舊干渉SARのQ&A(よくある質問と回答)

よくある質問と回答

1.干渉SARの基礎に関する質問

1-1.「SAR」とは、何ですか?また、なんと読むのですか?
1-2.「合成開口」とは何ですか?
1-3.「干渉」とは何ですか?

2.SAR干渉畫像に関する質問

2-1.SAR干渉畫像はどう読み取ればよいのですか?
2-2.SAR干渉畫像の中で、砂をまいたようなざらざらした模様になっている場所がありますが、これは何でしょうか?
2-3.SAR干渉畫像から検出できる変動のサイズはどれくらいですか?
2-4.SAR干渉畫像の投影法は何ですか?
2-5.干渉SARの地表変位計測の精度はどれぐらいですか?

3.干渉SARの誤差に関する質問

3-1.干渉SARの誤差で一番大きなものは何ですか?
3-2.干渉SARでの大気中の水蒸気による誤差にはどんなものがありますか?
3-3.大気による誤差があるかどうか、予想する方法はありますか?
3-4.植生による影響はありますか?
3-5.「DEMによる影響」とはどういう意味ですか?

4.SAR干渉解析に関する質問

4-1.使用したデータは何ですか?
4-2.使用している解析ソフトウェアは何ですか?また、解析ソフトウェアを提供してもらうことはできますか?
4-3.SAR干渉解析には何が必要ですか?
4-4.解析頻度はどのくらいですか?

5.SAR干渉畫像の利用に関する質問

5-1.干渉SARは何に役立ちますか?
5-2.SAR干渉畫像を引用したいのですが、どうすればよいですか?
5-3.GNSSでの変動量と比較したいのですが、どうすればよいですか?
5-4.地盤沈下地域の水準測量成果と比較したいのですが、どうすればよいですか?
5-5.地理情報と重ねあわせしたいのですが、どうすればよいですか?

質問と回答

1-1.「SAR」とは、何ですか?また、なんと読むのですか?

SARは、「サー」と発音します。Synthetic Aperture Radar の頭文字をとっています。直訳すると、「合成」「開口」「レーダー」です。
詳しくは干渉SARの原理を御覧ください。
 

1-2.「合成開口」とは何ですか?

合成開口とはレーダーの分解能を向上させるための処理です。
詳しくは干渉SARの原理を御覧ください。
 

1-3.「合成開口」とは何ですか?

電波、光、音などは「波」の性質をもっており、2つ以上の同じ種類の「波」が同じ場所で出會った場合に、波同士が相互作用を起こして、強め合ったり弱め合ったりします。この現象を広く「干渉」と呼んでいます。
電波を使って、対象物までの距離を測定する場合、対象物までの間に電波の波の「山」と「谷」が何個あるかを數えるのは困難です。しかし、2回の観測を干渉させて差をとることで、その差に含まれる波の「山」と「谷」の數を數えるだけで、どれだけ移動したかが分かります。

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2-1.SAR干渉畫像はどう読み取ればよいのですか?

SAR干渉畫像の見方を御覧ください


2-2.SAR干渉畫像の中で、砂をまいたようなざらざらした模様になっている場所がありますが、これは何でしょうか?

虹色の縞がくっきりと出ている場所ではなく、砂目模様のような場所は、「干渉していない」場所です。
そもそも干渉するためには、1つのピクセル(畫素)が、2回の計測でほぼ同じ狀態でSARの電波を反射する必要があります。このピクセル內が一様に移動すればよいのですが、ピクセル內で凸凹になったり、表面の狀態が火砕物等の堆積、積雪、植生の変化、土地の造成、土砂崩れなどで変化すると、2回のSAR信號が干渉しなくなってしまいます。水面も、水の揺らぎにより、表面が変化するため、干渉しません。 
またピクセル內の変化が小さくても、山地などで斜面の傾斜がある場所では、干渉しにくくなる場合があります。
こうした干渉しない場所では、ピクセルごとにランダムな數値になってしまいますから、隣接するピクセルと同じ色ではなくなります。そのため、干渉しない領域全體はいろいろな色の集まり(砂目)になってしまいます。
 

2-3.SAR干渉畫像から検出できる変動のサイズはどれくらいですか?

SAR干渉畫像は色のついたピクセル(畫素)の集合體であり、空間分解能はピクセルの大きさによって異なります。そのため、ピクセルの大きさは、使用したデータ自體の分解能や解析手法の違いによって異なりますので、一概には言えませんが、だいち2號の高分解モードのデータを國土地理院が解析したSAR干渉畫像の1ピクセルの大きさは、およそ11メートルです。
SAR干渉畫像は様々な要因によってピクセル単位で色が変化してしまうことから、変動の有無は、周辺の色と異なる色のピクセルが連続して分布しているかどうかを見て判斷しており、目安として十數個以上連続して周辺の色と異なっている場合は、何らかの変化があると言えます。例えば、色が異なるピクセルが15行×15列(東西南北に連続して15個)で連続している場合、幅180メートル×長さ180メートルの範囲で変動があったことが分かります。したがって、SAR干渉畫像から検出できる変動のサイズは、百數十メートルと言えるでしょう。


2-4.SAR干渉畫像の投影法は何ですか?

地理院地図で閲覧できるSAR干渉畫像は地理院地図の地理院タイル仕様に基づく投影法となっています。
 

2-5.干渉SARの地表変位計測の精度はどれぐらいですか?

計測自體の精度は、原理的にmmオーダーまで可能です。しかし、SARデータには、気象條件や観測條件等により、様々な誤差が含まれているため、すべてのSAR干渉畫像が同じ精度を持っているわけではありません。一般的には數cm程度の精度になります。

 

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3-1.干渉SARの誤差で一番大きなものは何ですか?

誤差ではありませんが、一番影響があるのは「干渉しない」ことです。「干渉しない」ことを「非干渉」といい、非干渉の領域では、SAR干渉畫像から変動を計測することはできません。
干渉SARの誤差としては、軌道による誤差、地形による誤差、電離層による誤差、大気中の水蒸気擾亂による遅延誤差などさまざまな要因による誤差があり、場合によって10cmを超えることがあり、注意が必要です。
詳しくは干渉SARの誤差を御覧ください。
 

3-2.干渉SARでの大気中の水蒸気による誤差にはどんなものがありますか?

干渉SARの大気中の水蒸気による誤差については干渉SARの誤差を御覧ください。

3-3.大気による誤差があるかどうか、予想する方法はありますか?

だいち2號は、北行軌道の場合は午前0時頃、南行軌道の場合は正午頃、日本上空を観測します。この時間帯の気象を確認することで、大気による誤差がSARデータに含まれているかを推定することができます。地理院地図の詳細情報の日付をクリックすると、観測日の雨雲の動きを示す日本気象協會のホームページにジャンプし、観測時間帯の気象條件を確認することができます。降雨がある、濕度が高いといった場合には、大気による誤差が含まれている可能性が高くなります。 特に、日本の夏は高溫多濕のため、大気による影響が頻繁に発生します。
 

3-4.植生による影響はありますか?

SAR衛星から照射される電波は、Xバンド(波長約3cm)、Cバンド(波長約6cm)、Lバンド(波長約24cm)が用いられます。波長が短い電波ほど分解能は高くなりますが、電波の透過性が悪くなって干渉性は低下する性質があります。波長の短いXバンドやCバンドで森林地域を観測すると、電波が地表まで到達せず枝葉で反射することになり、地表面を観測することはできません。しかも、樹木の枝葉は、揺れたり、生長によって絶えず変化することから干渉性が著しく低下し、非干渉になります。
だいち2號は、波長約24cmのLバンドという波長の長い電波を用いており、森林地域に照射した場合、電波の一部は枝葉を透過し、幹や地表面からの反射を受信します。そのため森林地域でも干渉する場合がありますが、繁茂の狀態や密集度によって、透過性が変わることから植生の影響を受けることがあります。また、田畑では耕作や田に水を張る等、短期間で地表面の狀態が大きく変化するため、干渉性が低下します。
 

3-5.「DEMによる影響」とはどういう意味ですか?

SAR干渉解析では、干渉畫像を作成する過程で地表面の起伏による干渉縞(地形縞という)を含んだ畫像が得られます。この地形縞は、DEMをもとに作成したシミュレート畫像を利用することで除去することができます。DEMから作成したシミュレート畫像とSARで観測した畫像が異なる場合、その場所ではその差が位相差として畫像に表われ、変動があるかのように見えます。
詳しくはは干渉SARの誤差を御覧ください。
 

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4-1.使用したデータは何ですか?

特に注記がない場合は、SARデータは宇宙航空研究開発機構(JAXA)が運用する陸域観測技術衛星「だいち2號」のLバンド合成開口レーダー(PALSAR-2)、又は「だいち」のLバンド合成開口レーダー(PALSAR)を使用しています。解析に利用したDEMは國內國土地理院の基盤地図情報(數値標高モデル)のうち10mメッシュ(標高)、海外はSRTM3秒メッシュ等を使用しています。
 

4-2.使用している解析ソフトウェアは何ですか?また、解析ソフトウェアを提供してもらうことはできますか?

國土地理院では、獨自で開発した解析ソフトウエアを使用しています。この解析ソフトウエアの一般への公開?提供は行っておりません。
 

4-3.SAR干渉解析には何が必要ですか?

SAR干渉解析を行うに必要なのは以下の3つです。

SARデータ

SAR衛星は、日本だけではなく海外にも干渉SAR用の人工衛星の運用や計畫があります。これらのデータは購入することができます。

解析に必要なハードウエア(コンピュータ)とソフトウエア(プログラム)

解析用のコンピュータは、以前は高価な機器でなければ実用になりませんでしたが、現在は普通のパソコンでも解析できるようになり、市販されているものやフリーで公開されているソフトウェアもあります。

干渉SARの知識

リモートセンシング、畫像処理、気象、地殻変動といったさまざまな分野の基礎知識は必要になります。また、解析の流れやどういった誤差があるのかを知っておく必要があります。
 

4-4.解析頻度はどのくらいですか?

定常解析では、日本全國を一年に10回程度解析を実施し、4半期に1回頻度で公開する予定です。 さらに、観測データが蓄積され次第、データの取得期間が數年にわたる解析も行う予定です。
なお、社會的な影響が大きい地震や火山等の災害が発生した場合には、速やかに緊急解析を実施し、その解析結果を公表します。

 

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5-1.干渉SARは何に役立ちますか?

地上観測裝置がなくても地表面を面的に測定できることから、地震、活火山、地盤沈下、斜面変動といったさまざまな変動を捉えることができます。

地震

干渉SARは、地震に伴う広い範囲に及ぶ地表面の変動を面的に捉えることができることから、どこに変動が集中したかを把握することができます。一般的に変動の大きな箇所で大きな被害が発生するため、地震の発生直後に変動が集中した範囲を提示することで、現地での被害狀況を優先的に確認する必要がある範囲を推定するために役立ちます。

火山

干渉SARは、火口付近がガスで覆われるなど、人が近寄れずに地上での観測が困難な狀況でも、火山活動に伴う地殻変動を捉えることができます。また、高い空間分解能で変動を捉えることから、非常に狹い範囲の変動も見逃すことなく、どの範囲が防災対応の上で最も注意すべきかを判斷する材料として役立ちます。

地盤沈下

干渉SARは、水準測量などによる監視が行われていない範囲でも、地盤沈下の狀況を把握できることから、地方公共団體等による効率的な地上監視?観測計畫の策定に役立ちます。また、年に數回の観測結果が得られることから、季節的な変動などを捉えることができるので、沈下の原因についての手がかりを與えてくれます。

斜面変動

干渉SARは、現在進行している「目に見えない」わずかな地表の変化を捉えることから、斜面変動の発見や、そこでの対策の効果を確認することに有効です。また、様々な地理空間情報と重ね合わせることで、今後注視する必要性が高い箇所を示す防災の情報の一つとして役立ちます。
 

5-2.SAR干渉畫像を引用したいのですが、どうすればよいですか?

公開しているSAR干渉畫像を引用する際には國土地理院コンテンツ利用規約に従う必要があります。
また、ここで公開しているSAR干渉畫像は、國土地理院が解析したものであり、だいち(ALOS)/PALSARデータの所有権は経済産業省(METI)及び宇宙航空研究開発機構(JAXA)に、だいち2號(ALOS-2)/PALSAR-2データの所有権はJAXAにあります。SAR干渉畫像を引用する際には、その旨を明記し、SAR干渉畫像には、次の例のようにクレジットを明記してください。
だいち(ALOS)/PALSARの場合:
『解析:國土地理院 原初データ所有:JAXA、METI』
『 Analysis by GSI from ALOS raw data of JAXA, METI 』
だいち2號(ALOS-2)/PALSAR-2の場合:
『解析:國土地理院 原初データ所有:JAXA』
『 Analysis by GSI from ALOS-2 raw data of JAXA 』
 

5-3.GNSSでの変動量と比較したいのですが、どうすればよいですか?

GNSSは地表の変動を3次元(東西、南北、上下)で捉えるのに対し、干渉SARが計測できるのは、人工衛星と地表を結ぶ直線の方向(衛星-地表視線方向)の1次元です。したがって、GNSSから得られる変動量を、SAR衛星の視線方向に変換する必要があります。


5-4.地盤沈下地域の水準測量成果と比較したいのですが、どうすればよいですか?

SAR干渉畫像から得られる変動が、全て地盤沈下のみの変動であり、水平成分の変動はゼロと仮定します。その場合の沈下量は、地表への電波の入射角と、地表の変動の向きの幾何學的関係から求められます。
例えば入射角が32.5度の場合は、衛星視線方向の変動量の約1.2倍、39.5度の場合は約1.3倍が沈下量と考えられます。
 

5-5.地理情報と重ねあわせしたいのですが、どうすればよいですか?

地理院地図で見ることができます。地理院地図のSAR干渉畫像の格納場所は 情報 >全て >基準點?測地観測 >干渉SAR です。
そのほか多くのGISソフトウェアは地理院タイルを追加して利用することが可能です。詳しくは地理院タイルの仕様を御覧ください。
また、だいちの干渉SARのGeoTIFF形式の畫像は、地理院地図からダウンロードできます。地理院地図の干渉SARの各畫像のレイヤの右端の「解説」を選択すると諸元情報の畫面が開き、その表からGeoTIFF形式を選択するとダウンロードできます。他の形式の畫像の提供の希望する場合は、國土地理院技術資料とその提供についてを御覧ください。

 


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