[S-SS09] 強震動・地震災害

[SSS09-P05] 単純形状アレーから微動の到来方向を推定する手法の検討

*木村 春里¹、友部 遼¹、盛川 仁¹ (1.東京工業大学　環境・社会理工学院)

キーワード：微動、レイリー波、FKスペクトル、アレー観測

比較的自由に配置されたわずか3つの観測点からなるアレーによる微動の上下動成分の同時観測記録から、Frequency-wavenumber spectrum (FKスペクトル)と類似した性質をもつQuasi-frequency-wavenumber spectrum (疑似FKスペクトル)を作成する手法を考案した。
この手法は、Particle swarm optimization (PSO)なるメタヒューリスティックな手法を用いることにより、観測点の配置を比較的自由に行うことが可能である点、要求する観測点数が少ないにもかかわらず、微動の到来方向に関する豊富な情報を得ることができるという点にその特徴がある。また、得られる疑似FKスペクトルは、FKスペクトルを有効モードでの表現に変形したものであり、ある振動数における到来方向に対する強度分布は、到来方向を変数とした1変数関数として表される。提案手法ではこの関数形を仮定し、PSOによって得られた分布の広がりに関する情報からその関数を規定するパラメータを同定することにより、分布の関数を近似的にではあるが具体的に決めることができる。だたし、同定することのできるパラメータ数には限りがあるため、複雑な形状の関数を分布の関数形として仮定することはできず、単峰性の対象形状関数のみを考慮の対象とした。
提案手法を理想的な合成データと実際のフィールドデータに対して適用し、その性能を評価した。理想的な合成データに対してこの手法を適用することにより、手法自体の持つ性能の上限を検証し、実際のフィールドデータに対して適用することにより、ノイズを含むデータに対する適用性を確認した。
合成データを用いた検証では、波動場が等方的なものでない限りは、平均的な到来方向と到来方向分布の集中度がそれぞれ正しく推定可能であることが確認された。また、正三角形ではなく、扁平な三角形形状のアレーを使用した場合であっても、正三角形アレーを使用した場合と大差ない結果が得られることが確認された。
フィールドデータへの適用に際しては、微動の到来方向に関する情報を取得する既存の手法として代表的なCapon(1969)による手法から得られるFKスペクトルと、提案手法により得られる疑似FKスペクトルを比較し、単一モードが卓越するような周波数帯において、到来方向に対する強度分布が単峰性の対称な関数とみなせる場合には、それらがおおよそ一致することが確認された。