CAD(Pro-ENGINEER)构筑园田式3D震源分布図

ＣＡＤ(Pro-ENGINEER)で構築の園田式３Ｄ震源分布図＜日向灘地震・福岡西方沖地震の場合＞防災研究所技術室（地震予知研究センター宮崎観測所）園田保美１．はじめに前回の技術報告書では、３Ｄ/ＣＡＤによる工学的な地震観測計器の設計製作図を３次元化する技術報告を行った。その中で日向灘の３Ｄ震源分布作図の報告を少しではあるが行った。その時の報告では３Ｄの工学的作図が主でしたが、今回の技術報告では地震関係の３Ｄ震源分布の作図だけである。一部前回報告と重複する部分もあるが、この技術報告になくてはならない記述である。今回の技術報告では、本格的に３Ｄ震源分布作図の第１弾として、ＣＡＤ(Pro-ENGINEER)による日向灘沖地震と、福岡西方沖地震の３Ｄ震源分布図を作図するシステムを構築したので紹介する。また、他にこの３Ｄ/ＣＡＤソフトによる３Ｄ震源分布の作図例が無いので「園田式３Ｄ震源分布図」と呼ぶことにした。２．日向灘地震地震予知研究センター宮崎観測所では日向灘地域において、1975年の観測以来、地殻変動観測と地震観測の２本立てで地震研究を行ってきた。1987年からは、地震予知研究センターの日向灘地殻活動総合観測線として、槇峰四国等の７観測点をテレメータ化し専用回線で地震データ収録解析を行ってきた。ここ最近では、宮崎観測所の日向灘地殻活動総合観測線を構成する７観測室の観測データは、専用回線の排斥傾向と共に、衛星テレメータの導入で地震データ収録が全国版になりました。地震予知研究センターでは、来るべき南海道巨大地震の予知に向けて、西南日本の広域の地震活動を、統一的に把握することを目的に、現在、西日本の各地に展開している各観測所の観測網の、地震波形をはじめとする各種のデータを集約して、総合的に解析するシステムを構築している。西南日本外帯に属する宮崎のデータは、地震予知センターに集中すると共に西日本内帯観測網のデータを統合して総合的に解析使用している。宮崎観測所の衛星テレメータにもこれらの観測データと気象庁、全国大学の全データが収録されている。そこで、収録された震源データと今年ＣＡＤ(Pro-ENGINEER)のライセンスが防災研究所技術室と宮崎観測所にも導入されましたので、これらを活用した園田式３Ｄ震源分布作図システムを構築したので紹介する。２-１．２Ｄと３Ｄの比較図１は九州及び日向灘地震２ヶ月分の気象庁震源データを使い、SEIS-PCforWindowsのソフトで作図した２Ｄ震源分布図である。関係機関でごく普通一般に使用されている。図２は、ある期間の九州及び日向灘地震2ヶ月分を３次元でプロット作図したものである。この園田式３Ｄ震源分布図は立体的に回転させるデモ動画も可能であり、マウスを動かす事により震源域が刻々と360°回転するさまは圧巻である。この記述記載だけで、全容を皆さんに理解してもらう事が出来るか疑問であるので、ＰＣでデモ動画をお見せしたい。２-２．九州地形図図３は九州全域と四国、山口の一部を８区域に分け、それぞれを手作業で作図した模式地形図である。手間暇をかけて作図したが、一度製作しておけば永く使用できる。図１：２Ｄ日向灘地震震源分布図図２：３Ｄ日向灘地震震源分布図図３：九州全域の８区域分解図２-３．沈み込み下図の（日向灘沈み込みでの３次元震源分布図）は、20例近くの震源球総合プロット投影図で、九州地域、特に日向灘付近を中心にした３Ｄ震源分布図である。九州全域と山口四国の１部分を加えた地図の平面図を、この図の中心に示し、ＮＳＥＷ各方位から投影した３Ｄ震源分布図を＜SOUTH伏角10°＞＜S45°W仰角45°＞等の方位名称で四方に配置した。これらの震源分布図を見てみると、図で分かるように日向灘沖の深さ40ｋｍ付近において太平洋プレートの九州地域地下への、沈み込みによる海底下の地震が顕著に見られる。太平洋プレートと陸側プレートの接点であるプレート会合点が日向灘の沖にあり日向灘地震の多発地域でもある。震源分布の特徴は、日向灘海底下での地震が極端に多く、しかも九州地域西部の直下にも地震が集中している。九州地域東部では沈み込んだ上面にあたる、陸側プレートの地震が極端に少ない。これら震源分布の特徴を把握するのに、今までは平面、側面での２Ｄ震源分布図がほとんどであった。今回の３次元化であらゆる方角から見られる、この園田式３Ｄ震源分布図によりさらに、幅広く震源分布の特徴を解析でき、地震予知研究の成果が大いに期待できると考えている。＜日向灘沈み込みでの３次元震源分布図＞３．福岡西方沖地震技術報告（園田式３Ｄ震源分布図）の第２弾として、３Ｄ/ＣＡＤ(Pro-ENGINEER)による福岡西方沖地震の３次元震源分布図を、作図するシステムを構築したので紹介する。平成17年3月20日10時53分頃、福岡西方沖を震源（深さ９ｋｍ）とするマグニチュード７.０の地震が発生した。この地震により、福岡県の中央区、東区、前原市、佐賀県のみやき町で震度６弱を観測したほか九州北部を中心に、九州地方から関東地方の一部にかけて震度１～５強を観測した。九州で震度６弱以上の地震を観測したのは、1997`5/13の鹿児島県薩摩地方の地震(M6.4)で震度６弱を観測して以来、九州地方に津波注意報を発表したのは1996`12/3に発生した日向灘の地震(M6.7)以来である。この地震の断層運動は左横ずれ断層とみられている。この運動は、圧縮の力方向から見て断層のどちら側から見ても相手が左に動く断層運動である。この地震の震源となった海底活断層の延長線上には、福岡市の警固断層（長さ22ｋｍ）がある。この福岡西方沖地震は群発地震であって、10日間で観測された地震数は1000ヶ程である。この園田式３Ｄ震源分布図にはH17`3/20～3/30までの10日間で観測された気象庁のＪＭＡ震源データを使用させてもらった。３-１．２次元と３次元の比較下図１は福岡西方沖地震１ヶ月分の気象庁震源データを使い、SEIS-PCforWindowsのソフトで作図した２Ｄ地震活動図である。震央分布図とその東西及び南北断面図が一つの画面に表示される。地震関係の機関でごく普通一般に使用されている、震源分布図である。図２は、気象庁震源データH17`3/20～3/30の１ヶ月分を用いた、３次元の園田式３Ｄ震源分布図で福岡西方沖震源分布図でもある。赤球が平成17年3月20日10時53分Ｍ７の本震でその他は半透明の震源球である。３次元ですので全方位あらゆる角度からこの地震の震源域を透視する事ができる。震源域が大小２ヶ所に分散しているのが特徴である。図１：２次元震源分布図図２：３次元震源分布図３-２．地形図下図３は福岡県の博多を中心にした地形図で、３次元で立体的にカラー表示した。平地と山岳部は創造された模式図であるが、将来は正式な地図と同じように立体的に構築したい。この地形図は透視できないので角度によって震源域が判りにくい面もあるが、図４の枠表示地形図も作図しているので用途によって使い分けたらよい。この立体的カラー表示の地形図は震源球もカラー表示ですので展示する時のデモ用にお勧めしたい。枠表示地形図を用いた平面での震源分布図は地震研究用で、全方位３次元での透視が可能である。図３：地形の立体表示図４：地形の枠表示３-３．拡大図下図５は半透明震源球を判りやすく拡大した震源プロット図である。震源球を拡大してみると、反対方向の震源球を透視する事ができて奥の震源球が透けてみえる。この様に表示された半透明震源球の震源分布図は他に例がないだろう。この震源球の拡大縮小は際限がない位、範囲がひろく解析時に細部まで表示する事ができる。図５：震源球の拡大図３-４．半透明震源球で表示の震源分布図下図６は半透明震源球でプロットした震源分布図であるが、９コマにあらゆる角度からのパターンが表示されていて、反対側の震源球が透けてみえる。又、この震源分布図は学術用として比較的低額なソフトで、容易に誰でも出来る楽々３Ｄ震源分布図である。本震の震源球は赤球で表示してみたが、判りやすく一目瞭然鮮明である。図６：半透明震源分布図３-５．地震強度震源分布図下図７は特定された強度の震源球を３Ｄ震源分布図で示した。福岡西方沖地震の震源域全体が縦横自在に３６０度回転でき、特定された震源分布が３次元で立体的に表現されている。Ｍ４震源球だけ金色カラー表示されていて、特定された震源球の分布状態が、鮮明に３次元で見られる特徴がある。又、本震との遠近や位置関係がはっきりとしているので、地震解析の成果がおおいに期待できるだろう。図７：地震強度震源分布図３-６．時間別頻度震源分布図下図８は、９コマに福岡西方沖地震の震源分布を立体的カラーで配置した。この震源分布図は立体的な陸カラー表示に、色分けした震源球を日時別にプロットした＜時間別頻度震源分布図＞である。震源球自体に赤青黄緑桃色と２日毎に色分けしたが、さらに細かい時間毎に色別表示で作図する事もできるので、そうすれば更に地震解析に有意義だろう。震源球それに陸も立体的カラー表示ですので、地震展示会等での震源分布デモ用にお勧めしたい。動画も出来るのでＰＣを設置しての、震源分布動画デモショウも可能である。時間別頻度震源分布図の中央に震源球の拡大図を配置して、詳細な部分が解析出来るようにした。震源球の重複している部分は見えないが、日時間別の震源球がカラー表示ですので鮮明である。この様な震源分布図は他に例が無い珍しい作図である。図８：時間別頻度震源分布図３-７．金色にカラー表示の震源分布図下図９は金色震源球でプロットした＜金色震源分布図＞である、反対側の震源球が透けて見えないが、球自体がゴールドなので震源分布が鮮明な特徴がある。これら一連の立体的カラー表示の震源分布図は、地震数の少ない突発的群発地震の震源分布図に推薦する。この図の特徴は上（枠表示）、中（陸カラー表示）、下（下から方向）の３段階で表示されていて、表示方法の違いが判りやすい。赤色で表示の震源球はH17`3/20～3/30、Ｍ７福岡西方沖地震の本震である、他の地震との位置関係が判りやすい特徴がある。下方向から透視した震源分布図が作図できる、という事が最大の特徴である。図９：金色震源分布図４．構築手順①ＰＣで３Ｄ/ＣＡＤソフトを起動し立上げる。②衛星ＷＩＮシステム、ＪＭＡ(気象庁）等の震源データ(TEXTﾌｧｲﾙ)をダウンロードする。③震源地の方位角が、指数で表示されている震源データをなるべく使用する。④方位角が度分秒で表示の場合、変換ソフトに入力し方位角を指数に変換。⑤指数表示のデータを、グリッドの方位サイズに合うようデータ変換する。⑥模範地図が描かれた透明フィルムを使い、モニター上で模写地図の作成。⑦震源球Ｍ１～Ｍ８までの８段階８種を作成して構成部品で登録しておく。⑧震源球を挿入～エンベロープ～ファイル指定し、貼付けて位置を確認。⑨手形表示の部品移動マークを指定し、構成部品移動画面を表示させる。⑩構成部品移動画面の（ＸＹＺ位置へ)を指定して入力モードに設定する。⑪Ｘ軸データ入力：12345.0000を入力～エンター～モニターで位置確認。⑫Ｙ軸データ入力：12345.0000を入力～エンター～モニターで位置確認。⑬Ｚ軸データ入力：12345.0000を入力～エンター～モニターで位置確認。⑭入力モードの＜適用＞を指定し貼り付けて、震源球の位置を確認する。⑮ペケ(OK)マークを指定し、数値入力モードを終了させる。⑯デモソフトにより震源分布の立体的回転を確認。⑰＜構成アセンブリ＞を指定し、複数の構成部品合成を行う。⑱再度デモソフトで震源分布の立体的回転を確認。⑲MAPの原点を再確認する。⑳Ｍｙドキュメントにファイル保存する。５．おわりに今回の技術報告書への投稿内容は日向灘地震と福岡西方沖地震２ヶ所の、地震だけの園田式３Ｄ震源分布図を作図するシステムの紹介である。前回１年前の地震観測計