軍用機の飛行位置・機種情報取得システムとデータ共有

データサイエンス事業部 水野 貴宏

1. 軍用飛行場における飛行航跡と機種情報

航空機騒音測定における近年の技術進歩は目覚ましく、自動測定システムを使用すれば、人手をかけず容易に精度高い測定結果を得られるようになってきました。日々の業務に追われ多くの時間を割くことができないご担当者様でも、測定をシステムに任せることで、飛行場周辺における航空機騒音暴露の状況を手間なく正確に把握いただける時代が到来しつつあります。

測定自体に費やす時間が削減できると、測定結果についての考察や、地点別の比較などの評価・分析、騒音対策の検討といった思考力を必要とする種類の作業に労力を割くことができるようになります。

このような背景から騒音発生回数、最大騒音レベルもしくはLdenといった単純な指標だけでなく、騒音の暴露状況をより詳細に把握するために必要となる付加データの重要性が増してきています。付加データには様々な種類がありますが、近年特に重要視されるものが、騒音源となった航空機の飛行経路情報及び機種情報です。

飛行経路情報は飛行航跡とも表現されますが、航空機が"いつ"、"どの位置(緯度・経度)を"、"どんな高度で"飛行したかという位置情報です。機種情報はどんな機種が何機飛んだのかという情報です。騒音の大きさや騒音暴露が及ぶ範囲は飛行位置と機種によって大きく影響を受けるため、これらの付加データを得られる場合、分析可能な結果や検討できる騒音対策の幅が大きく拡がります。

民間空港ではこれらの付加データを取得し、分析対象とすることが主流になりつつあります。しかし軍用飛行場においては、技術的にも慣例的にもこれらのデータを得ることは非常に困難であることから、実現が難しいのが実情でした。

弊社では、軍用飛行場においてこれらの付加データを取得する方法のひとつとして、連続静止画を活用したシステムを開発しました。県内に嘉手納・普天間の2つの軍用飛行場を抱え、長年航空機騒音監視と騒音対策を実践してこられた沖縄県様に導入いただきましたため、ご紹介します。

2. 連続静止画の活用

実際の測定結果を例に、連続静止画システムをどのように活用いただいているかを示します。ここで挙げる例は沖縄県様の実際のデータではなく、システム開発の際に弊社が軍用飛行場周辺で独自に採取したデータです。下に示した図のように、滑走路延長線上に測定地点があり、カメラは滑走路と逆の方向を向いている(カメラの背面に滑走路端がある)ものとしてご覧ください。下の画像は着陸機を捉えた連続静止画を重ね合わせて合成した例です。

上の例では、滑走路に向かって直線的に着陸してくるジェット戦闘機(F-15)が捉えられています。

連続静止画システムでは、1秒間に1枚のペースで静止画を記録し続けています。航空機騒音自動測定器と連動し、航空機騒音が発生した前後の画像を重ね合わせて合成することで、軍用飛行場でも騒音源となった航空機の飛行位置(及び方向)と機種の情報を得ることができるようになりました。

次に示すのは、オスプレイ(MV-22)の3機編隊の様子です。編隊を構成する機数を正確に把握することにより、騒音測定結果からだけでは分析が難しかった同時飛行機数による影響を検証することができるようになります。

ジェット戦闘機のように直線的に進入してきた経路と比較するとオスプレイの例では左方向から旋回する経路を取っており、いずれの機体も測定地点の真上を通過しないことから、着陸するのではなく、訓練を目的とした周回経路上を飛行していることが判別できました。このように捉えた画像から飛行位置を特定することにより、騒音暴露範囲が周辺地域のどのあたりに及ぶのかを推定する材料になる他、規定されている飛行経路を逸脱して航行する航空機があれば、その特定にも役立てることができます。ただ残念ながら1台のカメラで記録された画像からは奥行方向の距離を特定することができません。そのため、画像から断定することができるのはカメラ正面に対して飛行経路が直線的なのか左右にずれているのかだけとなります。(オスプレイの例では中央の機体の旋回時、右の機体より手前を飛行したのか奥なのかは判断が困難です。)


システムイメージ

民間機を対象とした飛行経路情報の取得技術は一般化されており、既に実現可能であることから、軍用機でも同様の飛行経路情報を得たいというニーズは多数のお客様からいただくのですが、残念ながら技術的に実現が困難なため、私たちとしてもジレンマを抱えていました。連続静止画システムでは航空機のおおよその飛行位置が把握できることから、カメラを複数地点に設置して飛行経路を多角的に捕捉することができれば、飛行経路を一定程度特定することが可能です。

画像を利用する関係上、どうしても課題になるのが悪天時及び夜間のデータ取得です。大雨により、そもそも画像に写らない状況となってしまうと、なかなか解決は難しいのですが、夜間の明るさが乏しい中での測定は、近年のカメラ自体の性能向上によって十分に補うことができるようになってきました。

下に示したのは、実際に夜間に測定された結果の一例です。直線経路で進入するオスプレイ(MV-22)及び2機編隊で旋回進入するCH-53Eについて、ローター(プロペラ)の枚数が分かる程度に明瞭に捉えることができています。これらの画像が記録されたのはいずれも22時台であり、実際の測定システム周辺はあたり一面真っ暗です。人の目よりも高い感度で捉えることができるカメラを使用することにより、夜間飛行の場合でも明瞭な画像が測定できるようになっています。


嘉手納飛行場周辺カメラ配置


普天間飛行場周辺カメラ配置

3. データの共有

上の配置図に示したように、今回のシステムを構成するカメラは、飛行場周辺の複数の自治体(沖縄市、北谷町、嘉手納町、宜野湾市)にまたがって配置されました。沖縄県様では、本システムで測定されたデータを限定公開されたウェブサイトにアップロードし、設置先の自治体とのデータ共有を実施しています。従来から、沖縄県様では関係自治体の航空機騒音測定データをとりまとめ、一括して集計分析の上、クローズドなウェブサイトで限定公開・共有をしてきました。今回のシステム更新では、このサイトのリニューアルを行いましたが、最も大きな変更点は、ほぼリアルタイムでデータ共有が行われるようになったことです。従来のサイトでは、日報・月報・年報等の集計結果をExcel帳票形式に整形してアップロードし、各担当者がダウンロードの上、自身のPC上で開くという手法でデータ共有を実現していました。帳票のアップロードは最短翌日に実施されていましたが、リニューアル後のサイトでは日報・月報・年報等の集計項目について従来のサイトを踏襲したまま、結果をより容易に確認できるよう、ウェブサイト上で表示する形式に変更しました。データはワンクリックでダウンロードでき、従来のサイトと同じように自身のPCで開く使い方も可能です。

また、当日の航空機騒音発生状況確認機能や、同時に測定された実音ファイル、連続静止画像の再生・表示機能が追加されたことで、迅速で詳細なデータ共有が可能になり、周辺住民の皆様から寄せられる航空機騒音に関する相談に対して即時対応できる体制を構築するための一助になっているものと思います。

このように複数の自治体にまたがってデータを共有するシステムは、現在も弊社からご提供させていただいたシステムが何例か稼働しておりますが、個別にシステムを構築するのに比べ、次のような多くのメリットが得られます。

  • 所有している測定器だけでなく、関係自治体すべての測定結果を確認しデータを比較検討することができる
  • 複数の自治体のデータを取りまとめることによってのみ分析可能となる結果(騒音発生の時間差を利用した飛行方向の分析や経路の特定など)を得ることができる
  • 集計システムを個別に所有する必要がなく、導入費用及び運用費用を削減できる
  • 多くのデータを集約し一括で分析することにより、集計システムの精度向上及び分析作業負担の大幅な効率化が実現できる

航空機騒音測定システムを運用するには、専門の知識や技術を必要とします。弊社システムでは、各自治体様及び、そのご担当者様の費用面及び運用面での負担をできる限り軽減しながら、情報公開の即時性及びレベルを向上するお役に立てるものと考えています。


リニューアル後ウェブサイトの画面例

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