sequencefile2phaseSpaceコマンド マニュアル

(The documentation of sequencefile2phaseSpace command)
Last Update: 2024/11/28

◆機能・用途(Purpose)

時系列データをファイルから読み込んで異なる回数の積分または微分を行い、 結果を容易に比較可能な形で出力する。
Read a time series data from a file, compute different-order integrals or differentials, and output the results in a form enables an easy comparison of them.
このプログラムは相空間(例えばBraun, 1993)を用いた解析への利用を想定している。 相空間は火山性微動の解析などに用いられる(例えばKonstantinou, 2002)。 観測された時系列データ\(\psi(t)\)の各時刻における値を横軸に、 同じ時刻における導関数\(\dot{\psi}(t)\)の値を縦軸に取ったグラフを作成し、 その関係に基づいて\(\psi(t)\)の関数形を規定する微分方程式を推定する。 同様の解析は\(\psi(t)\)の1階積分\(\psi_{[1]}(t)\)と \(\psi(t)=\dot{\psi}_{[1]}(t)\)の関係、 あるいは2階積分\(\psi_{[2]}(t)\)と \(\psi_{[1]}(t)=\dot{\psi}_{[2]}(t)\) の関係を用いて行うことも可能である。 積分によって短周期の振動成分が低減されるので、 ゆっくりした変動を解析したい場合にはこうした積分同士の比較を用いるのが良い。 例えばMaeda et al. (2017)は 御嶽山2014年噴火直前の450秒間にわたる傾斜変動の発生機構解明のため、 \(\psi_{[2]}(t)\)と\(\psi_{[1]}(t)\)の関係を調べて利用した。 相空間の解析には例えば第1列を時刻、第2列を\(\psi_{[1]}(t)\)、第3列を\(\psi_{[2]}(t)\) といった具合に\(\psi(t)\)に対して異なる回数の微分や積分を行った結果を 統合したファイルが必要になる。 このプログラムを用いれば、そのようなファイルを簡単に、 かつ余計な中間ファイルを生成することなく作成できる。
This program is supposed to be used for a phase space analysis (e.g., Braun, 1993), which is an approach to analyze volcanic tremors (e.g., Konstantinou, 2002). It investigates the differential equation that controls an observed time series data \(\psi(t)\) by examining the relation between \(\psi(t)\) and its derivative \(\dot{\psi}(t)\), for example using a plot for the value of \(\psi(t)\) at each time \(t\) in the lateral axis and the value of its derivative \(\dot{\psi}(t)\) in the vertical axis. Alternatively, the relation between a 1st-order integral \(\psi_{[1]}(t)\) and \(\psi(t)=\dot{\psi}_{[1]}(t)\), or the relation between a 2nd-order integral \(\psi_{[2]}(t)\) and \(\psi_{[1]}(t)=\dot{\psi}_{[2]}(t)\), can be used. The integration drops short-period oscillations, so the relations between these integrals are better to be used for an analysis of slow deformation. For example, Maeda et al. (2017) examined the relation between \(\psi_{[2]}(t)\) and \(\psi_{[1]}(t)\) to investigate the source process of a tilt change of 450 s duration that immediately preceded the 2014 eruption of Mt. Ontake, Japan. A phase space analysis requires a unified time series data file composed of the results of different-order integrals or differentials of \(\psi(t)\); for example, a file with time in the 1st column, \(\psi_{[1]}(t)\) in the 2nd column, and \(\psi_{[2]}(t)\) in the 3rd column. This program can create such a file easily, without generating unnecessary intermediate files.

◆ソースコード(Source code)

$YMAEDA_OPENTOOL_DIR/sequence/src/sequencefile2phaseSpace.c


◆使用方法(Usage)

コマンドライン引数でパラメータを指定する。 パラメータの一覧を下表に示す。
Specify parameters by command-line arguments. The table below shows a list of parameters.

●「-」から始まらない引数 (Arguments not beginning with “-”)

引数
Argument 		与える値
Quantity to be given
第1引数
1st argument 		入力時系列データファイル名。 ymaeda_opentoolsの時系列データファイル形式 (独自のファイル形式参照) のいずれかでなければならない。
Name of the input time series data file, which must be written in one of the file formats of time series data of ymaeda_opentools; see Special file formats.
第2引数
2nd argument 		出力ファイル名。 第1列に時刻、第2列以降は入力時系列データに対して 任意の回数の積分や微分を行って得られる時系列データを並べた テキストファイルであり、拡張子は何でも良い。 列の区切りにはタブが用いられる。
Name of the output file, which is a text file with an arbitrary extension, consisting of time in the 1st column and arbitrary-order integrals or differentials of the input time series data in the 2nd and later columns. Tabs are used to separate the columns.


●1つの「-」から始まる引数 (Arguments beginning with a single “-”)

このコマンドでは1つの「-」から始まる引数は存在しない。
This command does not have arguments beginning with a single “-”.

●「--パラメータ名=パラメータ値」の形式の引数 (Arguments of a form “--Parameter name=Parameter Value”)

「--パラメータ名=パラメータ値」の形式の引数は自由な順番で指定できる。 「-」から始まらない引数の間に挿入しても良い。 相反する指定がなされた場合には後の指定が優先される。 デフォルト値を持つパラメータは省略できる。
Arguments of a form “--Parameter name=Parameter Value” can be placed in an arbitrary order. They can even be inserted between arguments not beginning with “-”. In case of conflicting options being specified, the latter option has a higher priority. Parameters that have default values can be omitted.
パラメータ名
Parameter name 		意味
Meaning 		可能なパラメータ値
Allowed parameter values 		デフォルト値
Default value
Nintegrals 各列に出力する時系列データの積分回数をカンマ(,)で区切って並べた文字列。 積分回数に負の数を指定すれば微分になる。
A string composed of the numbers of integrals for the outputs in individual columns, separated by commas (,). A negative value indicates a differentiation. 		2つ以上の整数をカンマ(,)で区切って並べた文字列。
A string composed of two or more integers, separated by commas (,). 		1,2


◆動作(Behaviour)

第1引数で指定した時系列データファイルを読み込み、 パラメータNintegralsの指定にしたがって積分や微分を行った時系列データを作成し、 それらを第2引数で指定したファイルに出力する。 積分の計算には 関数sequence_integralを、微分の計算には 関数sequence_differentiate を用いる。
Read the time series data specified by the 1st argument, integrate or differentiate based on the value of parameter Nintegrals, and output the results into the file specified by the 2nd argument. Functions sequence_integral and sequence_differentiate are used for the integral and differentiation, respectively.

◆使用例(Example)

sequencefile2phaseSpace data.seq1 compare.dat --Nintegrals=2,1,0,-1

この例ではdata.seq1で与えた時系列データ\(\psi(t)\)の 2階積分\(\psi_{[2]}(t)\)がcompare.datの第2列、 1階積分\(\psi_{[1]}(t)\)が第3列、 \(\psi(t)\)が第4列、 1階導関数\(\dot{\psi}(t)\)が第5列に出力される。
In this example, the 2nd-order integral \(\psi_{[2]}(t)\), 1st-order integral \(\psi_{[1]}(t)\), the original time series data \(\psi(t)\), and the 1st-order differential \(\dot{\psi}(t)\) or the time series data read from data.seq1 are written into the 2nd to 5th columns of file compare.dat, respectively.

◆引用文献 (References)

★ は本プログラムを用いた研究成果の発表時に必ず引用すべき論文を表す。
The star (★) indicates the references that must be cited whenever a research that used this program is published or presented.