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JPH0619476B2 - 潮流転流時期予測方法 - Google Patents
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JPH0619476B2 - 潮流転流時期予測方法 - Google Patents

潮流転流時期予測方法

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JPH0619476B2
JPH0619476B2 JP24501885A JP24501885A JPH0619476B2 JP H0619476 B2 JPH0619476 B2 JP H0619476B2 JP 24501885 A JP24501885 A JP 24501885A JP 24501885 A JP24501885 A JP 24501885A JP H0619476 B2 JPH0619476 B2 JP H0619476B2
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JP
Japan
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tidal current
time
commutation
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value
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六典 佐賀
裕 島谷
和生 茨田
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

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  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、海峡又は狭水道における潮流の転流時期を予
測する潮流転流時期予測方法に関するものである。
〔従来技術〕
海峡又は狭水道を通航する船舶は潮流変化、特に流れの
方向が換わる転流の前後で、自由な操船が不可能となる
ことがあり、他船への衝突、岩礁への乗場等海難事故の
危険性がある。これに対する対策として、従来は海上保
安庁から発表される潮汐表をもとに潮流の変化を予測し
たり、潮流信号として海流の方向により機械的に信号板
が反転するもので潮流の方向のみを表示していた。
しかしながら、上記潮汐表により潮流の変化を予測する
方法では海峡又は狭水道の局所の潮流変化、特に転流時
期の予測はできないという問題があった。また、海流の
方向により機械的に信号板が反転するものでは潮流の方
向のみを表示する方法では潮流変化の予測、特に転流時
期の予測が極めて困難であという欠点があった。
これに対する対策として本出願人は、先に潮流予測方法
を開発し特許出願している{特願昭60−197299
号(特開昭62−58186号公報)}。この潮流予測
方法は過去の潮流の観測データ(潮流データ)より、そ
れらのデータが示す近似式を作成し該近似式による予測
値と観測データからの値とから誤差を算出し、一定時間
にその誤差の量に対応したグレード評価を行って補正角
を求め、転流判定角度(適用海域により決まる)に至る
時刻(転流時期)の予測を行ない、転流時直前の予測値
予報の不安定性(後に詳述する)を除去するため、転流
予測時期の予め定められた範囲に入った時その予測を固
定するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上記潮流予測方法は、転流時直前の予測値
予報の不安定性を除去するという作用効果があるもの
の、後に詳述するように潮流の特異状況により転流の予
測時期と実際の転流時期に大きな誤差が発生することが
あり、航行船舶の適正な運航に障害を与える可能性があ
るという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、転流時直前
の予測値予報の不安定性を除去すると共に、潮流の特異
状況により予測転流時期と実際の転流時期との間に大き
な誤差の発生することのない潮流転流時期予測方法を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため本発明は、潮流を観測しその
観測結果より潮流データを作成し、一定時間該潮流デー
タを記憶し、該記憶された過去の潮流デーにより流速と
角度換算した流向を示す近似式を作成し、該近似式によ
り予測される観測データ取得時の流向値の予測値と観測
データによる流向角の地との誤差を算出し、一定時間毎
にグレード評価を行い、該グレードにより補正角を算定
し、該補正角により転流時期を算出予測すると共に、潮
流の流速が零となる時期付近では、流速の予測値と観測
値の比較を行い、両者の差が所定の範囲外の場合流速の
観測値から流速と時刻の近似式を新たに作成し、両者の
差が所定の範囲内になるまで該近似式の更新を行い、前
記グイレード評価による補正角の継続更新を、前記更新
された近似式による転流時期の算出予測に変更するよう
に構成した。
〔作用〕
本発明によれば、近似式により流向角の予測される観測
データ取得時の予測値と該取得時に観測データより得ら
れた流向角との誤差を算出し、該誤差を一定時間毎にグ
レード評価を行い補正角を算定し、該補正角により転流
時期を算出予測すると共に、潮流の流速が零となる転流
時期付近では流速の予測値と観測値の比較を行い、両者
の差が所定の範囲外の場合には所定の範囲になるまで流
速の観測値から流速と時刻の近似式を新たに作成し、グ
レード評価による補正角の継続更新を、更新された近似
式による転流時期の算出予測に変更するので、転流時期
の予測値を実際の転流時期に略一致させることが可能と
なる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は本発明の潮流転流時期予測方法に用いるデータ
処理装置のシステム構成を示すブロック図である。同図
に示すように、本データ処理装置は、海峡又は狭水道1
の所定箇所の改定に沈設した潮流センサ2からの潮流の
流速及び流向の観測信号をデータ処理装置3で処理し、
信号装置4に送り、該信号処理装置4において、前記海
峡又は狭水道を航行中の船舶から観測できる表示盤5に
潮流の流向、流速及び転流時刻等の潮流予測データを表
示したり、或いは音声再生装置6及びスピーカ7を通し
て音声で航行中の船舶に潮流予測データを知らせる。
第3図はデータ処理装置3の構成を示すブロック図であ
り、図示するように、データ処理装置3は前記潮流セン
サ2からの潮流の流速及び流向きの観測信号を中央処理
装置(CPU)22に入力したり、該中央処理装置22
からの信号を信号処理装置4に出力する入出力(I/
O)回路21、記憶装置23、印字装置24、操作盤2
5、CRT26等を具備し、前記中央処理装置で潮流セ
ンサ2からの流速及び流向の観測信号を収集し、前記記
憶装置23に該観測データを格納し、これら観測データ
に基づき転流時刻等の潮流予測値を算出し、表示盤5及
びスピーカ7を介して航行中の船舶に予報を発する。海
峡又は狭水道1の潮の流れは、第2図に示すように、矢
印A或いはBに示すように西向きになったり東向きにな
ったり、更には矢印C或いはDに示すように渦になった
りする。
第4図は前記海峡又は狭水道1の潮流の流向及び流速を
示す図である。図示するように、潮の流れは時間ととも
に変化し流速が零となる時刻t1,t2,t3, ……の点で潮
流の方向が変わる、即ち転流が起こる。この潮流の流速
や流向は、下式で近似できる。
Y(t)=Σ{aisin(cit+k)bicos(di+k)}・・・・(1) ここで、流速はY(t)の絶対値、流向は第4図の位相
角度である。この位相角度をθとすると、 θ=sin-1{Y(t)/MaxY(t)}±2nπ =sin-1{Σ{aisin(cit+k)+bicos(di+k)}/ Max{Σaisin(cit+k)+Σbicos(di+k)}〕 ±2nπ ここでΣbcos(d+k)は時刻と無関係で、周
期波のバイアス値(交流に加えた直流分)に相当する。
多くの場合この値は零に近く、この場合θは、 θ=sin-1〔Σaisin(cit+k)/MaxΣaisin(cit+k)〕±2n
π また、Y(t)は大略同様の周期で繰り返されることが多い
ので、a,c共にそれぞれa,cで代表されるとす
ると θ=sin-1{sin(ct+k)/1} ±2nπ =ct+k±2nπ となる。
但し、k,c,dは天体の運行で定まる固定定数、
,bは過去の観測データより決定される係数、t
は時間である。ま、k,c,d,a,bは時間
と共に変化するので、i=1,2,3,……n回目(周
期)とし、データと区別している。潮流の流速や流向が
上記近似式で表すことができるとすれば、過去の一定期
間(i=1,2,3,……)の観測データから上記係数a
,bを求め、潮流センサ2からの観測データにより
潮流の流れが変わる時間、所謂転流時刻が予測できる。
中央処理装置22は過去の観測データから上記係数
,bを算出し、所定時間毎の観測データをもとに
観測時を基準に潮流の流速、流向を予測する。その際、
流向については前記所定の観測時間毎に後述するグレー
ド評価方法により、予測値の補正を行なっている。
第6図は転流予測のための処理の流れを示す図である。
潮流センサ2からの観測データより流向角度θを求める
(ステップ201)。次に上記(1)式に基づいて、予
測値の流向角θ′を求め(ステップ202)。これら予
測値の流向角θ′と観測データよりの流向角θとを比較
し両者の角度差、即ち角度誤差θe(θ′−θ=θe)
を求める(ステップ203)。該角度誤差θeを後述す
るグレード評価により、補正角度Δθを求め(ステップ
204)、前記予測値の流向角θ′を補正した補正角
θ″=θ′+Δθを求め(ステップ205)、前に予測
した転流予測時刻の変更を行なう(ステップ206)。
所定時間(例えば15分)が経過したら(ステップ20
7)、前記ステップ201に戻り上記処理を繰り返す、
即ち予測のための処理を所定時間間隔で定期的に行ない
転流時刻の予測精度を上げる。
第7図はグレード評価と補正角の関係を示す図である。
図示するようにグレードは角度誤差θeの大きさにより
A,B,C,D,Eの5段階に分け、それぞれグレード
A〜Eに応じて補正角Δθを与えている。即ち、第6図
の処理フローのステップ204において、記憶装置4に
格納されている第7図に示すテーブルを参照して補正角
Δθを求め、ステップ205において、予測補正、即ち
該補正角Δθにより、前記予測値の流向角度θ′を補正
した補正角θ″=θ′+Δθを求める。
上記の如く、過去の一定期間の観測データにより、これ
ら過去の観測データの示す近似式を求め、観測により得
られた観測データからの流向角と、前記近似式で求めら
れた予測値の流向角の角度誤差を求め、該角度誤差をグ
レード評価し転流時刻を予測する方法は、潮流の流向が
第4図に示すように時間と共に、正確に変化すれば予測
も正確であるが、実際は第5図(a)及び(b)に示す
ように潮流の特異状況により予測転流時期が実際の観測
転流時期より速くなる場合と遅くなる場合がある。第5
図(a)及び(b)は第4図のA部分の拡大図であり、
同図(a)は予測転流時期が実際より速い場合を示し、
Taは従来のグレード評価時で転流時刻を予測する時
期、Tbはそれにより予測される予測転流時期、Tcは
実際に観測した観測転流時期を示す。同図(b)は予測
転流時期が実際より遅い場合を示し、Tdは従来のグレ
ード評価法で転流時刻を予測する時期、Teはそれによ
り予測される予測転流時期、Tfは実際に観測した観測
転流時期を示す。
そこで本実施例では更に第5図(a)における予測電流
時期Tbを実際に観測した観測転流時期Tcに間は同図
(b)における予測転流時期Teを実際に観測した観測
転流時期Tfに近付けるめ、処理を行なう。
第1図は本発明に係る潮流転流時期予測方法の処理の流
れを示すフローチャートである。同図において、ステッ
プ101のグレード評価補正角は第6図のステップ20
4のグレード評価により補正角Δθを求めるのに相当
し、ステップ102の予測補正は第6図のステップ20
5の予測補正、即ち補正角Δθにより予測値の流向角
θ′を補正した補正角θ″=θ′+Δθを求める予測補
正に相当する。
前記ステップ101において、グレード評価により補正
角Δθが得られたら転流予測時期の補正を実施する(ス
テップ102)。即ち上記補正角θ″=θ′+Δθを求
める。この場合、転流時期、即ち潮流の流速が零となる
時期付近までの各時刻と潮流速度の対応を予測する。次
にステップ103で潮流流速の前記各時刻で予測した予
測値ど実際にその時刻で観測した観測値とを比較する予
測・観測比較処理を行なう。次にステップ104におい
て、この予測値と観測値の一致性を確認し、一致してい
ればステップ105において予測値を表示する状態を継
続する。ステップ104で予測値と観測値が一致しない
場合はステップ106において、潮流速度の観測値のサ
ンプルを収集し、その時点以前の観測データの規定量を
含めて近似式の作成処理を実施する(ステップ10
7)。この場合代表的な近似式の例としては、例えば y=kxn である。ここで y=潮流速度変化 x=時刻 k=定数 n=定数 である。次にステップ107で得られた近似式を用いて
得られた各時刻における潮流の流速の予測値とその時刻
で実際に観測した潮流の流速の観測値との比較を行ない
(ステップ108)、その一致性を判定し(ステップ1
09)、一致していれば前記ステップ105の表示に移
行し、不一致であれば前記ステップ106の潮流速度の
観測値のサンプル収集に戻り、前記ステップ106から
ステップ109までの処理を実行する。
上記処理の具体的例を以下に説明する。
第5図のTaにおける流速をya、その次の観測におけ
る流速をyaとすると、この場合の流速の差Δya
は、 Δya=ya−ya 流速観測の時間間隔を単位時間と見做すと、x=1で、 Δya=k を得る。次の観測値として流速yaを得た場合、ya
との差Δyaは、 Δya=Δya2 (∵x=2) となる。つまり logΔya=logΔya+nlog2 となり、ここでΔya,Δyaは既知であることか
ら、 n=(logΔya−logΔya)/log2 としてnが求められる。つまい上記ya,ya,ya
の観測により流速変化の近似式が得られる。これで第
3回目の実測値yaに対する予測が行えることになる
が、予測の結果、実測値yaとの誤差が運用上問題と
ならない範囲として認められる場合は、この近似式を第
4回目の予測に用いることとし、若しこの誤差が大きい
と判断される場合は、第2回目と第3回目の実測を用い
上記と同様の手順で近似式を更新する。この操作を繰返
し予測値を実際の転流時期に近づける。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明に係る潮流転流時期予測方法
は、最終転流時期付近までは近似式により予測される観
測データ取得時の流向角の予測値と観測データからの値
との誤差を算出し、該誤差の一定時間毎にグレード評価
を行ない、該グレードにより補正角を算定し、該補正角
により転流時期の算出予測を行ない、潮流の流速が零と
なる転流時期付近では、流速の予測値と観測値の比較を
行ない、両者の差が所定の範囲内になるまで近似式の更
新を継続し、該更新された近似式で転流時期の予測を行
なうから、グレート評価による補正角の継続更新のみに
よる転流時期の算出予測を行なう場合より、潮流転流時
期が正確に予測でき海峡又は狭水道を航行する船舶の安
全な航行に極めて優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る潮流転流時期予測方法の処理の流
れを示すフローチャート、第2図は潮流予測装置のシス
テム構成を示すブロック図、第3図は第2図のデータ処
理装置のシステム構成を示すブロック図、第4図は海峡
又は狭水道の潮の流方向及び流速を示す図、第5図
(a),(b)は第4図のA部分(転流時期近傍)の拡
大図、第6図は転流予測のための処理の流れを示す図、
第7図はグレード評価と補正角の関係を示す図である。 図中、1……海峡又は狭水道、2……潮流センサ、3…
…データ処理装置、4……信号装置、5……表示盤、6
……音声再生装置、7……スピーカ、21……入出力回
路、22……中央処理装置、23……記憶装置、24…
…印字装置、25……操作盤、26……CRT。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茨田 和生 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 (56)参考文献 特公 平4−31358(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】潮流を観測しその観測結果より潮流データ
    を作成し、一定時間該潮流データを記憶し、該記憶され
    た過去の潮流データにより流速と角度換算した流向を示
    す近似式を作成し、該近似式により予測される観測デー
    タ取得時の流向角の予測値と観測データによる流向角の
    値との誤差を算出し、一定時間毎にグレード評価を行
    い、該グレードにより補正角を算定し、該補正角により
    転流時期を算出予測すると共に、潮流の流速が零となる
    時期付近では、流速の予測値と観測値の比較を行い、両
    者の差が所定の範囲外の場合流速の観測値から流速と時
    刻の近似式を新たに作成し、両者の差が所定の範囲内に
    なるまで該近似式の更新を行い、前記グレード評価によ
    る補正角の継続更新を、前記更新された近似式による転
    流時期の算出予測に変更することを特徴とする潮流転流
    時期予測方法。
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