(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022168388
(43)【公開日】2022-11-08
(54)【発明の名称】地震動推定装置及び地震動推定方法
(51)【国際特許分類】
G01V 1/28 20060101AFI20221031BHJP
【ＦＩ】
G01V1/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021073787
(22)【出願日】2021-04-26
(71)【出願人】
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100187388
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 天光
(72)【発明者】
【氏名】森脇 美沙
(72)【発明者】
【氏名】岩田 直泰
(72)【発明者】
【氏名】山本 俊六
【テーマコード（参考）】
2G105
【Ｆターム（参考）】
2G105AA03
2G105BB01
2G105EE02
2G105GG05
2G105GG06
2G105MM01
(57)【要約】
【課題】地震発生直後に各地点での地震動を即時的且つ高精度に推定することができる地震動推定装置を提供する。
【解決手段】地震動推定装置は、Ｋ－ＮＥＴ位置の地表観測値１１に基づいて算出されたＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を空間補間してＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値を算出し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値に基づいてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値を算出し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値が補正されたＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３を取得し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３に基づいてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４を算出し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４及びＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を空間補間してメッシュ位置の基盤推定値３１を算出し、メッシュ位置の基盤推定値３１に基づいてメッシュ位置の地表推定値３２を算出する。
【選択図】図５
【解決手段】地震動推定装置は、Ｋ－ＮＥＴ位置の地表観測値１１に基づいて算出されたＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を空間補間してＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値を算出し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値に基づいてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値を算出し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値が補正されたＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３を取得し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３に基づいてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４を算出し、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４及びＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を空間補間してメッシュ位置の基盤推定値３１を算出し、メッシュ位置の基盤推定値３１に基づいてメッシュ位置の地表推定値３２を算出する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１地点の各々で地表面にそれぞれ設置された複数の第１地震計の各々により観測される地震動に基づいて、前記複数の第１地点と異なる複数の第２地点の各々における前記地表面の地震動を推定する地震動推定装置において、
第１地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第１地表観測値を取得する第１地表観測値取得部と、
前記複数の第１地点の各々において前記地表面よりも下方の地中に位置する基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第１関係式、及び、前記複数の第１地表観測値に基づいて、前記複数の第１地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数の第１基盤入力値を算出する基盤入力値算出部と、
前記複数の第１基盤入力値を空間補間することにより、前記複数の第１地点及び前記複数の第２地点と異なる複数の第３地点であって、且つ、前記地表面に第２地震計がそれぞれ設置された前記複数の第３地点の各々において、前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１基盤推定値を算出する第１空間補間部と、
前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第２関係式、及び、前記複数の第１基盤推定値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１地表推定値を算出する第１地表推定値算出部と、
前記複数の第３地点の各々について、前記第１地表推定値を補正するための補正係数データであって、前記第１地震が発生する前に前記第１地震と異なる第２地震が発生した時に前記第２地震計により地震動が観測されてなる第２地表観測値、及び、前記第２地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第３地表観測値、に基づいて算出された前記補正係数データを用いて前記第１地表推定値を補正し、前記複数の第３地点の各々について前記第１地表推定値がそれぞれ補正されてなる疑似的な観測値である複数の第１地表疑似観測値を取得する補正部と、
前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第３関係式、及び、前記複数の第１地表疑似観測値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の疑似的な入力値である複数の第１基盤疑似入力値を算出する基盤疑似入力値算出部と、
前記複数の第１基盤疑似入力値、及び、前記複数の第１基盤入力値を空間補間することにより、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２基盤推定値を算出する第２空間補間部と、
前記複数の第２地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第４関係式、及び、前記複数の第２基盤推定値に基づいて、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２地表推定値を算出する第２地表推定値算出部と、
を有する、地震動推定装置。
第１地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第１地表観測値を取得する第１地表観測値取得部と、
前記複数の第１地点の各々において前記地表面よりも下方の地中に位置する基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第１関係式、及び、前記複数の第１地表観測値に基づいて、前記複数の第１地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数の第１基盤入力値を算出する基盤入力値算出部と、
前記複数の第１基盤入力値を空間補間することにより、前記複数の第１地点及び前記複数の第２地点と異なる複数の第３地点であって、且つ、前記地表面に第２地震計がそれぞれ設置された前記複数の第３地点の各々において、前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１基盤推定値を算出する第１空間補間部と、
前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第２関係式、及び、前記複数の第１基盤推定値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１地表推定値を算出する第１地表推定値算出部と、
前記複数の第３地点の各々について、前記第１地表推定値を補正するための補正係数データであって、前記第１地震が発生する前に前記第１地震と異なる第２地震が発生した時に前記第２地震計により地震動が観測されてなる第２地表観測値、及び、前記第２地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第３地表観測値、に基づいて算出された前記補正係数データを用いて前記第１地表推定値を補正し、前記複数の第３地点の各々について前記第１地表推定値がそれぞれ補正されてなる疑似的な観測値である複数の第１地表疑似観測値を取得する補正部と、
前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第３関係式、及び、前記複数の第１地表疑似観測値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の疑似的な入力値である複数の第１基盤疑似入力値を算出する基盤疑似入力値算出部と、
前記複数の第１基盤疑似入力値、及び、前記複数の第１基盤入力値を空間補間することにより、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２基盤推定値を算出する第２空間補間部と、
前記複数の第２地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第４関係式、及び、前記複数の第２基盤推定値に基づいて、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２地表推定値を算出する第２地表推定値算出部と、
を有する、地震動推定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の地震動推定装置において、
前記補正部は、前記複数の第３地点の各々について、前記第１地震が発生した時に前記第２地震計により地震動が観測されてなる第４地表観測値が取得される前に、前記第１地表推定値を補正する、地震動推定装置。
前記補正部は、前記複数の第３地点の各々について、前記第１地震が発生した時に前記第２地震計により地震動が観測されてなる第４地表観測値が取得される前に、前記第１地表推定値を補正する、地震動推定装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の地震動推定装置において、
前記複数の第３地点の各々について前記第１地表推定値をそれぞれ補正するための複数の前記補正係数データを算出する補正係数データ算出部を有し、
前記補正係数データ算出部は、
前記第２地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる前記複数の第３地表観測値を取得する第１地表観測値取得処理と、
前記複数の第１地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第５関係式、及び、前記複数の第３地表観測値に基づいて、前記複数の第１地点の各々において前記第２地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数の第２基盤入力値を算出する基盤入力値算出処理と、
前記複数の第２基盤入力値を空間補間することにより、前記複数の第３地点の各々において前記第２地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第３基盤推定値を算出する空間補間処理と、
前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第６関係式、及び、前記複数の第３基盤推定値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第２地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第３地表推定値を算出する地表推定値算出処理と、
前記第２地震が発生した時に前記複数の第２地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の前記第２地表観測値を取得する第２地表観測値取得処理と、
を含む補正係数データ算出処理を実行し、
前記補正係数データ算出部は、前記第２地震がＮ回（Ｎは１以上の整数）発生するごとに前記補正係数データ算出処理を実行することにより、前記複数の第３地点の各々について、Ｎ個の前記第３地表推定値を算出し、Ｎ個の前記第２地表観測値を取得し、算出された前記Ｎ個の第３地表推定値と、取得された前記Ｎ個の第２地表観測値と、に基づいて、前記補正係数データを算出する、地震動推定装置。
前記複数の第３地点の各々について前記第１地表推定値をそれぞれ補正するための複数の前記補正係数データを算出する補正係数データ算出部を有し、
前記補正係数データ算出部は、
前記第２地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる前記複数の第３地表観測値を取得する第１地表観測値取得処理と、
前記複数の第１地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第５関係式、及び、前記複数の第３地表観測値に基づいて、前記複数の第１地点の各々において前記第２地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数の第２基盤入力値を算出する基盤入力値算出処理と、
前記複数の第２基盤入力値を空間補間することにより、前記複数の第３地点の各々において前記第２地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第３基盤推定値を算出する空間補間処理と、
前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第６関係式、及び、前記複数の第３基盤推定値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第２地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第３地表推定値を算出する地表推定値算出処理と、
前記第２地震が発生した時に前記複数の第２地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の前記第２地表観測値を取得する第２地表観測値取得処理と、
を含む補正係数データ算出処理を実行し、
前記補正係数データ算出部は、前記第２地震がＮ回（Ｎは１以上の整数）発生するごとに前記補正係数データ算出処理を実行することにより、前記複数の第３地点の各々について、Ｎ個の前記第３地表推定値を算出し、Ｎ個の前記第２地表観測値を取得し、算出された前記Ｎ個の第３地表推定値と、取得された前記Ｎ個の第２地表観測値と、に基づいて、前記補正係数データを算出する、地震動推定装置。
【請求項4】
請求項３に記載の地震動推定装置において、
前記補正係数データ算出部は、前記複数の第３地点の各々について、前記第３地表推定値から前記第２地表観測値を減じて得られる差分値を算出する差分値算出処理を含む前記補正係数データ算出処理を実行し、
前記補正係数データ算出部は、前記第２地震がＮ回発生するごとに前記補正係数データ算出処理を実行することにより、前記複数の第３地点の各々について、Ｎ個の前記差分値を算出し、算出された前記Ｎ個の差分値に基づいて、前記補正係数データを算出する、地震動推定装置。
前記補正係数データ算出部は、前記複数の第３地点の各々について、前記第３地表推定値から前記第２地表観測値を減じて得られる差分値を算出する差分値算出処理を含む前記補正係数データ算出処理を実行し、
前記補正係数データ算出部は、前記第２地震がＮ回発生するごとに前記補正係数データ算出処理を実行することにより、前記複数の第３地点の各々について、Ｎ個の前記差分値を算出し、算出された前記Ｎ個の差分値に基づいて、前記補正係数データを算出する、地震動推定装置。
【請求項5】
請求項４に記載の地震動推定装置において、
前記補正係数データ算出部は、前記複数の第３地点の各々について、前記補正係数データが前記Ｎ個の差分値の中央値に等しくなるように、前記補正係数データを算出する、地震動推定装置。
前記補正係数データ算出部は、前記複数の第３地点の各々について、前記補正係数データが前記Ｎ個の差分値の中央値に等しくなるように、前記補正係数データを算出する、地震動推定装置。
【請求項6】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の地震動推定装置において、
前記第１地震が発生した時に前記複数の第２地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第５地表観測値を取得する第２地表観測値取得部を有し、
前記補正係数データ算出部は、前記複数の第５地表観測値が前記第２地表観測値取得部により取得された後、前記複数の第３地点の各々について、前記Ｎ個の第３地表推定値及び前記第１地表推定値と、前記Ｎ個の第２地表観測値及び前記第５地表観測値と、に基づいて、前記補正係数データを算出して更新する、地震動推定装置。
前記第１地震が発生した時に前記複数の第２地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第５地表観測値を取得する第２地表観測値取得部を有し、
前記補正係数データ算出部は、前記複数の第５地表観測値が前記第２地表観測値取得部により取得された後、前記複数の第３地点の各々について、前記Ｎ個の第３地表推定値及び前記第１地表推定値と、前記Ｎ個の第２地表観測値及び前記第５地表観測値と、に基づいて、前記補正係数データを算出して更新する、地震動推定装置。
【請求項7】
複数の第１地点の各々で地表面にそれぞれ設置された複数の第１地震計の各々により観測される地震動に基づいて、前記複数の第１地点と異なる複数の第２地点の各々における前記地表面の地震動を推定する地震動推定方法において、
（ａ）第１地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第１地表観測値を第１地表観測値取得部により取得するステップ、
（ｂ）前記複数の第１地点の各々において前記地表面よりも下方の地中に位置する基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第１関係式、及び、前記複数の第１地表観測値に基づいて、前記複数の第１地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数の第１基盤入力値を基盤入力値算出部により算出するステップ、
（ｃ）前記複数の第１基盤入力値を第１空間補間部により空間補間することにより、前記複数の第１地点及び前記複数の第２地点と異なる複数の第３地点であって、且つ、前記地表面に第２地震計がそれぞれ設置された前記複数の第３地点の各々において、前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１基盤推定値を前記第１空間補間部により算出するステップ、
（ｄ）前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第２関係式、及び、前記複数の第１基盤推定値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１地表推定値を第１地表推定値算出部により算出するステップ、
（ｅ）前記複数の第３地点の各々について、前記第１地表推定値を補正するための補正係数データであって、前記第１地震が発生する前に前記第１地震と異なる第２地震が発生した時に前記第２地震計により地震動が観測されてなる第２地表観測値、及び、前記第２地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第３地表観測値、に基づいて算出された前記補正係数データを用いて、前記第１地表推定値を補正部により補正し、前記複数の第３地点の各々について前記第１地表推定値がそれぞれ補正されてなる疑似的な観測値である複数の第１地表疑似観測値を前記補正部により取得するステップ、
（ｆ）前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第３関係式、及び、前記複数の第１地表疑似観測値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の疑似的な入力値である複数の第１基盤疑似入力値を基盤疑似入力値算出部により算出するステップ、
（ｇ）前記複数の第１基盤疑似入力値、及び、前記複数の第１基盤入力値を第２空間補間部により空間補間することにより、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２基盤推定値を前記第２空間補間部により算出するステップ、
（ｈ）前記複数の第２地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第４関係式、及び、前記複数の第２基盤推定値に基づいて、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２地表推定値を第２地表推定値算出部により算出するステップ、
を有する、地震動推定方法。
（ａ）第１地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第１地表観測値を第１地表観測値取得部により取得するステップ、
（ｂ）前記複数の第１地点の各々において前記地表面よりも下方の地中に位置する基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第１関係式、及び、前記複数の第１地表観測値に基づいて、前記複数の第１地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数の第１基盤入力値を基盤入力値算出部により算出するステップ、
（ｃ）前記複数の第１基盤入力値を第１空間補間部により空間補間することにより、前記複数の第１地点及び前記複数の第２地点と異なる複数の第３地点であって、且つ、前記地表面に第２地震計がそれぞれ設置された前記複数の第３地点の各々において、前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１基盤推定値を前記第１空間補間部により算出するステップ、
（ｄ）前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第２関係式、及び、前記複数の第１基盤推定値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１地表推定値を第１地表推定値算出部により算出するステップ、
（ｅ）前記複数の第３地点の各々について、前記第１地表推定値を補正するための補正係数データであって、前記第１地震が発生する前に前記第１地震と異なる第２地震が発生した時に前記第２地震計により地震動が観測されてなる第２地表観測値、及び、前記第２地震が発生した時に前記複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第３地表観測値、に基づいて算出された前記補正係数データを用いて、前記第１地表推定値を補正部により補正し、前記複数の第３地点の各々について前記第１地表推定値がそれぞれ補正されてなる疑似的な観測値である複数の第１地表疑似観測値を前記補正部により取得するステップ、
（ｆ）前記複数の第３地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第３関係式、及び、前記複数の第１地表疑似観測値に基づいて、前記複数の第３地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ入力される地震動の疑似的な入力値である複数の第１基盤疑似入力値を基盤疑似入力値算出部により算出するステップ、
（ｇ）前記複数の第１基盤疑似入力値、及び、前記複数の第１基盤入力値を第２空間補間部により空間補間することにより、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記基盤面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２基盤推定値を前記第２空間補間部により算出するステップ、
（ｈ）前記複数の第２地点の各々において前記基盤面の地震動と前記地表面の地震動との関係を表す第４関係式、及び、前記複数の第２基盤推定値に基づいて、前記複数の第２地点の各々において前記第１地震が発生した時に前記地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２地表推定値を第２地表推定値算出部により算出するステップ、
を有する、地震動推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地震動を推定する地震動推定装置及び地震動推定方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
現在、日本国内には、複数の地点に設置された複数の地震計を用いて地震動を観測するための地震観測網が構築されている。このような地震観測網を用いて、地震発生直後に各地の揺れの大きさを詳細に把握することは、地震後に適切な即時対応を行うために重要であり、地震動の観測情報および推定情報は有用な情報となり得る。また、このような地震観測網を用いて得られた地震動推定情報を、地震後の即時対応における各種判断の支援情報として活用するためには、情報発信の即時性と、推定精度の高さが求められる。
【0003】
また、このような地震観測網を用いて地震動を推定する方法として、地震観測網を用いて観測される地震動データを空間補間することにより、任意の地点の地震動を推定する方法がある。特開平１１－２３１０６４号公報（特許文献１）には、地震動推定方法において、地震発生時に、地表面に設置されている地震計で観測される地震動の大きさを、地震計設置地点の表層地盤の地震動増幅率で除算して工学的基盤面での対応する位置における地震動の大きさに変換し、地表面で地震計設置地点の予め定める範囲内の地点に対応する位置の工学的基盤面での地震動の大きさを、地震計設置地点に対応する位置の工学的基盤面での地震動の大きさに基づいて推定し、推定された地震動の大きさに、その地点での表層地盤の地震動増幅率を乗算して、地表面での地震動の大きさに変換する技術が開示されている。
【0004】
非特許文献１には、広範囲の被害の概略をマクロに予測して危険箇所を抽出する１次スクリーニングを目的として、想定される工学的基盤の地震動に対して表層地盤の絶対加速度増幅率および絶対速度増幅率を推定する式が開示されている。非特許文献２には、地震直後に活用できる公的な地震計の実測データとして防災科学技術研究所のＫ－ＮＥＴのデータ等の各種のデータの存在を背景に、公的な地震情報を活用して、地震発生直後に地震の揺れの空間分布を精度良く推定し、速やかに公開する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平１１－２３１０６４号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】野上雄太、外３名、「表層地盤と入力波の周期特性を考慮した表層地盤での地震増幅率の評価」、土木学会論文集Ａ１（構造・地震工学）、２０１２年、第６８巻、第１号、ｐ．１９１－２０２
【非特許文献2】山本俊六、外３名、「鉄道用地震情報公開システムの開発」、鉄道総研報告、２０１６年、第３０巻、第５号、ｐ．４１－４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前述した地震観測網のうち、地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得可能なものがある。一方、地震発生後、精査等に必要な一定の時間を経て観測データが公開されるか、又は、観測データが一般に公開されないものがある。
【0008】
地震観測網を用いて観測される地震動データを空間補間することにより、任意の地点の地震動を推定する場合には、空間補間に利用することができる観測データ数が多いほど、推定精度が向上すると考えられる。ところが、前述した地震観測網のうち、地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得可能な地震観測網は、限られており、その他の多くの地震観測網は、即時的な地震推定には活用できない。
【0009】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、地震動を推定する地震動推定装置において、地震発生直後に各地点での地震動を即時的且つ高精度に推定することができる地震動推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0011】
本発明の一態様としての地震動推定装置は、複数の第１地点の各々で地表面にそれぞれ設置された複数の第１地震計の各々により観測される地震動に基づいて、複数の第１地点と異なる複数の第２地点の各々における地表面の地震動を推定する地震動推定装置である。当該地震動推定装置は、第１地震が発生した時に複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第１地表観測値を取得する第１地表観測値取得部と、複数の第１地点の各々において地表面よりも下方の地中に位置する基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第１関係式、及び、複数の第１地表観測値に基づいて、複数の第１地点の各々において第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第１基盤入力値を算出する基盤入力値算出部と、を有する。また、当該地震動推定装置は、複数の第１基盤入力値を空間補間することにより、複数の第１地点及び複数の第２地点と異なる複数の第３地点であって、且つ、地表面に第２地震計がそれぞれ設置された複数の第３地点の各々において、第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第１基盤推定値を算出する第１空間補間部と、複数の第３地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第２関係式、及び、複数の第１基盤推定値に基づいて、複数の第３地点の各々において第１地震が発生した時に地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第１地表推定値を算出する第１地表推定値算出部と、を有する。また、当該地震動推定装置は、複数の第３地点の各々について、第１地表推定値を補正するための補正係数データであって、第１地震が発生する前に第１地震と異なる第２地震が発生した時に第２地震計により地震動が観測されてなる第２地表観測値、及び、第２地震が発生した時に複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第３地表観測値、に基づいて算出された補正係数データを用いて第１地表推定値を補正し、複数の第３地点の各々について第１地表推定値がそれぞれ補正されてなる疑似的な観測値である複数の第１地表疑似観測値を取得する補正部と、複数の第３地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第３関係式、及び、複数の第１地表疑似観測値に基づいて、複数の第３地点の各々において第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第１基盤疑似入力値を算出する基盤疑似入力値算出部と、を有する。また、当該地震動推定装置は、複数の第１基盤疑似入力値、及び、複数の第１基盤入力値を空間補間することにより、複数の第２地点の各々において第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第２基盤推定値を算出する第２空間補間部と、複数の第２地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第４関係式、及び、複数の第２基盤推定値に基づいて、複数の第２地点の各々において第１地震が発生した時に地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２地表推定値を算出する第２地表推定値算出部と、を有する。
【0012】
また、他の一態様として、補正部は、複数の第３地点の各々について、第１地震が発生した時に第２地震計により地震動が観測されてなる第４地表観測値が取得される前に、第１地表推定値を補正してもよい。
【0013】
また、他の一態様として、当該地震動推定装置は、複数の第３地点の各々について第１地表推定値をそれぞれ補正するための複数の補正係数データを算出する補正係数データ算出部を有してもよい。補正係数データ算出部は、第２地震が発生した時に複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第３地表観測値を取得する第１地表観測値取得処理と、複数の第１地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第５関係式、及び、複数の第３地表観測値に基づいて、複数の第１地点の各々において第２地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第２基盤入力値を算出する基盤入力値算出処理と、複数の第２基盤入力値を空間補間することにより、複数の第３地点の各々において第２地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第３基盤推定値を算出する空間補間処理と、複数の第３地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第６関係式、及び、複数の第３基盤推定値に基づいて、複数の第３地点の各々において第２地震が発生した時に地表面でそれぞれ推定される複数の第３地表推定値を算出する地表推定値算出処理と、第２地震が発生した時に複数の第２地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第２地表観測値を取得する第２地表観測値取得処理と、を含む補正係数データ算出処理を実行してもよい。また、補正係数データ算出部は、第２地震がＮ回（Ｎは１以上の整数）発生するごとに補正係数データ算出処理を実行することにより、複数の第３地点の各々について、Ｎ個の第３地表推定値を算出し、Ｎ個の第２地表観測値を取得し、算出されたＮ個の第３地表推定値と、取得されたＮ個の第２地表観測値と、に基づいて、補正係数データを算出してもよい。
【0014】
また、他の一態様として、補正係数データ算出部は、複数の第３地点の各々について、第３地表推定値から第２地表観測値を減じて得られる差分値を算出する差分値算出処理を含む補正係数データ算出処理を実行してもよい。また、補正係数データ算出部は、第２地震がＮ回発生するごとに補正係数データ算出処理を実行することにより、複数の第３地点の各々について、Ｎ個の差分値を算出し、算出されたＮ個の差分値に基づいて、補正係数データを算出してもよい。
【0015】
また、他の一態様として、補正係数データ算出部は、複数の第３地点の各々について、補正係数データがＮ個の差分値の中央値に等しくなるように、補正係数データを算出してもよい。
【0016】
また、他の一態様として、当該地震動推定装置は、第１地震が発生した時に複数の第２地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第５地表観測値を取得する第２地表観測値取得部を有してもよい。補正係数データ算出部は、複数の第５地表観測値が第２地表観測値取得部により取得された後、複数の第３地点の各々について、Ｎ個の第３地表推定値及び第１地表推定値と、Ｎ個の第２地表観測値及び第５地表観測値と、に基づいて、補正係数データを算出して更新してもよい。
【0017】
本発明の一態様としての地震動推定方法は、複数の第１地点の各々で地表面にそれぞれ設置された複数の第１地震計の各々により観測される地震動に基づいて、複数の第１地点と異なる複数の第２地点の各々における地表面の地震動を推定する地震動推定方法である。当該地震動推定方法は、第１地震が発生した時に複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第１地表観測値を第１地表観測値取得部により取得する（ａ）ステップと、複数の第１地点の各々において地表面よりも下方の地中に位置する基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第１関係式、及び、複数の第１地表観測値に基づいて、複数の第１地点の各々において第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第１基盤入力値を基盤入力値算出部により算出する（ｂ）ステップと、を有する。また、当該地震動推定方法は、複数の第１基盤入力値を第１空間補間部により空間補間することにより、複数の第１地点及び複数の第２地点と異なる複数の第３地点であって、且つ、地表面に第２地震計がそれぞれ設置された複数の第３地点の各々において、第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第１基盤推定値を第１空間補間部により算出する（ｃ）ステップと、複数の第３地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第２関係式、及び、複数の第１基盤推定値に基づいて、複数の第３地点の各々において第１地震が発生した時に地表面でそれぞれ推定される複数の第１地表推定値を第１地表推定値算出部により算出する（ｄ）ステップと、を有する。また、当該地震動推定方法は、複数の第３地点の各々について、第１地表推定値を補正するための補正係数データであって、第１地震が発生する前に第１地震と異なる第２地震が発生した時に第２地震計により地震動が観測されてなる第２地表観測値、及び、第２地震が発生した時に複数の第１地震計の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数の第３地表観測値、に基づいて算出された補正係数データを用いて、第１地表推定値を補正部により補正し、複数の第３地点の各々について第１地表推定値がそれぞれ補正されてなる複数の第１地表疑似観測値を補正部により取得する（ｅ）ステップと、複数の第３地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第３関係式、及び、複数の第１地表疑似観測値に基づいて、複数の第３地点の各々において第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第１基盤疑似入力値を基盤疑似入力値算出部により算出する（ｆ）ステップと、を有する。また、当該地震動推定方法は、複数の第１基盤疑似入力値、及び、複数の第１基盤入力値を第２空間補間部により空間補間することにより、複数の第２地点の各々において第１地震が発生した時に基盤面に入力する複数の第２基盤推定値を第２空間補間部により算出する（ｇ）ステップと、複数の第２地点の各々において基盤面に入力する地震動と地表面で観測される地震動との関係を表す第４関係式、及び、複数の第２基盤推定値に基づいて、複数の第２地点の各々において第１地震が発生した時に地表面でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数の第２地表推定値を第２地表推定値算出部により算出する（ｈ）ステップと、を有する。
【発明の効果】
【0018】
本発明の一態様を適用することで、地震動を推定する地震動推定装置において、地震発生直後に各地点での地震動を即時的且つ高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】実施の形態の地震動推定装置の構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態の地震動推定方法の一部のステップを示すフロー図である。
【図3】実施の形態の地震動推定方法を説明するための図である。
【図4】実施の形態の地震動推定方法を説明するための図である。
【図5】実施の形態の地震動推定方法を説明するための図である。
【図6】各地震観測点（各地点）における計測震度差［推定－観測］の一例を示すグラフである。
【図7】観測計測震度と推定計測震度との誤差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0021】
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【0022】
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【0023】
更に、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチング（網掛け）を省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。
【0024】
（実施の形態）
＜地震動推定装置及び地震動推定方法における技術的思想＞
初めに、本発明の一実施形態である実施の形態の地震動推定装置及び地震動推定方法における技術的思想について説明する。
＜地震動推定装置及び地震動推定方法における技術的思想＞
初めに、本発明の一実施形態である実施の形態の地震動推定装置及び地震動推定方法における技術的思想について説明する。
【0025】
現在、日本国内には、複数の地点に設置された複数の地震計を用いて地震動を観測するための地震観測網（以下では、単に「観測網」と称する場合がある）が構築されている。これらの日本国内の地震観測網は、おおよそ以下の種別に分類される。
種別１：地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得可能なもの
種別２：地震発生後、精査等に必要な一定の時間を経て観測データが公開されるもの
種別３：観測データが一般に公開されないもの
種別１：地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得可能なもの
種別２：地震発生後、精査等に必要な一定の時間を経て観測データが公開されるもの
種別３：観測データが一般に公開されないもの
【0026】
ここで、種別１に相当する観測網として、例えば防災科学技術研究所のＫ－ＮＥＴが挙げられる。また、公的機関が運用する地震観測網は、たいてい種別２の観測網に相当する。そのため、種別２に相当する観測網として、例えば防災科学技術研究所のＫｉＫ－ｎｅｔが挙げられる。また、種別３の観測網として、例えば電気又はガス等のいわゆる社会インフラの地震対策として事業者が設置して観測を行っているものが挙げられる。このうち、鉄道事業分野においては、鉄道沿線に一定の間隔で地震計を設置して観測を行い、地震発生時には迅速に列車を減速又は停止させて安全を確保するという運転制御のために使用しているものがある。
【0027】
種別１の観測網を、その観測網を運用している運用主体以外の第三者機関が利用する場合には、当該第三者機関に準リアルタイムで観測データを配信するためのシステム又はネットワークを構築し、維持管理を継続する必要があるため、運用コストが増加する。また、種別３の観測網は、種別１及び種別２の観測網のように社会の防災又は減災を目的に整備されたものではないか、又は、社会インフラの制御に関わる機密情報である、等の理由により、一般に公開されていない場合が多い。
【0028】
よって、現在のところ、種別１に相当する観測網としては、代表としてＫ－ＮＥＴが挙げられる状況である。即ち、地震観測には、地震観測データを第三者機関がリアルタイムで取得するのは簡単ではないという制約がある。本発明は、このような制約の下で、地震発生直後に各地点での地震動を即時的且つ高精度に推定することを目的として、なされた。
【0029】
このような日本国内の現在の状況を踏まえ、本発明の背景及び目的をまとめると、以下の通りである。
【0030】
まず、本発明の背景として、以下の背景が挙げられる。
背景１：地震発生直後に各地の揺れの大きさを詳細に把握することは、地震後に適切な即時対応を行うために重要であり、地震動の観測情報および推定情報は有用な情報となり得る。
背景２：地震動推定情報を、地震後の即時対応における各種判断の支援情報として活用するためには、情報発信の即時性と、推定精度の高さが求められる。
背景１：地震発生直後に各地の揺れの大きさを詳細に把握することは、地震後に適切な即時対応を行うために重要であり、地震動の観測情報および推定情報は有用な情報となり得る。
背景２：地震動推定情報を、地震後の即時対応における各種判断の支援情報として活用するためには、情報発信の即時性と、推定精度の高さが求められる。
【0031】
また、本発明の目的として、以下の目的が挙げられる。
目的１：地震発生直後に各メッシュ（各地点）の地震動を即時的且つ高精度に推定し情報公開する。
目的１：地震発生直後に各メッシュ（各地点）の地震動を即時的且つ高精度に推定し情報公開する。
【0032】
ここで、各メッシュ（各地点）の地震動を即時的且つ高精度に推定するために、従来行われてきた地震動推定方法を、比較例の地震動推定方法として説明する。また、以下では、例えばＫ－ＮＥＴである種別１の地震観測網を、地震観測網Ａと称し、例えばＫｉＫ－ｎｅｔである種別２の地震観測網を、地震観測網Ｂと称する場合がある。
【0033】
比較例の地震動推定方法では、地震観測網Ａの各観測地点において実際に観測された観測値のみを用いて、対象地点の地震動の大きさを推定する。この際に、空間補間を１回行う。比較例の地震動推定方法は、後述する図２及び図３を用いて説明する補正係数データベースの作成（図２のステップＳ１０）の一部に相当するものであるので、その具体的な方法については、説明を省略する。
【0034】
このような比較例の地震動推定方法では、以下の課題がある。
課題１：活用できる種別１の地震観測網（地震観測網Ａ）は限られている。
課題２：種別２の地震観測網（地震観測網Ｂ）及び種別３の地震観測網は即時的な地震推定には活用できない。また、過去の観測データは蓄積されているが、即時的な地震動推定に対しては十分に活用できていない。
課題３：比較例の地震動推定方法では、あるメッシュ（地点）の地震動の大きさを過大又は過小に推定する傾向を有するという、地点固有の系統的誤差が生ずる場合がある。
課題１：活用できる種別１の地震観測網（地震観測網Ａ）は限られている。
課題２：種別２の地震観測網（地震観測網Ｂ）及び種別３の地震観測網は即時的な地震推定には活用できない。また、過去の観測データは蓄積されているが、即時的な地震動推定に対しては十分に活用できていない。
課題３：比較例の地震動推定方法では、あるメッシュ（地点）の地震動の大きさを過大又は過小に推定する傾向を有するという、地点固有の系統的誤差が生ずる場合がある。
【0035】
地震観測網を用いて観測される地震動データを空間補間することにより、任意の地点の地震動を推定する場合には、空間補間に利用することができる観測データ数が多いほど、推定精度が向上すると考えられる。ところが、前述した地震観測網のうち、地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得可能な地震観測網は、限られており、その他の多くの地震観測網は、即時的な地震推定には活用できない。
【0036】
一方、本実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法によれば、地震観測網Ａの各観測地点において実際に観測された観測値と、地震観測網Ｂの各観測地点において実際に観測された観測値ではないが疑似的に算出された観測値である疑似観測値と、の両方を用いて、対象地点の地震動の大きさを推定する。この際に、疑似観測値を算出する前後で空間補間を２回行う。具体的な地震動推定方法については、後述する図２及び図３乃至図５を用いて説明する。
【0037】
本実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法では、以下の効果がある。
効果１：種別２の地震観測網（地震観測網Ｂ）及び種別３の地震観測網が、あたかも種別１の地震観測網（地震観測網Ａ）であるかのように振る舞うことができる。
効果２：種別２の地震観測網（地震観測網Ｂ）及び種別３の地震観測網において蓄積された過去の観測データを有効活用できる。
効果３：特に疑似観測値が存在するメッシュ（地点）の周辺では、従来よりも地震動の推定精度が向上するため、地震動推定結果の全体的な信頼性が向上する。
効果４：地震が発生するたびに補正係数データベースを更新することができるため、継続的な地震動の推定精度向上が可能になる。
即ち、本実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法によれば、地震発生直後に各地点での地震動を即時的且つ高精度に推定して情報公開することができる。
効果１：種別２の地震観測網（地震観測網Ｂ）及び種別３の地震観測網が、あたかも種別１の地震観測網（地震観測網Ａ）であるかのように振る舞うことができる。
効果２：種別２の地震観測網（地震観測網Ｂ）及び種別３の地震観測網において蓄積された過去の観測データを有効活用できる。
効果３：特に疑似観測値が存在するメッシュ（地点）の周辺では、従来よりも地震動の推定精度が向上するため、地震動推定結果の全体的な信頼性が向上する。
効果４：地震が発生するたびに補正係数データベースを更新することができるため、継続的な地震動の推定精度向上が可能になる。
即ち、本実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法によれば、地震発生直後に各地点での地震動を即時的且つ高精度に推定して情報公開することができる。
【0038】
また、本発明の一実施形態である実施の形態の地震動推定装置及び地震動推定方法における技術的思想については、以下のように考えることもできる。
【0039】
前述したように、地震動推定においては、一般的に空間補間に利用することができる観測データ数が多いほど、推定精度が向上すると考えられる。しかし、地震発生直後に準リアルタイムでデータ取得可能な地震観測網は、Ｋ－ＮＥＴが代表としてと限られているのが現状である。
【0040】
一方、準リアルタイムでデータ取得ができないため、地震発生後の即時的な地震動推定に活用できていない地震観測網も存在するが、過去に発生した地震の観測データが蓄積されている。本発明者らは、このような地震観測網の過去の観測データを有効に活用しつつ、従来の地震動推定手法より高い精度の地震動推定を実現するための手法として、本発明を発明するに到った。
【0041】
【0042】
本実施の形態の地震動推定装置１００は、複数の地点即ち複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａ（後述する図４参照）の各々で地表面（地表）ＧＳ１（後述する図４参照）にそれぞれ設置された複数の地震計１１ｂ（後述する図４参照）の各々により観測される地震動に基づいて、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａのいずれともそれぞれ異なる複数の地点即ち複数のメッシュ位置３１ａ（後述する図５参照）の各々における地表面ＧＳ１の地震動を推定する地震動推定装置である。
【0043】
図１に示すように、本実施の形態の地震動推定装置１００は、第１地表観測値取得部１１１と、基盤入力値算出部１１２と、第１空間補間部１２１と、第１地表推定値算出部１２２と、補正部１２３と、基盤疑似入力値算出部１２４と、第２空間補間部１３１と、第２地表推定値算出部１３２と、を有する。また、本実施の形態の地震動推定装置１００として、コンピュータ１０１を用いることができ、このような場合、第１地表観測値取得部１１１、基盤入力値算出部１１２、第１空間補間部１２１、第１地表推定値算出部１２２、補正部１２３、基盤疑似入力値算出部１２４、第２空間補間部１３１及び第２地表推定値算出部１３２の各々として、コンピュータ１０１を用いることができる。
【0044】
第１地表観測値取得部１１１は、地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に複数の地震計１１ｂ（後述する図４参照）の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１１（後述する図４参照）を取得する。
【0045】
基盤入力値算出部１１２は、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａ（後述する図４参照）の各々において地表面ＧＳ１（後述する図４参照）よりも下方の地中に位置する工学的基盤面ＦＳ１（後述する図４参照）の深さ位置の地震動と地表面ＧＳ１で観測される地震動との関係を表す関係式１２ａ（後述する図４参照）、及び、第１地表観測値取得部１１１により取得された複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１１（後述する図４参照）に基づいて、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａの各々において地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２（後述する図４参照）を算出する。関係式１２ａについては、後述する図２を用いて説明する。
【0046】
なお、本願明細書において、「工学的基盤面」ではなく「基盤面」と称する場合でも、「工学的基盤面」を意味する場合がある。即ち、「基盤」とは、「工学的基盤」を意味する場合がある。また、「工学的基盤」とは、建築又は土木等の工学分野で使用される用語であり、構造物を設計するとき、地震動設定の基礎とする良好な地盤を意味する。「工学的基盤」におけるＳ波速度は対象とする構造物の種類又は地盤状況によって異なるものの、多くの場合Ｓ波速度が３００～７００ｍ／ｓ程度以上となる地盤を意味する。
【0047】
第１空間補間部１２１は、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａ（後述する図４参照）における複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２（後述する図４参照）に対して空間補間を行う、即ち複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を空間補間することにより、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａ及び複数のメッシュ位置３１ａ（後述する図５参照）のいずれともそれぞれ異なる複数の地点であって、且つ、複数の地点の各々で地表面ＧＳ１（後述する図４参照）に地震計２１ｂ（後述する図４参照）がそれぞれ設置された複数の地点即ち複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａ（後述する図４参照）の各々において、地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１（後述する図４参照）の深さ位置でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値２１（後述する図４参照）を算出する。空間補間を行う方法として、例えば逆距離加重法又は最小曲率法等の各種の方法を用いることができる（以下の空間補間においても同様）。
【0048】
第１地表推定値算出部１２２は、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａ（後述する図４参照）の各々において工学的基盤面ＦＳ１（後述する図４参照）の深さ位置の地震動と地表面ＧＳ１（後述する図４参照）で観測される地震動との関係を表す関係式２２ａ（後述する図４参照）、及び、第１空間補間部１２１により算出された複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値２１（後述する図４参照）に基づいて、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に地表面ＧＳ１でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２（後述する図４参照）を算出する。関係式２２ａについては、後述する図２を用いて説明する。
【0049】
補正部１２３は、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａ（後述する図４参照）の各々について、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２（後述する図４参照）を補正するための補正係数データ２３ａ（後述する図４参照）であって、地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生する前に地震ＥＱ１と異なる地震ＥＱ２（後述する図２参照）が発生した時にＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａに設置された地震計２１ｂ（後述する図３参照）により観測されてなるＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂ（後述する図３参照）、及び、地震ＥＱ２が発生した時に複数の地震計１１ｂ（後述する図３参照）の各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１３（後述する図３参照）、に基づいて算出された補正係数データ２３ａを用いてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２を補正し、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々についてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２がそれぞれ補正されてなる疑似的な観測値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３（後述する図４参照）を取得する。
【0050】
基盤疑似入力値算出部１２４は、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａ（後述する図５参照）の各々において工学的基盤面ＦＳ１（後述する図５参照）の深さ位置で入力される地震動と地表面ＧＳ１（後述する図５参照）で観測される地震動との関係を表す関係式２４ａ（後述する図５参照）、及び、補正部１２３により取得された複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３（後述する図５参照）に基づいて、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ入力される地震動の疑似的な入力値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４（後述する図５参照）を算出する。関係式２４ａについては、後述する図２を用いて説明する。
【0051】
第２空間補間部１３１は、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａ（後述する図５参照）における複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４（後述する図５参照）、及び、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａ（後述する図５参照）における複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２（後述する図５参照）に対して空間補間を行う、即ち複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４及び複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を空間補間することにより、複数のメッシュ位置３１ａ（後述する図５参照）の各々において地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１（後述する図５参照）の深さ位置でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のメッシュ位置の基盤推定値３１（後述する図５参照）を算出する。
【0052】
第２地表推定値算出部１３２は、複数のメッシュ位置３１ａ（後述する図５参照）の各々において工学的基盤面ＦＳ１（後述する図５参照）の深さ位置での地震動と地表面ＧＳ１（後述する図５参照）で観測される地震動との関係を表す関係式３２ａ（後述する図５参照）、及び、第２空間補間部１３１により算出された複数のメッシュ位置の基盤推定値３１（後述する図５参照）に基づいて、複数のメッシュ位置３１ａの各々において地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に地表面ＧＳ１でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のメッシュ位置の地表推定値３２（後述する図５参照）を算出する。関係式３２ａについては、後述する図２を用いて説明する。
【0053】
本実施の形態の地震動推定装置１００として用いられるコンピュータ１０１は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶部、データ・指令入力部、画像表示部及び出力部等により構成されている。
【0054】
ＣＰＵは、図示は省略するが、各種データに対して、四則演算（加算、減算、乗算及び除算）、論理演算（論理積、論理和、否定及び排他的論理和等）、又は、データ比較、若しくはデータシフト等の処理を実行する部分である。なお、記憶部は、図示は省略するが、ハードディスク装置（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）、又は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を有しており、ＣＰＵを制御するための制御プログラム、及び、ＣＰＵが用いる各種データ等を格納している部分である。また、ＲＯＭは、一般に、半導体チップ等により構成される。
【0055】
本実施の形態の地震動推定装置１００によれば、前述したように、地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得可能な地震観測網Ａの各観測地点の観測値と、地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得できない地震観測網Ｂの各観測地点において実際に観測された観測値ではないが疑似的に算出された観測値である疑似観測値と、の両方を用いて、対象地点の地震動の大きさを推定する。この際に、疑似観測値を算出する前後で空間補間を２回行う。
【0056】
そのため、地震観測網Ｂが、あたかも地震観測網Ａであるかのように振る舞うことができ、空間補間に利用することができる観測データ数が多くなるので、推定精度が向上する。従って、地震発生直後に各地点での地震動を即時的且つ高精度に推定することができる。
【0057】
また、地震観測網Ｂが地震発生直後に準リアルタイムで観測データが取得できない地震観測網であるから、補正部１２３は、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａ（後述する図４参照）の各々について、地震ＥＱ１（後述する図２参照）が発生した時に地震計２１ｂ（後述する図４参照）により観測されてなるＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｃ（後述する図４参照）が取得される前に、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２（後述する図４参照）を補正することになる。これにより、地震観測網Ｂが、あたかも地震観測網Ａであるかのように振る舞うことができる。
【0058】
好適には、地震動推定装置１００は、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａ（後述する図４参照）の各々についてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２（後述する図４参照）をそれぞれ補正するための複数の補正係数データ２３ａ（後述する図４参照）を算出する補正係数データ算出部１２３ａを有する。後述する図２乃至図５を用いて説明するように、補正係数データ算出部１２３ａは、第１地表観測値取得処理と、基盤入力値算出処理と、空間補間処理と、地表推定値算出処理と、第２地表観測値取得処理と、を含む補正係数データ算出処理を実行する。また、補正係数データ算出部１２３ａは、過去の地震における地震観測網Ａの観測値を取得し、空間補間により過去の地震における地震観測網Ｂの観測点位置の推定値を算出した後、過去の地震における地震観測網Ｂの観測値を取得し、観測値と推定値の差分を統計的に整理し、補正係数データベースを作成するものである。
【0059】
これにより、地震観測網において蓄積された過去の観測データを有効活用できる。また、あるメッシュ（地点）の地震動を過大又は過小に推定する傾向を有するという、地点固有の系統的誤差が生じる場合があるが、疑似観測値が存在するメッシュ（地点）の周辺では、従来よりも地震動の推定精度が向上するため、地震動推定結果の全体的な信頼性が向上する。
【0060】
＜地震動推定方法＞
次に、図２乃至図５を参照し、実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法について説明する。図２は、実施の形態の地震動推定方法の一部のステップを示すフロー図である。図３乃至図５は、実施の形態の地震動推定方法を説明するための図である。
次に、図２乃至図５を参照し、実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法について説明する。図２は、実施の形態の地震動推定方法の一部のステップを示すフロー図である。図３乃至図５は、実施の形態の地震動推定方法を説明するための図である。
【0061】
本実施の形態の地震動推定方法は、本実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法であり、複数の地点即ち複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａの各々で地表面（地表）ＧＳ１にそれぞれ設置された複数の地震計１１ｂの各々により観測される地震動に基づいて、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａのいずれともそれぞれ異なる複数の地点即ち複数のメッシュ位置３１ａの各々における地表面の地震動を推定する地震動推定方法である。また、前述したコンピュータ１０１は、図２乃至図５を用いて説明する地震動推定方法の各ステップの動作及び処理を行うためのプログラムを実行するものである。
【0062】
図２に示すように、本実施の形態の地震動推定装置１００（図１参照）による地震動推定方法では、まず、補正係数データベースを作成する（図２のステップＳ１０）。この補正係数データベースを作成する方法として、以下のような方法が挙げられるが、補正係数データベースを作成する方法は、特に限定されるものではない。
【0063】
このステップＳ１０では、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａ及び複数のメッシュ位置３１ａのいずれともそれぞれ異なる複数の地点であって、且つ、複数の地点の各々で地表面ＧＳ１に地震計２１ｂがそれぞれ設置された複数の地点即ち複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々についてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２をそれぞれ補正するための複数の補正係数データ２３ａを補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）により算出する。
【0064】
ステップＳ１０では、まず、過去の地震における地震観測網Ａの観測値を取得する。図３に示すように、地震観測網Ａの地表の観測値である地表観測値Ａｓｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＡ、ＩＡは２以上の整数）を、表層地盤特性を考慮して基盤入力値Ａｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＡ）に換算する。
【0065】
具体的には、地震ＥＱ１が発生する前に地震ＥＱ１と異なる地震ＥＱ２が発生した時に複数の地震計１１ｂの各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１３（地表観測値Ａｓｉ）を取得する第１地表観測値取得処理（図２のステップＳ１１）を補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）により実行する。
【0066】
また、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａの各々において工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置の地震動と地表面ＧＳ１で観測される地震動との関係を表す関係式１４ａ、及び、第１地表観測値取得処理にて取得された複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１３に基づいて、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａの各々において地震ＥＱ２が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１４（基盤入力値Ａｂｉ）を算出する基盤入力値算出処理（図２のステップＳ１２）を補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）により実行する。関係式１４ａについては、関係式１２ａを説明する際に説明する。
【0067】
ステップＳ１０では、次に、空間補間（事前）を行う。図３に示すように、地震観測網Ａの基盤入力値Ａｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＡ）を用いて基盤上で空間補間を行い、地震観測網Ｂの観測点が存在する位置の基盤上の推定値である基盤推定値Ｂ´ｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＢ、ＩＢは２以上の整数）を算出する。
【0068】
具体的には、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａにおける複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１４に対して空間補間を行う、即ち複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１４を空間補間することにより、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において地震ＥＱ２が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値２５（基盤推定値Ｂ´ｂｉ）を算出する空間補間処理（図２のステップＳ１３）を補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）により実行する。
【0069】
ステップＳ１０では、次に、過去の地震における地震観測網Ｂの観測点位置の推定値を算出する。図３に示すように、基盤上の推定値である基盤推定値Ｂ´ｂｉを、表層地盤特性を考慮して地表の推定値である地表推定値Ｂ´ｓｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＢ）に換算する。
【0070】
具体的には、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置の地震動と地表面ＧＳ１で観測される地震動との関係を表す関係式２６ａ、及び、空間補間処理にて算出された複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値２５に基づいて、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において地震ＥＱ２が発生した時に地表面ＧＳ１でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６（地表推定値Ｂ´ｓｉ）を算出する地表推定値算出処理（図２のステップＳ１４）を補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）により実行する。関係式２６ａについては、関係式１２ａを説明する際に説明する。
【0071】
ステップＳ１０では、また、過去の地震における地震観測網Ｂの観測値を取得する。
【0072】
具体的には、地震ＥＱ２が発生した時に複数の地震計２１ｂの各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂを取得する第２地表観測値取得処理（図２のステップＳ１５）を補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）により実行する。
【0073】
ステップＳ１０では、また、観測値と推定値の差分を統計的に整理する。図３に示すように、地震観測網Ｂの観測点ごとに、地表の推定値である地表推定値Ｂ´ｓｉと地表の観測値である地表観測値Ｂｓｉとの差を統計的に整理して補正係数を算出し、データベース化する。
【0074】
前述した、第１地表観測値取得処理（図２のステップＳ１１）と、基盤入力値算出処理（図２のステップＳ１２）と、空間補間処理（図２のステップＳ１３）と、地表推定値算出処理（図２のステップＳ１４）と、第２地表観測値取得処理（図２のステップＳ１５）と、を含む処理を、前述したように補正係数データ算出処理とする。このようにしたとき、補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）は、地震ＥＱ２がＮ回（Ｎは１以上好ましくは２以上の整数）発生するごとに補正係数データ算出処理を補正係数データ算出部１２３ａにより実行することにより、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、Ｎ個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６を算出し、Ｎ個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂを取得し、算出されたＮ個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６と、取得されたＮ個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂと、に基づいて、補正係数データ２３ａを補正係数データ算出部１２３ａにより算出する（図２のステップＳ１６）。言い換えれば、図２のステップＳ１６では、地震ＥＱ２がＮ回発生するごとに算出されたＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６と取得されたＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂとの組におけるＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６とＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂとの誤差がＮ回の地震ＥＱ２の間で統計的に小さくなるように、補正係数データ２３ａを補正係数データ算出部１２３ａにより算出する。
【0075】
ステップＳ１０では、次に、算出された補正係数データ２３ａに基づいて、補正係数データベースを作成する（図２のステップＳ１７）。なお、いずれかの方法により補正係数データ２３ａを算出し、算出された補正係数データ２３ａに基づいて補正係数データベースが作成されればよく、補正係数データ２３ａを算出する方法、及び、補正係数データベースを作成する方法は、上記した方法には限定されない。
【0076】
このようにして補正係数データベースを作成した後、地震が発生した時に、本実施の形態の地震動推定装置による地震動推定方法を行って、地震動を推定する。具体的に地震動を推定する方法は、以下の通りである。
【0077】
まず、地震ＥＱ１が発生した時に、地震観測網Ａの観測値を即時取得する。図４に示すように、地震発生直後に地震観測網Ａの地表の観測値である地表観測値Ａｓｉを即時取得し、表層地盤特性を考慮して基盤入力値Ａｂｉを算出する。
【0078】
具体的には、地震ＥＱ１が発生した時に、複数の地震計１１ｂの各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１１（地表観測値Ａｓｉ）を第１地表観測値取得部１１１（図１参照）により取得する（図２のステップＳ２１）。
【0079】
また、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａの各々において地表面ＧＳ１よりも下方の地中に位置する工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置の地震動と地表面ＧＳ１で観測される地震動との関係を表す関係式１２ａ、及び、ステップＳ２１にて第１地表観測値取得部１１１（図１参照）により取得された複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１１に基づいて、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａの各々において地震ＥＱ１が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ入力される地震動の入力値である複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２（基盤入力値Ａｂｉ）を基盤入力値算出部１１２（図１参照）により算出する（図２のステップＳ２２）。
【0080】
関係式１２ａとして、地表面ＧＳ１で観測される地震動の工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置の地震動に対する増幅率である、表層地盤の増幅率を表す関係式を用いることができる。また、表層地盤の増幅率として、上記非特許文献１の式を用いることもできる。
【0081】
次に、空間補間（１回目）を行う。図４に示すように、地震観測網Ａの基盤入力値Ａｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＡ）を用いて基盤上で空間補間を行い、地震観測網Ｂの観測点が存在する位置の基盤上の推定値である基盤推定値Ｂ´ｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＢ）を算出する。
【0082】
具体的には、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａにおける複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２に対して空間補間を行う、即ち複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を第１空間補間部１２１（図１参照）により空間補間することにより、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａ及び複数のメッシュ位置３１ａのいずれともそれぞれ異なる複数の地点であって、且つ、複数の地点の各々で地表面ＧＳ１に地震計２１ｂがそれぞれ設置された複数の地点即ち複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において、地震ＥＱ１が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値２１（基盤推定値Ｂ´ｂｉ）を第１空間補間部１２１により算出する（図２のステップＳ２３）。
【0083】
次に、地震観測網Ｂの観測点位置の推定値を算出する。図４に示すように、基盤上の推定値である基盤推定値Ｂ´ｂｉを、表層地盤特性を考慮して地表の推定値である地表推定値Ｂ´ｓｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＢ）に換算する。
【0084】
具体的には、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置の地震動と地表面ＧＳ１で観測される地震動との関係を表す関係式２２ａ、及び、ステップＳ２３にて第１空間補間部１２１により算出された複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値２１に基づいて、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において地震ＥＱ１が発生した時に地表面ＧＳ１でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２（地表推定値Ｂ´ｓｉ）を第１地表推定値算出部１２２（図１参照）により算出する（図２のステップＳ２４）。
【0085】
次に、推定値を補正する。図４に示すように、地表の推定値である地表推定値Ｂ´ｓｉを、事前に作成した補正係数を用いて補正し、地表の疑似観測値である地表疑似観測値Ｂ＊
ｓｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＢ）を算出する。
【0086】
具体的には、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２を補正するための補正係数データ２３ａであって、地震ＥＱ１が発生する前に地震ＥＱ１と異なる地震ＥＱ２が発生した時にＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａに設置された地震計２１ｂにより地震動が観測されてなるＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂ、及び、地震ＥＱ２が発生した時に複数の地震計１１ｂの各々によりそれぞれ観測されてなる複数のＫ－ＮＥＴ位置の地表観測値１３、に基づいて算出された補正係数データ２３ａを用いて、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２を補正部１２３（図１参照）により補正し、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々についてＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２がそれぞれ補正されてなる疑似的な観測値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３（地表疑似観測値Ｂ＊
ｓｉ）を補正部１２３により取得する（図２のステップＳ２５）。
【0087】
この補正係数データ２３ａについては、前述したように、例えば図２のステップＳ１０を行って、補正係数データベースを作成し、作成された補正係数データベースに格納されている補正係数データ２３ａを用いることができる。
【0088】
次に、地震観測網Ｂの疑似観測値を作成する。図５に示すように、地震観測網Ａの地表の観測値である地表観測値Ａｓｉ及び地震観測網Ｂの位置の地表の疑似観測値である地表疑似観測値Ｂ＊
ｓｉを、表層地盤特性を考慮して、基盤入力値Ａｂｉ及び基盤疑似入力値Ｂ＊
ｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＢ）に換算する。
【0089】
具体的には、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置で入力される地震動と地表面ＧＳ１で観測される地震動との関係を表す関係式２４ａ、及び、図２のステップＳ２５にて補正部１２３（図１参照）により取得された複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値２３に基づいて、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々において地震ＥＱ１が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ入力される地震動の疑似的な入力値である複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４（基盤疑似入力値Ｂ＊
ｂｉ）を基盤疑似入力値算出部１２４（図１参照）により算出する（図２のステップＳ２６）。なお、基盤入力値Ａｂｉ即ちＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２は、ステップＳ２２にて算出されている。
【0090】
次に、空間補間（２回目）を行う。図５に示すように、基盤入力値Ａｂｉ及び基盤疑似入力値Ｂ＊
ｂｉを用いて基盤上で空間補間を行い、各メッシュの基盤上の推定値である基盤推定値Ｍ´ｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＭ、ＩＭは２以上の整数）を算出する。また、図５に示すように、各メッシュの基盤上の推定値である基盤推定値Ｍ´ｂｉを、表層地盤特性を考慮して地表の推定値である地表推定値Ｍ´ｓｉ（ｉ＝１，２，・・・，ＩＭ）に換算する。
【0091】
具体的には、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａにおける複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４、及び、複数のＫ－ＮＥＴ位置１１ａにおける複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２に対して空間補間を行う、即ち複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値２４及び複数のＫ－ＮＥＴ位置の基盤入力値１２を第２空間補間部１３１（図１参照）により空間補間することにより、複数のメッシュ位置３１ａの各々において地震ＥＱ１が発生した時に工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のメッシュ位置の基盤推定値３１（基盤推定値Ｍ´ｂｉ）を第２空間補間部１３１により算出する（図２のステップＳ２７）。
【0092】
また、複数のメッシュ位置３１ａの各々において工学的基盤面ＦＳ１の深さ位置での地震動と地表面ＧＳ１で観測される地震動との関係を表す関係式３２ａ、及び、図２のステップＳ２７にて第２空間補間部１３１（図１参照）により算出された複数のメッシュ位置の基盤推定値３１に基づいて、複数のメッシュ位置３１ａの各々において地震ＥＱ１が発生した時に地表面ＧＳ１でそれぞれ推定される地震動の推定値である複数のメッシュ位置の地表推定値３２（地表推定値Ｍ´ｓｉ）を第２地表推定値算出部１３２により算出する（図２のステップＳ２８）。
【0093】
その後、地震動分布をインターネットを通じて即時的に公開する。
【0094】
本実施の形態の地震動推定方法によれば、地震観測網Ａの各観測地点において実際に観測された観測値と、地震観測網Ｂの各観測地点において実際に観測された観測値ではないが疑似的に算出された観測値である疑似観測値と、の両方を用いて、対象地点の地震動の大きさを推定する。この際に、疑似観測値を算出する前後で空間補間を２回行う。
【0095】
これにより、即時的に情報公開されない地震観測網（地震観測網Ｂ等）が、あたかも即時的に情報公開される地震観測網（地震観測網Ａ）であるかのように振る舞うことができる。地震動推定においては、一般的に空間補間に利用することができる観測データ数が多いほど、推定精度が向上すると考えられるため、本実施の形態によれば、地震動の推定精度を向上させることができる。
【0096】
また、即時的に情報公開されない地震観測網（地震観測網Ｂ等）において蓄積された過去の観測データを有効活用できる。また、特に疑似観測値が存在するメッシュ（地点）の周辺では、従来よりも地震動の推定精度が向上するため、地震動推定結果の全体的な信頼性が向上する。
【0097】
好適には、ステップＳ１０において、補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）は、図３に示すように、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６からＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂを減じて得られる差分値２７を算出する差分値算出処理を含む補正係数データ算出処理を実行する。また、補正係数データ算出部１２３ａは、地震ＥＱ２がＮ回発生するごとに補正係数データ算出処理を実行することにより、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、Ｎ個の差分値２７を算出し、算出されたＮ個の差分値２７に基づいて、補正係数データ２３ａを算出する。ここで、地表推定値２６等の推定値及び地表観測値２３ｂ等の観測値として、最大加速度、最大速度、計測震度又はＳＩ値など様々な指標を用いることができる。また、指標によっては、観測値と推定値との間で、単純に指標同士の差分を求めるのではなく、それぞれの指標の対数等、指標に基づいて算出された算出値同士の差分を求める場合もある。即ち、本願明細書では、推定値から観測値を減じて得られる差分値を算出する、とは、推定値と観測値との間で、最大加速度、最大速度、計測震度又はＳＩ値など様々な指標同士の差分値を算出することのみならず、指標の対数等、指標に基づいて算出された算出値同士の差分を算出することも意味する。
【0098】
これにより、例えば後述する図６を用いて説明するように、あるメッシュ（地点）の地震動の大きさを過大又は過小に推定する傾向を有するという、地点固有の系統的誤差を精度良く把握することができるので、即時的に情報公開されない地震観測網（地震観測網Ｂ等）において蓄積された過去の観測データを更に有効活用できる。
【0099】
＜補正係数データの更新＞
好適には、本実施の形態の地震動推定装置１００（図１参照）は、図３に示すように、地震ＥＱ１（図２参照）が発生した時に複数の地震計２１ｂの各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２８を取得する第２地表観測値取得部１２５（図１参照）を有する。
好適には、本実施の形態の地震動推定装置１００（図１参照）は、図３に示すように、地震ＥＱ１（図２参照）が発生した時に複数の地震計２１ｂの各々によりそれぞれ地震動が観測されてなる複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２８を取得する第２地表観測値取得部１２５（図１参照）を有する。
【0100】
補正係数データ算出部１２３ａは、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２８が第２地表観測値取得部１２５（図１参照）により取得された後、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、Ｎ個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６及びＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２よりなる（Ｎ＋１）個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６ｂと、Ｎ個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂ及びＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２８よりなる（Ｎ＋１）個のＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｃと、に基づいて、地震ＥＱ２がＮ回発生するごとに算出されたＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６と取得されたＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂとの組におけるＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２６とＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２３ｂとの誤差、及び、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２とＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値２８との誤差が、Ｎ回の地震ＥＱ２及び地震ＥＱ１の間で統計的に小さくなるように、補正係数データ２３ａを算出して更新する。
【0101】
これにより、地震が発生するたびに補正係数データベースを更新することができるため、継続的な地震動の推定精度向上が可能になる。
【0102】
【0103】
図６は、各地震観測点（各地点）における計測震度差［推定－観測］の一例を示すグラフである。図６は、多数回の地震が発生した時に、前述した比較例の地震動推定方法を行い、地震観測網Ａの各地点で観測された地震動データを用いて地震観測網Ｂの各地点で観測される震度を推定した推定値から、地震観測網Ｂの地震計により実際に観測された観測値を減じて得られた値を示している。図６に示す例では、地震観測網Ａの各地点で観測された地震動データとして、防災科学技術研究所のＫ－ＮＥＴの各観測地点で観測された地震動データを用いている。また、地震観測網Ｂの各地点で観測される震度を推定した推定値とは、防災科学技術研究所のＫｉＫ－ｎｅｔの各地点で観測される震度を推定した推定値である。また、地震観測網Ｂの地震計により実際に観測された観測値として、ＫｉＫ－ｎｅｔの各地点で観測された観測値を用いている。また、図６に示す例では、１９の地点の各々について、複数の個別地震の計測震度差と、中央値、平均値及び最頻値と、を示している。
【0104】
図７は、観測計測震度と推定計測震度との誤差を示すグラフである。図７は、観測計測震度と推定計測震度との誤差を、観測計測震度と推定計測震度との間の二乗平均平方根（Root Mean Square：ＲＭＳ）により示している。また、図７（ａ）は、補正する前の誤差を示し、図７（ｂ）は、中央値に等しくなるように算出された補正係数データで補正した場合の誤差を示し、図７（ｃ）は、平均値に等しくなるように算出された補正係数データで補正した場合の誤差を示し、図７（ｄ）は、最頻値に等しくなるように算出された補正係数データで補正した場合の誤差を示している。なお、図７（ａ）乃至図７（ｄ）では、図６に示したデータ数よりも多い１４１１０個のデータをプロットしている。
【0105】
図６に例示されるように、多くの地点において、計測震度差の中央値、平均値又は最頻値は、地点ごとに、正負いずれかの方向にずれる傾向を示していることが分かる。即ち、前述したように、従来の方法では、あるメッシュの地震動を過大又は過小に推定する傾向を有するという、地点固有の系統的誤差が生じる場合があることを示している。また、図７（ａ）に示すように、補正係数データを用いた補正を行う前は、誤差ＲＭＳは０．６０であった。
【0106】
一方、図７（ｂ）に示すように、中央値に等しくなるように算出された補正係数データで補正する場合を考える。このような場合、補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）は、図３に示すように、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、補正係数データ２３ａがＮ個の差分値２７をＮ個の差分値２７の値が小さい順に並べたとき中央に位置する値であるＮ個の差分値２７の中央値に等しくなるように、補正係数データ２３ａを算出することになる。また、補正部１２３（図１参照）は、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２から補正係数データ２３ａを減ずることにより、ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値２２を補正することになる。
【0107】
なお、図７（ｃ）に示すように、平均値に等しくなるように算出された補正係数データ２３ａで補正する場合、補正係数データ算出部１２３ａ（図１参照）は、図３に示すように、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、補正係数データ２３ａがＮ個の差分値２７の平均値に等しくなるように、補正係数データ２３ａを算出することになる。また、図７（ｄ）に示すように、最頻値に等しくなるように算出された補正係数データ２３ａで補正する場合、補正係数データ算出部１２３ａは、複数のＫｉＫ－ｎｅｔ位置２１ａの各々について、補正係数データ２３ａがＮ個の差分値２７の最頻値に等しくなるように、補正係数データ２３ａを算出することになる。
【0108】
図７（ｂ）に示すように、中央値に等しくなるように算出された補正係数データ２３ａで補正した場合は、誤差ＲＭＳは０．３５であった。また、図７（ｃ）に示すように、平均値に等しくなるように算出された補正係数データ２３ａで補正した場合は、誤差ＲＭＳは０．３８であった。また、図７（ｄ）に示すように、最頻値に等しくなるように算出された補正係数データ２３ａで補正した場合は、誤差ＲＭＳは０．３８であった。
【0109】
即ち、図７（ｂ）乃至図７（ｄ）に示すように、中央値、平均値及び最頻値のいずれかに等しくなるように算出された補正係数データで補正した場合、中央値に等しくなるように算出された補正係数データで補正した場合に、最も誤差が小さくなった。従って、中央値に等しくなるように算出された補正係数データで補正した場合、平均値及び最頻値のいずれかに等しくなるように算出された補正係数データで補正した場合よりも、各地点での地震動をより高精度に推定できることが示された。
【0110】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0111】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【0112】
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0113】
本発明は、地震動を推定する地震動推定装置及び地震動推定方法に適用して有効である。
【符号の説明】
【0114】
１１ Ｋ－ＮＥＴ位置の地表観測値
１１ａ Ｋ－ＮＥＴ位置
１１ｂ、２１ｂ 地震計
１２ Ｋ－ＮＥＴ位置の基盤入力値
１２ａ、１４ａ、２２ａ、２４ａ、２６ａ、３２ａ 関係式
１３ Ｋ－ＮＥＴ位置の地表観測値
１４ Ｋ－ＮＥＴ位置の基盤入力値
２１ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値
２１ａ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置
２２ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値
２３ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値
２３ａ 補正係数データ
２３ｂ、２３ｃ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値
２４ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値
２５ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値
２６、２６ｂ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値
２７ 差分値
２８ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値
３１ メッシュ位置の基盤推定値
３１ａ メッシュ位置
３２ メッシュ位置の地表推定値
１００ 地震動推定装置
１０１ コンピュータ
１１１ 第１地表観測値取得部
１１２ 基盤入力値算出部
１２１ 第１空間補間部
１２２ 第１地表推定値算出部
１２３ 補正部
１２３ａ 補正係数データ算出部
１２４ 基盤疑似入力値算出部
１２５ 第２地表観測値取得部
１３１ 第２空間補間部
１３２ 第２地表推定値算出部
ＥＱ１、ＥＱ２ 地震
ＦＳ１ 工学的基盤面
ＧＳ１ 地表面
１１ａ Ｋ－ＮＥＴ位置
１１ｂ、２１ｂ 地震計
１２ Ｋ－ＮＥＴ位置の基盤入力値
１２ａ、１４ａ、２２ａ、２４ａ、２６ａ、３２ａ 関係式
１３ Ｋ－ＮＥＴ位置の地表観測値
１４ Ｋ－ＮＥＴ位置の基盤入力値
２１ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値
２１ａ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置
２２ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値
２３ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表疑似観測値
２３ａ 補正係数データ
２３ｂ、２３ｃ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値
２４ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤疑似入力値
２５ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の基盤推定値
２６、２６ｂ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表推定値
２７ 差分値
２８ ＫｉＫ－ｎｅｔ位置の地表観測値
３１ メッシュ位置の基盤推定値
３１ａ メッシュ位置
３２ メッシュ位置の地表推定値
１００ 地震動推定装置
１０１ コンピュータ
１１１ 第１地表観測値取得部
１１２ 基盤入力値算出部
１２１ 第１空間補間部
１２２ 第１地表推定値算出部
１２３ 補正部
１２３ａ 補正係数データ算出部
１２４ 基盤疑似入力値算出部
１２５ 第２地表観測値取得部
１３１ 第２空間補間部
１３２ 第２地表推定値算出部
ＥＱ１、ＥＱ２ 地震
ＦＳ１ 工学的基盤面
ＧＳ１ 地表面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】