Ⅰ-1 水 先 人 乗 下 船 時 の 身 体 運 動 に 関 する 基 礎 研 究 - 三 級 水 先 修 業 生 の 特 徴 - 学 生 会 員 藤 澤 邦 臣 ( 神 戸 大 学 大 学 院 ) 正 会 員 村 井 康 二 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 林 祐 司 ( 神 戸 大 学 ) 非 会 員 藤 田 孝 之 ( 兵 庫 県 立 大 学 ) 非 会 員 樋 口 行 平 ( 科 学 技 術 振 興 機 構 ) 非 会 員 前 中 一 介 ( 兵 庫 県 立 大 学 ) 水 先 業 務 において 海 上 における 水 先 要 請 船 舶 と 水 先 艇 間 における 移 乗 による 乗 下 船 ( 以 下 乗 下 船 という)は 水 先 人 にとって 身 体 的 危 険 を 伴 う 労 働 環 境 の 一 つである そして 全 国 発 生 件 数 から 見 れ ば 3 年 に 1 人 の 頻 度 で 死 亡 事 故 が 発 生 している (1) 一 方 水 先 人 免 許 については 平 成 18 年 の 水 先 法 改 正 により 従 来 の 船 長 経 験 を 必 要 とする 一 級 水 先 人 を 含 む 3 養 成 施 設 ( 神 戸 大 学 海 事 科 学 研 究 科 東 京 海 洋 大 学 海 洋 科 学 技 術 研 究 科 海 技 大 学 校 )の 2 年 6 月 にわたる 水 先 人 養 成 課 程 修 了 による 三 級 水 先 人 までの 等 級 別 免 許 制 度 へと 移 行 した 本 研 究 では 熟 練 水 先 人 はもとより 新 しい 水 先 制 度 により 平 成 23 年 度 から 水 先 現 場 に 登 場 する 三 級 水 先 人 までの 乗 船 経 験 差 や 年 齢 差 を 包 括 的 に 扱 える 乗 下 船 時 にお ける 安 心 安 全 を 確 保 する 為 の 研 究 の 端 緒 として 三 級 水 先 修 業 生 を 対 象 とした 乗 下 船 時 の 身 体 運 動 を 小 型 加 速 度 センサにより 測 定 する そして 得 られ た 乗 下 船 時 の 身 体 運 動 に 関 する 知 見 について 報 告 す る 2. 身 体 加 速 度 の 測 定 実 験 2.1 実 験 概 要 三 級 水 先 修 業 生 を 対 象 とした 乗 下 船 時 における 身 体 加 速 度 の 測 定 実 験 は 大 阪 湾 水 先 区 における 水 先 現 場 実 習 において 実 施 した 乗 下 船 場 所 は 友 ケ 島 沖 である 被 験 者 は 大 阪 湾 水 先 区 三 級 水 先 修 業 生 3 名 ( 男 23~32 歳 ) 測 定 データは 合 計 21 ケース( 乗 船 12 下 船 9) 内 訳 としては 被 験 者 A:11 ケー ス( 乗 船 6 下 船 5) 被 験 者 B:6 ケース( 乗 船 3 下 船 3) 被 験 者 C:4 ケース( 乗 船 3 下 船 1)であ った 2.2 データ 測 定 用 加 速 度 センサ 身 体 加 速 度 データの 測 定 実 験 に 使 用 した 加 速 度 セ ンサは 水 先 業 務 に 支 障 をきたさない 為 小 型 3 軸 加 速 度 センサ:MMA7261QT-ND サイズ 54 39 18mm レンジ±10G 分 解 能 0.04G を 腰 部 に 通 した ベルトに 装 着 することで 1 秒 間 毎 の 最 大 値 最 小 値 を 記 録 した 内 部 データサンプリング 周 波 数 1.6kHz である 3. 結 果 および 考 察 Fig.1 に 人 身 事 故 発 生 件 数 の 多 い 下 船 時 における 測 定 結 果 の 一 例 を 示 す Fig.1 より 下 船 時 ではパイ ロットラダー 使 用 時 には 船 体 動 揺 の 要 素 が 含 まれ 身 体 上 下 及 び 前 後 方 向 に 加 速 度 が 生 じており 水 先 艇 への 移 乗 時 には 上 下 方 向 よりも 前 後 方 向 への 加 速 度 が 大 きいことがわかった この 傾 向 は 8 割 程 度 の 測 定 データに 対 して 同 様 の 傾 向 が 見 られた つまり 下 船 時 にはそのまま 下 側 へ 降 りるのではなく 飛 び 移 ろうとする 重 力 に 抗 する 力 を 必 要 とする 身 体 前 後 方 向 に 動 作 している これらの 結 果 から 3 軸 加 速 度 計 により 乗 下 船 時 の 水 先 人 の 身 体 運 動 特 性 を 把 握 することにより より 安 全 で 安 心 な 乗 下 船 時 の 体 捌 き コツ を 定 量 的 に 評 価 することへの 可 能 性 を 確 認 できたと 考 える 今 後 は 水 先 修 業 生 のデータ 数 の 蓄 積 および 熟 練 水 先 人 との 比 較 評 価 を 行 う 必 要 が ある Pilot boat transfer Fig. 1 The result of a body acceleration while a pilot boat transfer (X:Up and Down Y:Right and Left Z:Fore and Back) 参 考 文 献 (1) 林 祐 司, 藤 澤 邦 臣, 村 井 康 二, 水 先 人 の 乗 下 船 および 乗 船 時 の 人 身 事 故 発 生 傾 向, 日 本 航 海 学 会 論 文 集, Vol.121, pp.117-124, 2009.
Ⅰ-2 短 距 離 区 間 の 歩 行 速 度 による 疲 労 度 評 価 の 基 礎 実 験 水 先 人 の 体 調 管 理 方 法 の 提 案 に 向 けて 正 会 員 戸 羽 政 博 ( 海 技 大 学 校 ) 正 会 員 林 祐 司 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 村 井 康 二 ( 神 戸 大 学 ) 海 難 発 生 の 主 な 原 因 の 一 つとして 見 張 り 不 十 分 が 挙 げられるが これらヒューマンエラーは 疲 労 が 原 因 で 生 起 するものが 多 い そこで 事 前 に 疲 労 状 態 を 知 ることができれば 疲 労 に 対 する 自 己 管 理 意 識 を 高 めることができ 海 難 発 生 を 事 前 に 察 知 し 結 果 としてその 発 生 を 低 減 させることができる 本 論 では 人 の 歩 行 速 度 と 疲 労 に 注 目 し 疲 労 を 定 量 的 に 評 価 できる 方 法 について 検 討 する 具 体 的 には 水 先 人 の 健 康 管 理 方 法 の 提 案 に 向 け 短 距 離 区 間 における 精 度 の 高 い 歩 行 速 度 の 測 定 方 法 を 用 い て 速 度 を 求 め 疲 労 との 関 連 について 議 論 する 2. 歩 行 速 度 の 測 定 実 験 と 速 度 差 の 算 出 本 実 験 は 以 下 の 手 順 により 行 う (1) 歩 行 速 度 測 定 実 験 場 所 の 設 定 ( 大 学 構 内 の 講 義 棟 にある 通 路 の 長 さ 30m 幅 2mの 南 北 直 線 区 間 ) (2)ビデオカメラによる 通 路 縦 方 向 ( 南 北 方 向 )か らの 歩 行 軌 跡 調 査 (Fig. 1 に 示 す 10m 区 間 ) (3)ビデオカメラによる 通 路 横 方 向 からの 歩 行 速 度 測 定 実 験 ((2)の 区 間 のうち 長 さ 3.29m の 区 間 ) (4) 歩 行 速 度 の 算 出 と 講 義 前 後 の 速 度 の 比 較 3. 結 果 及 び 考 察 (1) 歩 行 軌 跡 調 査 結 果 North Gate では 84% South Gate では 96%の 人 が 中 央 付 近 (L1 から R1 間 )を 通 るという 結 果 が 得 られた (2) 歩 行 速 度 と 速 度 差 歩 行 速 度 測 定 実 験 の 被 験 者 は 延 べ 17 人 で 全 員 が 教 員 であり 90 分 の 講 義 の 前 後 に 本 人 に 実 験 の 通 知 を 行 わずに 測 定 実 験 を 行 った Fig. 1 に 各 被 験 者 に 対 する 歩 行 速 度 差 を 示 す 講 義 前 後 で 歩 行 速 度 差 が 生 じることを 確 認 で きた 17 人 中 14 人 において 講 義 前 より 講 義 後 の 歩 行 速 度 が 低 下 している これは 90 分 の 講 義 における 講 話 立 位 状 態 の 継 続 といった 要 素 から 疲 労 が 生 起 したためであると 考 えられる また 3.29 メートルという 短 区 間 における 歩 行 速 度 か ら その 差 異 を 確 認 できたことは 測 定 領 域 が 限 定 される 水 先 人 の 疲 労 度 調 査 を 限 られた 空 間 で 実 施 できる 可 能 性 があることを 示 唆 している 4. 今 後 の 課 題 水 先 人 会 の 協 力 を 得 て 水 先 人 の 仕 事 前 及 び 仕 事 後 の 歩 行 速 度 の 測 定 と 体 調 に 関 するアンケート 調 査 を 行 い 歩 行 速 度 と 疲 労 の 関 係 を 明 確 にし 仕 事 前 の 疲 労 度 に 関 する 情 報 提 供 を 行 いたい Center L4 L3 L2 L1 O R1 R2 R3 R4 Classroom North Gate 2301 10m ~ South Gate 2303 20cm Long Seat L4 L3 L2 L1 O R1 R2 R3 Fig. 1 Gates for walking tracks Center of Passage 3.29m Window Frame(L: 3.20m) 20.56m 20.0m Video Camera 1.0m 35.8m Fig. 2 Gates for walking tracks (km) Fig. 3 Difference of walking speed between before and after of his/her lecture
Ⅰ-3 水 先 人 による 操 船 号 令 を 確 実 に 伝 達 するための 留 意 点 と 要 件 についての 考 察 学 生 会 員 中 西 友 則 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 広 野 康 平 ( 神 戸 大 学 ) 水 先 業 務 は 様 々な 国 籍 の 船 長 や 乗 組 員 を 相 手 とし 大 型 船 から 危 険 物 積 載 船 に 至 るまで 多 種 多 様 な 船 舶 をどのようなコンディションにあっても 安 全 かつ 効 率 的 に 嚮 導 することが 求 められる さらに 気 象 海 象 による 外 乱 の 影 響 地 形 障 害 物 等 についても 考 慮 しなければならない このとき 母 国 語 の 違 い 外 乱 の 影 響 ( 風 音 雨 音 等 ) 船 の 構 造 物 電 波 の 障 害 等 によって 水 先 人 の 号 令 が 相 手 に 伝 わらない もしくは 間 違 って 伝 わる 状 況 がある 船 舶 交 通 が 輻 輳 する 場 面 離 着 岸 等 の 場 面 においては 意 志 伝 達 が 不 確 実 になると 航 行 上 の 危 険 が 増 すと 考 えられる そこで 本 研 究 では 本 船 の 乗 組 員 やタグボートに 対 して 操 船 号 令 を 伝 える 際 の 1 誤 伝 達 の 有 無 2 その 理 由 3 工 夫 の 必 要 性 についての 意 識 4 工 夫 の 内 容 について 伊 勢 三 河 湾 水 先 区 水 先 人 会 の 水 先 人 に 対 してアンケート 調 査 を 実 施 した[119 名 を 対 象 とし 56 名 (47%)の 回 答 を 得 た] 本 論 文 はその 結 果 から 水 先 人 による 誤 伝 達 を 回 避 するための 留 意 点 を 抽 出 するとともに 誤 伝 達 の 回 避 を 確 実 にするた めの 要 件 について 考 察 した 2. アンケートの 結 果 Table 1 に 誤 伝 達 の 発 生 の 有 無 Table 2~6 に 操 舵 主 機 操 作 スラスタ 操 作 タグボート 係 留 作 業 のそれぞれにおいて 誤 伝 達 が 発 生 した 主 たる 理 由 を 示 す Table.1 The miscommunication occurrence situations The stage of miscommunications Answer ratio(%) Case of Rudder orders 83.9 Case of Engine orders 53.8 Case of Thruster orders 48.2 Case of Tug s orders 66.1 Case of Mooring orders 41.1 Table.2 Cause of miscommunications at Steering order Because of shipside mistakes and misunderstanding 30.9% Because of lack of Q/M s skills 18.2% Table.3 Cause of miscommunications at Engine order Because of shipside mistakes and misunderstanding 32.3% Because of physical impede 16.1% Table.4 Cause of miscommunications at Thruster order Because of shipside mistakes and misunderstanding 33.3% Because of Captain s own discretion 28.6% Table.5 Cause of miscommunications at Tug order Because of transceiver error in operations 20.4% The ostensible reasons 20.4% The interference of others 14.3% Poor reception of transceiver and transmission obstacle 14.3% Table.6 Cause of miscommunications at Mooring order Because of shipside miscommunications 35.3% Because of lack of shipside skills 23.5% Because of lack of English knowledge 23.5% Table 7 に 誤 伝 達 を 回 避 するための 工 夫 の 必 要 性 に 対 する 意 識 を 示 す 操 舵 号 令 については 回 答 者 全 員 が 何 らかの 工 夫 が 必 要 と 認 識 している 操 舵 に 関 する 工 夫 の 内 容 を Table 8 に 示 す Table. 7 Needs to add some resources for ordering Steering Engine Thruster Tug Mooring Ratio(%) 100.0 76.8 69.6 14.3 42.9 Table.8 The additional resources to avoid miscommunications with Q/M To use gestures 63.6% To watch the face and eyes of Q/M 15.6% To indicate numbers using fingers 6.5% To conform the indicators 6.5% 3. 水 先 人 の 意 識 としての 留 意 点. 操 舵 号 令 の 伝 達 に 関 しては 厳 密 さを 求 めて 身 振 り 手 振 りを 伴 う 工 夫 を 実 施 する 主 機 操 作 に 関 しては 誤 伝 達 も 発 生 し 身 振 り 等 の 工 夫 の 必 要 性 も 認 めているが 主 機 の 応 答 の 遅 れによる 時 間 な 余 裕 があり 誤 伝 達 のフォ ローができるため 操 舵 の 時 ほどの 厳 密 さを 求 めていない スラスタ 操 作 についても 誤 伝 達 は 発 生 し 工 夫 の 必 要 性 も 認 めている しかし 本 船 側 の 使 用 上 の 制 約 や 船 長 の 判 断 による 部 分 もある タグボートに 関 しては 現 在 対 策 としてトラン シーバーの 使 用 方 法 を 工 夫 するしかない 4. まとめ 水 先 人 は 音 声 だけではなく 身 振 り 手 振 りを 伴 った 意 図 の 伝 達 を 確 実 にするための 工 夫 を 実 践 して いる ただし 音 声 は 時 間 の 経 過 とともに 消 滅 し 身 振 り 手 振 りの 効 果 も 行 っている 間 だけに 留 まる 依 然 として 現 状 の 号 令 内 容 は 個 々の 記 憶 に 頼 らざ るを 得 ないでいる 号 令 を 時 間 的 に 固 着 して 表 示 す る 工 夫 ( 媒 体 )が 有 効 であると 考 えられる
Ⅰ-4 パイロットきょう 導 中 に 発 生 した 事 故 の 原 因 分 析 正 会 員 内 野 明 子 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 小 林 弘 明 ( 東 京 海 洋 大 学 ) パイロットは 経 験 豊 富 で 熟 練 技 能 を 持 つ 海 技 者 であると 認 められている 故 に 困 難 な 航 海 環 境 に 遭 遇 しても 常 に 適 切 な 行 動 が 期 待 され 困 難 な 航 海 環 境 である 時 こそパイロットは 必 要 とされている しかし パイロットきょう 導 中 の 船 舶 航 行 であって も 事 故 は 発 生 している 2. ブリッジチームにおけるパイロットの 機 能 遭 遇 する 航 海 海 域 の 状 態 に 対 して 本 来 のブリッ ジチームメンバーだけでは 対 処 が 困 難 な 時 パイロ ットは 有 力 な 支 援 者 としてブリッジチームに 加 わる この 関 係 を Fig.1 に 示 す Responding competence by Mariners μ H μ H Dangerous situation 45 μ E Required competence by Navigational environment Fig. 1 Required Competence from Bridge Team Including a Pilot Fig.1 について 横 軸 は 航 海 環 境 により 決 定 される 航 海 困 難 度 を 縦 軸 はその 時 航 海 に 関 わるブリッジチ ームメンバー 全 体 によって 実 際 に 発 揮 される 能 力 を 示 している そして 縦 軸 と 横 軸 の 値 が 釣 合 う 点 の 集 合 即 ち 航 海 環 境 が 安 全 な 航 海 のために 要 求 す る 能 力 と ブリッジチームが 発 揮 する 能 力 が 釣 合 って 安 全 が 確 保 された 状 態 を 傾 き 45 度 の 直 線 で 示 し 要 求 よりも 発 揮 される 能 力 が 低 い 場 合 は 不 安 全 な 状 態 である 概 念 を 示 している 航 海 環 境 μ E に 対 し パイロットが 加 わる 以 前 のブリッジチームが 標 準 的 に 発 揮 する 能 力 がμ H の 時 は 不 安 全 な 状 態 ( 点 A) となる しかし パイロットが 加 わってブリッジチ ーム 全 体 の 能 力 がμ H に 向 上 できると 安 全 な 状 態 ( 点 B)が 確 保 できることを 示 している B A Bridge team including a Pilot Original Bridge team 3. 事 故 解 析 より 抽 出 された 要 因 平 成 5~18 年 の 間 に 2 隻 以 上 の 航 行 船 舶 間 で 発 生 し パイロットきょう 導 が 関 連 していた 衝 突 事 故 37 件 について 解 析 した 海 難 事 故 裁 決 録 に 記 述 された 事 故 発 生 過 程 を 対 象 に 小 林 らによって 提 案 されて いる 安 全 運 航 に 必 要 な 要 素 技 術 の 9 要 素 を 基 準 に 実 施 した 本 論 では 特 に 視 界 制 限 状 態 で 発 生 した 13 件 の 事 故 パイロットきょう 導 中 の 船 舶 15 隻 の 結 果 から 抽 出 された Lookout Rule of Road Management に 分 類 される 行 動 が 航 海 環 境 の 要 求 に 対 して 顕 著 に 不 十 分 であった 特 性 について 述 べる 4. 事 故 発 生 過 程 におけるパイロットを 含 むブリ ッジチームの 行 動 Fig.2 は 前 項 のように 抽 出 された 行 動 の 詳 細 を 知 るために 衝 突 対 象 船 について 初 認 衝 突 危 険 の 認 識 回 避 行 動 の 開 始 の 3 段 階 に 示 したものである Remaing time before Collisions [min] 30 25 20 15 10 5 0 Bridge teams including a Pilot First detection Recognizing risks First action for avoiding Fig. 2 Timing of Major Actions for Collision Avoiding in Past Collisions 通 常 安 全 な 衝 突 回 避 のためには 初 認 時 で 25 分 の 残 時 間 が 必 要 である (1) のに 対 し 衝 突 した 船 舶 を 初 認 した 時 点 で 衝 突 までの 残 時 間 が 5~15 分 程 度 で あり 衝 突 危 険 の 認 識 回 避 行 動 までに 十 分 な 時 間 の 確 保 が 難 しかったことが 明 らかとなった そして パイロットの 効 果 を 活 用 できないブリッジチームで は Managementに 重 要 な 要 因 のあることが 判 明 した 参 考 文 献 (1) 小 林 弘 明 MARINER S FUNCTION FOR SAFE NAVIGATION Proceedings of MARSIM2009 ( International Conference on Marine Simulation and Ship Maneuverability, Panama, August 16-20, 2009 )
Ⅰ-5 水 先 人 避 航 行 動 の 特 徴 と 衝 突 海 難 防 止 正 会 員 竹 本 孝 弘 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 非 会 員 野 村 知 意 ( 東 京 海 洋 大 学 大 学 院 ) 正 会 員 矢 吹 英 雄 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 井 上 一 規 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 水 先 人 は 水 先 区 における 複 雑 な 水 域 事 情 等 につい て 知 識 技 能 を 確 認 された 専 門 家 であり 水 先 人 が 操 船 する 船 舶 の 航 行 安 全 だけでなく 水 域 全 体 の 船 舶 交 通 の 安 全 や 海 洋 環 境 の 保 全 船 舶 航 行 の 円 滑 化 等 を 通 じ た 港 湾 機 能 の 維 持 向 上 に 大 きく 寄 与 している 船 舶 交 通 が 輻 輳 し 複 雑 な 航 行 環 境 をもつ 水 先 区 で 海 難 が 発 生 した 場 合 人 命 財 産 環 境 等 に 対 して 多 大 なる 影 響 を 及 ぼすこととなるが 昨 今 の 危 険 物 積 載 船 を 含 む 船 舶 の 大 型 化 船 舶 交 通 の 輻 輳 化 海 洋 環 境 保 護 の 必 要 性 の 高 まり 等 も 相 まって 水 先 制 度 の 意 義 効 果 は 一 層 重 要 なものとなっている そこで 本 研 究 では 水 先 人 の 衝 突 海 難 防 止 を 目 的 とし 海 難 審 判 裁 決 より 水 先 人 の 関 係 した 過 去 の 衝 突 海 難 の 詳 細 を 調 査 した そして 衝 突 海 難 における 水 先 人 の 避 航 行 動 を 分 析 することでその 特 徴 を 把 握 し 水 先 人 のヒューマンエラーによる 衝 突 海 難 を 防 止 するた めの 方 策 を 提 案 する 2. 水 先 人 避 航 行 動 の 特 徴 水 先 人 の 避 航 行 動 の 特 徴 を 把 握 するため 海 難 審 判 裁 決 録 において 平 成 元 年 から 平 成 20 年 に 裁 決 された 水 先 人 の 操 船 中 に 発 生 した 衝 突 海 難 事 例 92 隻 につい て 調 査 した その 調 査 を 基 に 水 先 人 の 避 航 行 動 を 避 航 行 動 モデル (1) を 使 用 して 避 航 行 動 の 各 ステップに 分 類 した 結 果 を 図 1 に 示 す 横 軸 の[ ]はエラーの 種 類 数 値 は 発 生 件 数 を 示 す 一 般 操 船 者 の 場 合 6 割 以 上 のエラーは 他 船 の 認 識 と 動 静 の 識 別 までのステップで 発 生 しており 特 に 認 識 した 他 船 の 動 静 を 正 しく 識 別 するステップでの 操 船 者 行 動 が 衝 突 海 難 に 大 きく 影 響 していることがわかっ ている (1) 一 方 水 先 人 の 場 合 は 当 該 ステップのエラ ーは 約 4 割 で 一 般 操 船 者 よりも 低 いが 避 航 行 動 の 後 半 のステップ 衝 突 のおそれを 確 認 したが 危 険 を 認 識 しない および 衝 突 の 危 険 を 確 認 したが 適 切 な 避 航 法 を 決 定 しない で 5 割 程 度 のエラーが 発 生 している 一 般 操 船 者 が 他 船 の 動 静 識 別 までのステップでエラー を 犯 しがちであるのに 対 し 水 先 人 は 他 船 との 衝 突 の おそれを 確 認 した 後 にエラーを 犯 すことが 多 い つま り 水 先 人 は 衝 突 のおそれがあることを 知 りつつも それに 対 する 危 険 の 認 識 に 失 敗 し また 危 険 を 認 識 し ても 適 切 な 避 航 行 動 を 決 定 せず 衝 突 に 至 るという 傾 向 A: 他 船 を 認 識 しない R: 認 識 したが 動 静 を 把 握 しない E: 動 静 を 識 別 したが 衝 突 のおそれを 認 識 しない C1: 衝 突 のおそれを 検 出 したが 確 認 しない C2: 衝 突 のおそれを 確 認 したが 危 険 を 認 識 しない D: 衝 突 の 危 険 を 確 認 したが 適 切 な 避 航 法 を 決 定 しない P: 適 切 な 避 航 法 を 決 定 したが 実 行 しない 件 [2.1.1] 9 [2.1.2] 8 [3.1.1] 8 [3.2.2] 5 [3.4.2] 1 [2.3.1] 3 [2.1.4] 1 [2.2.1] 2 [2.2.2] 3 [3.1.4] 3 [3.2.1] 22 [3.3.2] 22 仮 定 によるすり 替 え 11 隻 [2.1.3] 1 先 入 観 22 隻 状 態 選 択 ミス 22 隻 [2.2.3] 11 図 1 避 航 行 動 の 各 ステップでのエラー [2.3.2] 1 [3.2.3] 1 [3.3.1] 4 [3.3.3] 2 [2.3.3] 1 0 5 10 15 20 25 30 が 見 られる また 水 先 人 の 避 航 行 動 のパタン 分 析 で は 衝 突 のおそれの 確 認 までは 正 しく 実 行 するが 衝 突 の 危 険 の 確 認 に 失 敗 をしてしまうパターンが 23% と 多 く 見 られ 相 手 船 と 衝 突 のおそれがある 体 勢 であ ることを 知 りながらもそのまま 接 近 を 続 け 相 手 船 の 避 航 に 期 待 したために 衝 突 に 至 る 傾 向 が 強 いことがわ かった 3. 結 論 水 先 人 の 避 航 行 動 には 初 期 のステップで 発 生 した エラーにより 衝 突 に 至 るケースと 衝 突 直 前 の 最 終 ス テップでエラーを 犯 し 衝 突 に 至 るケースが 見 られるが これらはどちらも 水 先 人 の 相 手 船 動 静 に 対 する 憶 断 や 先 入 観 によるものである これらのエラーを 犯 さない ためには 他 船 動 静 の 識 別 を 確 実 正 確 に 行 い 相 手 船 による 避 航 行 動 に 過 度 の 期 待 を 持 たないようにする ことが 重 要 である また 避 航 行 動 の 初 期 のステップ で 発 生 したエラーより 避 航 の 必 要 性 を 判 断 し 避 航 法 を 決 定 する 最 終 ステップでのエラーが 多 いという 特 徴 から 衝 突 のおそれ が 発 生 する 前 に 先 行 避 航 を 行 うこと 船 橋 のブリッジチームを 積 極 的 に 活 用 する ことが 衝 突 海 難 防 止 に 重 要 である 参 考 文 献 (1) 竹 本 孝 弘 岩 崎 裕 行 他, 操 船 者 の 情 報 処 理 システム に 基 づく 避 航 行 動. 日 本 航 海 学 会 論 文 集 第 120 号
Ⅰ-6 水 先 人 のための OZT を 用 いた 避 航 操 船 の 評 価 について 正 会 員 榧 野 純 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 矢 吹 英 雄 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 大 矢 賢 太 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 今 津 隼 馬 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 2007 年 より 新 しく 水 先 人 の 養 成 教 育 制 度 が 導 入 された これにより 水 先 人 養 成 施 設 において 必 要 な 技 能 を 習 得 し 水 先 人 試 験 に 合 格 すれば 海 上 で の 実 務 経 験 が 無 くても 水 先 人 になれる 様 になった 従 来 水 先 人 として 必 要 な 技 能 は 長 期 にわたる 海 上 での 実 務 経 験 の 中 で 習 得 するものであった それに 対 し 新 しい 制 度 の 水 先 修 業 生 ( 以 下 修 業 生 とす る)は 養 成 教 育 期 間 の 中 で 水 先 人 として 必 要 な 技 能 を 習 得 する 事 になる 特 に 水 先 業 務 で 欠 かせない 重 要 な 技 能 の 一 つである 避 航 操 船 については 結 果 的 に 他 船 と 衝 突 しなかった 場 合 に 衝 突 の 危 険 性 があ ったのかどうかについて 明 確 にする 事 が 困 難 であり 操 船 結 果 に 優 劣 をつける 事 が 難 しい また 避 航 操 船 の 結 果 について 評 価 を 具 体 的 に 示 す 事 ができれば 修 業 生 等 が 効 率 的 に 避 航 操 船 の 技 能 を 習 得 できる そこで 本 研 究 では 水 先 人 の 避 航 操 船 について 着 目 し 修 業 生 等 が 行 った 操 船 シミュレーションの 結 果 に OZT の 計 算 を 利 用 して 解 析 する 避 航 操 船 の 評 価 について 検 討 する 事 とした 2. 本 研 究 で 使 用 した 操 船 シミュレーション 結 果 本 研 究 で 使 用 したシミュレーション 結 果 のシナリ オは 時 刻 16 時 30 分 頃 自 船 は 全 長 約 200m のコン テナ 船 とし 浦 賀 水 道 航 路 北 側 出 口 から 横 浜 航 路 第 1 号 灯 標 付 近 まで 航 行 するものである このシナリ オは 東 京 湾 で 水 先 業 務 をする 上 で 最 も 注 意 を 要 する 交 通 の 難 所 を 模 擬 しており 操 船 者 は 自 船 前 方 を 右 から 左 へ 通 り 過 ぎていく 船 舶 群 の 間 を 縫 う 様 に 操 船 しなければならない 本 研 究 では ベイ 水 先 の 経 験 を 有 する 者 ( 以 下 経 験 者 とする)7 ケースと 修 業 生 13 ケースの 合 計 20 ケースの 操 船 結 果 に OZT の 計 算 を 利 用 して 解 析 を 行 った 3. OZT を 利 用 した 結 果 Fig.1 に 解 析 結 果 の 1 例 を 示 す この 図 は 自 船 の 位 置 を 中 心 とし 船 体 の 前 後 左 右 方 向 について OZT が 自 船 に 一 番 接 近 した 点 をプロットしたものである また 実 際 の 航 跡 において 修 業 生 では 異 常 接 近 ( 本 研 究 では 他 船 との 距 離 が 200m 未 満 になった 場 合 を 異 常 接 近 とした)した 結 果 が 3 ケースあったのに 対 し 経 験 者 では 異 常 接 近 したケースが 無 かった Fig.1 より 修 業 生 では 自 船 から OZT までの 距 離 が 200m 未 満 となるケースが 8 ケースあったのに 対 し 全 ての 経 験 者 は OZT を 自 船 から 200m 以 上 離 す 様 に 操 船 していた 事 がわかる これらの 事 から 修 業 生 の 幾 つかのケースは 他 船 と 異 常 接 近 はしなかったが 衝 突 の 危 険 があったと 考 えられる また 経 験 者 は 経 験 を 積 み 重 ねていく 中 で OZT の 様 な 危 険 領 域 を 正 確 に 把 握 できる 様 になっており その 結 果 複 雑 な 航 行 環 境 においても OZT を 避 ける 様 な 安 全 なル ートを 選 択 していると 考 えられる さらに 修 業 生 の 結 果 で 自 船 から OZT までの 距 離 が 200m 未 満 とな るケースについてその 原 因 を 調 べたところ 安 全 に 航 過 する 事 ができない 船 舶 群 の 間 を 航 過 しようとし ている 事 が OZT の 分 布 からわかった この 様 に 操 船 結 果 に OZT の 計 算 を 利 用 する 事 で 衝 突 の 危 険 の 有 無 やどの 行 動 決 定 で 衝 突 の 危 険 が 生 じたのかを 明 確 に 示 す 事 ができる 修 業 生 としても OZT の 分 布 を 知 る 事 によって 正 しい 避 航 操 船 の 仕 方 が 具 体 的 に 示 されるので 避 航 操 船 の 技 能 の 習 得 がより 効 率 的 に なると 期 待 できる Fig.1 Simulation results 4. おわりに 本 研 究 では 水 先 修 業 生 等 が 行 った 避 航 操 船 の 評 価 に OZT を 利 用 する 事 について 検 討 を 行 った その 結 果 OZT の 利 用 によって 衝 突 の 危 険 性 の 有 無 やど の 行 動 決 定 で 衝 突 の 危 険 が 生 じたのかを 明 確 に 示 せ る 事 から 避 航 操 船 の 評 価 に OZT の 利 用 が 有 効 であ る 事 がわかった
Ⅰ-7 操 船 シミュレータによる 着 桟 訓 練 の 評 価 手 法 について 正 会 員 井 上 一 規 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 非 会 員 日 向 野 史 崇 ( 東 京 海 洋 大 学 大 学 院 ) 正 会 員 岡 崎 忠 胤 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 矢 吹 英 雄 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 平 成 19 年 4 月 より 施 行 された 改 正 水 先 法 に 基 づき 本 学 等 の 船 員 教 育 機 関 において 商 船 での 乗 船 経 験 を 有 しない 者 を 対 象 とした 三 級 水 先 人 の 養 成 が 開 始 され 2 年 が 経 過 した 船 長 航 海 士 として 商 船 の 操 船 経 験 を 有 しない 三 級 水 先 人 の 養 成 においては 操 船 シミュ レータ 訓 練 が 不 可 欠 であり 本 学 においても 離 着 桟 訓 練 輻 輳 海 域 における 航 行 訓 練 等 を 実 施 している 訓 練 は 水 先 業 務 に 精 通 した 水 先 人 経 験 者 のインスト ラクタにより 行 われており 訓 練 生 の 操 船 技 術 は 主 としてインストラクタの 主 観 に 基 づいて 評 価 されるの が 一 般 的 である これら 商 船 の 操 船 経 験 を 有 しない 三 級 水 先 人 に 対 する 操 船 シミュレータ 訓 練 をより 効 率 的 に 行 い かつ 効 果 のあるものとするためには 操 船 技 術 を 客 観 的 な 指 標 に 基 づいて 短 時 間 かつ 効 率 的 に 評 価 する 手 法 の 開 発 が 必 要 と 考 える そこで 操 船 シミュレータ 訓 練 が 終 了 する 毎 に 出 力 される 船 体 運 動 の 時 系 列 データに 着 目 し これらを 指 標 として 訓 練 生 の 操 船 技 術 を 客 観 的 かつ 容 易 に 評 価 する 手 法 を 検 討 した 2. 評 価 方 法 と 評 価 例 三 級 水 先 人 を 対 象 とした 操 船 シミュレータによる 着 桟 操 船 訓 練 では まず インストラクタによるブリー フィングの 後 インストラクタが 模 範 操 船 を 示 して 各 訓 練 生 に 同 一 の 環 境 状 況 で 訓 練 を 実 施 している こ のとき 実 際 に 操 船 を 行 う 水 先 人 役 の 訓 練 生 以 外 は 船 長 航 海 士 操 舵 手 として 操 船 を 補 佐 しながら 操 船 を 見 学 する 一 つの 訓 練 シナリオが 終 了 すると 航 跡 図 の 他 船 速 船 首 方 位 等 の 船 体 運 動 及 び 操 舵 ス ラスタ タグの 使 用 状 況 等 船 体 運 動 の 制 御 に 関 する 時 系 列 データが 出 力 される 一 般 に 訓 練 生 は 模 範 操 船 における 一 連 の 船 体 運 動 の 制 御 法 を 忠 実 に 模 倣 しよ うとする 傾 向 が 見 受 けられるので これに 注 目 して 船 体 運 動 の 時 系 列 データを 指 標 として 操 船 技 術 を 評 価 する 方 法 を 検 討 した 東 京 湾 水 先 区 では 20,000 総 トン 型 商 船 の 入 船 左 舷 係 留 について バースへの 進 入 角 度 20 度 バースの 手 前 2L(L は 垂 線 間 長 )で 行 き 脚 を 2.5 ノットに 制 御 し バース 前 面 に 2B(B は 船 幅 ) 離 して 平 行 に 停 止 させる 操 船 を 標 準 としている そこで 模 範 操 船 訓 練 生 の Fig. 1 Example of the evaluation 操 船 それぞれにおける 速 力 バースまでの 横 距 離 バ ース 法 線 と 船 首 方 位 との 為 す 角 等 の 時 系 列 データを 指 標 とし バースまでの 距 離 をベースとして 整 理 した 次 に 3L 2L 1L 0.5L におけるこれらの 指 標 を 相 互 に 比 較 することにより 操 船 技 術 を 評 価 した Fig.1 は 東 京 港 大 井 4 号 埠 頭 における 20,000 総 トンコンテナ 船 の 入 船 左 舷 係 留 における 訓 練 生 の 操 船 結 果 を インス トラクタのそれと 比 較 したものである 図 中 実 線 は 評 価 を 受 ける 訓 練 生 ( 被 評 価 者 )の 状 態 変 数 ( 時 系 列 データ) は 評 価 ポイントにおけるインストラクタの 指 標 の 平 均 と 標 準 偏 差 は 訓 練 生 15 名 の 平 均 と 標 準 偏 差 を 示 す これにより 被 評 価 者 の 操 船 技 術 をイン ストラクタの 技 術 及 び 全 訓 練 生 の 平 均 的 な 技 術 と 簡 単 に 比 較 でき インストラクタは 客 観 的 な 指 標 に 基 づ く 技 術 の 評 価 と 合 わせ 被 験 者 に 改 善 を 要 する 船 体 運 動 の 制 御 法 等 をフィードバックできると 考 える 3. まとめ 着 桟 操 船 訓 練 を 例 に あるシナリオによる 訓 練 が 終 了 と 同 時 に 本 船 の 船 体 運 動 を 解 析 することにより 評 価 指 標 を 求 め これを 用 いて 操 船 技 術 を 評 価 する 手 法 を 提 案 し この 手 法 による 評 価 の 実 例 を 示 した 提 案 し た 評 価 方 法 により インストラクタは 評 価 を 短 時 間 の 内 に 行 うことが 可 能 で 訓 練 結 果 を 直 ちに 訓 練 生 にフ ィードバックすることにより 訓 練 効 果 を 向 上 させる ことができると 考 える
Ⅰ-8 レーダ 情 報 の 信 頼 度 向 上 - 偽 像 自 動 検 出 正 会 員 中 村 直 哉 ( 海 技 大 学 校 ) 正 会 員 堀 晶 彦 ( 海 技 大 学 校 ) 正 会 員 新 保 雅 俊 ( 三 菱 電 機 株 式 会 社 ) 正 会 員 新 井 康 夫 ( 元 海 技 大 学 校 ) 船 舶 のレーダ 上 に 現 れる 偽 像 は 運 航 者 がレーダ スコープを 系 統 的 に 観 察 することにより 偽 像 真 像 の 判 断 あるいは 偽 像 による 影 響 を 最 小 限 に 抑 える ことが 出 来 る しかし 運 航 者 がレーダ 操 作 のみに 従 事 して 航 行 することは 安 全 運 航 上 好 ましくない 特 に 狭 水 道 や 狭 水 道 付 近 の 輻 輳 海 域 においては 目 視 によ る 見 張 りに 重 きを 置 かなければならない 本 研 究 では 船 舶 の 安 全 運 航 に 支 障 をきたす 偽 像 とそれらの 自 動 検 出 アルゴリズムについて 考 察 をし たので 報 告 する 2. 狭 水 道 付 近 での 航 行 中 における 偽 像 の 影 響 狭 水 道 において 船 舶 は 他 船 に 異 常 に 接 近 するこ ともあり 他 船 が 1 次 反 射 体 となり 反 射 強 度 の 強 い 陸 地 が 2 次 反 射 体 となって レーダ 上 に 鏡 面 反 射 による 偽 像 が 現 れることがある 捕 捉 中 の 第 3 船 が 当 該 偽 像 内 に 入 った 場 合 第 3 船 の 映 像 が 一 時 的 に もマスクされることとなり 第 3 船 のロストやスワ ップが 発 生 する 可 能 性 もある ロストやスワップに より 第 3 船 以 外 の 物 標 を 自 動 追 尾 してしまうこと となり レーダ 情 報 の 見 間 違 い 等 の 混 乱 を 招 いたり 再 度 レーダ 操 作 を 強 いられる 可 能 性 が 出 てくる 狭 水 道 において 鏡 面 反 射 による 偽 像 の 発 生 は 周 囲 の 船 舶 の 航 行 状 態 により 異 なるが 反 射 強 度 の 強 い 陸 地 がある 場 所 を 航 行 する 際 は 偽 像 が 発 生 する 可 能 性 が 高 いと 言 える 偽 像 の 発 生 する 場 所 を 事 前 に 知 っておけば 偽 像 の 検 出 および 偽 像 の 影 響 を 最 小 限 に 抑 え ロストやスワップにより 必 要 とされる レーダ 操 作 を 省 略 することができ 目 視 による 見 張 りを 主 とした 安 全 運 航 に 導 くことができる 3. 偽 像 自 動 検 出 アルゴリズム 本 検 出 方 式 は 1 次 反 射 体 を 航 行 船 舶 とする 鏡 面 反 射 による 偽 像 を 検 出 し レーダ 映 像 から 消 去 する 1 次 反 射 体 の 検 出 は ARPA や ATA 等 で 実 行 されて いる 相 手 船 の 捕 捉 追 尾 方 式 を 基 本 し ARPA 機 能 を 持 つレーダでは 得 られたデータ( 真 針 路 や 映 像 エ コーの 形 状 など)を 用 いる 本 方 式 のアルゴリズム の 概 略 を 以 下 に 示 す 1 1スキャンした 後 ある 一 定 以 上 の 反 射 強 度 を 持 つエコーをピクセル 単 位 にてレベルとともに 記 憶 する (エコーマップの 作 成 ) 2 掃 引 線 が 相 手 船 エコーの 左 端 にかかった 段 階 か ら 右 端 を 終 了 するまでの 間 エコー 後 方 での 偽 像 か 否 かをビット 単 位 にて 検 査 する 偽 像 の 可 能 性 がある 場 合 には 偽 像 レベルを 検 査 すると ともに その 強 度 を 推 定 する これらの 位 置 関 係 を 図 に 示 す 但 し TPijk は 1 次 反 射 体 である i 番 目 の 相 手 船 エコーで j 掃 引 線 上 でのk 番 目 ピクセルのエコーレベル EPijk は 2 次 反 射 体 の エコーレベル それらに 対 する FPijk は 偽 像 レ ベルである Fig.1 Auto False Image Canceling Algorithm 4. 評 価 実 海 域 おいて 海 技 大 学 校 練 習 船 海 技 丸 とレ ーダ 信 号 記 録 装 置 を 用 いて 船 舶 運 航 中 でのレーダ 信 号 を 記 録 し これらを 評 価 に 用 いる また 記 録 し た 海 域 での 運 航 状 況 を 海 技 大 学 校 と 海 技 丸 装 備 の AIS の 受 信 データから 推 察 し 船 舶 運 航 に 妨 げとな る 航 行 状 況 を 検 証 する さらに 記 録 レーダ 信 号 を 用 いて 本 アルゴリズ ムの 能 力 すなわち 偽 像 検 出 の 性 能 とその 有 効 性 に ついての 検 証 を 行 う 5. まとめ 評 価 対 象 海 域 を 明 石 海 峡 としたが 499 トン 級 内 航 船 の 運 航 状 況 から 明 石 海 峡 東 側 と 西 側 において 航 路 に 侵 入 する 船 舶 同 士 の 見 合 い 関 係 において 本 船 付 近 に 同 航 の 船 舶 がいる 場 合 に 第 3 船 をマスクす る 偽 像 の 発 生 が 認 められた さらに 記 録 信 号 を 用 い たシミュレーションによるが 偽 像 検 出 の 効 果 が 検 証 できた
Ⅰ-9 小 型 FRP 船 レーダ 映 像 の 2 次 元 分 布 の 解 析 正 会 員 水 井 真 治 ( 広 島 商 船 高 専 ), 正 会 員 山 田 多 津 人 ( 海 上 保 安 大 学 校 ) 正 会 員 月 坂 明 広 ( 中 電 技 術 コンサルタント), 非 会 員 中 川 義 教 ( シーメック) 簡 易 型 AIS(クラス B)が 登 場 し 500 トン 未 満 の 小 型 船 舶 にも AIS が 搭 載 される 環 境 が 整 いつつあ るものの この 種 の 機 器 がプレジャーボートや 漁 船 等 数 トン 程 度 の 小 型 FRP 船 に 広 く 搭 載 される 状 況 になることは 考 え 難 い このため 小 型 FRP 船 の 動 静 把 握 には 目 視 以 外 では レーダの 役 割 は 非 常 に 大 きい 特 にこの 様 な 小 物 標 は 複 数 隻 が 近 接 して 存 在 する 場 合 や 他 の 物 標 と 映 像 が 重 なる 場 合 があり 動 静 把 握 の 前 段 階 としての 小 物 標 の 探 知 すなわち レーダ 画 面 での 映 像 の 分 離 表 示 と 認 識 が 重 要 である 一 般 的 には 自 船 レーダの 距 離 方 位 分 解 能 が 分 離 表 示 の 一 つの 目 安 となるもののレーダ 受 信 感 度 との 関 係 において 実 際 の 小 型 FRP 船 のレーダ 映 像 が PPI 面 上 にどの 程 度 の 範 囲 で 分 布 するのかは 必 ずしも 明 らかになっていない このため 著 者 らは 高 い 分 解 能 でレーダ 反 射 信 号 をサンプリングすることが 可 能 な 観 測 システムの 開 発 を 行 い 実 海 域 で 小 型 FRP 船 のレーダ 映 像 の 取 得 実 験 を 実 施 した 当 該 映 像 の 2 次 元 分 布 について 定 量 的 な 解 析 を 行 った 結 果 新 たな 知 見 を 得 たので 報 告 する 2. 観 測 システムの 概 要 開 発 したシステムにより 船 舶 等 のレーダ 映 像 を 収 録 でき 船 舶 の 位 置 及 び 速 力 等 の 解 析 を 行 うこと ができる 最 大 の 特 徴 は レーダビデオ 信 号 から 分 岐 入 力 した 受 信 信 号 を 12 ビットのディジタル 値 と して A/D 変 換 (サンプリング 周 波 数 は 100MHz)し 1 画 面 のレーダ 画 像 データとして USB 経 由 にてパソ コンに 伝 送 し パソコンのハードディスク 内 に 収 録 再 生 できることである 収 録 した 映 像 データは JPEG 画 像 ファイルへの 変 換 や 画 像 全 体 あるいは 一 部 データの 反 射 強 度 をデジタルデータとして CSV フ ァイル 形 式 に 変 換 し 保 存 加 工 再 生 することがで きるシステムである 3. 小 型 FRP 船 の 映 像 分 布 の 解 析 の 一 例 平 成 22 年 4 月 25 日 ( 日 ) 海 上 保 安 大 学 校 前 面 海 域 において 同 大 学 校 の 所 属 の 小 型 FRP 艇 M2 を 実 験 船 として 2.で 述 べた 観 測 システムによるレー ダ 映 像 の 取 得 実 験 を 実 施 した 実 験 時 M2 は レーダ から 約 1 海 里 までの 距 離 を 数 ケーブル 程 度 の 間 隔 でアスペクト 角 が 約 90 となるように 船 位 し 全 体 で 19 個 のデータを 取 得 した なお 使 用 したレーダ は X バンド(9.41GHz) 水 平 ビーム 幅 1.2 パル ス 幅 80ns である 各 データについて 反 射 信 号 強 度 が-70dBm -60dBm -50dBm 以 上 となる 映 像 の 方 位 方 向 及 び 距 離 方 向 の 映 像 の 大 きさを 計 測 し 2 次 元 分 布 の 解 析 を 行 った Fig.1 に 距 離 方 向 の 解 析 結 果 を 示 す 縦 軸 は 映 像 の 大 きさ(m) 横 軸 は 映 像 までの 距 離 (m)である レーダの 距 離 分 解 能 は 表 示 画 面 の 輝 点 の 大 きさを 除 けばパルス 幅 の 1/2 の 距 離 ( 実 験 時 の パルス 幅 が 80ns であるため 12m)となるが 更 にア スペクト 角 90 で 船 位 した 条 件 から 実 験 船 の 船 幅 の 約 2m を 加 えた 値 を 今 回 の 距 離 分 解 能 ( 理 論 値 ) とした( 同 図 中 実 線 で 示 している) なお 図 中 の 破 線 は 信 号 強 度 ごとのデータを 直 線 近 似 したもので ある 同 図 から -70dBm 以 上 の 映 像 (レーダ 感 度 を 上 げた 状 態 )の 距 離 方 向 の 大 きさは 概 ね 1 海 里 以 内 では 理 論 値 よりも 大 きな 値 を 示 しており -50dBm 以 上 の 映 像 (レーダ 感 度 を 下 げた 状 態 )では 1000m 程 度 で 理 論 値 と 同 程 度 の 大 きさになることが 分 かる また 近 似 直 線 の 傾 きは 3 ケースとも 同 程 度 の 値 を 示 しており 距 離 に 対 して 表 示 される 映 像 が 小 さく なる 傾 向 に 一 定 の 関 係 を 見 いだせる この 他 方 位 方 向 の 映 像 分 布 の 解 析 結 果 や 考 察 を 併 せて 報 告 する 予 定 である Range size of small FRP boat's echo(m) 50 40 30 20 10 0 y = 0.0119x + 35.622 R² = 0.8541 y = 0.009x + 23.031 R² = 0.5301 70dBm 60dBm 50dBm (Pulse length)/2+breadth y = 0.0133x + 31.782 R² = 0.8625 0 500 1000 1500 2000 Distance(m) Fig.1 Measured range size of echoes and range discrimination
Ⅰ-10 AIS AIS: Automatic Identification System 300 500 AIS AIS ECDIS AIS AIS AIS AIS AIS NMEA AIVDM AIVDO AIS PC AIVDM ECDIS AIVDO GPS Fig. 1 AIS ARPA ARPA AIS AIS AIVDO AIS ARPA Fig. 2 AIS AIS (1) 119 pp.75-82 2008.9 Fig. 1 Block Diagram of the System Fig. 2 Display Image of the Navigation Screen
Ⅰ-11 AIS ARPA ARPA Automatic Radar Plotting Aids AIS: Automatic Identification System ARPA AIS AIS AIS ARPA AIS ARPA PC PC AIS PC PC UDP User Datagram Protocol PC ARPA Fig. 1 AIS Fig. 1 AIS ARPA ARPA Fig.1 Radar display AIS
Ⅰ-12 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 Pilot port (1) AIS Automatic Identification System, 2 Table 1!AIVDM!AIVDO (2) 38.4kbps!AIVDO 3 1 RS422 IC(MAXIM MAX485) RS232C IC(Sipex SP233ACP) 1 3 Fig.1 (NEC 78K0S) AIS Fig.2 Logomatic micro SD ON OFF 4 (1) AIS Table 1: Pilot port (plug) specification Port(Socket) AMP 9pin 206852-2 Plug AMP 206485-1 Wired 2 wires differential Voltage 0-5V Cables Shieled 4 wires Fig. 1: Navigation status selector via pilot port. (1) Colin R. Pratt :AIS - A Pilot s Perspective, pp.181 188, The Journal of Navigation, No.57, 2004 (2) NMEA 0183 Ver.3.00 : National Marine Electronics Association, p.76 Fig. 2: Simple AIS logger (pilot plug and LiIo. BATT).
Ⅰ-13 チャネル 間 ハードウェアバイアス 較 正 による RTK-GPS/GLONASS 測 位 の 性 能 評 価 正 会 員 山 田 英 輝 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 非 会 員 高 須 知 二 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 久 保 信 明 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 正 会 員 安 田 明 生 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 都 市 部 移 動 体 において 二 台 の 受 信 機 を 使 用 する RTK-GPS 測 位 では 衛 星 配 置 の 劣 化 やマルチパスの 影 響 により 搬 送 波 位 相 の 整 数 不 定 性 を 解 決 (Fix)で きない 問 題 がある ロシアの GLONASS 衛 星 の 追 加 により Fix 解 の 増 加 が 期 待 できる しかし 異 機 種 受 信 機 間 で RTK 測 位 を 行 う 場 合 信 号 チャネル 間 で 発 生 するバイアスの 影 響 により GLONASS 整 数 不 定 性 決 定 性 能 が 低 下 する 問 題 がある 現 在 マルチ エポックでバイアスを 周 波 数 に 対 して 線 形 であると 仮 定 して 推 定 する 手 法 がある (1) 一 方 で 移 動 体 RTK ではサイクルスリップを 回 避 するために 1 エポッ クで 整 数 不 定 性 決 定 を 行 う 方 法 ( 瞬 時 AR)がある 本 稿 では 異 機 種 間 の 瞬 時 AR の 性 能 改 善 を 行 う ために ゼロ 基 線 解 析 を 使 用 して バイアスのテー ブルを 作 成 するとともに バイアス 補 正 を 試 みる 2. チャネル 間 ハードウェアバイアス このバイアスは 主 に 受 信 機 の RF 回 路 の 構 造 に 起 因 する 周 波 数 依 存 のバイアスであり GLONASS 信 号 は FDMA 方 式 であるため 信 号 間 に 回 路 遅 延 差 が 生 じる 一 方 で GPS 信 号 は CDMA 方 式 である ため 回 路 遅 延 は 二 重 位 相 差 でほぼ 相 殺 できる コード 測 定 値 のゼロ 基 線 解 析 によって 幾 何 学 的 距 離 項 軌 道 誤 差 クロック 誤 差 大 気 圏 遅 延 マ ルチパスを 除 去 できるが 二 重 差 の 雑 音 およびチャ ネル 間 バイアスが 残 る 今 回 4 社 の 二 周 波 受 信 機 間 のゼロ 基 線 解 析 によって バイアスを 時 間 平 均 に よって 推 定 した 一 例 として Fig.1 に 各 GLONASS 信 号 周 波 数 に 対 する NovAtel-Trimble 社 受 信 機 間 の バイアスを 表 す 3. 較 正 したバイアス バイアスを 使 用 した RTK 測 位 手 法 GLONASS レンジの 性 能 を 改 善 するために 較 正 したバイアスを GLONASS のレンジ 二 重 位 相 差 観 測 モデル 式 に 追 加 した また 二 重 差 アンビギュイテ ィは GPS のみ 整 数 解 決 して GLONASS では 実 数 解 で 使 用 した Table.1 と 2 に そのときの RTK 測 位 結 果 (300m 基 線 瞬 時 AR 24 時 間 データ)を 示 す 4. 結 果 一 周 波 RTK 測 位 では Table.1 より GLONASS 信 号 間 のバイアスを 補 正 することで バイアス 補 正 前 よりも 最 大 で 20% 程 度 Fix 率 が 改 善 した また バイアス 補 正 によって 通 常 の GPS のみの 測 位 より も 約 3%の Fix 率 の 改 善 が 見 られた また 二 周 波 RTK 測 位 においても バイアス 補 正 効 果 が 見 られた L1 Hardware Delay Biases (m) 8 6 4 2 0-2 -4-6 -4-2 0 2 4 6 GLONASS frequency channel number Fig. 1 L1C/A hardware biases (NovAtel - Trimble) Table 1 Fix rates of inst AR with single frequency (%) NovAtel - Trimble NovAtel - Topcon 5. まとめ 本 研 究 では まず 4 社 の 受 信 機 間 及 び 衛 星 ごと のバイアステーブルを 作 成 した 従 来 の 異 機 種 受 信 機 間 RTK-GPS/GLONASS 測 位 では マルチエポック によって 各 衛 星 のバイアスが 線 形 仮 定 で 推 定 されて いたが 今 回 バイアス 較 正 結 果 を 利 用 して 1 エポ ックでの 複 合 RTK 測 位 性 能 の 改 善 を 実 現 した 6. 参 考 文 献 Boriskin., A, et al., Algorithm to Calibrate and Compensate for GLONASS Biases in GNSS RTK Receivers working with 3 rd party Network, Proc. ION-GNSS, pp. 376-384,Savannah, 2008. NovAtel - Javad Only GPS 49.5 45.5 29.9 GPS + GLONASS w/o bias correction GPS + GLONASS with bias correction 31.9 41.5 31.9 52.1 47.0 33.8 Table 2 Fix rates of inst AR with dual frequency (%) NovAtel - Trimble NovAtel - Topcon NovAtel - Javad Only GPS 98.9 98.9 98.2 GPS + GLONASS w/o bias correction GPS + GLONASS with bias correction 96.7 96.4 98.0 99.0 98.9 98.5
Ⅰ-14 都 市 部 におけるサブメーター 級 位 置 決 定 の 研 究 正 会 員 久 保 信 明 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 非 会 員 張 岩 ( 東 京 海 洋 大 学 ) 本 研 究 では 都 市 部 での 移 動 体 向 けにサブメータ ー 級 の 位 置 決 定 を 行 う 手 法 について 検 討 した 移 動 体 でサブメーターを 達 成 するためには 衛 星 測 位 側 では RTK が 唯 一 の 候 補 であったが よりロバストな ドップラー 周 波 数 による 速 度 推 定 がどこまで 利 用 で きるかを 検 討 した 可 視 衛 星 が 4 機 未 満 では 他 のセ ンサーに 頼 る 他 ないが 本 研 究 では 衛 星 測 位 側 の 限 界 がどのあたりにあるかも 含 めて 検 討 した RTK に 必 要 な 最 低 衛 星 数 は 4 機 であり その 4 機 の 搬 送 波 位 相 が 追 尾 できていることが 大 前 提 である しかしながら 都 市 部 移 動 体 では 搬 送 波 位 相 の 追 尾 ロックが 頻 繁 にはずれ 利 便 性 を 大 きく 損 なって いた そこで 搬 送 波 位 相 が 利 用 できない 時 間 帯 をド ップラー 周 波 数 による 速 度 情 報 でカバーした 結 果 を 報 告 する 2. ドップラー 周 波 数 による 速 度 推 定 衛 星 とユーザ 間 におけるドップラー 周 波 数 による 速 度 推 定 は 従 来 から 着 目 されてきた 手 法 である 図 1 に 静 止 状 態 でのドップラー 周 波 数 による 10 分 間 の 水 平 速 度 推 定 値 を 示 した 場 所 は 周 囲 の 開 け た 屋 上 である 水 平 1σは 約 2cm/s で 非 常 に 精 度 が 高 いことがわかる 0.2 受 信 機 からの 観 測 値 RTK 1 信 頼 度 が 低 い Yes ドップラーによる 速 度 推 定 信 頼 度 が 低 い Yes 他 のセンサー 3 2 No No Fig. 2 Flowchart of Our Proposed Algorithm 4. 移 動 体 による 実 験 と 結 果 江 東 区 の 月 島 勝 どき 周 辺 で 7 月 2 日 に 取 得 した データを 利 用 して 解 析 を 行 った 移 動 体 は 車 であり 直 線 道 路 を 往 復 した 周 囲 は 中 層 ビルが 立 ち 並 ぶが 高 層 ビルも 存 在 する 場 所 である 以 下 の 表 1 は 1 周 分 の 6 分 間 (5Hz)の 割 合 の 結 果 である なお 移 動 体 の 全 エポックの 真 値 は 後 処 理 解 析 で 求 めた Table 1 Results of Car Experiment RTK 1 Velocity 2 Sensor 3 Percentage 66.1% 32.9% 0.0% 表 1 より 他 のセンサーに 頼 ると 判 断 されたデータは なかった 実 際 の RTK による 位 置 と 速 度 推 定 による 位 置 の 全 エポックの 水 平 誤 差 が 1m に 収 まっていた かどうかを 後 処 理 解 析 結 果 と 比 較 し 図 3 に 示 した 1 Latitude( m/s) 0.1 0-0.2-0.1 0 0.1 0.2-0.1 Horizontal Errors (m) 0.5 0 0 500 1000 1500 2000-0.2 Longitude(m/s) Fig. 1 Horizontal Velocity Estimation 3. 提 案 するアルゴリズム 本 研 究 で 提 案 するアルゴリズム 全 体 のフローチャ ートを 図 2 に 示 した サブメーター 級 を 念 頭 におい ているため 擬 似 距 離 は 利 用 していない 信 頼 度 は 経 験 値 に 基 づいた 閾 値 を 設 定 する RTK による 測 位 結 果 を 出 せない 時 は 速 度 推 定 による 位 置 を 利 用 する 本 研 究 では 衛 星 測 位 側 の2までを 検 討 した Epoch (5Hz) Fig. 3 Temporal Horizontal Errors in all Epochs 図 3 より 全 てのエポックにおいて 1m 以 内 におさ まっていることがわかる RTK の 信 頼 度 の 低 い 時 間 帯 が 30 秒 以 上 続 く 箇 所 もあったが 速 度 推 定 によっ て 見 事 に 補 完 されることがわかった 5. まとめ 本 研 究 では RTK サービスのできない 時 間 帯 を 速 度 推 定 によってカバーできる 可 能 性 を 示 した 様 々 な 環 境 のデータを 解 析 することにより 衛 星 測 位 側 のサブメータ 級 サービスの 限 界 を 示 す 予 定 である
Ⅰ-15 狭 水 道 における ESI マップ 作 成 手 法 と 有 効 性 の 検 証 学 生 会 員 渡 川 真 規 ( 神 戸 大 学 大 学 院 ) 正 会 員 古 莊 雅 生 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 世 良 亘 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 嶋 田 博 行 ( 神 戸 大 学 ) 我 が 国 では 1997 年 1 月 2 日 のナホトカ 号 による 油 流 出 事 故 以 降 関 連 行 政 機 関 による 油 流 出 事 故 を 想 定 した ESI(Environmental Sensitivity Index)マップ が 整 備 され 油 防 除 作 業 の 有 効 な 支 援 ツール (1) とし て 認 知 されている しかし 各 行 政 機 関 によってベ ースマップの 精 度 参 照 できる 情 報 整 備 仕 様 が 統 一 されていない 状 況 である 近 年 船 舶 の 安 全 かつ 経 済 的 運 航 のために 衛 星 画 (2) 像 ALOS を 利 用 した 研 究 成 果 が 報 告 (3) されており ハザードマップ 作 成 のリソースとして 有 効 性 が 期 待 される 本 研 究 では 2008 年 3 月 5 日 に 明 石 海 峡 東 部 で 起 きた 船 舶 衝 突 事 故 を 問 題 背 景 とし 明 石 海 峡 周 辺 の 環 境 情 報 や 航 海 情 報 を 衛 星 画 像 上 に 空 間 情 報 データ としてマッピングした 実 際 の 油 流 失 後 の 事 故 対 応 を 調 査 し ESI マップ 作 成 手 法 とその 有 効 性 を 検 証 する 2. 方 法 2.1.1. 衛 星 画 像 データ 陸 域 観 測 技 術 衛 星 ALOS の 光 学 センサである 高 解 像 度 パンクロマティック 画 像 の PRISM( 地 上 解 像 度 2.5m)と マルチスペクトラム 画 像 の AVNIR2( 地 上 解 像 度 10m)の 画 像 をパンシャープン 処 理 加 工 し た 衛 星 画 像 データをベースマップとして 使 用 空 間 情 報 データ 取 得 のリソースとした 2.2.2. ESI 情 報 明 石 海 峡 周 辺 の 環 境 情 報 として 海 岸 線 情 報 を 衛 星 画 像 上 から 画 像 判 読 によりマッピングし ESI ランキ ングを 属 性 情 報 として 取 得 した 画 像 判 読 の 補 助 資 料 として 海 上 保 安 庁 の 環 境 脆 弱 性 指 標 図 (4) を 採 用 し た 環 境 省 の 脆 弱 沿 岸 海 域 図 (5) を 参 照 し 明 石 海 峡 周 辺 の 取 水 口 港 湾 情 報 を 衛 星 画 像 上 にマッピングし た 2.3.3. 海 難 事 故 航 海 情 報 明 石 海 峡 航 路 周 辺 の 灯 標 および 船 舶 沈 没 位 置 を 衛 星 画 像 上 に 取 得 した 3. 結 果 及 び 結 論 Fig. 1 に 明 石 海 峡 周 辺 の ALOS 画 像 と 取 得 した 空 間 情 報 を 表 現 した ESI マップを 示 す 沈 没 位 置 を 中 心 に 明 石 海 峡 周 辺 の 環 境 情 報 を 広 範 囲 一 目 で 確 認 できた また 明 石 海 峡 周 辺 の 航 海 情 報 が 衛 星 画 像 から 判 読 可 能 であった 衛 星 画 像 ALOS は 狭 水 道 沿 岸 域 の 空 間 情 報 取 得 の 情 報 源 として 可 能 性 を 示 唆 する ESI マップの 作 成 手 法 と 判 読 結 果 の 詳 細 につ いて その 有 効 性 の 検 証 結 果 を 報 告 する Fig. 1 ESI information on ALOS 4. 参 考 文 献 (1) 大 貫 伸 : 流 出 油 事 故 対 応 のための 支 援 ツール -ESI ランキングと ESI マップ 日 本 マリンエン ジニアリング 学 会 誌 第 42 巻 第 5 号, pp.27-32, 2007 (2) 濱 地 義 法, 石 田 邦 光, 鈴 木 秀 司 : 船 舶 の 安 全 運 航 実 務 における 衛 星 画 像 情 報 の 利 用 について, 日 本 航 海 学 会 論 文 集 121 号, pp.39-48, 2009 (3) 上 村 治 睦 :ALOS/PALSAR データを 用 いた 海 氷 密 接 度 算 出 アルゴリズムの 開 発, Navigation, 171 号, pp.4-9, 2009 (4) 海 上 保 安 庁 :CeisNet, http://www2.kaho.mlit.go.jp, 2010.7 (5) 環 境 省 : 脆 弱 沿 岸 海 図, http://www.env.go.jp/earth/esi/esi_title.html, 2010.6
Ⅰ-16 衛 星 データを 利 用 した 外 洋 航 路 上 の 海 象 データベースの 構 築 正 会 員 作 野 裕 司 ( 広 島 大 学 ) 正 会 員 田 中 進 ( 広 島 大 学 ) 非 会 員 施 建 剛 ( 常 石 造 船 ) 非 会 員 譚 貴 偉 ( 常 石 造 船 ) 近 年, 経 済 不 況 や 環 境 問 題 に 関 連 して 船 舶 の 燃 費 向 上 や 地 球 温 暖 化 ガス 排 出 量 削 減 等 が 急 務 となって いる.このような 課 題 に 対 応 するため, ウェザー ルーティング (1) に 関 する 研 究 は 極 めて 重 要 である. しかし,ウェザー ルーティングの 精 度 に 大 きく 寄 与 する 航 路 上 の 季 節 的 な 気 象 海 象 データを 把 握 す るのは 特 に 外 洋 では 難 しく, 容 易 に 使 用 できるデー タベースは 非 常 に 少 ない.そこで 本 研 究 では 将 来 的 に 外 洋 航 路 の 最 適 航 路 計 算, 最 適 な 修 繕 計 画 の 策 定, 燃 費 改 善 方 法 など 提 案 するために, 最 近 発 展 が 目 覚 ましい 衛 星 データ 等 を 利 用 した 毎 月 の 全 球 気 象 海 象 データベースを 開 発 し, 外 洋 航 路 上 の 海 象 特 性 把 握 を 行 った. 2. 開 発 した 全 球 海 象 データベース 開 発 の 概 要 本 研 究 で 開 発 した 全 球 海 象 データベース(DB)の 概 要 を Table 1 に 示 す. 本 DB の 基 本 は 南 緯 60 度 か ら 北 緯 60 度 までの 範 囲 内 を 全 球 1 度 または 2 度 メッ シュで 整 理 された 海 象 気 象 ( 波 浪, 風, 潮 流, 水 温 )データセットである. 潮 流 のデータ 以 外 は 衛 星 から 取 得 されたデータであり, 潮 流 データは JODC のデータベースに 掲 載 されている 船 舶 ( 偏 流 GEK) により 計 測 された 数 値 データを2 度 メッシュで 統 計 をとり, 整 理 しなおしたデータである. Table 1 Outline of our DB Data Parameters source SWH PO.DAAC wind PO.DAAC current JODC SST PO.DAAC PO.DAAC: Physical Oceanography DAAC (by NASA) JODC: Japan Ocean Data Center 3. 開 発 した 海 象 DB による 外 洋 航 路 上 の 海 象 特 性 開 発 した DB は, 基 本 的 には XYZ 型 ( 経 度, 緯 度, 物 理 量 )のテキストデータで 格 納 され, 別 途 開 発 し た 就 航 解 析 プログラムの 初 期 入 力 データとして 使 わ れるが,DB を 可 視 化 することにより, 月 ごとの 外 洋 航 路 上 の 海 象 の 様 子 も 直 感 的 かつ 定 量 的 に 把 握 する ことができる.Fig.1 と Fig.2 は DB と 外 洋 航 路 の 一 例 で 1 月 の 全 球 有 義 波 高 分 布 と 日 本 -ブラジ ルまたはフランス 航 路 を 示 している.この 外 洋 航 路 上 における 海 象 データをみると, 季 節 的 な 違 いは あるが, 特 にインド 洋 で 高 い 波 高, 強 風 を 受 けて 航 行 していることがわかる.また, 局 所 的 な 高 波 高 / 強 風 速 域 や GWS(Global Wave Statistic) 等 でデー タの 少 ないインドネシア 周 辺 海 域 等 の 海 象 分 布 も 目 視 および 数 値 で 確 認 することができた. Fig.1 An example of SWH DB in January Fig.2 An example of oceangoing ship course 4. まとめ 衛 星 データ 等 を 利 用 して 外 洋 航 路 上 の 海 象 DB の 構 築 を 行 い,その DB から 外 洋 航 路 上 の 海 象 特 性 を 把 握 した. 今 後 は 別 途 開 発 した 就 航 解 析 プログラムと 実 船 航 行 結 果 を 比 較 する 等 して,DB を 改 良 してゆき たい. 参 考 文 献 (1) ウェザー ルーティング 研 究 グループ 編 著,ウ ェザー ルーティング- 気 象 情 報 に 基 づく 最 適 航 法 -, 成 山 堂 書 店,281p,1992. (2) 作 野 裕 司, 飯 島 庸 右, 津 島 邦 之, 木 戸 地 俊, 衛 星 海 面 高 度 計 データを 用 いたインドネシア 領 海 内 の 波 浪 データ 収 集, 日 本 船 舶 海 洋 工 学 会 論 文 集, 第 6 号,pp.27-33.
Ⅰ-17 航 海 シミュレーションのための 海 上 風 及 び 波 浪 の 数 値 計 算 学 生 会 員 曽 田 泰 介 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 塩 谷 茂 明 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 大 澤 輝 夫 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 牧 野 秀 成 ( 神 戸 大 学 ) 船 舶 は 航 行 中 に 海 上 風 波 浪 潮 流 などの 外 力 の 影 響 によってその 針 路 及 び 速 力 が 変 化 する 特 に 沿 岸 海 域 においては 地 形 や 水 深 などの 影 響 により 風 波 及 び 潮 流 が 大 きく 変 化 することがあり 沿 岸 域 に おいて 様 々な 気 象 海 象 下 で 船 舶 の 安 全 航 行 を 目 指 す 場 合 外 洋 を 航 行 するものよりも 時 間 的 空 間 的 により 詳 細 な 気 象 海 象 の 情 報 を 与 える 必 要 がある と 考 えられる 特 に 海 上 風 及 び 波 浪 の 情 報 は 動 揺 な どの 船 体 運 動 にも 関 連 し 重 要 な 航 海 情 報 である 本 研 究 では 沿 岸 を 航 行 する 船 舶 に 十 分 詳 細 な 海 上 風 及 び 波 浪 の 情 報 を 提 供 する 事 を 目 的 に それらの 数 値 計 算 を 行 った さらに その 条 件 下 で 模 擬 船 舶 を 航 行 させ 海 上 風 及 び 波 浪 の 影 響 を 調 査 する 航 海 シミュレーションを 行 った 本 研 究 では 2004 年 9 月 1 日 から 14 日 間 分 の 336 時 間 を 計 算 期 間 とした 期 間 中 の 7 日 頃 に 台 風 18 号 が 九 州 に 上 陸 し 中 国 地 方 を 横 切 り 日 本 海 へと 通 過 した 計 算 海 域 は 千 葉 から 鹿 児 島 までの 太 平 洋 沿 岸 域 である 2. 海 上 風 の 数 値 計 算 海 上 風 の 数 値 計 算 にメソ 気 象 モデルWRFを 用 い た (1) WRFは 非 静 力 学 の 完 全 圧 縮 モデルである 数 値 計 算 の 初 期 条 件 境 界 条 件 には 米 国 環 境 予 測 セ ンター(NCEP)による 全 球 客 観 解 析 データを 用 いた 計 算 領 域 はネスティングを 行 い 詳 細 な 気 象 場 を 作 成 した Kobe Wind Speed(m/s) 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 300 Time(hour) Fig.1 Wind speed in Kobe by observation and calculation Fig.1 に 神 戸 における 風 速 の 気 象 庁 の 観 測 値 とW RFによる 計 算 値 の 時 系 列 を 示 す 概 ね 両 者 は 一 致 し 正 しい 計 算 ができていると 思 われる 3. 波 浪 の 数 値 計 算 波 浪 の 数 値 計 算 にオランダのデルフト 工 科 大 学 で 開 発 された 第 三 世 代 波 浪 推 算 モデルSWANを 用 い obs WRF て 行 った SWANはスペクトル 法 を 用 いた 波 浪 モ デルであり エネルギースペクトルを 相 対 角 周 波 数 で 除 した 波 作 用 スペクトルの 空 間 的 時 間 的 変 化 を 計 算 するものである 深 海 域 においてはWAMモデル が 適 用 され 浅 海 域 における 底 面 摩 擦 3 波 共 鳴 砕 波 白 波 まで 拡 張 されたものである 本 研 究 ではネスティングを 用 い 沿 岸 を 航 行 する 船 舶 に 影 響 を 及 ぼす 波 浪 の 計 算 を 行 った wave height (m) 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Omaezaki 0 50 100 150 200 250 300 350 t(hour) nowphas swan Fig.2 Significant wave height of observation and calculated by SWAN in Omaezaki Fig.2 に 御 前 崎 におけるWRFで 求 めた 海 上 風 か らSWANで 計 算 された 有 義 波 高 と NOWPHAS に よる 観 測 値 の 時 系 列 を 示 す 計 算 開 始 後 80 時 間 程 度 までは 観 測 値 と 推 算 値 に 差 がみられるが それ 以 降 はよく 再 現 できている 4. 航 海 シミュレーション 数 値 計 算 された 気 象 海 象 場 における 航 海 シミュ レーションを 船 舶 操 縦 運 動 モデルMMGを 用 いて 行 った (2) 供 試 船 はコンテナ 船 である 5.まとめ WRFとSWANを 組 み 合 わせることにより 沿 岸 域 での 航 行 に 有 効 な 詳 細 な 海 上 風 及 び 波 浪 場 を 計 算 できた その 計 算 結 果 を 用 い 航 海 シミュレーショ ンを 行 い 気 象 海 象 の 影 響 の 把 握 が 可 能 となった 今 後 は 潮 流 等 を 取 り 入 れ 相 互 的 な 気 象 海 象 の 影 響 下 での 航 海 シミュレーションを 目 指 す 予 定 である 参 考 文 献 (1) 間 瀬 肇 勝 井 伸 悟 安 田 誠 宏 Tracy H Tom 小 川 和 幸 :GFS-WRF-SWAN システムによる3シー ズンの 波 浪 予 測 とシステムの 検 証, 海 岸 工 学 論 文 集, 第 54 巻,pp.109-114 (2)Shigeaki Shiotani: Numerical Simulation of Tidal Current or Wind over the Sea and Applications to Navigational Simulation of Sailing Ship, OMAE, 2008, CD-ROM, 2008
Ⅰ-18 海 流 予 測 値 と 船 舶 での 海 流 観 測 値 との 比 較 検 討 正 会 員 加 納 敏 幸 ( 海 上 技 術 安 全 研 究 所 ) 非 会 員 宮 澤 泰 正 ( 海 洋 研 究 開 発 機 構 ) 非 会 員 伊 勢 谷 沙 織 ( 電 気 通 信 大 学 ) 非 会 員 山 崎 英 津 子 (マリンテクノロジスト) 地 球 的 規 模 での 温 暖 化 ガス 対 策 への 要 請 が 高 まる 中 船 舶 についても 環 境 負 荷 低 減 が 強 く 求 められて いる これに 呼 応 して 海 流 等 自 然 環 境 に 適 応 した 航 海 に 対 する 関 心 が 高 い 海 流 に 関 し 気 象 庁 から 概 況 図 が 月 ごとに 提 供 され 航 海 に 活 用 されている が より 短 い 時 間 間 隔 で 海 流 情 報 が 提 供 されれば 航 海 計 画 の 立 案 に 極 めて 有 用 である 近 年 海 洋 研 究 開 発 機 構 (JAMSTEC)で 開 発 された 海 流 予 測 システ ム JCOPE から 1 週 間 に 一 度 の 間 隔 でより 詳 細 な 海 流 予 測 値 が 入 手 できるようになり 運 航 に 活 用 されるこ とが 期 待 されている 本 報 告 では 船 舶 での 対 水 船 速 の 観 測 を 前 報 1) に より 実 施 しこれと JCOPE 海 流 予 測 値 との 比 較 検 討 を 行 った 2. JCOPE での 海 流 予 測 値 と 船 舶 で 観 測 された 海 流 値 2) (1)JCOPE での 海 流 予 測 海 流 予 測 については JCOPE 等 近 年 研 究 が 大 き く 進 展 し かなり 詳 細 な 予 測 が 週 間 レベルで 可 能 となっている 海 流 予 測 には 初 期 値 推 定 のための 観 測 データが 不 可 欠 であり かつ 空 間 的 時 間 的 に 稠 密 なほど 良 い 予 測 が 期 待 できる (2) 船 舶 で 海 流 観 測 1) 実 験 の 対 象 船 は 前 報 と 同 様 沿 海 区 域 を 航 行 区 域 とする 宇 部 - 千 葉 東 京 間 を 航 路 とする 載 貨 重 量 2 万 トンのセメント 船 と 近 海 区 域 を 航 行 区 域 と する 東 京 - 苫 小 牧 釧 路 間 を 航 路 とする RORO 船 で ある 両 船 とも 対 水 船 速 計 GPS を 装 備 し 主 機 関 回 転 数 推 進 器 翼 角 等 の 情 報 は PC に 収 録 した 針 路 方 向 の 海 潮 流 ] 2 1.5 1 0.5 0 139.4 139 138.6138.2137.8137.4 137 136.6136.2135.8135.4 135 134.6134.2133.8133.4 133 132.6 0.5 1 1.5 2 針 路 方 向 の 海 潮 流 比 較 ( 東 京 宇 部 ) 経 度 対 水 船 速 プロペラ 海 流 解 析 値 Fig. 1 Comparison between estimated current (include in tide) by JCOPE, LOG velocity and propeller analysis この 図 から 船 舶 での 2 種 類 の 観 測 値 は 良 く 合 致 しており JCOPE の 予 測 値 は 同 様 の 傾 向 を 示 すが 一 定 の 値 の 差 が 見 られることがわかる 4. 結 論 海 流 について JCOPE の 予 測 値 と 船 舶 での 観 測 値 (LOG 船 速 及 び 推 進 器 解 析 による 対 水 船 速 )とを 比 較 した 船 舶 での 2 種 類 の 観 測 値 は 良 く 合 致 してお り JCOPE の 予 測 値 は 同 様 の 傾 向 を 示 すが 一 定 の 差 が 見 られ 少 し 鈍 っている 空 間 的 時 間 的 に 稠 密 な 推 定 精 度 の 良 いモデルの 開 発 が 望 まれる また 海 流 予 測 には 観 測 データが 不 可 欠 であり 観 測 デ ータについても 空 間 的 時 間 的 に 稠 密 なほど 良 い 予 測 が 期 待 できる 3. 海 流 推 測 値 と 船 舶 での 観 測 値 との 比 較 検 討 Fig.1 には JCOPE による 海 流 予 測 値 に 潮 汐 を 加 えたものと 船 舶 での 観 測 値 である LOG 船 速 及 び 推 進 器 から 推 測 した 航 路 上 の 対 水 船 速 について 30 航 海 分 の 平 均 値 として 示 されている ここで 対 水 船 速 及 びプロペラと 表 示 された 実 線 及 び 破 線 は 筆 者 等 が 行 った 1) ように 誤 差 修 正 を 行 った LOG 船 速 及 び 軸 馬 力 推 進 器 回 転 数 を 計 測 し 推 進 器 の 性 能 (Kq) 曲 線 から 推 定 した 対 水 船 速 である 参 考 文 献 1) 加 納 敏 幸 他, 内 航 船 の 航 海 データから 見 た 対 水 船 速 の 一 考 察 日 本 航 海 学 会 論 文 集, 第 122 号, 235-241PP, 2010 年 3 月. 2)Miyazawa, Y., R. Zhang, X. Guo, H. Tamura, D. Ambe, J.-S. Lee, A. Okuno, H. Yoshinari, T. Setou, and K. Komatsu, 2009: Water mass variability in the western North Pacific detected in a 15-year eddy resolving ocean reanalysis, J. Oceanogr., 65, 737-756.
Ⅰ-19 航 海 時 間 と 気 候 変 動 の 関 係 - 大 圏 航 路 - 正 会 員 嶋 田 陽 一 ( 神 戸 大 学 ) 正 会 員 塩 谷 茂 明 ( 神 戸 大 学 ) 非 会 員 高 橋 桂 子 ( 海 洋 研 究 開 発 機 構 ) 船 舶 の 航 海 時 間 は 波 浪 状 態 に 大 きく 影 響 される 波 浪 を 駆 動 させる 主 な 原 因 は 風 であるので 航 海 時 間 は 気 候 変 動 と 関 係 があると 考 えられる 間 瀬 他 (2009) (1) は 気 候 変 動 指 数 から 気 候 変 動 が 日 本 沿 岸 の 波 浪 に 影 響 を 与 えることを 示 唆 した 航 海 と 気 候 の 関 係 に 注 目 した 過 去 の 研 究 として 須 田 他 (1981) (2) は 北 太 平 洋 航 路 において 東 西 指 数 を 用 いて 波 浪 を 推 定 し 最 短 時 間 航 路 の 計 算 を 行 った このような 理 学 工 学 的 研 究 がある 一 方 近 年 取 得 しやすくなった 海 象 気 象 データを 用 いて 気 候 変 動 と 航 海 との 関 係 に ついて 調 べた 複 合 研 究 は 見 当 たらない 気 候 変 動 に 対 する 航 海 の 影 響 がわかれば 長 中 期 の 運 航 計 画 の 作 成 など 運 航 業 界 に 役 立 つと 考 えられる 本 研 究 で は 気 候 変 動 に 対 する 航 海 の 影 響 を 調 べる 基 礎 研 究 と して 気 候 変 動 指 数 を 用 いて 北 太 平 洋 における 大 圏 航 路 の 航 海 時 間 の 経 年 変 動 を 調 べた 2. 方 法 (1) 航 海 シミュレーション 東 京 ~サンフランシスコ 間 を 大 圏 航 法 で 航 海 シミ ュレーションを 行 った プロペラ 回 転 数 を 一 定 にし 波 高 及 び 波 向 きによって 船 速 は 変 わる 大 圏 航 路 を 選 択 した 理 由 は この 航 路 は 気 象 海 象 の 影 響 をな ければ 最 短 距 離 であり ルーティング 手 法 の 依 存 性 がないからである (2) 海 流 データ 及 び 波 浪 データ 地 球 シミュレータセンターマルチスケールモデリ ング 研 究 グループで 開 発 された 海 洋 モデル (MSSG-O)で 計 算 された 海 流 データ( 気 候 値 )を 用 い た 航 海 シミュレーションにおいて 海 流 データは 場 の 流 れとして 反 映 される 波 浪 データについては ECMWF 40 Year Re-analysis 有 義 波 高 及 び 波 向 を 用 いた (3) 気 候 変 動 指 数 北 極 振 動 指 数 (AOI): データを NCEP から 取 得 した 日 本 付 近 では AOI が 正 だと 温 和 な 気 候 であり 一 方 AOI が 負 だと 寒 冷 化 しやすくなる ( 田 中 (2008) (3) 一 部 抜 粋 ) 北 太 平 洋 指 数 (NPI): データを 気 象 庁 から 取 得 した NPI が 正 ( 負 )だと アリューシャン 低 気 圧 が 平 年 の 状 態 より 弱 化 ( 強 化 ) されることを 示 す( 参 考 :Trenberth and Hurrell (199l 4) (4) ) 3. 結 果 Fig.1 2 及 び 3 に 冬 季 平 均 した 大 圏 航 路 の 航 海 時 間 AOI NPI の 時 系 列 をそれぞれ 示 す データ 数 は 少 ないが 航 海 時 間 と AOI NPI の 相 関 係 数 は それ ぞれ-0.34-0.59 であり アリューシャン 低 気 圧 の 強 さが 大 圏 航 路 上 の 航 海 時 間 に 影 響 を 及 ぼすことを 示 唆 する 詳 細 な 解 析 結 果 及 び 考 察 については 当 日 に 報 告 する Fig. 1 Passage time of great circle route Fig. 2 AOI Fig. 3 NPI 謝 辞 本 研 究 は 文 部 科 学 省 特 別 教 育 研 究 推 進 輸 送 の 三 原 則 を 統 合 し た 国 際 海 上 輸 送 システム 創 出 の 研 究 ( 研 究 代 表 者 : 塩 谷 茂 明 )の 一 環 として 行 われた 参 考 文 献 (1) 須 田 他, 日 本 航 海 学 会 論 文 集, 65,135-149,1981. (2) 間 瀬 他, 土 木 学 会 論 文 集 B2( 海 岸 工 学 ),B2-65, 1, 1251-1255, 2009. (3) 田 中 博, 2008 年 度 雪 氷 防 災 研 究 講 演 会 報 文 集, 1-6, 2008. (4)Trenberth, K.E. and J. W. Hurrell, Clim. Dyn., 9, 303-319, 1994.