グラフィックディスフレイ装置を用いた地殻傾斜変動図の作成

(1)

国立防災科学技術セソター研究報告第27号 1982年3月

550．343

グラフィックディスフレイ装置を用いた地殻傾斜変動図の作成

大久保正＊・佐藤春夫＊＊・松村正三＊

国立防災科学技術セソター

A New Method for P1oωng the Ti1t Chamge Diagmm by Usimg the

Gmphic Disp1ay Device

By

Tadashi Ohkubo，Hamo Sato and Shozo Matsumum

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Abs㍍act

A computeI pエogエam foエp1otting the ti1t change diagエam by using the gIaphic disp1ay device was deve1oped foI the purpose ofエoutine p正ocessing of ground ti1t data from the Kanto−Tokai obsewation stationsl Ti1t data telemeteエed to the Nationa1Research Center foI Disaste正Pエevention are正ecoエded on magnetic tapes in digita1foエm at a samp1ing inte岬a1ofoneminutebythe正ea1timeprocessor．

The progエam，at fiIst，pエoduces the magnetic disk fi1e of hourly ti1t data f正om the magnetic tapes．Simple instエumenta1noises aエe automatica11y e1iminated in this pro−

ceduエe．Then，the ti1t data in the disk fi1e are displayed on the gエaphic disp1ay device undeエthe control of the pエogram．Such revisions of the disp1ayed image as正eaIrange・

ment of entang1ed tmces can be made by mama1commands fエom the conso1e．Repeat−

ing necessaエy revisions the fina1version of the ti1t change diag正am is obtained，and it is l＝eproduced by the ha工d copy device．

The semi−automatic method foエplotting the ti1t change diagram su㏄eeded in banish−

ing time−wasting and tIoub1esome manual wo正ks which were inevitab1e foエthe conven−

tiona1punch c趾ds−XY p1otteエmethod．The magnetic disk−gエaphic disp1ay method wi皿 a1so be app1ied to more advanced data processing for eaIthquake pIediction．

＊第2研究部地震活動研究室，＊＊第2研究部地殻変動研究室

(2)

1．はじめに

国立防災科学技術センター（防災セソター）では，関東・東海地域における地震予知研究のために傾斜計と高感度地震計による地殻活動観測網の整備とデータの集中処理が進められている．現在，地殻活動観測網のうち地殻傾斜観測点が16点整備されており，昭和57年度末までにさらに7点が建設される予定である．図1に関東・東海地域における地殻傾斜観測点の配置を示す．ほとんどの観測点には傾斜計・孔底温度計と地震計が併設されているが，傾斜観測のみの点もある．また，一部の観測点には気圧計や雨量計が設置されている．これらの観測点からの信号は，筑波研究学園都市の国立防災科学技術セ：■ターヘリァルタイムでテレメータされ，記録・監視が行われている．テレメータはP CM（Pu1se Code Moduhtion）

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図 1 関東・東海地域における国立防災科学技術セソターの傾斜計観測点分布（1981年10月現在）

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Tokai area as of October，1981．

(3)

グラフィソクディスプレイ装置を用いた地殻傾斜変動図の作成一大久保・佐藤・松村

方式で，傾斜等については毎秒1回のサソプリング値を16bitのデータとLて伝送している．

データ処理システムは，テレメータシステムとオソラインで接続され実時間でデータの自動監視と収録を行うリァルタイムデータ処理システムと，収録されたデータの解析を行うためのデータ験測解析システムから構成されている．

傾斜観測データを地殻活動の監視と地震予知研究に活用するためには種々のデータ処理が必要となるが，その中でももっとも基本となるのが地殻傾斜変動図の作成である．1978年以

来，関東・東海地域地殻活動観測網の定常的なデータ処理の一環とLて，観測点ごとに

月単位で地殻傾斜変動図が作成されている．これらの資料は，地震予知連絡会等に定期的に一報告され，また資料集として刊行されてきている（国立防災科学技術セソター，1979；

同，1980；同，1981；佐藤・立川，1979；佐藤ら，1980；立川ら，1980）．

しかし，現在地殻斜変動図の作成に用いられている方式は手作業によるところが多く，迅速な定常データ処理にふさわしいものとなっていない．観測点の数も年々増えてきており，

より効率の良い方式が必要とされていた．

われわれは，1日式の方式による経験を基礎にグラフィックディスプレイ装置（G D）を用いた半自動地殻傾斜変動図作成方式の開発を進めて来たが，この新方式が完成し，実用化の見通しが得られたので報告する．

2．1目来方式による地殻傾斜変動図作成とその間題点

定常的な地殻傾斜変動図の作成は今まで以下のような方式によって行われてきた（図2参照）．テレメータによって送られて来た1秒サソプリソグのデータを，デジタルデータレコ

ーダで1時間に1回正時に収録する．磁気テープ1巻に1月分のデータが収録され，これを

汎用の大型計算機（ACOS−700）によって読み出し，カードに出力する．このデータカードに基づいて，必要なパラメータ（ゲイソ・オフセットなど）を与えて汎用計算機のXYプロッ

ターで作図を行う．描線の交差などによって図が見にくい場合にはパラメータを設定Lなおし，また，データのエラーや欠測があった場合にはデータカードに必要な補訂を行って再び作図を行う．このような修正作業を何回か繰り返して最終的な地殻傾斜変動図が得られる．

最終のデータは磁気ディスクに納められ，同時にライソプリソタに出力されるので，以後作図の必要が生じた時には，ライソプリソタ出力のバラメータを参照してディスクファイルをそのまま用いることができる．磁気ディスクは一時的なファイルに用いられ，データの長期間保存は磁気テープによって行われている．

データカードーXYプロッタによるこの旧来方式は，専用のデータ処理システムが未整備の時期に採用され，傾斜計データの定常的処理に基本的な役割を果たLてきた．Lかし，観測点が年々増加L，観測データのより迅速な処理の要請が高まるにつれて，1日来方式の限界も鮮明になってきた．第一の問題点は，現在の観測点数でもデータヵ一ド枚数が毎月数千枚

(4)

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(5)

グラフィヅクディスプレイ装置を用いた地殻傾斜変動図の作成一大久保・佐藤・松村

にのぽり，データ取扱いの便が大変悪いことである．第二の，そして最大の問題点は，最終的な地殻傾斜変動図を得るまでに変動図の試作・修正という煩雑で時間をくう作業を何度も繰り返さねぽならないことである．このため，1ヵ月分の作図を完成するのに現在でも数日を要している．入出力媒体とLてヵ一ド，XYプロヅターを使う限り，作業能率を大巾に向上させることは不可能で，今後の観測点数の増大に対処することができない．さらに，今後データ処理の内容をより豊富にLて行く上で，旧来の方式は発展性に乏しい．次節に詳しく述べる新方式では，これらの問題点が基本的に解決され，大量のデータを迅速かつ能率的に処理できるようになっている．

3、データ験測解析システムによる地殼傾斜データの定常処理

われわれの新方式は，関東・東海地域地殻活動観測網専用のデータ処理システムを用いた

磁気ディスク（DK）べ一ス・高速グラフィックディスプレイ装置（GD）出力の方式であ

る．データの読み出しや補訂はDKを媒体として行われる．また，各種パラメータの指定は

GDからキーイソすることによって行われる．表1にデータ処理に使用しているHITAC−20 の入出力機器の転送速度を示Lた．GDの転送速度は標準仕様では9600BPSであるが，高速

データ処理用に307KBPSのものが開発された（松村ら，1981）のでこれを用いている．

関東・東海地域地殻活動観測網のデータ処理システムは，テレメータシステムに直結したオソラインのリァルタイムデータ処理システムとオフラインのデータ験測解析システムから成り，前老はデータの収録と地殻活動の自動監視，後者は地震の震源決定をはじめとする種々のデータ処理を任務とするものである．詳Lくは松村ら（1979）およびMatsumura〃α1．

（1981）参照．

地殻傾斜関係のデータはテレメータによって毎秒1回のサンプリソグで伝送され，これに直結したリアルタイムデータ処理システムで

毎分1回のサソプリングで抜き取られて磁気表 1 データ験測解析ツステム入出力装置のデータ転送速度ディスクヘ収録されている．磁気デfスクは

Tab1＆1 Data transmission speed for the 8日分のデータを収録することができるが， inPut／6utput device・of the batch processor．データが順次更新されるため1週間に一度磁

気テープヘテータの吐き出しが行われる以 Dev■ce T「ansm■ssmSpeed

card Reader 310 c ards／min

下の処理は．この磁気テープのデータをもと

Disk 156．2 Kw／sec

に，データ験測解析システムにより図2に示

Disk｛for da亡a fi1e〕 222 Kw／sec す流れで実行される．

Graphic Disp1ay 307 Kbit昌／sec

（1）地殻傾斜ファイルの作成

Line Prin亡er 200 ユines／min 磁気テープ1巻には7日分の毎分サソプリ。、g、、、i。、、p、、、、。、d、、、o、、／、、。

ソグのデータが収録されており，ここから毎。一。。ユ。。。。、 400、、、p，／、、、

(6)

時1回のサンプリソグでデータを抜き取り，磁気デfスクヘ収録する．この磁気ディスクは容量が36．6MW（メガワード）で，そのうち1110トラック（1トラック3072W）を地殻傾斜用に一割当てている．ここに毎時サソプリソグの320チャネル分のデータ1年分を収容するこ

とができる．

このようにして作られた傾斜データの磁気ディスクフ了イルが地殻傾斜変動図作成のための基本フ了イルとなる．基本フ了イルを作成する時に間題になるのがテレメータの同期はず

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毎時データの取り込み方法 A1gor i sm for samp1i ng

the hour1y data．

0：adopted，X：exc1uded．

(7)

れなどによって発生するデータェラーである．正時のデータを抜き取っただけではデータェラー時の誤ったデータを取り込むおそれがある．そこで，データの抜き取り時には以下の条件によって自動的にエラーデータを除き，良好なデータのみ取り込むようになっている．

① 原則的には正時のデータが抜き取られるが，正時のデータがデータェラーなどによっておかしな値となっている場合には，正時から5分以内のデータの中の正時に近い方の r正しい値」が採用される．（図3（a〕）．r正しい値」の判定は5個のデータを互いに比較し，両老の差があらかじめ決められた値より小さいものが2個以上あるという条件を満たすかどうかによって行われる．これによって，バルス的たノイズを除去することができる．

② 次に，抜き取ったデータと1時間前の抜き取りデータとを比較し，両者の差があらかじめ決められた値より小さけれぱ，そのデータと時刻をファイルに書き込む（図3（b））．

図のTn＋1時のデータのように傾斜計のリセットなどによって見掛け上の傾斜ステヅプが発

生Lた場合には，1時間前のTn時のデータとの差が大きいためにこのデータは採用されな

い・しかL・次のTn＋2時のデータはTn＋1時のデータとの差が小さいために採用される．

③ 前記の2つの条件が満たされない場合には，データを0に置き換えてフ7イルヘ書き込む．また，順に時刻を見て行き欠測があった場合には，その時刻とデータ0をファイルヘ書き込み時刻の切れ目をなくす．データェラーの自動削除については簡単でかつ効果の高いものということで前記のようにLた．記録上の大きな傾斜変動についてはいろいろな原因が考えられる．真の傾斜変動だけでなく，計器のリセットや故障，地震動の衝撃等による見掛け上の傾斜ステップが多く，これらの変動を全て自動的に弁別して取捨することは難かしく，最悪の場合は必要なデータまで捨ててしまうことになりかねない．従って，データの自動削除は最小限に留め，真に異常な地殻変動であるのか，単なる計器の故障であるのかという判断は今のところ人間が行った方が安全である．われわれの方式では，図3（b）のTn＋1 時のようなr異常」データ自動削除が不適当な場合には，G D上の画像およびライソプリンタに打ち出された数値を参照しながらディスクファイルの修正を行うようになっている．

（2）抜き取りデータの保存

磁気ディスクファイルのデータは，任意の期間を指定Lて磁気テープヘ出力L，保存用の永久ファイルとなる．この磁気テープは汎用の大型計算機によって読み出して解析することも可能である．また，地殻傾斜ファイルの内容は磁気ディスクからでも磁気テープからでも適宜ライソプリソタに打ち出すプログラムが用意されている．表2は汎用の大型計算機ACOS

−700によって打ち出したダソプリストの例である．

13）グラフィックディスプレイ装置による地殼傾斜変動図の作成

地殻傾斜変動図は，磁気ディスクの地殻傾斜ファイルに収録されたデータからグラフィッ

クディスプレイ装置（GD）を用い作図される．従来のヵ一ドベースーXYプロッタ出力の

方式においては，一度作図をした後にスヶ一ルを変えた作図を行う場合には，カードを差し

(8)

表2傾斜データのライソプリソタ出力の例

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替えてからでなけれぽ次の作図を行うことができなかったが，GDによる場合には全てのパラメータ（表示するデータの期間，チャネル，縦軸横軸の拡大・縮小のスヶ一ルなど）を GDからキーイソすることによって直接指定できる．対話式で作図作業が行えるわけで，完成図を得るまでの時間はごく短時間で済む．

作図は1月分を標準画面として処理する．1ヵ月分であれぱ月の途中からでも良い．チャネルの指定は6文字のコードによって行う．このコードは観測点と観測成分とからなってお

り，コードのテーブルは磁気テープと磁気ディスクの地殻傾斜ファイルにヘッダーラベルと Lて書き込まれている．チャネル数は現在のところ1画面に5チャネルまで表示できるようになっている．データは16ビットのうち傾斜計のデータについては下位10ビット，温度計・

気圧計・雨量計については上位10ピットを表示する．この10ビットデータは打点計での記録・

デジタルデータレコーダでの収録データと対応する．

図4の（a）〜（c）に標準画面の表示例を示す．（a）は野田沢観測点（N D Z）の傾斜変動のN S・

EW成分を表示Lたもので，画面右側に観測点と観測成分のコードと最終データが表示されている．lb）は同じく野田沢の温度計（T）と気圧計（B）のデータの表示例である．（c）は雨量計のデータの表示例で，1時間毎の雨量を積算Lて日雨量に直して表示してある．1時問毎の雨量計のデータそのままでも表示できる．表示例は，南足柄観測点（A S G）の雨量と

(9)

（O）ユ

一CRO R＾DI＾一

／、自、、、、、

N E 0目oUH0 D0UN

NI〕Z−S ｛ 33ヨ…18j

■DZEu ｛ヨ4347〕

（b）撒．

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1錨晶

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銚晶

編晶

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mΨ1981

（C）、、、、、。、。。、。、

丁

鰍1㎜／

舳｝1981

H■E C日OUN0 00uN

＾SCE］｛ 30985＝

OSCS ｛ 3726ヨ〕

図 4

Fig．4

グラフィックディスプレイ装置による表示例

（a）野田沢観測点における傾斜変動のN S，

EW成分．（b〕野田沢観測点における気圧と孔底温度の変動．（C）南足柄観測点にお

ける傾斜変動のNS，EW成分と日雨量 Exπnp1es of data disp1ay：

（a）Ti lt change for NS and EW components at NDZ．（b〕Changes

i n a tmospher i c pres sure and

underground temperature at NDZ．｛c）Tilt change and dai1y

prec i P i t a t i on at ASG．

(10)

国立防災科学技術セソター研究報告第27号 1982年3月傾斜のN S，EW成分を合せて表示したものである．

標準画面の他に，次のような画面指定が用意されている．

① タイムスヶ一ル：標準画面の1ヵ月分の他に10日分，3日分の横軸を伸ぱした表示ができる（図5（a））．

② ゲイソ：1／32倍から32倍までの倍々系列で任意の倍率を選び，縦軸を拡大・縮小して表示できる（図5（b〕）．

③ オフセット：16ピットデータのうちの下位10ピットを表示Lただけでは，描線が交差したり重なりあったりしてしまうことがある．このような場合には必要なチャネルのみを選び，クロスヘアカーソルによって書き始めの位置を指定L，適当に描線を上下にずらしてやることができる（図5（c））．また，この時のオフセット量はライソプリソタに打ち出される．キーポードからオフセット量を指定することもできる．一度標準画面で表示した後にゲイソを変えて再表示を行っても書き始めの位置は変わらない．また，拡大再表示の際に描線がスケールアウトした場合には，自動的にオフセットが加わって図の上端または下端から再び描線を描き始めるようになっている．

以上のような編集機能を用いて作成した地殻傾斜変動図の例を図6に示す．表示例は，近

Stondord l，month

Time Scole Enlorged 1O d◎ys

3doys

図 5（a）編集機能：時間スケールの拡大舳捌 Fig．5（a） Parameter contro1：en1−

arging the timesca1e．

(11)

グラフィソクディスプレイ装置を用いた地殻傾斜変動図の作成一大久保・佐藤・松村

Standard H一㎝。m阯。｝ VerticoユScoユe

Enlorged

X4

＿＿＝＝〉

Standard Vertico−Scole Reduced

×一 4

図 51b」編集機能：縦軸の拡大・縮小 Fig．5（b〕 Parameter cont ro1：

changing the ve1 t ica1

scale．

一珊＾．

1舳此

1 脇

1舳先

一鮎

舳此

1……一、r、晶、

Porollel Shift 一珊＾．

I挑此

概乱 OIf ＝8714，

二〉舳

o 1！iligi刊

舳命

舳心

図 5（c）編集機能：描線の平行移動耐甘51c〕 Paramet er cont rol：

shi ft ing the traces

(12)

1 HlC篶O R＾OI向H

国立防災科学技術セソター研究報告

On1■NS ｛ヨ28ヨ9，

∴、＿

第27号

←

「

FEB 1981

N．E OROUHO DOuN

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総剛

1982年3月

日IC日0 8001＾一

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mR1981

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OnTEU t ヨ2477〕 _CnTEu _{コ2−169＝}

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図 6 地殻傾斜変動図の実例（近叉観測点，1981年2月〜5月）

Fig．6 An examp1e of fina1version of the ti lt

change diagram

（CMT for February−May1981）．

又観測点（CMT）の傾斜のN S，EW成分と日雨量を表示したものである．表示のスピー

ドは，3チャネル分を表示するのに約8秒である．磁気ディスクからデータを読み出してから表示が始まるまでに約20秒かかるが，再表示の場合はメモリーに読み込んだデータを使うため2秒程度で表示が始まる．

現在の方式は1ヵ月単位の作図となっているが，磁気ディスクには1年分のデータが収録できるため，データに間引き，平均化などの操作を加えて半年分，1年分の表示もできるよ

うにプログラムを改善して行きたい．また，エラーデータや故障期問のデータの削除などもディスプレイ上から指定できるようにしたい．

1；；1燃1㎝／

4 おわりに

国立防災科学技術センターでは，関東・東海地域における地殻活動観測網の整備も進み，

(13)

クラ7イソクテfスフレイ装置を用いた地殻傾斜変動図の作成大久保・佐藤・松村

データの量も年々増えつつある．大量のデータを処理Lて地殻傾斜変動図を作成するためには，従来のヵ一ドベースーXYプロッタ出力の方式では作図に時問がかかるだけでなく，デ

ータの補訂やスケールの変更を行うためには手間のかかる煩雑な作業が避けられなかった．

しかし・ディスクベースーグラフィックディスプレイ表示の方式に変えることによって，

作図を飛躍的に迅速に行えるようになっただけでなく，G D上のキー操作でただちに再表示することも可能になった．また，スパイク的なデータェラーなどはデータファイル作成時に自動的に取り除くことも可能になった．地震予知のために一異常な地殻傾斜変化の自動検出方法を開発して行く上でも，ディスクベースーグラフィックディスプレイ表示の方式が有効でであり，われわれの研究成果が生かされるものと考える．

参考文献

1）国立防災科学技術セソター（1979）：静岡県岡部町における地殻傾斜の群列観測．地震予知連絡会会報，第21巻，78−80．

2）国立防災科学技術センター（1980）：最近の関東・東海地域における地殻傾斜の連続観測．地震予知連絡会会報，第23巻，144−148．

3）国立防災科学技術センター（1980）：最近の関東・東海地域における地殻傾斜の連続観測．地震予知連絡会会報，第24巻，60−66．

4）国立防災科学技術セソター（1981）：関東・東海地域における最近の地殻傾斜連続観測．地震予知連絡会会報．第25巻，102−1071

5）国立防災科学技術セソタ…（1981）1関東・東海地域における最近の地殻傾斜連続観測．地震予知連絡会会報，第26巻，14ト145．

6）松村正三・大久保1正・勝山ヨシ子・浜田和郎（1978）：計算機による地殻活動観測データ処理システム（I〕一オソライソリアルタイム処理一．地震学会講演予稿集，No．2，131．

7）松村正三・大久保正・勝山ヨシ子・浜田和郎（1979）：計算機による地殻活動観測データ処理システムーオソライソリアルタイムシステムー．国立防災科学技術セソター研究速報，第35号，1−18．

8）松村正三・勝山ヨシ子・浜田和郎・西川研悦・森博行（1981）：計算機による地殻活動観測データ処理システムlID一バソチ処理システムー．地震学会講演予稿集，No．1，163．

9）松村正三・浜田和郎（1981）：計算機による地殻活動観測データ処理システム皿一防災セソターデータ験測解析システムー．地震学会講演予稿集，M．2，116．

1O）Matsumura，S．Hamada，K．Katsuyama，Y．Ishida，M．and Ohkubo，T．（1981）

Data proces s i ng by the comput e r sys tem for ne twork observat i on of crustal activities in the Kanto−Tokai area． Pγ06．2帆δJo伽己Pα伽1M召〃伽g，

τ肋σ∫WR 1〕α伽1㎝〃γ伽pγθd州o・犯τ〃，149174

11）佐藤春夫・立川真理子（1979）：地殻傾斜観測資料集11〕．防災科学技術研究資料，第42号，1−32．

12）佐藤春夫・立川真理子・山本英二（1980）：地殻傾斜観測資料集（2）．防災科学技術研究資料，第51 号，1−66．

13）立川真理子・佐藤春夫・山本英二（1980）：地殻傾斜観測資料集（3）．防災科学技術研究資料，第62 号，1−123．

（1981年11月19日原稿受理）

グラフィックディスフレイ装置を用いた地殻傾斜 変動図の作成