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JP2019219209A - Processing device, processing method, and program - Google Patents

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JP2019219209A JP2018115299A JP2018115299A JP2019219209A JP 2019219209 A JP2019219209 A JP 2019219209A JP 2018115299 A JP2018115299 A JP 2018115299A JP 2018115299 A JP2018115299 A JP 2018115299A JP 2019219209 A JP2019219209 A JP 2019219209A
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Abstract

To provide a processing device, a processing method, and a program with which it is possible to derive information relating to ground rainfall with good accuracy.SOLUTION: The processing device of an embodiment comprises an acquisition unit, a selection unit, and a derivation unit. The acquisition unit acquires observation information that indicates an atmospheric state in each of a plurality of divided areas into which a prescribed area is divided in the horizontal and vertical directions and quality information that indicates the quality of observation information for each of the divided areas. The selection unit selects, on the basis of information acquired by the acquisition unit, a target divided area from among the divided areas where the location in the horizontal direction is included in a common divided area group. The derivation unit derives rainfall information on the basis of observation information for the target divided area having been selected by the selection unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、処理装置、処理方法、およびプログラムに関する。   An embodiment of the present invention relates to a processing device, a processing method, and a program.

気象レーダで観測される反射強度情報から地上降水強度を解析する装置が知られている。従来の技術では、精度よく地上降水強度を解析することができない場合があった。   2. Description of the Related Art There is known an apparatus for analyzing ground precipitation intensity from reflection intensity information observed by a weather radar. In the related art, there were cases where it was not possible to accurately analyze the ground precipitation intensity.

特開2003−344556号公報JP-A-2003-344556

HYANGSUK PARK, A. V. RYZHKOV, D. S ZRNIC and KYUNG-EAK KIM, 「The Hydrometeor Classification Algorithm for the Polarimetric WSR-88D:Description and Application to an MCS」, WEATHER AND FORECASTING, American Meteorological Society, 2009, Volume24, p730-748HYANGSUK PARK, AV RYZHKOV, D. S ZRNIC and KYUNG-EAK KIM, `` The Hydrometeor Classification Algorithm for the Polarimetric WSR-88D: Description and Application to an MCS '', WEATHER AND FORECASTING, American Meteorological Society, 2009, Volume24, p730- 748

本発明が解決しようとする課題は、より精度よく地上雨量に関する情報を導出することができる処理装置、処理方法、およびプログラムを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a processing device, a processing method, and a program that can more accurately derive information on the amount of ground rainfall.

実施形態の処理装置は、取得部と、選択部と、導出部とを持つ。取得部は、所定の領域が水平方向および鉛直方向に分割された複数の分割領域ごとの大気の状態を示す観測情報と、前記分割領域ごとの観測情報の品質を示す品質情報とを取得する。選択部は、前記取得部により取得された情報に基づいて、前記水平方向の位置が共通する分割領域群に含まれる分割領域の中から対象分割領域を選択する。導出部は、選択部により選択された対象分割領域の観測情報に基づいて雨量情報を導出する。   The processing device according to the embodiment includes an acquisition unit, a selection unit, and a derivation unit. The acquisition unit acquires observation information indicating the state of the atmosphere for each of a plurality of divided regions obtained by dividing a predetermined region in the horizontal direction and the vertical direction, and quality information indicating the quality of the observation information for each of the divided regions. The selection unit selects a target divided region from among the divided regions included in the divided region group having the same position in the horizontal direction based on the information acquired by the acquisition unit. The deriving unit derives rainfall information based on the observation information of the target divided region selected by the selecting unit.

処理システム1の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a processing system 1. レーダ装置10が放射する電波の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a radio wave emitted by the radar device 10. 処理装置20および表示情報生成装置50の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a processing device 20 and a display information generation device 50. 処理装置20により実行される処理の流れを示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a flow of a process executed by the processing device. 観測情報Dを説明するための図。The figure for demonstrating the observation information D. 選択部26により実行される処理の流れを示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating a flow of a process performed by a selection unit. 地上メッシュが選択される様子の一例を示す図である。It is a figure showing an example of signs that a ground mesh is selected. 導出部28により実行される処理の流れを示すフローチャートである。9 is a flowchart illustrating a flow of a process performed by a derivation unit 28. メッシュブロックMB(地上メッシュ)ごとに設定された地上降水強度の算出手法の概念図。The conceptual diagram of the calculation method of the ground precipitation intensity set for every mesh block MB (ground mesh). 端末装置60の表示部に表示される画像IMの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an image IM displayed on a display unit of the terminal device 60.

以下、実施形態の処理装置、処理方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a processing device, a processing method, and a program according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、処理システム1の構成を示す図である。処理装置20を含む処理システム1は、レーダ装置10と、処理装置20と、表示情報生成装置50とを備える。レーダ装置10と、処理装置20とは、専用線などを介して通信する。処理装置20と、表示情報生成装置50とは、LAN(Local Area Network)等のネットワークNW1を介して通信する。また、表示情報生成装置50は、WAN(Wide Area Network)等のネットワークNW2を介して端末装置60と通信する。なお、処理装置20と、表示情報生成装置50とは一体に形成されていてもよい。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the processing system 1. The processing system 1 including the processing device 20 includes the radar device 10, the processing device 20, and the display information generation device 50. The radar device 10 and the processing device 20 communicate via a dedicated line or the like. The processing device 20 and the display information generating device 50 communicate via a network NW1 such as a LAN (Local Area Network). The display information generating device 50 communicates with the terminal device 60 via a network NW2 such as a WAN (Wide Area Network). Note that the processing device 20 and the display information generating device 50 may be formed integrally.

レーダ装置10は、アンテナ12と、アンテナ側制御装置14とを含む。レーダ装置10は、例えば大気の状態を観測する気象レーダである。また、アンテナ12は、例えば、複数のアンテナ素子を備え、指向角を電子的に変更可能なフェーズドアレイアンテナである。なお、レーダ装置10は、パラボラ型のレーダ装置であってもよい。レーダ装置10は、仰角方向を電子的に走査しながら、アンテナ12を水平方向に回転駆動することで、大気の状態を三次元で観測する。アンテナ12は、アンテナ側制御装置14の制御に基づいて、電波を送受信する。   The radar device 10 includes an antenna 12 and an antenna-side control device 14. The radar device 10 is, for example, a weather radar for observing the state of the atmosphere. The antenna 12 is, for example, a phased array antenna including a plurality of antenna elements and capable of electronically changing a directional angle. Note that the radar device 10 may be a parabolic radar device. The radar device 10 three-dimensionally observes the state of the atmosphere by rotating the antenna 12 in the horizontal direction while electronically scanning the elevation direction. The antenna 12 transmits and receives radio waves under the control of the antenna-side control device 14.

以下の説明では、レーダ装置10は、二重偏波フェーズドアレイレーダ装置であるものとして説明するが、これに代えて、二重偏波を用いていないレーダ装置であってもよいし、パラボラ型のレーダ装置であってもよい。二重偏波フェーズドアレイレーダ装置は、水平方向および垂直方向に振動する電波を送受信し、受信結果に基づいて、大気の状態を観測する。   In the following description, the radar device 10 will be described as a dual-polarization phased array radar device. However, a radar device that does not use dual polarization may be used instead, or a parabolic type radar device may be used. Radar device. The dual polarization phased array radar device transmits and receives radio waves that oscillate in the horizontal and vertical directions, and observes the state of the atmosphere based on the reception results.

アンテナ側制御装置14は、レーダ側制御部16と、情報蓄積部18とを含む。レーダ側制御部16は、仰角ビーム幅の広いファンビームをアンテナ12に送信させる。レーダ側制御部16は、DBF(Digital Beam Forming)処理を行う。レーダ側制御部16は、送信したファンビームが降水粒子などの散乱体に当たり、戻ってきた反射電波を一度に受信して複数の仰角範囲の観測情報(偏波パラメータ)を同時に生成する。   The antenna-side control device 14 includes a radar-side control unit 16 and an information storage unit 18. The radar control unit 16 causes the antenna 12 to transmit a fan beam having a wide elevation beam width. The radar control unit 16 performs a DBF (Digital Beam Forming) process. The radar-side control section 16 receives the reflected radio wave at a time when the transmitted fan beam hits a scatterer such as precipitation particles, and simultaneously generates observation information (polarization parameters) in a plurality of elevation ranges.

情報蓄積部18は、レーダ側制御部16により取得された観測情報を蓄積し、蓄積した情報を処理装置20に送信する。   The information accumulation unit 18 accumulates the observation information acquired by the radar-side control unit 16 and transmits the accumulated information to the processing device 20.

ここで、二重偏波フェーズドアレイレーダ装置の特性について説明する。図2は、レーダ装置10が放射する電波の概念図である。例えば、レーダ装置10は、図2の左図に示すように水平偏波と、図2の右図に示すように垂直偏波とを大気に放射する。そして、レーダ装置10は、放射した2種類の電波が大気中の粒子に当たり、戻ってきた反射電波を取得する。レーダ装置10は、2種類の電波に対する反射電波を取得することにより、大気中の粒子の垂直方向に関する形状と水平方向に関する形状との情報を取得する。   Here, the characteristics of the dual polarization phased array radar device will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram of a radio wave emitted by the radar device 10. For example, the radar device 10 radiates a horizontally polarized wave to the atmosphere as shown in the left diagram of FIG. 2 and a vertically polarized wave as shown in the right diagram of FIG. Then, the radar device 10 acquires the returned reflected radio waves when the emitted two types of radio waves hit the particles in the atmosphere. The radar apparatus 10 acquires information on the shape of the particles in the atmosphere in the vertical direction and the shape in the horizontal direction by acquiring reflected radio waves for two types of radio waves.

例えば、大気中の雨滴は大きさによって形状が異なっている。また、あられや、雹、雪などは、それぞれ形状が異なる。例えば、大粒の雨滴は、扁平である場合がある。レーダ装置10は、水平偏波に対する反射電波から雨滴の水平方向に関する形状を示す情報を取得し、反射電波の強さ(エコー強度)だけでなく、垂直偏波に対する反射電波から雨滴の垂直方向に関する形状を示す情報を取得することができる。レーダ装置10は、例えば、上記の反射電波から反射因子差や偏波間相関係数、偏波間位相差変化率などの情報を取得することができる。反射因子差は、粒子の縦横比に関するパラメータである。偏波相関係数は、反射電波である、水平偏波と垂直偏波の受信電力(受信信号)の相関係数である。偏波間位相差変化率は、反射電波である、水平偏波の位相と垂直偏波の位相との位相差に関するパラメータである。   For example, raindrops in the atmosphere have different shapes depending on the size. Hail, hail, snow, etc. have different shapes. For example, large raindrops may be flat. The radar device 10 obtains information indicating the shape of the raindrop in the horizontal direction from the reflected radio wave with respect to the horizontal polarization, and obtains not only the intensity (echo intensity) of the reflected radio wave but also the vertical direction of the raindrop with the reflected radio wave with respect to the vertical polarization. Information indicating the shape can be obtained. The radar apparatus 10 can acquire information such as a reflection factor difference, an inter-polarization correlation coefficient, and an inter-polarization phase difference change rate from the reflected radio waves. The reflection factor difference is a parameter relating to the aspect ratio of the particles. The polarization correlation coefficient is a correlation coefficient between the received power (received signal) of the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave, which are reflected radio waves. The inter-polarization phase difference change rate is a parameter related to the phase difference between the phase of the horizontal polarization and the phase of the vertical polarization, which are reflected radio waves.

また、二種類の電波が、扁平の形状等の粒子を通過すると、これらの電波の位相には差が生じる。レーダ装置10は、このような水平偏波と垂直偏波とのそれぞれについてレーダ装置10と粒子との間で往復する際の位相の差である偏波間位相差を取得することができる。偏波間位相差変化率は、この偏波間位相差の距離方向の変化量ないしは微分量である。   Further, when two types of radio waves pass through particles having a flat shape or the like, a difference occurs in the phases of these radio waves. The radar device 10 can acquire the inter-polarization phase difference, which is the phase difference when the radar device 10 reciprocates between the particle and the particle for each of the horizontal polarization and the vertical polarization. The inter-polarization phase difference change rate is the amount of change or differentiation of the inter-polarization phase difference in the distance direction.

図3は、処理装置20および表示情報生成装置50の構成を示す図である。処理装置20は、例えば、取得部22と、処理部24と、選択部26と、導出部28と、補間部30と、情報送信部32と、記憶部40を備える。取得部22、処理部24、選択部26、導出部28、補間部30および情報送信部32は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現されてよい。また、これらの機能部は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。また、上記のプログラムは、予め記憶装置に格納されていてもよいし、DVDやCD−ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体が処理装置20のドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。記憶部40は、例えば、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ等の記憶装置により実現される。   FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the processing device 20 and the display information generating device 50. The processing device 20 includes, for example, an acquisition unit 22, a processing unit 24, a selection unit 26, a derivation unit 28, an interpolation unit 30, an information transmission unit 32, and a storage unit 40. The acquisition unit 22, the processing unit 24, the selection unit 26, the derivation unit 28, the interpolation unit 30, and the information transmission unit 32 may be realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program. These functional units may be realized by hardware such as an LSI (Large Scale Integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), a GPU (Graphics Processing Unit), or the like. It may be realized by cooperation of software and hardware. Further, the above-described program may be stored in a storage device in advance, or may be stored in a removable storage medium such as a DVD or a CD-ROM, and the storage medium is mounted on a drive device of the processing device 20. May be installed in the storage device. The storage unit 40 is realized by a storage device such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a hard disk drive (HDD), and a flash memory.

取得部22は、レーダ装置10から観測情報を取得する。取得した観測情報は、記憶部40に記憶される。なお、処理装置20は、レーダ装置10と一体で形成されていてもよい。この場合、取得部22は、装置内の通信バス等を利用して、情報蓄積部18から観測情報を取得する。   The acquisition unit 22 acquires observation information from the radar device 10. The obtained observation information is stored in the storage unit 40. The processing device 20 may be formed integrally with the radar device 10. In this case, the acquisition unit 22 acquires observation information from the information storage unit 18 using a communication bus or the like in the device.

処理部24は、取得部22により取得された観測情報に基づいて、降水粒子を判別する処理を行ったり、品質情報を取得したりする。なお、処理部24の処理結果と同等の情報は、取得部22により他装置から取得されてもよい。処理部24、および後述する機能部(選択部26、導出部28)の処理の詳細については後述する。   The processing unit 24 performs a process of determining precipitation particles and acquires quality information based on the observation information acquired by the acquiring unit 22. The information equivalent to the processing result of the processing unit 24 may be acquired by the acquiring unit 22 from another device. The details of the processing of the processing unit 24 and the function units (selection unit 26 and derivation unit 28) described later will be described later.

選択部26は、取得部22により取得された情報に基づいて、水平方向の位置が共通する分割領域群に含まれる分割領域の中から対象分割領域を選択する。   The selection unit 26 selects a target divided region from among the divided regions included in the divided region group having a common horizontal position based on the information acquired by the acquisition unit 22.

導出部28は、選択部26により選択された対象分割領域の観測情報に基づいて雨量情報を導出する。補間部30は、分割領域群において選択部26により対象分割領域が選択されなかった分割領域群にについて対象分割領域を補間する。情報送信部32は、処理装置20の処理結果を表示情報生成装置50に送信する。   The deriving unit 28 derives rainfall information based on the observation information of the target divided region selected by the selecting unit 26. The interpolating unit 30 interpolates the target divided region with respect to the divided region group in which the selection unit 26 has not selected the target divided region in the divided region group. The information transmitting unit 32 transmits a processing result of the processing device 20 to the display information generating device 50.

表示情報生成装置50は、表示情報生成部52と、表示情報送信部54とを備える。表示情報生成部52は、情報送信部32から送信された処理結果に基づいて、処理結果を含む情報を端末装置60の表示部に表示させるための表示情報(画像情報)を生成する。表示情報送信部54は、表示情報生成部52により生成された表示情報を端末装置60に送信する。   The display information generation device 50 includes a display information generation unit 52 and a display information transmission unit 54. The display information generating unit 52 generates display information (image information) for displaying information including the processing result on the display unit of the terminal device 60 based on the processing result transmitted from the information transmitting unit 32. The display information transmitting unit 54 transmits the display information generated by the display information generating unit 52 to the terminal device 60.

[地上降水強度を導出する処理]
図4は、処理装置20により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、取得部22が、レーダ装置10の情報蓄積部18に蓄積された1周期分の観測情報Dを取得したか否かを判定する(ステップS100)。
[Process for deriving ground precipitation intensity]
FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of a process performed by the processing device 20. First, it is determined whether the acquisition unit 22 has acquired the observation information D for one cycle stored in the information storage unit 18 of the radar device 10 (Step S100).

観測情報Dは、メッシュ(後述)および観測周期ごとにレーダ装置10により取得されたエコー強度を示す情報である。なお、観測情報Dは、エコー強度を示す情報に限らず、粒子の種別や粒子の形状、粒子の存在の有無等を判断することができる情報であればよい。   The observation information D is information indicating the echo intensity acquired by the radar device 10 for each mesh (described later) and each observation cycle. The observation information D is not limited to the information indicating the echo intensity, but may be any information that can determine the type of the particle, the shape of the particle, the presence or absence of the particle, and the like.

図5は、観測情報Dを説明するための図である。以下、必要に応じてXYZ座標を用いて説明する。観測情報Dは、レーダ装置10のアンテナ12が水平方向に駆動して、駆動の始点から終点における間に取得された情報である。始点から終点における間に取得された観測情報Dは、1周期で取得された観測情報である。メッシュMとは、レーダ装置10からの距離方向(Y方向)、方位方向(X方向)、および高度方向(Z方向)に対して、それぞれ所定幅で分割された分割領域である。図示する例では、レーダ装置10から十分に遠い位置の観測情報DであるためメッシュMは立方体で近似される。また、水平方向(距離方向および方位方向)が同じであり、高度方向(鉛直方向)のみが異なるメッシュMの集合を、「メッシュブロックMB」と称する。メッシュブロックMBは、「水平方向の位置が共通する分割領域群」の一例である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the observation information D. Hereinafter, description will be made using XYZ coordinates as necessary. The observation information D is information obtained during a period from the start point to the end point of the driving of the antenna 12 of the radar apparatus 10 in the horizontal direction. Observation information D acquired between the start point and the end point is observation information acquired in one cycle. The mesh M is a divided area divided by a predetermined width in the distance direction (Y direction), the azimuth direction (X direction), and the altitude direction (Z direction) from the radar device 10. In the illustrated example, the mesh M is approximated by a cube because the observation information D is a position sufficiently far from the radar device 10. A set of meshes M having the same horizontal direction (distance direction and azimuth direction) but different only in the altitude direction (vertical direction) is referred to as a “mesh block MB”. The mesh block MB is an example of “a group of divided regions having a common position in the horizontal direction”.

図4の説明に戻る。1周期分の観測情報Dを取得した場合(または所定の領域の観測情報Dを取得した場合)、処理部24が、降水粒子を判別する処理を行う(ステップS102)。この判別において、メッシュMに降水粒子(例えば、あられ、雹、氷晶、乾雪、湿雪、雨)が存在するか、非降水エコー(グランドクラッタ)が存在するかが判別され、判別結果は三次元のメッシュ毎に分類される。   Returning to the description of FIG. When the observation information D for one cycle is obtained (or when the observation information D of a predetermined area is obtained), the processing unit 24 performs a process of determining the precipitation particles (step S102). In this determination, it is determined whether the mesh M has a precipitation particle (for example, hail, hail, ice crystal, dry snow, wet snow, rain) or a non-precipitation echo (ground clutter). It is classified for each three-dimensional mesh.

処理部24は、公知の手法を用いて降水粒子を判別する処理を行う。処理部24は、予め設定されたメンバーシップ関数をファジー理論に適用して、降水粒子の判別を行う。メンバーシップ関数とは、集合Xの要素xがファジー理論を適用する集合Aに対してどの程度属しているかを示す度合を出力する関数である。集合Aは、ある集合Xの要素xが曖昧性を含んだ状態で集合Aに属することを表現した集合で、メンバーシップ関数によって特徴付けられた集合である。   The processing unit 24 performs a process of determining precipitation particles using a known method. The processing unit 24 determines a precipitation particle by applying a preset membership function to fuzzy logic. The membership function is a function that outputs a degree indicating how much the element x of the set X belongs to the set A to which the fuzzy theory is applied. The set A is a set that expresses that an element x of a certain set X belongs to the set A with ambiguity, and is a set characterized by a membership function.

例えば、メンバーシップ関数は、集合Aに属している度合が高いほど「1」に近い値を出力し、集合Aに属している度合が低いほど「0」に近い値を出力する関数である。例えば、処理部24は、降水粒子の判別において、地上の観測情報や高層の観測情報、もしくはモデル情報から得られる気温や湿度の情報を観測対象の観測メッシュに対して対応付ける。この地上の観測情報や高層の観測情報、もしくは気温や湿度の情報は、観測メッシュに対して一様に対応付けられてもよいし、観測メッシュごとに異なる値が対応付けられてもよい。そして、処理部24は、観測メッシュに対応付けられた情報、およびファジー理論を用いて、メッシュに含まれる降水粒子を判別する。なお、本フローチャートでは、判別結果の如何に問わず、次のステップへ進む。   For example, the membership function is a function that outputs a value closer to “1” as the degree of belonging to the set A is higher, and outputs a value closer to “0” as the degree of belonging to the set A is lower. For example, in the determination of precipitation particles, the processing unit 24 associates observation information on the ground, observation information on a high-rise building, or information on temperature and humidity obtained from model information with an observation target observation mesh. The ground observation information, the high-rise observation information, or the temperature and humidity information may be uniformly associated with the observation mesh, or different values may be associated with each observation mesh. Then, the processing unit 24 determines the precipitation particles included in the mesh using the information associated with the observation mesh and the fuzzy logic. In this flowchart, the process proceeds to the next step regardless of the determination result.

次に、処理部24は、メッシュMごとに各種品質情報を取得する(ステップS104)。品質情報は、例えば、QIA(Quality Index Algorithm)、SNR(Signal Noise Ratio)、CSR(Clutter Signal Ratio)などの指標である。QIAは、非特許文献1であるPark et al. (2009)に詳細な算出手法が示されており、観測される偏波パラメータのデータ品質を測る指標として用いることができる。QIAは、自身の観測データから偏波パラメータデータの品質を推定することができる指標であるため、1台のレーダ装置から取得した情報で処理が完結するシステムにおいて、QIAを用いることが有効である。このデータ品質には、レーダのキャリブレーションミス、電波減衰、NBF(Nonuniform Beam Filling)、ビームの部分遮蔽(Partial Beam Blockage)、散乱断面積中の偏波間相関係数のばらつき、受信ノイズの影響が考慮されている。対象となる偏波パラメータは、反射強度Z、反射因子差ZDR、偏波間相関係数ρhv、偏波間位相差変化率KDPである。また、入力されるパラメータ(観測データ)は、水平反射強度、レーダ反射因子差、偏波間位相差、偏波間相関係数であり、SNR(Signal Noise Ratio)は直接の入力とされてもよいし、他の入力パラメータから算出されてもよい。反射強度Zに対して算出されるQIAをQIAZ、反射因子差ZDRに対して算出されるQIAをQIAZDR、偏波間相関係数ρhvに対して算出されるQIAをQIAρhv、偏波間位相差変化率KDPに対して算出されるQIAをQIAKDPとする。これらの値が小さいほど、対象の偏波パラメータの品質が優れていないことを表す。   Next, the processing unit 24 acquires various pieces of quality information for each mesh M (step S104). The quality information is, for example, an index such as a QIA (Quality Index Algorithm), an SNR (Signal Noise Ratio), and a CSR (Clutter Signal Ratio). A detailed calculation method for QIA is described in Park et al. (2009), which is Non-Patent Document 1, and can be used as an index for measuring data quality of observed polarization parameters. Since QIA is an index by which the quality of polarization parameter data can be estimated from its own observation data, it is effective to use QIA in a system in which processing is completed with information obtained from one radar device. . This data quality is influenced by radar calibration errors, radio wave attenuation, NBF (Nonuniform Beam Filling), partial beam blocking (Partial Beam Blockage), variations in correlation coefficient between polarizations in scattering cross section, and reception noise. Is taken into account. The polarization parameters of interest are the reflection intensity Z, the reflection factor difference ZDR, the inter-polarization correlation coefficient ρhv, and the inter-polarization phase difference change rate KDP. The input parameters (observation data) are horizontal reflection intensity, radar reflection factor difference, inter-polarization phase difference, and inter-polarization correlation coefficient, and the SNR (Signal Noise Ratio) may be directly input. , May be calculated from other input parameters. The QIA calculated for the reflection intensity Z is QIAZ, the QIA calculated for the reflection factor difference ZDR is QIAZDR, the QIA calculated for the inter-polarization correlation coefficient ρhv is QIAρhv, and the inter-polarization phase difference change rate KDP. Is calculated as QIAKDP. The smaller these values are, the lower the quality of the polarization parameter of interest is.

「SNR」は、レーダ装置10が受信した受信電力からノイズレベルを減算することで得られる指標である。「SNR」の値が小さいほど、情報の品質が優れていない(受信電力に含まれるノイズのレベルが高い)ことを示す。   “SNR” is an index obtained by subtracting the noise level from the received power received by the radar device 10. The smaller the value of “SNR”, the lower the quality of the information (the higher the level of noise included in the received power).

「CSR」は、クラッター(測定対象外の物体)に対応する反射電波の影響を処理する前後の受信電力の情報をもとに得られる。影響とは、実施形態の処理結果に対する影響である。「CSR」の値が大きいほど、情報の品質が優れていない(メッシュMに対するクラッターの影響が大きい)ことを示す。   “CSR” is obtained based on information on received power before and after processing the influence of reflected radio waves corresponding to clutter (objects not to be measured). The influence is an influence on the processing result of the embodiment. The larger the value of “CSR” is, the lower the quality of information is (the greater the influence of clutter on the mesh M).

次に、選択部26が、メッシュブロックMBのうちで、地上雨量情報として適用するメッシュ(地上メッシュ)を選択する(ステップS106)。選択部26は、ステップS102およびS104の処理で得られた降水粒子の判別結果と品質情報、および受信電力を入力として、地上降水強度の導出に用いる地上メッシュを選択する。この処理については、後述する(図6参照)。   Next, the selection unit 26 selects a mesh (ground mesh) to be applied as ground rainfall information from the mesh blocks MB (step S106). The selection unit 26 selects the ground mesh to be used for deriving the ground precipitation intensity, by using the results of the precipitation particle determination and the quality information obtained in the processing of steps S102 and S104 and the received power as inputs. This processing will be described later (see FIG. 6).

次に、導出部28が、ステップS106で選択された地上メッシュにおいて地上降水強度を算出するのに用いる算出手法の選択を行う(ステップS108)。次に、導出部28が、ステップS108で選択された地上降水強度の導出方法に従って、地上メッシュにおける地上降水強度を導出する(ステップS110)。ステップS108およびS110の処理については、後述する(図6、図8参照)。   Next, the deriving unit 28 selects a calculation method used to calculate the ground precipitation intensity in the ground mesh selected in step S106 (step S108). Next, the deriving unit 28 derives the ground precipitation intensity in the ground mesh according to the ground precipitation intensity deriving method selected in step S108 (step S110). The processing in steps S108 and S110 will be described later (see FIGS. 6 and 8).

次に、導出部28が、導出したメッシュ解析情報(ステップS110の処理結果)を出力する(ステップS112)。導出部28は、例えば、メッシュ解析情報を、情報送信部32に出力したり、記憶部40に記憶させたりする。   Next, the deriving unit 28 outputs the derived mesh analysis information (the processing result of step S110) (step S112). The deriving unit 28 outputs, for example, the mesh analysis information to the information transmitting unit 32 or causes the storage unit 40 to store the information.

次に、補間部30が、すべての地上メッシュで地上降水強度が算出されたか否かを判定する(ステップS114)。すべての地上メッシュで地上降水強度が算出されていない場合(地上メッシュとして選択されたメッシュが無いメッシュブロックMBが存在する場合)、欠測点が存在するため、補間部30が、欠測点について補間する処理を行う。例えば、補間部30は、欠測点について3次元内挿処理を行う(ステップS116)。   Next, the interpolation unit 30 determines whether the ground precipitation intensity has been calculated for all ground meshes (Step S114). If the ground precipitation intensity has not been calculated for all the ground meshes (there is a mesh block MB having no mesh selected as the ground mesh), a missing point exists, so the interpolation unit 30 determines the missing point Perform interpolation processing. For example, the interpolation unit 30 performs a three-dimensional interpolation process on the missing points (step S116).

例えば、欠測点のメッシュブロックMBの周囲に地上降水強度が算出されており、欠測点が孤立している場合は、補間部30は、連続的な分布を得ることができるために欠測点について地上降水強度を補間することができる。補間は、三次元的に欠測点のメッシュブロックMBの周囲のメッシュを検索し、(実質XYの2次元的な検索でも良い)、検索したメッシュに地上降水強度が算出されている地上メッシュが閾値以上存在する場合に補間が行われる。補間方法は、外挿手法、最近傍法、線形内挿法、クレスマン内挿法などの手法が用いられてもよい。   For example, if the ground precipitation intensity is calculated around the mesh block MB at the missing point and the missing point is isolated, the interpolating unit 30 can obtain a continuous distribution. Surface precipitation intensity can be interpolated for points. In the interpolation, a mesh around the mesh block MB of the missing point is searched three-dimensionally (a two-dimensional search of real XY may be used), and a ground mesh whose ground precipitation intensity is calculated is included in the searched mesh. Interpolation is performed when there is more than the threshold. As the interpolation method, a method such as an extrapolation method, a nearest neighbor method, a linear interpolation method, and a Cressman interpolation method may be used.

すべての地上メッシュで地上降水強度が算出されている場合、本フローチャートの1ルーチンの処理が終了する。ただし、補間部30での処理を行っても欠測点が存在する場合は、すべての地上メッシュで地上降水強度が算出されたとして、処理を終了してよい。   When the ground precipitation intensity has been calculated for all the ground meshes, the processing of one routine of this flowchart ends. However, if there is a missing point even after performing the processing in the interpolation unit 30, the processing may be terminated assuming that the ground precipitation intensities have been calculated for all ground meshes.

[地上メッシュを選択する処理]
図6は、選択部26により実行される処理の流れを示すフローチャートである。メッシュブロックMBごとに行われる処理である。まず、選択部26が、検査対象のメッシュブロックMBの品質情報およびメッシュMに関する情報を取得する(ステップS200)。メッシュに関する情報は、メッシュMの位置に関する情報や、メッシュの観測情報Dである。本処理では、メッシュブロックMBの最下層のメッシュが選択され、このメッシュから順に処理が開始される。以下、処理対象のメッシュMを「対象メッシュ」と称する。
[Process for selecting ground mesh]
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of a process performed by the selection unit 26. This is a process performed for each mesh block MB. First, the selection unit 26 acquires the quality information of the inspection target mesh block MB and the information on the mesh M (step S200). The information on the mesh is information on the position of the mesh M and observation information D on the mesh. In this processing, the lowest layer mesh of the mesh block MB is selected, and the processing is started sequentially from this mesh. Hereinafter, the processing target mesh M is referred to as a “target mesh”.

次に、選択部26は、対象メッシュが許容高度以下であるか否かを判定する(ステップS202)。「地上降水」として許容する高度に対して、対象メッシュの高度が下層に位置しているかをチェックする。これを満たさない場合(対象メッシュが許容高度以下でない場合)は、地上メッシュに相当するメッシュMが無(欠測)と判定される。そして、次の処理対象のメッシュブロックMBが選択され、本フローチャートの処理が行われる。ステップS204以下の処理では、入力された各情報値(図3のステップS102およびS104で取得された情報など)を用いて処理を行う。   Next, the selection unit 26 determines whether or not the target mesh is equal to or lower than the allowable altitude (Step S202). It is checked whether the height of the target mesh is located in the lower layer with respect to the height allowed as “ground precipitation”. When this is not satisfied (when the target mesh is not below the allowable altitude), it is determined that the mesh M corresponding to the ground mesh is absent (missing measurement). Then, the next processing target mesh block MB is selected, and the processing of this flowchart is performed. In the processing after step S204, the processing is performed using the input information values (such as the information acquired in steps S102 and S104 in FIG. 3).

対象メッシュが許容高度以下である場合、選択部26は、レーダ装置10が受信した反射電波のレーダ受信強度Prが閾値以上であるか否かを判定する(ステップS204)。   When the target mesh is equal to or less than the allowable altitude, the selection unit 26 determines whether or not the radar reception intensity Pr of the reflected radio wave received by the radar device 10 is equal to or greater than a threshold (Step S204).

レーダ受信強度Prが閾値以上である場合、選択部26は、粒子判別の結果において粒子が降水粒子であると判定されたか否かを判定する(ステップS206)。   When the radar reception intensity Pr is equal to or larger than the threshold, the selection unit 26 determines whether or not the particle is determined to be a precipitation particle in the result of the particle determination (Step S206).

粒子判別の結果において粒子が降水粒子であると判定された場合、選択部26は、「SNR」が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS208)。   When it is determined that the particles are precipitation particles as a result of the particle determination, the selecting unit 26 determines whether “SNR” is equal to or larger than a threshold (Step S208).

「SNR」が閾値以上である場合、選択部26は、「CSR」が閾値以下であるか否かを判定する(ステップS210)。   When “SNR” is equal to or larger than the threshold, the selection unit 26 determines whether “CSR” is equal to or smaller than the threshold (Step S210).

「CSR」が閾値以下である場合、選択部26は、「QIA」が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS212)。   When “CSR” is equal to or smaller than the threshold, the selection unit 26 determines whether “QIA” is equal to or larger than the threshold (Step S212).

「QIA」が閾値以上である場合、選択部26は、対象メッシュを地上メッシュとして選択する(ステップS214)。ステップS212における「QIA」は、反射強度Zに対して算出される「QIAZ」、反射因子差ZDRに対して算出される「QIAZDR」、偏波間相関係数ρhvに対して算出される「QIAρhv」、偏波間位相差変化率KDPに対して算出される「QIAKDP」のうち、一以上の「QIA」であればよい。複数の「QIA」が処理に用いられる場合、「QIA」ごとに閾値が設定され、その閾値と閾値に対応するQIAとが比較される。   When “QIA” is equal to or larger than the threshold, the selection unit 26 selects the target mesh as the ground mesh (Step S214). “QIA” in step S212 includes “QIAZ” calculated for the reflection intensity Z, “QIAZDR” calculated for the reflection factor difference ZDR, and “QIAρhv” calculated for the inter-polarization correlation coefficient ρhv. Of the “QIAKDP” calculated for the inter-polarization phase difference change rate KDP, at least one “QIA” may be used. When a plurality of “QIAs” are used for processing, a threshold is set for each “QIA”, and the threshold is compared with the QIA corresponding to the threshold.

ステップS204〜S212の処理において、否定的な判定が行われた場合、選択部26は、次の対象メッシュを選択して、上記の処理を繰り返す。これにより本フローチャートの1ルーチンの処理が終了する。   If a negative determination is made in the processing of steps S204 to S212, the selection unit 26 selects the next target mesh and repeats the above processing. Thus, the processing of one routine of this flowchart ends.

なお、上述した処理の順序は適宜変更されてもよいが、ステップS202の処理が、ステップS204〜S212の処理の処理に優先して行われることで、処理負荷が軽減されたり、処理の効率が向上したりする。なぜなら、レーダ受信強度Prが閾値以上でない情報は、そもそも情報として用いることがふさわしくない情報であるためである。   The order of the above-described processes may be changed as appropriate. However, the process of step S202 is performed prior to the processes of steps S204 to S212, so that the processing load is reduced or the efficiency of the process is reduced. Or to improve. This is because information whose radar reception intensity Pr is not equal to or larger than the threshold is information that is not suitable for use as information in the first place.

図6に示した例では全ての条件について「AND」が成立する場合に検査合格(地上メッシュとして選択する)としているが、検査合格の条件はこの限りではない。途中で検査に不合格となった場合は、検査対象のメッシュ(対象メッシュ)の直上のメッシュMの検査を行う。これを繰り返すことで、鉛直方向の1つのメッシュブロックMBに対して、地上メッシュもしくは欠測が規定される。さらに、これを水平方向に展開することでレーダ装置10の観測領域内の二次元平面上に地上メッシュが規定される。   In the example shown in FIG. 6, the inspection is passed (selected as the ground mesh) when “AND” is satisfied for all the conditions. However, the conditions for the inspection pass are not limited to this. If the inspection fails in the middle, the inspection of the mesh M immediately above the inspection target mesh (target mesh) is performed. By repeating this, a ground mesh or missing data is defined for one mesh block MB in the vertical direction. Further, by developing this in the horizontal direction, a ground mesh is defined on a two-dimensional plane in the observation area of the radar device 10.

図7は、地上メッシュが選択される様子の一例を示す図である。例えば、図7のマイナスX方向のメッシュブロックMB1から処理が実行されたものとする。例えば、メッシュブロックMB1においては「〇」が付与されたメッシュが地上メッシュとして選択され、メッシュブロックMB2においては地上メッシュブロックが存在しない不測と判定され、・・・メッシュブロックMB10においては「〇」が付与されたメッシュが地上メッシュとして選択される。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of how a ground mesh is selected. For example, it is assumed that the processing has been executed from the mesh block MB1 in the minus X direction in FIG. For example, in the mesh block MB1, a mesh to which “〇” is added is selected as the ground mesh, in the mesh block MB2, it is determined that there is no ground mesh block, and in the mesh block MB10, “〇” is displayed. The assigned mesh is selected as the ground mesh.

[算出手法を決定する処理]
図8は、導出部28により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理において決定された地上降水強度の算出手法の具体例については後述する。
[Process for determining calculation method]
FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of a process performed by the deriving unit 28. A specific example of the calculation method of the ground precipitation intensity determined in the processing of this flowchart will be described later.

まず、導出部28が、地上メッシュが融解層の下端高度以下であるか否かを判定する(ステップS300)。ここでは、地上観測情報や高層観測情報、もしくはモデル情報から得られる気温や湿度の情報から導出された融解層の高度(上端、下端)が用いられる。処理装置20が融解層の高度を導出してもよいし、他の装置から取得してもよい。また、処理装置20が、レーダ装置10から取得した観測情報に基づいて、融解層の高度を導出してもよい。   First, the deriving unit 28 determines whether or not the ground mesh is lower than the lower end height of the molten layer (step S300). Here, the altitude (upper end, lower end) of the melting layer derived from ground observation information, high-rise observation information, or temperature and humidity information obtained from model information is used. The processing device 20 may derive the altitude of the molten layer, or may obtain it from another device. Further, the processing device 20 may derive the altitude of the molten layer based on the observation information acquired from the radar device 10.

地上メッシュが融解層の下端高度以下であると判定された場合、導出部28は、降水粒子の判別結果が雨であるか否かを判定する(ステップS302)。降水粒子の判別結果が雨である場合、導出部28は、反射強度Zおよび偏波間位相差変化率KDPが、それぞれに規定された閾値以上であるか否かを判定する(ステップS304)。なお、導出部28は、閾値以上であるか否かの判定に代えて、比較対象(反射強度Zおよび偏波間位相差変化率KDP)が、それぞれに規定された所定の範囲に含まれるか否か判定してもよい。   When it is determined that the ground mesh is lower than the lower end altitude of the melting layer, the deriving unit 28 determines whether the determination result of the precipitation particles is rain (step S302). When the determination result of the precipitation particles is rain, the derivation unit 28 determines whether the reflection intensity Z and the rate of change in phase difference KDP between the polarizations are equal to or greater than the thresholds defined respectively (step S304). Note that the deriving unit 28 determines whether or not the comparison target (the reflection intensity Z and the inter-polarization phase difference change rate KDP) is included in a predetermined range defined respectively, instead of determining whether the difference is equal to or greater than the threshold value. May be determined.

反射強度Zまたは偏波間位相差変化率KDPが閾値以上である場合、導出部28は、降雨域1の導出手法を採用することを決定する(ステップS306)。降雨域1は、比較的に降水量が多いと予測される領域である。   When the reflection intensity Z or the rate of change in polarization phase difference KDP is equal to or larger than the threshold, the derivation unit 28 determines to adopt the derivation method for the rainfall region 1 (step S306). The rainfall area 1 is an area where it is predicted that the amount of precipitation is relatively large.

反射強度Zまたは偏波間位相差変化率KDPが閾値以上でない場合、導出部28は、降雨域2の導出手法を採用することを決定する(ステップS308)。降雨域2は、比較的に降水量が少ないと予測される領域である。   If the reflection intensity Z or the rate of change in polarization phase difference KDP is not greater than or equal to the threshold value, the deriving unit 28 determines to employ the deriving method for the rainfall region 2 (step S308). The rainfall area 2 is an area where the amount of precipitation is predicted to be relatively small.

このように、ステップS302〜S308においてレーダ装置10から取得したリアルタイムの観測情報に基づいて導出された降水粒子の判別結果が雨であると判定された場合、導出部28は、降雨域の算出方法を選択する。さらに降雨域では、反射強度Zと偏波間位相差変化率KDPの閾値によって、降雨域1と降雨域2に分割される。   As described above, when the determination result of the precipitation particles derived based on the real-time observation information acquired from the radar device 10 in steps S302 to S308 is determined to be rain, the derivation unit 28 calculates the rainfall area. Select Further, in the rainfall area, the area is divided into a rainfall area 1 and a rainfall area 2 according to the threshold value of the reflection intensity Z and the phase difference change rate KDP between polarizations.

ステップS300において融解層の下端高度より低高度であると判定された場合(融解層の下端高度以下であると判定された場合)は、地上降水は雨であることが期待されるが、ステップS302の処理で、降水粒子の判別結果が雨でない場合(つまり、固相の粒子が判別された場合)、導出部28は、降雪域の導出手法を採用することを決定し、ステップS312の処理に進む。   When it is determined in step S300 that the altitude is lower than the lower end height of the melting layer (when it is determined that the altitude is lower than the lower end height of the melting layer), the surface precipitation is expected to be rain, but step S302. When the result of the determination of the precipitation particles is not rain (that is, when the particles in the solid phase are determined), the derivation unit 28 determines that the derivation method of the snowfall area is adopted, and the process of step S312 is performed. move on.

ステップS300の処理で地上メッシュが融解層の下端高度以下でないと判定された場合、導出部28は、地上メッシュが融解層の上端高度以下であるか否かを判定する(ステップS310)。地上メッシュが融解層の上端高度以下である場合、導出部28は、融解層域の導出手法を採用することを決定する(ステップS314)。   When it is determined in the process of step S300 that the ground mesh is not lower than the lower end height of the molten layer, the deriving unit 28 determines whether the ground mesh is lower than the upper end height of the molten layer (step S310). If the ground mesh is equal to or lower than the upper end height of the melting layer, the deriving unit 28 determines to adopt the deriving method of the melting layer area (step S314).

地上メッシュが融解層の上端高度以下でない場合、導出部28は、降雪域の導出手法を採用することを決定する(ステップS312)。これにより、本フローチャートの1ルーチンの処理が終了する。   If the ground mesh is not lower than or equal to the upper end height of the melting layer, the deriving unit 28 determines to adopt the snowfall area deriving method (step S312). Thus, the processing of one routine of this flowchart ends.

[降水強度の算出手法の具体例]
(降雨域1)
降雨域1では、例えば以下の式(1)によって地上降水強度Rrが算出される。
「Z」は反射強度、「B」は第1のパラメータ、「β」は第2のパラメータである。
Z=B×Rrβ・・・(1)
[Specific example of calculation method of precipitation intensity]
(Rainfall area 1)
In the rainfall area 1, the ground precipitation intensity Rr is calculated by, for example, the following equation (1).
“Z” is the reflection intensity, “B” is the first parameter, and “β” is the second parameter.
Z = B × Rr β (1)

(降雨域2)
降雨域2では、例えば以下の式(2)によって地上降水強度Rが算出される。
「α」は第3のパラメータであり、「b」は第4のパラメータであり、「f」はレーダ装置10の電波の送信周波数である。「KDP」は偏波間位相差変化率である。
R=α×(KDP/f)・・・(2)
(Rainfall area 2)
In the rainfall area 2, the ground precipitation intensity R is calculated by, for example, the following equation (2).
“Α” is a third parameter, “b” is a fourth parameter, and “f” is a transmission frequency of a radio wave of the radar device 10. “KDP” is a rate of change in phase difference between polarized waves.
R = α × (KDP / f) b (2)

(降雪域)
降雪域では、例えば以下の式(3)によって地上降水強度Rsが算出される。「Bs」は第5のパラメータであり、「βs」は第6のパラメータである。
Z=B×Rsβs・・・(3)
(Snowfall area)
In the snowfall area, the ground precipitation intensity Rs is calculated by, for example, the following equation (3). “Bs” is a fifth parameter, and “βs” is a sixth parameter.
Z = B s × Rs βs (3)

(融解層域)
融解層域では、融解層の上端の直下および融解層の下端の直上(2次元平面状で見ると、下端の直前、上端の直後)の地上メッシュで算出された値を用いて地上降水強度が求められる。求め方は、例えば以下に示すような重み付け平均法を用いた式(4)でもよいし、線形的な内挿手法などを用いた手法であってもよい。ここで、「m」は算出対象の地上メッシュにおける融解層上端からの距離であり、「n」は算出対象の地上メッシュにおける融解層下端からの距離を示している。
Rm=(m/m+n)Rr+(n/m+n)Rs・・・(4)
(Melting layer area)
In the melting zone, the surface precipitation intensity is calculated using the values calculated from the ground mesh just below the upper end of the melting layer and just above the lower end of the melting layer (just before the lower end and just after the upper end when viewed in a two-dimensional plane). Desired. The calculation method may be, for example, Expression (4) using a weighted average method as described below, or a method using a linear interpolation method or the like. Here, “m” is the distance from the upper end of the melting layer in the ground mesh to be calculated, and “n” is the distance from the lower end of the melting layer in the ground mesh to be calculated.
Rm = (m / m + n) * Rr + (n / m + n) * Rs (4)

上述したように、処理装置20は、選択した地上メッシュに対して、その地上メッシュに適した地上降水強度の算出手法を用いて、地上降水強度を算出する。図9は、メッシュブロックMB(地上メッシュ)ごとに設定された地上降水強度の算出手法の概念図である。図9に示すように、地上降水強度の算出手法はメッシュブロックMBごとに設定される。そして、メッシュブロックMBごとに算出した地上降水強度に基づいて、端末装置60に提供する情報を生成する。   As described above, for the selected ground mesh, the processing device 20 calculates the ground precipitation intensity by using the ground precipitation intensity calculation method suitable for the ground mesh. FIG. 9 is a conceptual diagram of a method of calculating the ground precipitation intensity set for each mesh block MB (ground mesh). As shown in FIG. 9, the calculation method of the ground precipitation intensity is set for each mesh block MB. Then, information to be provided to the terminal device 60 is generated based on the ground precipitation intensity calculated for each mesh block MB.

表示情報生成装置50の表示情報生成部52は、レーダ装置10の観測範囲内の地上降水強度の二次元分布に対して、エンドユーザに適した情報を生成する。「エンドユーザに適した情報」とは、例えば領域内での空間積算雨量、規定時間で積算した時間雨量、ある地点や領域に流入する流入雨量(川やマンホールにどれだけ流入するか)、土壌への影響を示す実効雨量などである。また、処理装置20は、情報量削減のため、この時点で後段へ流れる情報量を制限してもよい。   The display information generation unit 52 of the display information generation device 50 generates information suitable for the end user with respect to the two-dimensional distribution of ground precipitation intensity within the observation range of the radar device 10. “Information suitable for the end user” includes, for example, integrated rainfall in the area, hourly rainfall integrated in the specified time, inflow rainfall flowing into a certain point or area (how much flows into a river or manhole), soil Effective rainfall, which indicates the effect on rainfall. Further, the processing device 20 may limit the amount of information flowing to the subsequent stage at this point in order to reduce the amount of information.

また、表示情報生成部52は、メッシュブロックMBごとに導出された地上降水強度を用いて、ユーザに提供する雨量情報を生成する。また、表示情報生成部52は、たとえば、局地的な領域の地上降水強度が、設定された閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上であると判定した場合、閾値を超えたことを示すアラートを示す情報を生成する。このアラートを示す情報は、雨量情報の一例である。また、局地的な地上降水強度を示す情報そのものが、画像情報としてされてもよい。   In addition, the display information generation unit 52 generates rainfall information to be provided to the user using the ground precipitation intensity derived for each mesh block MB. In addition, the display information generation unit 52 determines, for example, whether or not the ground precipitation intensity in a local area is equal to or greater than a set threshold. Generates information indicating an alert indicating. The information indicating this alert is an example of rainfall information. Further, the information itself indicating the local ground precipitation intensity may be used as image information.

また、表示情報生成部52は、数値気象予測モデルの出力結果や地上気象観測情報、リモートセンシング気象測器情報、土地利用情報、地形情報、河川流域情報、地質情報、路線情報、交通情報などを取得し、これらの情報と局地的な領域の地上降水強度を複合して、雨量情報を生成してもよい。例えば、表示情報生成部52は、交通機関に影響が生じることを示す情報や、地盤が弱い地域において危険が生じる可能性を示す情報、河川が増水することを示す情報等を生成する。   Further, the display information generation unit 52 outputs the output result of the numerical weather forecast model, the ground weather observation information, the remote sensing weather instrument information, the land use information, the topographic information, the river basin information, the geological information, the route information, the traffic information, and the like. The information may be acquired, and the rainfall information may be generated by combining the information with the ground precipitation intensity in a local area. For example, the display information generating unit 52 generates information indicating that the transportation will be affected, information indicating that there is a possibility that danger will occur in an area where the ground is weak, information indicating that the river will increase, and the like.

図10は、端末装置60の表示部に表示される画像IMの一例を示す図である。例えば、図10に示すように、画像IMには、雨の強さを示す情報や、河川が増水する恐れがあることを警告することを示す情報が含まれる。ユーザは、画像IMを参照することにより、雨の分布や、雨によって生じる危険を認識することができる。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an image IM displayed on the display unit of the terminal device 60. For example, as shown in FIG. 10, the image IM includes information indicating the intensity of rain and information indicating that there is a warning that the river may increase. The user can recognize the distribution of rain and the danger caused by rain by referring to the image IM.

[まとめ]
本実施形態の処理装置20によれば、二重偏波フェーズドアレイ気象レーダから得られる高頻度で隙間無く観測された情報を用いることで、およそ30秒周期で、時空間的に連続した観測情報から地上降水強度の分布や時間変化を高頻度かつ高確度に解析し、ユーザに対して高頻度で雨量情報を提供することが可能となる。さらに、観測情報としての局地的な地上降水強度と、土地情報や路線情報、交通情報を組み合わせて雨量情報を生成することで、人的および経済的な大雪によるリスクを、高精度かつ迅速にユーザに的確な形で通知、提供することが出来るようになる。具体的には、一般向けのアプリケーションソフトやSNSなどを通して情報を提供することで、一般市民への注意喚起、避難喚起の一助となることが期待される。また、地方公共団体、道路管理者、鉄道運行管理者、バス運行管理者等の突発的な豪雨発生時の対応迅速化に対して有効に寄与することが期待される。
[Summary]
According to the processing device 20 of the present embodiment, by using the information obtained from the dual-polarization phased array meteorological radar with high frequency and without gaps, the observation information continuously and spatiotemporally at a period of about 30 seconds. From this, it is possible to analyze the distribution and temporal change of the surface precipitation intensity with high frequency and high accuracy, and to provide the user with the rainfall information with high frequency. Furthermore, by combining local ground precipitation intensity as observation information with land information, route information, and traffic information to generate rainfall information, the risk of human and economic heavy snowfall can be accurately and quickly determined. It will be possible to notify and provide users with accurate information. Specifically, it is expected that providing information through general-purpose application software, SNS, etc. will help alert the general public and evacuation. It is also expected that local governments, road managers, railway operation managers, bus operation managers, etc. will effectively contribute to speeding up response to sudden heavy rainfall.

[比較]
ここで、気象レーダによって観測された情報から、地上降水強度の2次元分布を求める場合、複数のレーダ装置によって観測された情報を用いて、それらを組み合わせることで最適な地上降水強度分布を求めている場合がある。しかしながら、地理的な理由(複数のレーダ装置を設置することができない地理的な環境)、経済的な理由(複数のレーダ装置をネットワーク配置することが困難な状況)においては、地上降水強度を単一のレーダ装置で精度良く解析することが必要であるが、いまだこれを実現する方式が確立されているとは言いがたい。
[Comparison]
Here, when obtaining the two-dimensional distribution of the surface precipitation intensity from the information observed by the weather radar, the information obtained by the plurality of radar devices is used, and the optimum surface precipitation intensity distribution is obtained by combining them. May be. However, for geographical reasons (geographical environment where multiple radar devices cannot be installed) and economical reasons (difficult to deploy multiple radar devices on a network), ground precipitation intensity is simply reduced. It is necessary to analyze with high accuracy by one radar device, but it is hard to say that a method for achieving this has been established.

例えば、パラボラ型の気象レーダ装置1台で地上降水強度分布を求める場合、空間的に疎に観測された仰角毎の情報と、標高情報や予め用意されたマップに基づいて、各々の領域に「地上降水強度」として適用する仰角情報を定義し、それを地上降水強度分布としていた。   For example, when obtaining the ground precipitation intensity distribution with one parabola-type weather radar device, based on the information for each elevation angle that is spatially sparsely observed, the altitude information and a previously prepared map, “ Elevation angle information to be applied as "ground precipitation intensity" was defined and used as the surface precipitation intensity distribution.

しかしながら、パラボラ型レーダ装置におけるこの手法では、空間的に疎な情報が入力されるため、地上から高度方向に離れた情報も地上降水強度として扱われることとなり、その精度に課題がある。   However, in this method of the parabolic radar device, since spatially sparse information is input, information distant from the ground in the altitude direction is also treated as ground precipitation intensity, and there is a problem in its accuracy.

また、標高情報やマップなどが静的に扱われる場合、本来もっとも地上に近いメッシュの情報で、かつ品質が良い情報が適用されない場合が発生してしまう。急激な気象現象を捉えるのには高時間分解能な情報が必要である。上記手法では3次元情報が必要であり、パラボラ型の気象レーダでは、一般的に5分〜10分かけて3次元情報を取得するため、地上降水強度をリアルタイムに提供することは困難である場合がある。   In addition, when the altitude information, the map, and the like are statically handled, a case may occur in which information of a mesh that is originally closest to the ground and of good quality is not applied. High temporal resolution information is needed to capture rapid weather phenomena. In the above method, three-dimensional information is required, and parabola-type weather radar generally acquires the three-dimensional information in 5 to 10 minutes, so it is difficult to provide the surface precipitation intensity in real time. There is.

災害をもたらし、また経済的に損失を発生させる大雨は、短時間かつ局所的に発生することが多く、気象レーダで得られる2次元空間的に密な地上降水強度を如何に精度よく、かつ高頻度に解析できるかがが重要である。しかし、上記に述べた理由から、特に単一の気象レーダ情報を用いて、精度良くかつ高時間分解能で地上降水強度情報を提供することは困難であるという問題がある。   Heavy rain, which causes disasters and causes economic loss, often occurs in a short time and locally, and the two-dimensional spatially dense ground precipitation intensity obtained by meteorological radar can be accurately and accurately calculated. It is important to be able to analyze the frequency. However, for the reasons described above, there is a problem that it is difficult to provide ground precipitation intensity information with high accuracy and high temporal resolution, particularly using a single weather radar information.

また、単偏波気象レーダ装置で得られる情報では、降雨減衰によって強雨域の背後の降雨強度分布が観測できない場合がある。更に、取得できる品質情報(粒子判別等も含む)が限られるため、これらの品質情報を用いた適用情報の最適化に困難があった。   Also, with the information obtained by the single-polarization weather radar device, the rainfall intensity distribution behind the heavy rainfall area may not be observed due to rainfall attenuation. Furthermore, since the quality information (including particle discrimination and the like) that can be obtained is limited, it has been difficult to optimize application information using the quality information.

これに対して、本実施形態では、二重偏波気象レーダを用いて偏波パラメータを含む観測情報が取得可能であり、これを用いて有効な降雨減衰の補正、品質情報の算出が可能である。そして、二重偏波フェーズドアレイ気象レーダで得られる高頻度で隙間無く観測される偏波パラメータ観測情報と、得られた偏波パラメータ観測情報から得られる品質情報を有効に用いることで、単一の気象レーダでの地上降水強度解析手法が向上し、地上降水強度分布を基礎とした時空間的に連続で精度の高い雨量情報を提供することができる。これにより、災害リスクや経済活動の阻害リスクの判断精度の向上が期待できる。   On the other hand, in the present embodiment, observation information including the polarization parameter can be acquired using the dual-polarization weather radar, and effective rain attenuation correction and quality information can be calculated using the observation information. is there. Then, by effectively using the polarization parameter observation information obtained by the dual polarization phased array weather radar that is frequently observed without gaps and the quality information obtained from the obtained polarization parameter observation information, The method of analyzing the surface rainfall intensity with the weather radar of Japan has been improved, and it is possible to provide continuous and high-precision rainfall information based on the ground precipitation intensity distribution. As a result, it is expected that the accuracy of determining the risk of disaster and the risk of impeding economic activities will be improved.

以上説明した実施形態によれば、所定の領域が水平方向および鉛直方向に分割された複数の分割領域ごとの大気の状態を示す観測情報と、前記分割領域ごとの観測情報の品質を示す品質情報とを取得する取得部と、前記取得部により取得された情報に基づいて、前記水平方向の位置が共通する分割領域群に含まれる分割領域の中から対象分割領域を選択する選択部と、選択部により選択された対象分割領域の観測情報に基づいて雨量情報を導出する導出部とを持つことにより、より精度よく地上雨量に関する情報を導出することができる。   According to the embodiment described above, observation information indicating the state of the atmosphere for each of a plurality of divided regions in which a predetermined region is divided in the horizontal direction and the vertical direction, and quality information indicating the quality of the observation information for each of the divided regions And a selection unit that selects a target divided region from among the divided regions included in the divided region group having the same position in the horizontal direction based on the information acquired by the acquiring unit. With the deriving unit that derives rainfall information based on the observation information of the target divided region selected by the unit, it is possible to more accurately derive information about the amount of ground rainfall.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   While some embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

1‥処理システム、10‥レーダ装置、20‥処理装置、22‥取得部、24‥処理部、26‥選択部、28‥導出部、30‥補間部、32‥情報送信部、40‥記憶部、50‥表示情報生成装置、52…表示情報生成部、54…表示情報送信部、60‥端末装置 1 processing system, 10 radar device, 20 processing device, 22 acquisition unit, 24 processing unit, 26 selection unit, 28 derivation unit, 30 interpolation unit, 32 information transmission unit, 40 storage unit , 50 ° display information generating device, 52: display information generating unit, 54: display information transmitting unit, 60 ° terminal device

Claims (11)

所定の領域が水平方向および鉛直方向に分割された複数の分割領域ごとの大気の状態を示す観測情報と、前記分割領域ごとの前記観測情報の品質を示す品質情報とを取得する取得部と、
前記取得部により取得された情報に基づいて、前記水平方向の位置が共通する分割領域群に含まれる分割領域の中から対象分割領域を選択する選択部と、
選択部により選択された対象分割領域の観測情報に基づいて雨量情報を導出する導出部と、
を備える処理装置。
Obtaining information indicating the state of the atmosphere for each of a plurality of divided regions where the predetermined region is divided in the horizontal direction and the vertical direction, and an acquisition unit that acquires quality information indicating the quality of the observation information for each of the divided regions,
A selection unit that selects a target divided region from among the divided regions included in the divided region group having the common position in the horizontal direction based on the information acquired by the acquiring unit;
A deriving unit that derives rainfall information based on the observation information of the target divided region selected by the selecting unit,
A processing device comprising:
前記選択部は、前記品質情報の示す数値と閾値との比較に基づいて、前記対象分割領域を選択する、
請求項1記載の処理装置。
The selection unit is configured to select the target divided region based on a comparison between a numerical value indicated by the quality information and a threshold,
The processing device according to claim 1.
前記品質情報は、反射強度の品質を示す指標と、反射因子差の品質を示す指標と、偏波間相関係数の品質を示す指標と、偏波間位相差変化率の品質を示す指標とのうち、一以上の指標を含む、
請求項1または2記載の処理装置。
The quality information is an index indicating the quality of the reflection intensity, an index indicating the quality of the reflection factor difference, an index indicating the quality of the inter-polarization correlation coefficient, and an index indicating the quality of the inter-polarization phase difference change rate. , Including one or more indicators,
The processing device according to claim 1.
前記品質情報は、更に、前記観測情報を取得したレーダ装置が受信した受信電力と前記受信電力に含まれるノイズとに基づく指標と、前記観測情報からクラッターを示す信号を除外する処理前と処理後との受信電力に基づいて導出された指標と、のうち一方または双方を含む、
請求項3に記載の処理装置。
The quality information, further, an index based on the received power received by the radar apparatus that has obtained the observation information and the noise included in the received power, before and after processing to exclude a signal indicating clutter from the observation information Including one or both of an index derived based on the received power of
The processing device according to claim 3.
前記取得部は、更に、前記観測情報に基づいて導出された前記分割領域ごとの粒子判別の結果を取得し、
前記選択部は、更に、前記粒子判別の結果に基づいて前記対象分割領域を選択する、
請求項1から4のうちいずれか1項記載の処理装置。
The acquisition unit further acquires a result of particle determination for each of the divided regions derived based on the observation information,
The selecting unit further selects the target divided region based on the result of the particle determination,
The processing device according to claim 1.
前記取得部は、更に、前記観測情報を取得したレーダ装置のレーダ受信強度を取得し、
前記選択部は、前記取得部により取得されたレーダ受信強度に基づいて前記対象分割領域を選択する、
請求項1から5のうちいずれか1項記載の処理装置。
The acquisition unit further acquires the radar reception intensity of the radar device that has acquired the observation information,
The selecting unit selects the target divided region based on the radar reception intensity obtained by the obtaining unit,
The processing device according to claim 1.
前記導出部は、融解層の分布と前記選択部により選択された対象分割領域の高度方向の位置との比較に基づいて、雨量情報を導出する、
請求項1から6のうちいずれか1項に記載の処理装置。
The deriving unit derives rainfall information based on a comparison between the distribution of the molten layer and the position in the altitude direction of the target divided region selected by the selecting unit.
The processing device according to claim 1.
前記観測情報は、二重偏波を送受信するレーダ装置により取得された情報である、
請求項3に記載の処理装置。
The observation information is information obtained by a radar device that transmits and receives dual polarization.
The processing device according to claim 3.
前記選択部は、観測対象の観測領域に含まれる複数の前記分割領域群のそれぞれから、前記対象分割領域を選択し、
前記導出部は、前記選択された対象分割領域の観測情報に基づいて雨量情報を導出する、
請求項1から8のうちいずれか1項に記載の処理装置。
The selection unit, from each of the plurality of divided region group included in the observation region of the observation target, selects the target divided region,
The deriving unit derives rainfall information based on the observation information of the selected target divided region,
The processing device according to claim 1.
コンピュータが、
所定の領域が水平方向および鉛直方向に分割された複数の分割領域ごとの大気の状態を示す観測情報と、前記分割領域ごとの前記観測情報の品質を示す品質情報とを取得し、
前記取得した情報に基づいて、前記水平方向の位置が共通する分割領域群に含まれる分割領域の中から対象分割領域を選択し、
前記選択された対象分割領域の観測情報に基づいて雨量情報を導出する、
処理方法。
Computer
Obtain observation information indicating the state of the atmosphere for each of a plurality of divided regions where the predetermined region is divided in the horizontal direction and the vertical direction, and obtain quality information indicating the quality of the observation information for each of the divided regions,
Based on the obtained information, select a target divided region from among the divided regions included in the divided region group having the same horizontal position,
Deriving rainfall information based on the observation information of the selected target divided region,
Processing method.
コンピュータに、
所定の領域が水平方向および鉛直方向に分割された複数の分割領域ごとの大気の状態を示す観測情報と、前記分割領域ごとの前記観測情報の品質を示す品質情報とを取得させ、
前記取得した情報に基づいて、前記水平方向の位置が共通する分割領域群に含まれる分割領域の中から対象分割領域を選択させ、
前記選択された対象分割領域の観測情報に基づいて雨量情報を導出させる、
プログラム。
On the computer,
Observation information indicating the state of the atmosphere for each of a plurality of divided regions where the predetermined region is divided in the horizontal direction and the vertical direction, and quality information indicating the quality of the observation information for each of the divided regions,
Based on the obtained information, the target position is selected from among the divided regions included in the divided region group having the same horizontal position,
Deriving rainfall information based on the observation information of the selected target divided region,
program.
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