FALMA手動標定プログラムlocAppFALMA.py

Last updated: 2023/01/26

1. プログラムのダウンロード

https://tingwu.info/pylab/code/locAppFALMA.zip
zipファイルを解凍して、中のlocAppFALMA.pyを使ってください。

このプログラムで複数のサイトの波形データの表示、拡大、パルスの標定、ピーク電流値の計算ができます。処理できるデータは2018年10月からのFALMA観測データです。
このプログラムを実行するために大学のネットに繋がる必要があります。

2. 使用方法

2.1 プログラムの設定

まず、行14～18を設定する必要がある。

strTime = '1548065538' #<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
resDir = 'E:/2018winterTOA/result/' #<<<<<<<<<<A local folder
plotSiteNum = 13
delPPS = 1 #1: delete PPS signal; 0: do not delete
loc2D = 1 #1: 2d locating; 0: 3d locating

strTime = '1548065538' #<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
resDir = 'E:/2018winterTOA/result/' #<<<<<<<<<<A local folder
plotSiteNum = 13
delPPS = 1 #1: delete PPS signal; 0: do not delete
loc2D = 1 #1: 2d locating; 0: 3d locating

strTime: 処理するデータの時刻（10桁のunix time）
resDir: 自分のパソコンにあるフォルダーのフールパス（標定結果保存用）
plotSiteNum: プロットしたいサイト数
delPPS: 2019と2020の波形にPPSパルスも記録されてた。1に設定すれば、PPSパルスが除去される。0に設定すれば、除去されない。この設定は2018年のデータに影響がない。
loc2D: 1に設定すれば、2次元標定を行う（標定結果に高さの結果はいつも1000m）。0に設定すれば、3次元標定を行う。冬季雷の高さの結果の精度は低いので、使う時注意してください。

2.2 波形の表示、拡大

実行したら、波形の画面が出る。
（spyderでは一度Run->Run configuration per file->Execute in an external system terminalを設定する必要がある。）

最初は1秒の波形が表示される。
マウスを画面の上に置いて、数字キー1を押せば、マウスの位置を中心に100 msの波形が表示される。
2を押せば、マウスの位置を中心に10 msの波形が表示される。
3を押せば、マウスの位置を中心に1 msの波形が表示される。
4を押せば、1秒の波形に戻る。
別のスケールに拡大するとき、行505に長さを設定して、数字キー5でそのスケールに拡大する。
例えば、以下のコードでは数字キー5で0.0001\times 2 $0.0001\times 2$ s (0.2 \mu $\mu$ s)に拡大できる。
```
elif strKey == '5':
    drawPro(curX, int(round(sampRate*0.0001)))
```
```
elif strKey == '5':
    drawPro(curX, int(round(sampRate*0.0001)))
```
時々大きなパルス直前の小さいパルスを縦軸方向拡大する必要がある。キーwで一ヶ所の波形を縦軸方向拡大できる。キーeですべての波形を縦軸方向拡大できる。

2.3 位置標定、電流値推定

数字キー3（1ms）で拡大すると、緑の線が出る。これでパルスの標定ができる。
例えば、strTime = '1548065538'で実行すれば、以下のパルスがある（3を押した状態）。

緑の線は各サイトの表示される波形の最大値にある
pを押せば緑の線が最小値に移動される
マウスをクリックすると、緑の線はクリックの場所の周りのピーク値に移動される。
xを押せば、マウスの位置の一ヶ所の緑の線が消える
cを押せば、標定を行われる

注意点

パルスを標定するとき、目視で緑の線は各サイトのパルスのピークにあるか確認する。ピークではないとき、クリックで調整する。また、飽和の波形は標定に使わないほうがいい。上のKGMとSSKは明らかに飽和したので、除外する必要がある。この場合、マウスをKGMとSSKの波形において、xを押せば、緑の線が消える。
緑の線は全部同じパルスのピークにあることが確認できたら、cを押して標定を行う。行15に設定したフォルダーに標定結果のファイルが作られる。
結果ファイルの中に一行目は時刻とサイトの名前。二行名はパルスの標定結果。左からは：
時刻（ms）、X（m）、Y（m）、緯度、経度、高度（m）、ピーク電流値（kA）、サイト数、精度、精度、各サイトのパルスピークのインデクス
- 緯度、経度の部分をコピーして、google mapに入れたら、このパルスの発生場所が分かる。
- 精度について、大体500以内なら標定結果には問題ない。500以上なら各サイトのパルスのピークを間違えた可能性が高い（緑の線は違うパルスのピークに置かれた）。緑の線の場所を確認、調整して、もう一回標定したほうがいい。
- ピーク電流値について、負極性帰還雷撃の場合はマイナスの値になる。推定できない場合もある。その時0を記録される。
- ピーク電流値に推定方法について、以下の論文のAppendix部分を参考してください。学会発表や論文にピーク電流値を利用する場合、この論文を引用してください。
  Wu, T., Wang, D., & Takagi, N. (2021). Compact lightning strokes in winter thunderstorms. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126, e2021JD034932.

3. locApp_winter_autoCorr.py

プログラムのダウンロード
https://tingwu.info/pylab/code/locAppFALMA_autoCorr.zip

このプログラムは基本的に上述のlocAppFALMA.pyは同じですが、数字キー3（1ms）で拡大した後、クリックで一つサイトのパルスを選んだら、他のサイトの対応のパルスは自動的に選択されます。次にcを押せば標定できます。

自動のパルス選択は常に正しいわけではないが、いくつかのサイトで間違ったパルスが選択されても標定するときは自動的に排除されます。標定結果が正しいか結果の精度を確認すれば分かります。

小さいパルスを標定するときはこのプログラムのほうが便利だと思います。

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