JPH0675075B2 - 潮流経過表示装置および定常流測定装置 - Google Patents

潮流経過表示装置および定常流測定装置

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JPH0675075B2
JPH0675075B2 JP2026901A JP2690190A JPH0675075B2 JP H0675075 B2 JPH0675075 B2 JP H0675075B2 JP 2026901 A JP2026901 A JP 2026901A JP 2690190 A JP2690190 A JP 2690190A JP H0675075 B2 JPH0675075 B2 JP H0675075B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、潮流の経時変化および定常流を自動測定す
る潮流経過表示装置および定常流測定装置に関する。
(b)従来の技術 従来より、潮流を測定して漁網の投網、揚網および操船
を援助する漁撈電子機器として超音波式の潮流計が用い
られている。
上記潮流計は、水平指向方向が互いに120度づつ離れた
方向で一定の俯角で超音波の送受波を行い、海底反射波
のドップラーシフトの量によって船の移動方向と移動速
度を求め、また設定した深度からの反射波のドップラー
シフトの量からその深度における潮流の流向と流速を測
定し、各層の潮流をベクトル表示するものである。
また、主に学術調査を目的として、潮汐による海面の昇
降を測定するために、導水管を用いて外海の水を井戸に
引き込み、井戸の水位から潮候曲線を観測する検潮儀が
用いられている。
(c)発明が解決しようとする課題 潮汐およびこれに伴う潮流は様々な目的で測定される
が、上記従来の装置では長時間または長期間に亘って潮
流変化を観測することはできなかった。例えば、海岸か
ら遠く離れた沖合では、潮流の流向が時間経過に伴い徐
々に変化し、例えば、一日に2回転し、潮流の最大流速
およびその時刻は日によって異なり、約半ヵ月周期で繰
り返すことが知られている。また、このような周期性を
取り除いた場合に平均して一定方向に定常流が流れてい
る箇所もある。このような潮流変化を把握することは魚
群探知や操網を行う上で重要である。また、海上交通の
保安および学術研究の上でも重要である。
この発明の目的は、略同一水域の潮流変化を自動的に観
測できるようにした潮流経過表示装置および定常流を測
定できるようにした定常流測定装置を提供することにあ
る。
(d)課題を解決するための手段 この発明の請求項1に係る潮流経過表示装置は、潮流の
流向と流速を潮流データとして測定する潮流測定手段
と、 略同一水域で測定された異なる時刻または異なる日付に
おける複数の潮流データについて、各潮流データの流速
を極座標の中心からの距離、流向を極座標の基準とする
方位からの角度にそれぞれ対応させて、前記複数の潮流
データを極座標上の位置として表示する潮流表示手段と
から構成したことを特徴とする。
この発明の請求項2に係る潮流経過表示装置は、複数層
の潮流の流向と流速を潮流データとして測定する潮流測
定手段と、 測定された複数層の潮流データから、予め定めた一定深
度の基準層に対する各層の潮流差を潮流差データとして
求める潮流差抽出手段と、 略同一水域について測定された異なる時刻または異なる
日付における各潮流差データの流速差を極座標の中心か
らの距離、流向差を極座標の基準とする方位からの角度
にそれぞれ対応させて、複数の潮流差データを極座標上
の位置として表示する潮流差表示手段とから構成したこ
とを特徴とする。
この発明の請求項3に係る定常流測定装置は、潮流の流
向と流速を潮流データとして測定する潮流測定手段と、 略同一水域で測定された異なる時刻または異なる日付に
おける複数の潮流データについて、各潮流データの流速
を極座標の中心からの距離、流向を極座標の基準とする
方位からの角度とする極座標上の位置を求めて、前記複
数の潮流データについての極座標上の位置の分布を求め
るとともに、その分布の中心位置を定常流の流向および
流速として算出する定常流算出手段とから構成したこと
を特徴とする。
(e)作用 この発明の請求項1に係る潮流経過表示装置では、潮流
測定手段は潮流の流向と流速を測定し、潮流表示手段は
略同一水域で測定された異なる時刻または異なる日付に
おける複数の潮流データについて、各潮流データの流速
を極座標の中心からの距離、流向を極座標の基準とする
方位からの角度にそれぞれ対応させて、複数の潮流デー
タを極座標上の位置としてそれぞれ表示する。
例えば、所定の水域に停泊しているか、または比較的狭
い水域を航行する船舶に上記潮流経過表示装置が設けら
れ、異なった時刻または異なった日付において潮流デー
タが順次求められ、これらの潮流データが極座標上の位
置としてそれぞれ表示される。
なお、表示される潮流データの時間間隔に応じて潮流の
変動や周期性を観測することができる。例えば数分〜数
十分間隔で潮流変化を表示することによって短時間にお
ける潮流の変動幅等を観測することができ、例えば1時
間毎に潮流データを表示すれば、その水域における潮流
の半日または1日における周期性を観測することができ
る。更に、1月毎に潮流データを表示すれば、潮流の半
年または1年等を周期とする長周期性または長期に亘る
変動を観測することができる。
第6図(A)〜(D)に24時間に亘って潮流を観測し表
示した場合の典型例を示す。但し、これらは何れも極座
標位置表示の軌跡のみ表している。同図(A)は海岸付
近または海峡の潮流変化の例であり、時間経過に伴い流
速がどのように変化するか、例えば何時間後に流向が逆
方向になるか等を予測することができる。同図(B),
(C)および(D)は海岸から遠く離れた沖合の潮流変
化の例であり、時間経過に伴う流向および流速の変化を
把握することができる。同図(B)は例えば12時間25分
で一周する楕円形のパターンを表示している。また、同
図(C)は流向が1日に2回転するとともに、日潮不等
により最大流速が例えば12時間25分毎に反対方向に現れ
ることを表している。更に同図(D)は流向が時間経過
に伴い複雑な回転を示すことを表している。
このような表示によって潮流の半日または1日における
周期性等が観測される。
この発明の請求項2に係る潮流経過表示装置では、潮流
測定手段は複数層の潮流の流向と流速を潮流データとし
て測定し、潮流差表示手段は略同一水域について測定さ
れた異なる時刻または異なる日付における各潮流差デー
タの流速差を極座標の中心からの距離、流向差を極座標
の基準とする方位からの角度にそれぞれ対応させて、複
数の潮流差データを極座標上の位置として表示する。
したがって、この場合には基準層に対する各層の潮流差
の変動またはその周期性を容易に把握することができ
る。
この発明の請求項3に係る定常流測定装置では、潮流測
定手段は潮流の流向と流速を潮流データとして測定し、
定常流算出手段は略同一水域で測定された異なる時刻ま
たは異なる日付における複数の潮流データについて、各
潮流データの流速を極座標の中心からの距離、流向を極
座標の基準とする方位からの角度とする極座標上の位置
を求めて、複数の潮流データについての極座標上の位置
の分布を求めると共に、その分布の中心位置を定常流の
流向および流速として算出する。このように潮流データ
の流速を極座標の中心からの距離、流行を極座標の基準
とする方位からの角度とする極座標上の位置は、潮流の
流行と流速をベクトルとした場合のベクトル頂点に相当
する。そして、上記分布の中心位置はベクトル頂点の分
布中心ということもできる。このようにして求めた上記
分布の中心位置は、ある一定期間に測定した潮流の平均
値であり、これにより潮流変化の周期性などに関係しな
いその水域における定常的な流れを求めることができ
る。
(f)実施例 まず、この発明の実施例で用いる一般的な潮流計の構成
および測定方法をブロック図として第7図に示す。
第7図において、30は潮流計の制御回路部、その他のブ
ロックは通常ディジタル計算機の演算処理により行われ
る部分である。送信信号発生回路1は水中に送波すべき
超音波の信号を発生し、送信回路2,3および4はその送
信信号によって送受波器5,6および7を駆動する。これ
らの送受波器5,6および7は水平指向方向が互いに120度
づつ離れた方向で、一定の俯角で超音波の送受波を行
う。増幅回路8,9および10は超音波送受波器5,6および7
の受波信号を増幅し、周波数検出回路11,12および13は
受波信号のドップラーシフトを検出する。サンプルゲー
ト信号発生回路14は設定された深度からの反射波を抽出
するゲート信号および海底反射波を抽出するゲート信号
をそれぞれ発生する。また、同図においてブロック15,1
6および17はそれぞれ設定深度からの反射波の周波数FW
および海底反射波の周波数FGを記憶する。ブロック18で
は、3方向の受波信号の周波数から自船の船首を基準と
するX,Y座標系の対地速度(VXG,VYG)と設定深度に対す
る対水速度(VXW,VYW)をそれぞれ求める。また、ブロ
ック19では、自船の船首を基準とするX,Y座標系の速度
データとコンパス方位とに基づいて南北方向と東西方向
について、それぞれ対地速度(NSG,EWG)と対水速度(N
SW,EWW)を求める。更にブロック20では、対水速度と対
地速度との差から潮流の南北方向の速度NSCおよび東西
方向の速度EWCを求める。なお、潮流の流速は(NSC2+EWC
2)1/2として求められ、流向はtan-1(EWC/NSC)として
求められる。
次に、この発明の実施例である潮流経過表示装置のブロ
ック図、処理手順および表示例をそれぞれ第1図、第2
図および第3図に示す。
第1図において、30は潮流計制御回路であり、第7図に
示した潮流計の制御回路部30に対応する。CPU40のバス
には制御プログラムが予め書き込まれたROM41、その制
御プログラムの実行に際して潮流データ等を記憶するRA
M42、表示データが書き込まれるVRAM43、VRAM43の読出
制御を行う表示制御回路46、潮流計制御回路部30とのイ
ンタフェース回路47、および後述する重み等の設定値を
入力するキー入力装置49とのインタフェース回路48が接
続されている。また、ビデオ出力回路44はVRAM43からの
読出信号から映像信号を発生してCRT45へ出力する。
第1図に示したCPU40は第7図に示した潮流計制御回路
部30以外のブロックに示した演算処理を行って、各層の
潮流等を求める。CPU40は具体的に第2図に示す手順に
したがって動作する。まず、キー操作の有無を判定し、
何等かのキー操作があれば、これを読み込み、キー操作
内容に応じた処理を行う。例えばサンプリングインター
バル(潮流の測定時間間隔)と平均時間(サンプリング
した潮流データの平均化時間)を設定するキー操作であ
れば、これらの値を記憶するとともに、サンプリングタ
イミングを検出するためのタイマをスタートさせる(n1
→n2→n3→n4)。サンプリングすべきタイミングとなれ
ば、まず海底反射波に基づいて対地船速を測定する(n5
→n6)。続いて深層からの反射波に基づいて深層潮流
(底潮)を測定し記憶する(n7)。更に深層潮流の平均
時間内での平均値を算出し記憶する(n8)。続いて同様
にして、中層からの反射波に基づいて中層潮流(中潮)
を測定し、その平均値を算出して記憶する(n9→n1
0)。更に表層からの反射波に基づいて表層潮流(上
潮)を測定し、その平均値を算出して記憶する(n11→n
12)。その後、プロットタイミング(新たなベクトル頂
点を表示すべきタイミング;これは各層の潮流データの
平均値が確定したタイミングである。)となるまで潮流
の測定および平均化を繰り返す(n13→n1→・・・)。
プロットタイミングとなれば、表示すべき層における潮
流データの平均値をベクトルとした時のベクトル頂点の
表示位置を算出し、ベクトル頂点のマークをVRAMに書き
込む(n14→n15)。更に、前回のベクトル頂点のマーク
との間に表示すべき接続線の表示位置を算出し、その接
続線をVRAMに書き込む(n16→n17)。以上の処理を繰り
返して潮流の経時変化を潮流ベクトル頂点位置の軌跡と
して表示する。なお、表示すべき潮流の層はキー操作に
よって設定される(n18)。また、所定のキー操作によ
って、表示された潮流ベクトル頂点の分布中心が算出さ
れ、表示される(n19→n20)。これにより、その水域に
おける定常流の流向と流速が分かる。
以上に示した処理によって第3図に示すような表示が行
われる。ただし同図においては潮流測定に付随するその
他の関連情報とともに、表示させた例である。同図にお
いて50は潮流経過を表す表示領域であり、53は表層潮
流、中層潮流または深層潮流のうち選択された層の潮流
経過表示であり、同図に示す例では7時から21時まで1
時間毎に潮流ベクトル頂点を丸印のマークで表示すると
ともに、各マーク間を直線で接続表示している。なお、
54は船首方位を示している。また、同図において51で示
す領域には表層潮流、中層潮流および深層潮流の各流速
と流向を表示し、領域52には潮流差(潮流の流向差およ
び流速差)を表示している。また、55で示す領域には縦
軸を深度、横軸を受波強度として3つの送受波器による
エコーレベルを表示している。この表示によって各受波
器の送受波状態を確認することができる。更に、56で示
す領域には船首方位と真方位とのなす角度(偏角)と船
の舷測方向の船速および航程積算距離を表示している。
第3図に示した表示例では、潮流の流向変化が1周する
前の表示例であったが、例えば第4図に示すように、潮
流の流向変化が1周した時、潮流ベクトルの分布中心に
よって定常流を精度よく求めることができる。
第4図においてCVは複数の潮流データのベクトル頂点の
集合である。このベクトル頂点の集合のNS(南北)軸の
最大値と最小値を2分する線とWE(東西)軸の最大値と
最小値を2分する線との交点として定常流のベクトルCO
を求める。このベクトルCOの中心Oからの長さと方向は
定常流の流速と流向を表す。
以上に示した例は、各層の潮流経過を表示するものであ
ったが、基準となる層との潮流差の経過を表示する場合
も同様にして可能である。
また、以上に示した実施例では、1時間単位にプロット
して約12時間または約24時間周期の潮流変化を観測する
例であり、その目的に応じて潮流データの平均時間が設
定されるが、潮流時間の平均化時間を短くしてプロット
回数を増やせば、例えば第5図に示す表示例のように、
潮流の短時間における変動の様子を観測することも可能
である。
また、潮流データの平均化処理は種々のフィルタリング
演算により行ってもよい。
(g)発明の効果 この発明によれば、特定水域における潮流または潮流差
の経時変化およびその水域における定常流を自動測定す
ることができ、従来の人為的処方による長時間の定点観
測に比較して煩雑な作業も不要となる。また、潮流経過
表示の内容から、その周期性や変動幅から将来の潮流変
化を予測することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例である潮流経過表示装置のブ
ロック図、第2図は同装置の処理手順を表すフローチャ
ートである。第3図は同装置の表示例を表す図である。
第4図はその他の表示例および定常流の測定方法を示す
図である。第5図は更なるその他の表示例を表す図であ
る。第6図(A)〜(D)は一般的な潮流経過の例を示
す図である。第7図は一般的な潮流計の構成および潮流
検出方法を示すブロック図である。 5,6,7……超音波送受波器、 30……潮流計制御回路部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−50367(JP,A) 特開 昭59−67460(JP,A) 実開 昭63−101863(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】潮流の流向と流速を潮流データとして測定
    する潮流測定手段と、 略同一水域で測定された異なる時刻または異なる日付に
    おける複数の潮流データについて、各潮流データの流速
    を極座標の中心からの距離、流向を極座標の基準とする
    方位からの角度にそれぞれ対応させて、前記複数の潮流
    データを極座標上の位置として表示する潮流表示手段と
    からなる潮流経過表示装置。
  2. 【請求項2】複数層の潮流の流向と流速を潮流データと
    して測定する潮流測定手段と、 測定された複数層の潮流データから、予め定めた一定深
    度の基準層に対する各層の潮流差を潮流差データとして
    求める潮流差抽出手段と、 略同一水域について測定された異なる時刻または異なる
    日付における各潮流差データの流速差を極座標の中心か
    らの距離、流向差を極座標の基準とする方位からの角度
    にそれぞれ対応させて、複数の潮流差データを極座標上
    の位置として表示する潮流差表示手段とからなる潮流経
    過表示装置。
  3. 【請求項3】潮流の流向と流速を潮流データとして測定
    する潮流測定手段と、 略同一水域で測定された異なる時刻または異なる日付に
    おける複数の潮流データについて、各潮流データの流速
    を極座標の中心からの距離、流向を極座標の基準とする
    方位からの角度とする極座標上の位置を求めて、前記複
    数の潮流データについての極座標上の位置の分布を求め
    るとともに、その分布の中心位置を定常流の流向および
    流速として算出する定常流算出手段とからなる定常流測
    定装置。
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