のろのろのろ雑記

_ [ColdFire] ColdFire×P2P地震情報(B) 独自フィルタ vs SI値 (?)

　estimaさんからSI値の計算データと計算方法をいただいたので，どんなものかと，従来の方法とあわせて比べてみました．

比較方法

• 気象庁が公開する地震の観測データを用いる．
  • 震度5弱〜7を観測した，7つの地震・143のデータ．
  • サンプリング周波数は100 Hz，ほぼすべて0.001ガル単位での記録．
• 従来の方法（独自フィルタ）による値とSI値を計算する．
  • 独自フィルタ: 100サンプル移動平均を基準点（オフセット）とし，15サンプル移動平均をデータとする．
    • フィルタ特性は "(5) ノイズを除去する" に記載（20 Hz時のものだが，100 Hz時とほぼ同等のはず）．
  • SI値: "<PDF> インテリジェント地震センサの開発" に記載されている計算法をもとにした数値積分計算を行う．
    • ただし，後述する理由により，100サンプル移動平均を基準点（オフセット）とする．
    • 固有周期 T は，0.1から2.5までの区間を0.1刻みで計算

　震度換算値は，それぞれ近似曲線（回帰曲線）の式を用いて算出することとします．

ゼロ点（オフセット）のズレによる，積分時の問題について

　新潟県中越地震では，いくつかの観測点でゼロ点（オフセット）のズレのようなものが発生しており，加速度を積分して速度あるいはSI値を算出する際に，延々と速度・SI値が増えていくという問題が発生しました．

SI値が延々と増え続けるようす

<PDF> 全観測データの計算結果（異常と思われるものに色付け）

　そこで，独自フィルタで用いていた「100サンプル移動平均を基準点（オフセット）とする」方法を，SI値の計算にも適用することとしました．これにより，先述した問題は以下のように解決します．

SI値が正しく(?)計算されるようす

比較結果

<PDF> 比較結果

　うーん，SI値がやや劣る結果になりました．

　詳しく見ると，揺れの周期が長いと思われる十勝沖地震（本震・最大余震）での精度が悪く，相関係数(R^2)は，SI値(3方向)で0.35，独自(3方向)で0.64となりました．それを除くと，SI値が0.85，独自が0.93と良好ですが，SI値の相関が劣る状況は変わりません．

ColdFire基板の加速度センサデータは

　いや，ColdFire基板の加速度センサデータなら，「平常時震度3」という状況を改善出来る方法として使えるかもしれない…！

センサデータ

　…あれ，あれれ？

　SI値を使うのはちょっと微妙かも．

参考

• 気象庁 | 強震観測結果
• <PDF> インテリジェント地震センサの開発