はじめに

242 

光 デ ィ ス ク を 用 い た 昭 和 基 地 ー ア イ ス ラ ン ド 地 磁 気 共 役 点 観 測 デ ー タ ベ ー ス シ ス テ ム の 開 発

山 岸 久 雄 ＊

Development of Optical Disk Data Base System for Syowa Station—

Iceland Geomagnetically Conjugate Observation 

Hisao y AMAGISHI':' 

Abstract:  Long‑term monitoring of upper‑atmosphere‑physics phenomena has  been carried  out at  Syowa Station‑Iceland geomagnetically conjugate pair since  1983, and this project will further continue to cover at  least  1 solar‑activity cycle  of 11  years.  A great amount of digital data has been accumulated and waiting for  efficient data management.  Hence a data base system is  developed with a help  of the recent progress of optical‑disk technique.  The function of the system com‑

prises (1) management of data storage, (2) data display, and (3) unloading of spe‑ cified data.  This report describes the basic concept of system design, system func‑ tion, and operation. 

要旨：南極昭和基地及びその池磁気共役点であるアイスランドにて，超高層物理 現象の長期モニタリングが1983年より本格的に開始され，今後少なくとも l太陽活 動周期 (11年）にわたる観測が計画されている．現在，膨大なデジタルデータが蓄 積されつつある．これらのデータを最近発達した光デ fスクを記録媒体として効率 的に管理し，また任意期間の任意観測データを表示することができるデータベース システムを作成した．本報告ではシステムの碁本設計，機能，操作法についてまと めた．

1.  は じ め に

南 極 昭 和 基 地 及 び そ の 地 磁 気 共 役 点 ア イ ス ラ ン ド で ， 超 高 層 物 理 学 現 象 の 長 期 モ ニ タ リ ン グが， 1983年より本格的に開始された．地磁気三成分，地磁気脈動，堪離摺吸収， VLF自 然 遣 波 強 度 デ ー タ が ， 咆 子 計 算 機 用 磁 気 テ ー プ に デ ジ タ ル 記 録 さ れ る よ う に な っ た （ 佐 藤 他 ， 1984,  1985;  SATO et  al.,  1984).  こ れ ら の デ ジ タ ル 磁 気 テ ー プ は 共 同 利 用 研 究 者 が ， 利 用 し 易いデータ形成に編集処理が行われ（桜井他， 1987;内田他， 1988),共 同 利 用 に 供 さ れ て い る．

こ れ ら の 観 測 点 ， 昭 和 基 地 及 び ア イ ス ラ ン ド の フ サ フ ェ ル(Husafell), チョルネス (Tjorncs), イ ー サ フ ィ ヨ ル ズ (Isafjordur)で 1年 間 に 記 録 さ れ る デ ー タ 量 は ， 編 集 （ 処 理 ） 済 の 磁 気 テ ープで20巻程度， 約 2.7Gbyteに上る． 今 後 ， こ の 観 測 は 少 な く と も 1太 陽 活 動 周 期 (11

＊国立極地研究所.National Institute of Polar  Research, 9‑10,  Kaga 1‑chorne,  Itabashi‑ku, Tokyo  173. 

南 極 資 料 ， Vol.34, No. 2,  242‑262, 1990 

Nankyoku Shiryo (Antarctic Record), Vol. 34, No. 2,  242‑262, 1990 

昭和某地ーアイスランド地磁気共役点観測データベースシステム 243  年間）継続する計画になっており，今後とも磁気テープベースのデータ蓄積を続けると，膨 大な磁気テープを管理する困難に迫られる．また，長期保存性の悪い磁気テープデータを10 年以上にわたり保存する―~--での問題点もあり，より保存性の良い記録媒体が望まれるまた，

このユニークな観測データに対し共同研究者から，データサービス（一部データのコピー，

作画出力等）の要求が頻繁にあり， これに応えるための汎用的なデータの抽出，作画プログ ラムの必要性が高まっていた．

1987年，国立極地研究所情報処理センターのホストコンピューターがリプレースされ， 12 インチ光ディスク装置が導入されたのを機会に， K記問題を解決するため，光ディスクを記 録媒体とし，作画機能を備えたデータベースシステムを作成することにした．以下，本報告 でぱ，甚本設叶，システムの各機能の説明及び操作，運用上の問題点について述べる．

2.  基 本 設 計

本システムで扱うデークは，南極昭和基地及びアイスランド 4観測点における 10数種類 の超高層物理観測値であり，表 1に各観測点で記録される信号名の配列順序を示す．表中，

表 l南極昭和革地及びアイスランドのフサフェル (Husafell),イーサフィヨルズ (Isafjorclur),  チョルネス (Tjornes)で記録されている信号名の配列順序 Tahle  /.  Sequences of recorded signals <J{ the upper atmosphere physics monitoring 

system for Syowa Station, Antarctica, Husafe/1, lsafjordur and Tjornes i11  Iceland. 

‑

‑‑‑‑‑‑‑.‑.:.:::‑•• ::̲.: ーニ＝ごコご‑-·---=こ::—....:‑: ―‑.―: こ.:ーニ：―‑・ニ:: こ.‑． ...::.̲̲̲:̲二こ:‑..;ー：：：二二二こ．―;:：:ニエニ‑̲; ‑•• ^{—·- ‑‑‑‑・・‑ ‑}

Syowa Station  Husafell  Isafjordur• Tjorncs 

‑

‑‑ ‑. ‑‑會‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ ---~---‑‑‑‑ .  ^{‑‑‑‑‑‑‑‑・ 一—→—- ‑‑‑ ‑‑‑‑‑‑‑‑}""・  • 一..‑‑―.  データ l V 750  ，  データ 1 ULF H  データ l ULF H 

2  V 2  2  VLF D  2  ULF D 

3  V 4  3  ULF Z  3  ULF Z 

4  V 30  4  CNA  4  CNA  5  V 350  5  V 350  5  V 750 

6  V I   6  V 750  6  V I  

7  V 8  7  V t   7  ^V 2 

8  V 60  8  V 2  8  V 4 

， 

， 

10  CNA  _{JO  :} 

I V 8  to  V 30 

11  ! F  11  V 30  11  H  12  I  II  12  H  12  D  13  D  13  D  13  z 

14  z  14  z  14  OMG‑1  15  , ULF /‑f  15  SPACE  15  OMG‑P  16  VLF D  16  , SPACE  16  SPACE  17  ULF Z  17  SPACE  17  SPACE  18  SPACE  18  SPACE  19  SPACE  19  SPACE 

244  山 岸 久 雄

V350,  V750,  Vt,  V2,  V4,  V8,  V30, V60, V90はそれぞれ ELF/VLF自然電波の 350Hz, 750 Hz,  1 kHz, ・ ・ …・90kHz帯の強度を示す. H, D, Zはフラックスゲート磁力計の三成分，

ULF H, ULF D, ULF Z は地磁気脈動の三成分を示す.CNAは銀河電波の嘔離層吸収羅，

Fはプロトン磁力計による全磁力， OMG‑l,OMG‑Pはオメガ局電波受信倍号の強度及び位 相をそれぞれ示す．これらの信号は， 1秒または 2秒間隔でサンプリングされた時系列デー タとして記録されている. I年間当たりのデータ最は，約 2.7Gbyteとなる．このデータを 検索する場合のバラメーターは， (1)観測点名， (2)倍号名， (3)年月日及び時刻が最低限必 要であり，また利用者の要求としてはこれで十分な場合が多い．

データ量が多いこと，検索バラメーターが少ないことから，本、ンステムは本格的な rela‑ tional  data baseにはしないで，できるだけ簡単な構造にすることにした. 1観測点， 1日分 の時系列データを 1データセットとして， 4観測点における 1年間分のデータセットを光デ ィスク上に作成し，それらのデータの所在情報をホストコンピューターの磁気ディスク上に 持つことにした．

(a)  本、ンステムの機能は以下の4つとする．

(1)  時系列データを光ディスク Kにファイリングする．

(2)  任意の時系列データをレーザービームプリンター上に作画出力する．

(3)  任意の時系列データを端末のディスプレイ上に図形表示する．

(4)  任意の時系列データを抽出し，磁気テープ上にコビーする．

(b)  時系列データを検索する手順は次のようになる．

(1)  ホストコンピューター端末のメニュー画面上で検索バラメーター（観測点名，信号名，

日時）を入力する．

(2)  システムは，この検索パラメーターに基づき，磁気ディスク上の所在情報を参照して，

必要なデータが記録された光ディスクボリューム名をユーザーに知らせる．

(3)  ューザーは指示された光ディスクを装置にセットする．

(4)  、ンステムは光ディスク上のボリューム一覧もしくは VTOCを参照して，指定された 観測点名， 日付に対応するデータセットにアクセスし，指定された時刻までデータをス キップし，頭出しを行う．

(5)  頭出しされた時系列データに対し，作画やデータコピーなどの処理が行われる．

3.  光 デ ィ ス ク ヘ の デ ー タ フ ァ イ リ ン グ

本システムで使用する光ディスクぱ， 12インチ両面の追記式光ディスク（型式名 MAXELL OC301‑2)で，記録容量は片面 1.6Gbyteである． これは4観測点の 6カ月分のデータ (1.2 Gbyte)を収納するのに十分な容量であるため， 光ディスク A面に 1月から 6月まで， B面

に7月から12月までのデータを記録することにした．つまり，光ディスク 1枚に4観測点 l

昭和華地ーアイスランド地磁気共役点観測データベースシステム 245  年 分 の デ ー タ が 記 録 さ れ る こ の 光 デ ィ ス ク は 書 き 換 え が 不 可 能 な た め ， 貴 重 な デ ー タ の 長 期保存には適しているが，書き込みを行う際はミスが許されないため，慎重に作業を進める 必要がある．

3. 1.  ファイリング手順

ファイリングは次の手順で行われる．

(1)  データ七ットのアロケーション/

1観測点， 1日分を 1データセットとして光ディスク上にデータセットのアロケーション を行う．通常， 4観測点， 1カ月分（約 120データ七ット）を一度にアロケーションする．ア ロケーションを行った期間，観測点名を磁気ディスクにアロケーション情報として記録する．

(2)  磁気テープから光ディスクヘのデータコピー

磁気テープ上には 1観測点， 1日分のデータが lファイルとして記録されている． これを (l)でアロケートされた］メンバーにコピーする．通常， 1観測点の 1カ月間（約30データ

セット）のコピーを一度に行う．

(3)  欠測情報を光ディスクKに書く．

欠測区間ぱ磁気テープではダミーデータ (8000hrで埋められている．光ディスクヘコピー する際，ダミーデータもそのままコピーするが，欠測区間の開始，終了時刻は欠測情報とし て，光ディスクトの欠測データファイル上に記録される．欠測情報は作画やデータ抽出の際 参照される．

(4)  コピー完了ステータスを磁気ディスク上に書く．

磁気ディスクいこ， メンバーごとのデータコピーステータスを管理するファイル (ODDI‑

RECT) がある．丸 1日分のデータ欠測があったり，データコピーが正常終了しなかったメ ンバーについてぱこのステータスが0となり，作画やデータ抽出作業の際，データの所在情 報として参照される．図 lに ODDIRECTの表示例を示す．

3. 2.  異なる観測点間のデータ形式の統一

表］に示されるように昭和基地とアイスランド 3地点では，観測点ごとに多少異なった観 測が行われてし、るまた，データサンプリング間隔は昭和甚地では， 1秒，アイスランドで ぱ2秒となっている．共役点観測では，異なる観測点の同一信号を同一の時間軸で比較する ことが唱ましいため，全観測点共通のデータ形式（信号の配列）を表2のように定め，この 形式に従って光ディスクいこデータを記録することにした．また，サンプリング間隔は2秒 に統一することにし，昭和基地のデータについては2秒間の平均値を光ディスクに記録する

ことにした．

3. 3.  記録データと物理量の関係

磁気テープに記録されている値は，観測器からの電庄信号をそのまま A/D変換したもの であり，これを物理最に直すためにぱ，各観測器の較,Eデータを参照して，咲換式を作る必

246  山 "

f 

,1

  久 雄 0011111111111111  111111111112111111111111  33999999990,9999923999999  119999999999999931999999 

0 0 111111   日11011

000 

1010111101 000000 

011011 

000 

1111111101111111 

:11011 

000 

1111111101111111 111111111111111101111111 111111111111111101111111 111111111111111101111111 1111111111111111 

0 0 1111111111111111  111111   0 0  111111 

11111111111111111C111111 11111111111111111C111111 E11111111111111111C111111 (11111111111111111C111111 2 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 

ヨー

111111111111111111111110111111111111111111111111 ー111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111111111 111111111111111111011111 111111111111111111011111 111111111111111111011111 111111111111111111011111 111111111111111111011111 名

クム

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA9‑666666666666666666666666 ィ888888888888888888888888

MM"MM~MMMM"MM"M"MMM~MMM"MM"MMM"M"M

ュデ

pp

pp

pp

pp

pp

pp

pp

pp

pp

pp

pp

pp

忍

uu

uu

uu

uu

uu

uu

uu

uu

uu

uu

uu

uu

WAAFRRFwwwAAWAFRFRFRAFRW 名OSSA00A 

000 

SSOSA0A0A0SA 

0 0  

占

Yu

us

JJ

SY

YY

uu

Yu

sJ

sJ

SJ

us

JY

  ms HH IT TI SS SH HS HI TI TI TH IT S  112112225656333355664444 0 00000000000000000000000  月666666666666666666666666 

h~888888888888888888888888

図 1

Fig.  /. 

データコピーステータス管理ファイルODDIRECTの内容表示.1986年の上半 期の例を示す．横一列が 1銀測点の 1ヵ月分の観測データの状態を示し， ステ ータスが"I"の場合はデータが有り， "O"の場合は丸 1日分のデータが無いこ

とを示す．

A part <~f tlze data recordi11g status file、ODDIRECT,forthe first  lw(f of the  year 1986.  Each low shows status for one 111011th  af one station、where"!" 

and "O" denote date with and without data, resp￡'Ctivefr. 

表 2 昭和茎地及びアイスランド観測点共通の信号配列．

光ディスク上にデータが記録される

Table 2.  The common recording sequence of the  upper atmosphere phl'sics  monitoring data used in  the optical disk recording. 

ー ，  ―.. —- ‑‑‑‑‑‑・・・・‑‑―‑‑一―‑ニ‑・ 一---=二=,~ニ ー ご

データ15 V 60  16  V 90  17 

この順序に従い，

1 2 3 4 5 6  

一タ

︱ ︱  

． 

一テ

7 

] H D z  

データ

， 

ULF D  ULF Z  CNA 

‑..  ーー・‑. .  .  .. 

V 350  V 750  V t   V 2  V 4  V 8  V 30 

18  19 

F  OMG‑I  OMG‑P 

要がある． 磁 気 テ ー プ に 記 録 さ れ た 数 値 をXとすると， 多くの場合， こ の 変 換 式 は 1次 式 ax+bで表現することがでぎる． 同 一 信 号 名 で も 観 測 点 が 異 な る と 変 換 係 数 は 異 な る ． 表 3 に各観測点，

変化により，

各 信 号 に 対 す る 変 換 係 数 の 値 (1985年の例）を示す． 観 測 器 の 経 年 変 化 や 環 境 変換係数が年とともに変更される可能性があるので，（書ぎ換えでぎない光ディ スクの特性を考慮し）光ディスクヘ書き込むデータは， 生データのままとし， 作 画 処 理 を 行

うつど表 3のような変換係数表を参照して， 物理量に変換する方式をとることにした．

昭和某地ーアイスランド地磁気共役点観測データベースシステム 247  表 3 磁気テーブに記録された各観測点，各信号の数値Xを一次式ax+bを用いて物理量

に変換する場合の変換係数一覧． この数値は記録システムや観測器の変更に伴い変 化し，ここに掲げた数値は， 1984年7月‑1985年8月4日までの期間のものである Table 3.  A table of coefficients a and b used in  tramformation from recorded values to 

physical units in the case of linear transformation ax+b, where x denotes recorded  Falue on the optical disk.  This table is  valid for the period ji・om JLヽly1984 to  August 4,  1985. 

l .  

名

号

i言

[ー

1 , '

・

● ヽ

一 番 号

0 0  

0 0 0 0 0 

1 2 3 4 5 6   7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9  

11ーーーーーーーー~

H  D 

z 

ULF H  ULF D  ULF Z  CNA  V 350  V 750  V I   V 2  V 4  V 8  V 30  V 60  V 90  F  OMG‑1  OMG‑P 

Syowa 

0.  I  0.  I  0.  I  , 2. 2X JO-•

2. ox 10‑4  i. 7X JQ‑4  2. 4X 10‑s ,  4. sx 10‑3 

l.  IX J0‑3  6. 4X J0‑4;  6. ox 10-• ^I 

I.  2X 10‑3  4. 9X J0‑4  4. 9X J0‑4:  4. 9X t()‑4  , 

0.1 

h  a  150,  1.47  100  I.  47  500 I  I.  47 

0・1. 5 X 1 o‑s ,  0  1.4X 10‑s ^I  0  l. 6X 10‑a 

＇  

0 0 0 0 0 0 5 2 

lsafj<>dur 

0.98  1.0  1.0' I 

2.0x 10‑3 ^!  2.0x 10‑‑3',  2. ox 10‑‑3 

2. 8 , 6. ox 10‑4 ^!  0. 8 

4. 9 1 s. 3X 10‑s ; I 3. 7 , 1.  3X I0‑2  I.  1 ! 2.  IX 10‑s,  3.4  2.5x 10‑s,  0. 5'2. 1 x 10‑s : 3. 4 2. 5x 10‑s ;  0.7  l.4XIO‑s  2.2 ;2.5xJO‑si 

1.2, 2. 7X 10‑s,  4.5 [ 2.5X I0‑3  0.5'1 2.0x 10‑s:  2.0~2.5x 10‑s  0. 5 2. OX 10‑s・2. 0  ‑‑‑'  0.5 

Tjornes 

150 ^I  J.)2  0 I  J.  14 

I 

0'.  I. 14  0 I J.  sx lQ‑S 

0 ^I 2. ox 10‑s  0 : 1.  9X 10‑s 

‑ '  

18'I. 3X 10‑2  3. 6 ; 3. 5X J0‑8  2.6 ⁱ 5.0x 10‑s  4.  1 2. 5x 10‑s  3.  I I.  3X J0‑3  4.  1 2. Sx 10‑s 

単 ^位

nT  nT  nT  nT•Hz nT,Hz  nT,Hz 

z i 

l l

μ  ＞  ー m  ＞   

︑ , '

, 1 1 ' , 1 1 ,  

9 9 ,  

i

‑ 1 1 2 l l l  

︱

‑ 2

••.•  

4 8 4 2 4  

‑‑, 8. 3X 10‑s  3. 7 ^{1,  ‑‑ ‑} 8. 3x J0‑3  3. 7 ,  8. 3X 10-s•. 3. 7 ‑ ‑‑‑ ‑ 8. 3x 10‑3  3. 7 

‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ・  ● ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ヤ....  .. ,‑... . ..  ・・‑ ‑・・・・‑→  .  ... ヽ三―‑ ・ ‑ ・ ‑

4.  サ マ リ ー プ ロ ッ ト処理 4. I.  _概 要

本 処 理 は 光 デ ィ ス ク に 記 録 さ れ た4観 測 地 点 の 19種 の 信 号 を 任 意 の 組 み 合 わ せ ， 任 意 の 時 刻 範 囲 ， 任 意 の 時 刻 ス ケ ー ル ， 任 意 の 振 幅 ス ケ ー ル で レ ー ザ ー ビ ー ム プ リ ン タ ー に 図 形 出 力するものであり， TSSセ ッ シ ョ ン の READYモ ー ド よ り コ マ ン ド 「SMRYPTJを 投 入 す ることにより起動される．

本 処 理 で は ユ ー ザ ー は TSS端 末 に 表 示 さ れ る メ ニ ュ ー 形 式 画 面 を 参 照 し ， 会 話 的 に 図 形 出 力 の た め の パ ラ メ ー タ ー を 入 力 す る ． バラメーターは観測点名，信号名，

時 刻 範 囲 及 び 信 号 の フ ル ス ケ ー ル で あ る ． 録することができる．

バ ラ メ ー タ ー 入 力 処 理 が 終 了 す る と ， 登 録 さ れ た バ ラ メ ー タ ー に 甚 づ き ，

時刻スケール，

本 処 理 の 中 で は 上 記 バ ラ メ ー タ ー を 最 大 10組 登

図 形 出 カ バ ッ チ ジ ョ プ が 次 々 と 主 シ ス テ ム に 投 人 (SUBMIT)される． また， 指 定 さ れ た 時 刻 範 囲 を 含 む 光

248  _{山 岸 久 雄}

デ ィ ス ク の ボ リ ュ ー ム 名 称 が 端 末 に 表 示 さ れ ， ユ ー ザ ー は 当 該 光 デ ィ ス ク を マ ウ ン ト す る ． 光 デ ィ ス ク の マ ウ ン ト か ら レ ー ザ ー ビ ー ム プ リ ン タ ー に 図 形 出 力 が 完 了 す る ま で の 時 間 は ， 信 号 数 ， 作 画 す る 時 刻 範 囲 ， シ ス テ ム の 混 雑 度 に 依 存 す る が ， 例 え ば 信 号 数 16, I日分の作 画の場合， HITACM‑680D、ンステムでは30秒程度である．

4. 2.  操 作 手 順

バ ラ メ ー タ ー を 入 力 す る 画 面 は (1)初期画面， (2)バラメーター画面， (3)フ ル ス ケ ー ル 画 面から成り， (1)では時刻パラメーター， (2)では観測点名，倍号名が指定され， (3)ではフ ル ス ケ ー ル が 指 定 さ れ る ． 各 画 面 の 切 り 換 え は フ ァ ン ク シ ョ ン キ ー (PFI, PF13)及 び 送 信 キ ー に よ り 行 わ れ る ． 図2は 画 面 の 遷 移 を 模 式 的 に 示 し た も の で あ る ． パ ラ メ ー タ ー の 指 定 が 済 む と フ ァ ン ク シ ョ ン キ ー PF9を 押 す こ と に よ り ， こ の パ ラ メ ー タ ー を 用 い た 作 画 JOB が 登 録 さ れ る ． 登 録 は(1)‑(3)の ど の 画 面 か ら で も 行 う こ と が で ぎ る ． す べ て の JOBの 登 録

PF12 

PFl 

サマリプロット パラメータ画面

PFl  送 信

PF13 

PF9 

図 2 サマリープロット処理におけるワークステーション画函 の遷移の模式図． 図中 ''PFI"''PFI 3",  "送侶 はそれ ぞれワークステーションのキーボードのファンクション キー，送信キーを押すことを示す．

Fig.  2.  A flow chart showing change ol scene of a workstation  display in the summary plot processing.