出手段１０４がステップＳ５で求めた落雷格子の保護格子を、格子毎保護格子算出手段１０２がステップＳ３（Ｓ１０〜Ｓ１３）で行った結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を補正座標とする（ステップＳ６）。つまり、落雷位置標定システムが決定した落雷位置を含む格子は、落雷格子算出手段１０４がステップＳ５で求めた落雷格子であるが、実際には保護格子の位置に落雷したものと推定する。
【００３６】
落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合には、格子毎保護格子算出手段１０２が落雷の電流値に応じた最適な回転球体半径Ｒを求め、この回転球体半径Ｒを用いてステップＳ１０〜Ｓ１３で説明したような処理を行って格子ごとの保護格子を求め、落雷位置補正算出手段１０５が落雷格子の保護格子を求め、この保護格子の中心座標を補正座標とすればよい。
【００３７】
電流値ごとに最適な回転球体半径Ｒについては、例えば図９に示すようなテーブル９００をあらかじめ用意しておき、このテーブル９００に従って回転球体半径Ｒを決める方法が考えられる。
落雷位置補正算出手段１０５は、補正座標を含んだ落雷情報を、通信回線５１を介して外部ネットワーク５０に出力する。なお、他の手段によって落雷情報を出力してもよく、例えば落雷位置標定補正装置１０に接続された表示手段によって落雷情報を表示したり、図示しない外部記憶装置に落雷情報を出力したりしてもよい。
【００３８】
なお、上記の手段のうち格子生成手段１００、格子毎構造物高さ算出手段１０１および格子毎保護格子算出手段１０２はあらかじめ処理を行っておくことが可能である。格子生成手段１００、格子毎構造物高さ算出手段１０１および格子毎保護格子算出手段１０２があらかじめ処理を行って、格子の生成と保護格子の決定とをしておくことにより、落雷観測データをリアルタイムで取得して補正座標をリアルタイムで出力することもできる。ただし、落雷の電流値ごとに最適な回転球体半径Ｒを用いる場合には、落雷の電流値ごとにステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を行って、落雷の電流値ごとに保護格子をあらかじめ決定しておき、落雷位置補正算出手段１０５が落雷位置を含む格子の保護格子を求める際に、落雷の電流値に応じた保護格子を選択できるようにしておく必要がある。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、非特許文献１に開示された従来の落雷位置標定システムにより標定された落雷位置を、構造物の高さデータと回転球体法に基づいて補正することができる。
【００４０】
本実施の形態で説明した落雷位置標定補正装置１０は、ＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータを動作させるための落雷位置標定補正プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、このプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ＪＬＤＮなどの落雷位置標定システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…落雷位置標定補正装置、２０…落雷観測データ配信ネットワーク、２１…通信回線、３０…格子条件、４０…構造物データ、５０…外部ネットワーク、５１…通信回線、１００…格子生成手段、１０１…格子毎構造物高さ算出手段、１０２…格子毎保護格子算出手段、１０３…落雷観測データ取得手段、１０４…落雷格子算出手段、１０５…落雷位置補正算出手段、１１０…格子データ記憶部、１１１…格子毎構造物高さデータ記憶部、１１２…格子毎保護格子データ記憶部、１１３…落雷観測データ記憶部、１１４…落雷格子データ記憶部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象領域を格子状に分割する格子生成手段と、
構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成手段が生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出手段と、
この格子毎構造物高さ算出手段が算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出手段と、
外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得手段と、
前記格子生成手段が生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出手段と、
この落雷格子算出手段が求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出手段の処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出手段とを備えることを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項２】
請求項１記載の落雷位置標定補正装置において、
前記格子毎保護格子算出手段は、
保護格子を決定しようとする対象格子を一つ抽出する対象格子抽出手段と、
前記対象格子の中心の真上から球体が垂直に降下することを仮定し、前記対象格子の中心との最短距離が前記球体の半径Ｒよりも小さい格子を保護格子候補とする保護格子候補決定手段と、
前記最短距離を求めたときの保護格子候補の起点の二次元座標および高さ座標によって定まる点を中心とする半径Ｒの球体と、前記対象格子の中心の垂線との交点を求め、交点の高さ座標のうち最も大きい座標を保護格子候補の接触高度とし、全ての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を前記対象格子の保護格子と決定する保護格子決定手段とからなり、
前記対象格子抽出手段と前記保護格子候補決定手段と前記保護格子決定手段とは、前記対象格子ごとに処理を行うことを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の落雷位置標定補正装置において、
前記格子毎保護格子算出手段は、前記落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合に、落雷の電流値に応じた最適な球体の半径Ｒを求め、この半径Ｒを用いて格子ごとの保護格子を決定することを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の落雷位置標定補正装置において、
前記格子生成手段と前記格子毎構造物高さ算出手段と前記格子毎保護格子算出手段とは、前記落雷観測データを取得する前にあらかじめ処理を行うことを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項５】
解析対象領域を格子状に分割する格子生成ステップと、
構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成ステップで生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出ステップと、
この格子毎構造物高さ算出ステップで算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出ステップと、
外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得ステップと、
前記格子生成ステップで生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出ステップと、
この落雷格子算出ステップで求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出ステップの処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出ステップとを備えることを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項６】
請求項５記載の落雷位置標定補正方法において、
前記格子毎保護格子算出ステップは、
保護格子を決定しようとする対象格子を一つ抽出する対象格子抽出ステップと、
前記対象格子の中心の真上から球体が垂直に降下することを仮定し、前記対象格子の中心との最短距離が前記球体の半径Ｒよりも小さい格子を保護格子候補とする保護格子候補決定ステップと、
前記最短距離を求めたときの保護格子候補の起点の二次元座標および高さ座標によって定まる点を中心とする半径Ｒの球体と、前記対象格子の中心の垂線との交点を求め、交点の高さ座標のうち最も大きい座標を保護格子候補の接触高度とし、全ての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を前記対象格子の保護格子と決定する保護格子決定ステップとからなり、
前記対象格子抽出ステップと前記保護格子候補決定ステップと前記保護格子決定ステップとを、前記対象格子ごとに実行することを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の落雷位置標定補正方法において、
前記格子毎保護格子算出ステップは、前記落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合に、落雷の電流値に応じた最適な球体の半径Ｒを求め、この半径Ｒを用いて格子ごとの保護格子を決定することを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の落雷位置標定補正方法において、
前記格子生成ステップと前記格子毎構造物高さ算出ステップと前記格子毎保護格子算出ステップとを、前記落雷観測データを取得する前にあらかじめ実行することを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする落雷位置標定補正プログラム。
【請求項１】
解析対象領域を格子状に分割する格子生成手段と、
構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成手段が生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出手段と、
この格子毎構造物高さ算出手段が算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出手段と、
外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得手段と、
前記格子生成手段が生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出手段と、
この落雷格子算出手段が求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出手段の処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出手段とを備えることを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項２】
請求項１記載の落雷位置標定補正装置において、
前記格子毎保護格子算出手段は、
保護格子を決定しようとする対象格子を一つ抽出する対象格子抽出手段と、
前記対象格子の中心の真上から球体が垂直に降下することを仮定し、前記対象格子の中心との最短距離が前記球体の半径Ｒよりも小さい格子を保護格子候補とする保護格子候補決定手段と、
前記最短距離を求めたときの保護格子候補の起点の二次元座標および高さ座標によって定まる点を中心とする半径Ｒの球体と、前記対象格子の中心の垂線との交点を求め、交点の高さ座標のうち最も大きい座標を保護格子候補の接触高度とし、全ての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を前記対象格子の保護格子と決定する保護格子決定手段とからなり、
前記対象格子抽出手段と前記保護格子候補決定手段と前記保護格子決定手段とは、前記対象格子ごとに処理を行うことを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の落雷位置標定補正装置において、
前記格子毎保護格子算出手段は、前記落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合に、落雷の電流値に応じた最適な球体の半径Ｒを求め、この半径Ｒを用いて格子ごとの保護格子を決定することを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の落雷位置標定補正装置において、
前記格子生成手段と前記格子毎構造物高さ算出手段と前記格子毎保護格子算出手段とは、前記落雷観測データを取得する前にあらかじめ処理を行うことを特徴とする落雷位置標定補正装置。
【請求項５】
解析対象領域を格子状に分割する格子生成ステップと、
構造物の高さ情報を含む構造物データを用いて、前記格子生成ステップで生成した格子ごとに構造物の最大高さを算出する格子毎構造物高さ算出ステップと、
この格子毎構造物高さ算出ステップで算出した構造物最大高さを格子の高さとし、格子を保護する保護格子を回転球体法を用いて格子ごとに決定する格子毎保護格子算出ステップと、
外部から落雷の位置標定情報を含む落雷観測データを取得する落雷観測データ取得ステップと、
前記格子生成ステップで生成した格子のうち、前記落雷観測データで特定される落雷位置を含む落雷格子を求める落雷格子算出ステップと、
この落雷格子算出ステップで求めた落雷格子の保護格子を、前記格子毎保護格子算出ステップの処理結果を参照して求め、求めた保護格子の中心座標を落雷位置の補正座標とする落雷位置補正算出ステップとを備えることを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項６】
請求項５記載の落雷位置標定補正方法において、
前記格子毎保護格子算出ステップは、
保護格子を決定しようとする対象格子を一つ抽出する対象格子抽出ステップと、
前記対象格子の中心の真上から球体が垂直に降下することを仮定し、前記対象格子の中心との最短距離が前記球体の半径Ｒよりも小さい格子を保護格子候補とする保護格子候補決定ステップと、
前記最短距離を求めたときの保護格子候補の起点の二次元座標および高さ座標によって定まる点を中心とする半径Ｒの球体と、前記対象格子の中心の垂線との交点を求め、交点の高さ座標のうち最も大きい座標を保護格子候補の接触高度とし、全ての保護格子候補のうち、最大の接触高度を有する保護格子候補を前記対象格子の保護格子と決定する保護格子決定ステップとからなり、
前記対象格子抽出ステップと前記保護格子候補決定ステップと前記保護格子決定ステップとを、前記対象格子ごとに実行することを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の落雷位置標定補正方法において、
前記格子毎保護格子算出ステップは、前記落雷観測データに落雷の電流値のデータが含まれる場合に、落雷の電流値に応じた最適な球体の半径Ｒを求め、この半径Ｒを用いて格子ごとの保護格子を決定することを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の落雷位置標定補正方法において、
前記格子生成ステップと前記格子毎構造物高さ算出ステップと前記格子毎保護格子算出ステップとを、前記落雷観測データを取得する前にあらかじめ実行することを特徴とする落雷位置標定補正方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする落雷位置標定補正プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９４０９７（Ｐ２０１２−１９４０９７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９０１０（Ｐ２０１１−５９０１０）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
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