Octaveによる地震動波形のフーリエスペクトルの計算

Octaveのインストールと基本操作

(1)octaveをPCにインストールし,基本的な操作を修得する。

(1)-1 Octaveのインストール
http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=2888&package_id=40078
Octave-3.2.4_i686-pc-mingw32_gcc-4.4.0_setup.exexe をダウンロード。
(バージョンが変わった場合は,適当なファイルを選ぶ)

ファイルをダブルクリックし,インストールする。

(1)-2 基本的な操作方法を修得する。

Linuxで科学しよう
http://www.mlb.co.jp/linux/science/

(2)K-netのデータ処理

k-netのUIDを取得し,地震データを実振幅に変換できるようにしておく。

(2)-1 k-netのUIDの取得し,適当な波形をダウンロードする。
http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/registration.html

(3)smda2(波形処理のプログラム)のダウンロード
K-netのユーティリティープログラムから,smda2をダウンロードし,インストールする。

(4)地震波の読み取りと,実振幅(加速度:cm/s/s)への変換
smda2を立ち上げ,K-netの波形を読み取る。
波形グラフをマウスで右クリックし,クリップボードにテキストをコピーする。
適当なテキストエディタ(notepad)を立ち上げ,テキストをコピーする。
先頭の行に#をつけ,数値データで無いことをoctaveにわかるようにする。
#Time [s] Acceleration [gal]

適当な名前を付けて保存する。

(5) OctaveによるFFT
[教科書の例題をOctaveで処理する]にならって,FFTの計算をする。

注意点
 K-netのデータは2の階乗でないので,地震動の後にゼロをつけてデータ数が2の階乗になるように修正する。
手順
(a)データ数の確認
Octaveの配列は配列番号1から始まる。

 size(d) :配列d(加速度)のデータ数を表示する。
(b)データ数を2の階乗にする。
 データ数を2の階乗で元のデータ数より大きくてできるだけ近い値を探す。
 仮にデータ数が6300の場合は8192個になるようにする。
 d(6301:8192)=0 :配列dの6301から8192番目のデータにゼロを代入する。
 t(1:8192)=0.01*(0:8191) :配列t(時刻)のデータを入れ直す。

(6)パワースペクトルのプロット
パワースペクトルをプロットする場合は,適当な範囲(パワースペクトルがある程度の振幅をもっている範囲)の周波数領域を選ぶこと。
例:配列fを振動数,配列psをパワースペクトルとし,1〜512番目のデータをプロットする場合は,
plot(f(1:512),ps(1:512))


レポート課題
k-netのデータのパワースペクトルを計算し,描画する演習
結果はレポートで提出する。
記載必要事項
1. 地震動の諸元(発生日時,震源位置,マグニチュード,最大震度とその場所)
2. 観測点の名称と位置
3. 地震動の時刻歴波形(NS,EW,UD) octaveで描く
4. 地震動のパワースペクトル(フーリエスペクトルの絶対値)(NS,EW,UD) 計算・描画はoctaveを用いる。
5. octaveの計算の手順(コマンドとその結果が画面表示されたもの)を貼り付け,どのようなコマンドを使ったか明瞭にわかるようにする。る。画面出力が膨大になる箇所は適当にカットする。

レポートはwordなどで作成に,pdfファイルに変換してメールにて送付する。
ファイル名は,
振動学特論_fft演習_学籍番号.pdf
とする。

注意事項
全員,異なる地震波形を使用すること。
同じ地震波形があった場合は,レポートとして認めない。


教科書の例題をOctaveで処理する

参考
k-netのデータ構造と処理の方法
参考HP
SHAKE91の使い方
http://geot.civil.metro-u.ac.jp/archives/shake91/trial2.html

k-netのデータを実振幅に変換するプログラム
K-netのファイルを実振幅に変換
K-netのファイルの改行コードはあらかじめLF+CRに変換しておいて下さい.
秀丸による改行コードの変換

k-netデータの時刻歴と応答スペクトルの計算プログラム
鎌田先生のHP
http://hrckamada.fuhrc.fukuyama-u.ac.jp/fuhrcdwn.htm
K-NET/KiK-net観測波形解析システム WAVEANA Ver 3.0