地殻放射電磁波の音響学的信号処理による地殻異常診断に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305031
• Research Institution: CHUBU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 畑 雅恭 中部大学, 工学部, 教授 (90180877)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井手口 哲夫 愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (10305518) ; 安川 博 愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (00305517) ; 内匠 逸 名古屋工業大学, 工学部・知能情報システム学科, 助教授 (30188130) ; 奥田 隆史 愛知県立大学, 情報科学部, 助教授 (20204125) ; 北村 正 中部大学, 工学部, 教授 (60114865)
• Keywords: 地殻放射電磁波 / ディジタル信号処理 / 音響学的分析 / データ収集システム / 地震予知システム / 前兆信号検出 / 雑音除去 / 多次元データ処理

Research Abstract

本年度の研究実施概要を項目別に示す。
(1)電磁波発生メカニズム:(a)電気エネルギーの生成と電磁波放射過程の両面を検討した。さらに(b)電磁放射からみた地震現象の分類を試みた。(1)マグマ・熱水が関わる地震と火山活動の放射の類似性を確認した。(2)地殻のすべり摩擦による機械エネルギー変換放射を持つ地震。(3)地殻歪みによる大地の電気伝導度変化による帯電状態変化の平衡化電流による放射(周期30秒-10分)を持つ地震。(c)電磁放射エネルギーの量的評価からの検討。(1)数週、数ヶ月間の前駆期間に放出される電磁放射エネルギーを説明しうるものとして電気化学的なエネルギー源が重要であることを明らかとした。
(2)ディジタル信号処理:(a)電磁波の放射特性に関して,雷雲から放射される磁界と観測点との距離から得られたデータをもとに伝搬距離が10〜100kmの範囲では,距離の2乗則に従って減衰することを明らかにした。(b)観測信号から地球規模で観測される大域的な成分を除去し,地域限定的に観測される局所成分を抽出する手法として独立成分分析を適用し,その有効性を確認した。(C)観測データの主成分分析から受信信号の構成要素を分析しその特徴から前兆現象を検出する方法を提案し有効性を確認した。(d)Waveletフィルタによる地震前兆波の検出について検討し従来法より高感度化の可能性を得た。またデータ欠損に対する有効な補間法について新たな提案を行った。
(3)音響学的分析:各観測地点における環境電磁波信号のケプストラム分析によって得られるパワー情報と包絡情報について、以下の処理に基づく異常検出システムの構築と検証を行った。(a)パワー情報と包絡情報の時間および空間正規化、(b)正規化情報のベクトル量子化手法に基づいた標準パターン作成、(c)標準パターンに基づく異常信号の検出と標準パターンの自動更新.その結果、提案システムの有効性がある程度確認できた。
(4)データ収集システム:地殻電磁波観測の高信頼度化に向け,観測地点の機器動作の安定化に努めると共に観測データの収集を継続した.また,移動体通信方式による環境電磁波観測として、固定観測情報と移動型端末観測情報を利用して異常場所の局所化を実現するための探索アルゴリズムを検討した。

Research Products

• [Publications] 丹羽伸二, 安川博, 畑雅恭, 内匠逸: "環境電磁波観測による平年値を用いた地震前兆波の信号検出"電子情報通信学会技術研究報告書. Vol.102, No.2, DSP2002-38. 47-52 (2002)
• [Publications] H.Yasukawa, S.Niwa, M.Hata, I.Takumi: "Precursor Signal Detection Based on Normal Values for Seismic Electromagnetic Waves Application to Strong Earthquake Prediction"2002 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. INT1-D03-03. 461-466 (2002)
• [Publications] I.Takumi, S.Murakami, A.Shimura, M.Hata, H.Yasukawa: "Clustering of EM Radiation Source Based on Eigenvector"2002 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. INT1-D17-01. (2002)
• [Publications] I.Takumi, S.Saito, A.Shimura, M.Hata, H.Yasukawa: "Estimation of EM Radiation Source in ELF Band"2002 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. INT2-E01-06. (2002)
• [Publications] 畑雅恭, 内匠逸, 安川博: "2000年三宅島噴火,2001年静岡県中部地震に関連した中部地区のELF帯電磁波放射について"電気学会電磁環境研究会資料. EMC-02-13. 29-34 (2002)
• [Publications] M.Hata, I.Takumi, S.Yahashi, H.Yasukawa: "Electromagnetic-Wave Radiation due to the Possible Plate Slip at the Central Shizuoka Earthquakes and to the Island Diastrophism and Volcanic Eruptions in Miyake Islands"XXVIIth General Assembly of the Int'l. Union of Radio Science. EGH.T.7, 0661. (2002)
• [Publications] H.Yasukawa, S.Niwa, M.Hata, I.Takumi: "A Simple Signal Detection Method for Strong Earthquake Prediction by Observation of Seismic Electromagnetic Wave Radiations"XI, European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2002). Vol.III. 419-422 (2002)
• [Publications] 村上周平, 内匠逸, 畑雅恭, 安川博: "固有値分解を用いた複数の異常電磁波発生源推定に関する検討"2002年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 383. 192 (2002)
• [Publications] 齋藤進, 内匠逸, 畑雅恭, 安川博: "ELF帯電磁波の発生源推定に用いる電磁波減衰特性に関する検討"2002年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 384. 192 (2002)
• [Publications] 小寺伸和, 内匠逸, 畑雅恭, 安川博: "ELF帯電磁波観測データにおける独立成分解析による大域雑音除去"2002年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 385. 193 (2002)
• [Publications] 丹羽伸二, 安川博, 内匠逸, 畑雅恭: "主成分分析法による地震発生予測の一検討"電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 386. 193 (2002)
• [Publications] 高橋徹, 北村正, 内匠逸, 畑雅恭: "ベクトル量子化手法に基づくELF帯環境電磁波の異常検出"2002年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 387. 194 (2002)
• [Publications] S.Niwa, H.Yasukawa, M.Hata, I.Takumi: "Signal Detection on Precursor of Earthquake Using Normal Value for ELF Electromagnetic Wave Observation"International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA2002). 863-866 (2002)
• [Publications] I.Takumi, M.Hata, H.Yasukawa: "Source Estimation of ELF Band Anomalous EM Radiation"International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA2002). 867-870 (2002)
• [Publications] 丹羽伸二, 安川博, 内匠逸, 畑雅恭: "主成分分析法を用いたELF帯環境電磁波における地震前兆信号の検出"第17回電子情報通信学会ディジタル信号処理シンポジウム講演論文集. A1-5. (2002)
• [Publications] 板井陽俊, 丹羽伸二, 安川博, 内匠逸, 畑雅恭: "Wavelet変換を用いたELF帯環境電磁波の異常信号検出に関する一検討"第25回情報理論とその応用シンポジウム予稿集(SITA2002). VOL.I. 67-70 (2002)
• [Publications] 齋藤進, 内匠逸, 畑雅恭, 安川博: "ELF帯電磁波発生源推定のための電磁波減衰特性の検討"第25回情報理論とその応用シンポジウム予稿集(SITA2002). 79-82 (2002)
• [Publications] 村上周平, 内匠逸, 畑雅恭, 安川博: "固有値分解による異常電磁波発生源の分類に関する検討"第25回情報理論とその応用シンポジウム予稿集(SITA2002). 463-466 (2002)
• [Publications] 畑雅恭, 内匠逸, 安川博: "ELF帯観測で見られる地震前駆電磁波放射パターンについて"電気学会 電磁波環境研究会. EMC-03-12. 65-70 (2003)
• [Publications] 平手正博, 井手口哲夫, 田学軍, 奥田隆史: "移動型端末による平面探索手法とその応用"電子情報通信学会 情報ネットワーク研究会技術報告. 13-18 (2003)
• [Publications] 板井陽俊, 丹羽伸二, 安川博, 内匠逸, 畑雅恭: "ELF帯環境電磁波におけるWavelet変換を用いた雑音除去"2003年電子情報通信学会総合大会講演論文集. A-4-48. 137 (2003)
• [Publications] 丹羽伸二, 安川博, 内匠逸, 畑雅恭: "環境電磁波におけるカルマンフィルタを用いた地震前兆信号推定"2003年電子情報通信学会総合大会講演論文集. A-4-49. 138 (2003)
• [Publications] 畑雅恭, 馬場清英, 内匠逸: "ELF帯地殻放射電磁波の衛星観測と地表観測による比較研究について"宇宙利用シンポジウム(第19回)日本学術会議 航空宇宙工学研連. Vol.19. 243-246 (2003)
• [Publications] S.Niwa, H.Yasukawa, I.Takumi, M.Hata: "The Precursor Signal Detection from Electromagnetic Waves for Predicting Great Earthquakes Using Kalman Filter"2003 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. (発表予定). (2003)
• [Publications] S.Saito, I.Takumi, M.Hata, H.Yasukawa: "Study on Locating Simulation of EM Radiation Source and Transfer Characteristic in ELF Electromagnetic Field"2003 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. (発表予定). (2003)
• [Publications] S.Murakami, I.Takumi, M.Hata, H.Yasukawa: "Study on Analysis of EM Radiation Source based on Eigenvector Using Eigenvalue Decomposition"2003 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. (発表予定). (2003)
• [Publications] N.Kodera, I.Takumi, M.Hata, H.Yasukawa: "An Estimation of Abnormal Electromagnetic Wave Generation Source in ELF Band with the Global Noise Separation in ICA"2003 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. (発表予定). (2003)
• [Publications] S.Niwa, H.Yasukawa, I.Takumi, M.Hata: "A Study on Precursor Signal Extraction with PCA for Predicting Significant Earthquakes"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. Vol.E86-A, No.8(掲載予定). (2003)