(57)【要約】  人工衛星に搭載した合成開口レーダによって災害が起こる前の平常時に、撮影対象の地表面を撮影しレーダ画像データを取得する。また、災害発生後には回帰軌道日数よりも短い日数内に撮影対象の地表を撮影し、定常時のレーダ画像データと比較することで早急な被災状況の把握に努める。さらに、災害発生後の復旧・復興時にも定期的に撮影対象の撮影を行うことにより、復旧・復興計画や２次災害の防止に役立てる。
2008016153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軌道回帰日数を持つ人工衛星に搭載したレーダ装置により、災害発生後の応急対応時、復旧・復興時にわたって撮影対象を撮影し、撮影の結果得られたレーダ画像データをデータ解析装置が利用して必要な情報を提供する災害対策支援方法であって、
災害発生後、前記レーダ装置が、前記撮影対象を撮影可能な人工衛星の複数の軌道のうち任意の軌道から前記軌道回帰日数よりも短い日数で前記撮影対象を撮影してレーダ画像データを取得するステップと、
前記データ解析装置が前記レーダ装置から前記災害発生後のレーダ画像データを受信するステップと、
前記データ解析装置が、前記平常時に予め生成された撮影対象を含む画像データと前記災害発生後のレーダ画像データの差分から変化域を抽出し、抽出した変化域から応急対応時の変化抽出図を作成するステップと、
前記災害発生後の前記レーダ画像データの取得後、前記レーダ装置が、定期的に前記撮影対象のレーダ画像データを取得するステップと、
前記データ解析装置が、前記災害発生後に定期的に撮影されたレーダ画像データを前記レーダ装置から取得するステップと、
前記データ解析装置が、前記災害発生後のレーダ画像データと前記災害発生後に定期的に撮影されたレーダ画像データとの差分から変化域を抽出し、抽出した変化域から復旧・復興時の変化抽出図を作成するステップと
を有することを特徴とする災害対策支援方法。
【請求項２】
前記人工衛星に搭載したレーダ装置により、前記災害発生後の応急対応時、前記復旧・復興時に加え、災害発生以前の平常時に前記撮影対象を撮影し、
平常時に、前記レーダ装置が、前記撮影対象のレーダ画像データを定期的に取得するステップと、
前記データ解析装置が前記レーダ装置から前記平常時のレーダ画像データを受信するステップと、
前記データ解析装置が、前記平常時のレーダ画像データと前記災害発生後のレーダ画像データの差分から変化域を抽出し、抽出した変化域から応急対応時の変化抽出図を作成するステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の災害対策支援方法。
【請求項３】
平常時に、前記データ解析装置は、前記平常時に予め生成された前記撮影対象を含む複数の画像データから地形モデル、地盤変動量、変化抽出図のいずれか１つ以上のデータを作成する
ことを特徴とする請求項２に記載の災害対策支援方法。
【請求項４】
前記応急対応時の変化抽出図を作成するステップにおいて、前記データ解析装置は、前記２つのレーダ画像データの差分が所定閾値を満足する画素または画素の集合を変化域として抽出し、抽出した変化域から変化抽出図を作成する
ことを特徴とする請求項１に記載の災害対策支援方法。
【請求項５】
前記復旧・復興時の変化抽出図を作成するステップにおいて、前記データ解析装置は、前記２つのレーダ画像データの差分が所定閾値を満足する画素または画素の集合を変化域として抽出し、抽出した変化域から変化抽出図を作成する
ことを特徴とする請求項１に記載の災害対策支援方法。
【請求項６】
前記平常時の変化抽出図を作成するステップにおいて、前記データ解析装置は、前記平常時に予め生成された前記撮影対象を含む２つの画像データの差分が所定閾値を満足する画素または画素の集合を変化域として抽出し、抽出した変化域から変化抽出図を作成する
ことを特徴とする請求項３に記載の災害対策支援方法。
【請求項７】
前記応急対応時のデータ解析に使用される前記閾値を、前記平常時に取得した画像データを分析して得られる前記撮影対象に関する情報に応じて設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の災害対策支援方法。
【請求項８】
前記復旧・復興時のデータ解析に使用される前記閾値を、前記平常時に取得した画像データを分析して得られる前記撮影対象に関する情報に応じて設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の災害対策支援方法。
【請求項９】
前記平常時のデータ解析に使用される前記閾値を、前記復旧・復興時における復旧・復興の進捗状況に関する情報に応じて設定する
ことを特徴とする請求項６に記載の災害対策支援方法。
【請求項１０】
前記レーダ装置は合成開口レーダであることを特徴とする請求項２乃至請求項９に記載の災害対策支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星等の飛翔体に搭載され、撮影対象領域である地表面を広範囲にわたり撮影して地表の状況を検出するレーダ装置を用いた、災害発生以前の平常時、災害発生後の応急対応時、復旧・復興時における系統的な災害対策支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震や台風、火災などの災害が発生した場合、地方自治体職員等により、現地調査が行われ、被災状況を確認する手法が採られている。この手法では広域に被災地の全体像を把握することが困難なほか、救助活動等のため災害が発生した現地に人が入るため、２次災害が発生する危険性も高い。この問題を解決するものとして、被災状況の把握に航空機搭載型センサを用いて行う手法も並行して行われている。
災害発生後、地方自治体の職員の他、国・関係機関の専門家の指導の下で、災害時の応急対応が進められる中、航空機による空中写真撮影や現地調査による被災状況の把握が行われる。その後、被災状況に基づき必要に応じて他県等からの応援要請や各種復旧・復興工事などが実施される。【０００３】
例えば、日本国特許庁発行の特開２００５−２８４５３９号公報には、人工衛星や航空機等から撮影した画像データを用いて、自然災害や人的災害による被害域を自動抽出する被害域自動抽出システムが提案されている。【０００４】
ところで、これまで人工衛星または航空機搭載センサは災害後の撮影のみ行い、減災に向けた平常時の定期的モニタリング（監視活動）は行われてこなかった。故に、人工衛星または航空機搭載センサによる撮影によって平常時から災害の危険性が高い（脆弱性がある）地域の抽出が行われることはなく、そのため災害発生後に被災したおそれのある地域を特定するのに時間がかかり、結果として正確な被災地の特定に時間がかかってしまうという問題があった。【０００５】
また、被災状況の撮影に航空機搭載型センサを利用する場合、その性質上、特定範囲の撮影に留まり広域な状況把握が難しく、被災地が広範囲になるほど被災状況の確認に時間がかかってしまうという問題があった。さらに、被災後に定期的に撮影を行うことが難しいので、復旧・復興状況などを正確に把握することが困難であるという問題があった。【０００６】
また、上記特開２００５−２８４５３９号公報に記載されたものは、被害域の抽出を自動的に行うのみで、災害発生後の応急対応、とりわけ復旧・復興時の支援活動には言及していない。【０００７】
このように、既往方法では、平常時、災害発生後の応急対応時、復旧・復興時において対策立案や活動等を正確かつ迅速に、さらに系統的に行うことができなかった。【０００８】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、災害発生後の応急対応時、復旧・復興時における対策立案や活動等を正確かつ迅速に、さらに系統的に行うための災害対策支援方法を提案することを目的とする。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、所定の軌道回帰日数を持つ人工衛星に搭載したレーダ装置により、災害発生後の応急対応時、復旧・復興時にわたって撮影対象を撮影し、撮影の結果得られたレーダ画像データをデータ解析装置が利用して必要な情報を提供する災害対策支援方法であって、災害発生後、レーダ装置が、撮影対象を撮影可能な人工衛星の複数の軌道のうち任意の軌道から軌道回帰日数よりも短い日数で撮影対象を撮影してレーダ画像データを取得し、データ解析装置がレーダ装置から上記災害発生後のレーダ画像データを受信する。そして、データ解析装置が、平常時に予め生成された撮影対象を含む画像データと災害発生後のレーダ画像データの差分から変化域を抽出し、抽出した変化域から応急対応時の変化抽出図を作成する。さらに、災害発生後のレーダ画像データの取得後、レーダ装置が、定期的に撮影対象のレーダ画像データを取得し、データ解析装置が、災害発生後に定期的に撮影されたレーダ画像データをレーダ装置から取得する。そして、データ解析装置が、災害発生後のレーダ画像データと災害発生後に定期的に撮影されたレーダ画像データとの差分から変化域を抽出し、抽出した変化域から復旧・復興時の変化抽出図を作成する。
【００１０】
上記構成によれば、災害が起こる前の平常時の地表の情報を含む画像データより、減災に向けた情報を取得することができる。また、災害発生後にも定期的に撮影を行うことにより、復旧・復興計画や２次災害の防止に役立てることができる。
【００１１】
本発明によれば、災害発生後の応急対応時、復旧・復興時における対策立案や活動等を正確かつ迅速に、さらに系統的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る災害対策支援システムの概要を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る平常時、応急対応時、復旧・復興時までの流れを説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る変化抽出処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る衛星SARによる撮影計画例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る複数軌道による撮影の説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る変化抽出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。【００１４】
図１は、本発明に係る災害対策支援方法により運用される災害対策支援システムの概要を示す図である。図１に示した災害対策支援システムは、人工衛星に搭載したセンサ（レーダ装置）により、撮影対象である地表面の変化を撮影し、撮影データに基づいて、もしくはその撮影データを加工して災害時の対応（対策立案や実際の活動等）に役立てることができる。後に詳述するように、この災害対策支援システムでは、人工衛星に搭載したセンサで定期的にレーダ画像データを取得できるという特徴を活かし、災害前後で３つの段階に分けて、必要なデータを提供する。【００１５】
本実施形態では、人工衛星にレーダ装置として合成開口レーダ（SAR：Synthetic Aperture Radar）を搭載し、地表面を撮影する。合成開口レーダは、人工衛星から照射した電波（マイクロ波パルス）の地表面での反射を測定する能動型センサであり、マイクロ波の特性を利用して、昼夜、天候に関係なく、広域を面的に撮影することができる。以下、人工衛星に搭載した合成開口レーダを「衛星ＳＡＲ」と称する。【００１６】
衛星ＳＡＲ１は、所定の軌道を周回しながら定期的に、もしくは指示に従って地表を撮影し、災害等による地表の変化を捉えたレーダ画像データを地上のデータ解析センタ２へ送信する。【００１７】
データ解析センタ２は、平常時の定期撮影計画、応急対応時の撮影計画、復旧・復興時の撮影計画を行い、上記撮影計画に基づいた撮影指示の情報を衛星ＳＡＲ１に送信する。また、衛星ＳＡＲ１が撮影したレーダ画像データを、アンテナを介して受信する。これをレーダ解析装置で合成開口処理することにより再生画像を生成し、得られた画像に対して差分処理等を行い地表面の変化を解析する。そして、解析結果である被災状況を示す地表面の変化情報を、データ解析センタ２から例えば国や地方自治体などの行政機関３に提供する。【００１８】
上記データ解析装置は、過去に撮影されたレーダ画像データ（撮影データ）が収納されるレーダ画像データ・データベース（レーダ画像データ記憶部）と、変化抽出処理時に参照される閾値が収納される閾値データベース（閾値記憶部）と、撮影時期の異なる２つのレーダ画像データの画素毎の特性値(散乱強度の差分,地盤変動量)を演算する差分演算部と、差分演算部で得られた差分を所定閾値と比較し、条件を満たす信号成分を有する画素または画素の集合を変化域として抽出する変化抽出部を備えている。ここで閾値は、閾値設定部により予め定められた固定値、あるいは撮影ごとに定められる可変値である。【００１９】
この場合のレーダ画像データは、異なる時刻にレーダ装置により取得された時系列画像データである。また、上記データ解析装置の各部は、演算処理装置と動作プログラムによって実現される。例えば、記憶媒体に格納された所定の動作プログラムをコンピュータ（演算処理装置）に実行させることにより実現される。【００２０】
行政機関３では、データ解析センタ２から送られてきた被災状況を示す地表面の変化情報と気象情報や地震計など他の情報とのリファレンス（照らし合わせ）を行い、データマネジメントを実施することができる。行政機関３により実施されるデータマネジメントの結果は、防災対策、災害発生後の応急対応、復旧・復興時の対策等を立案、実行するのに有効である。【００２１】
次に、図２を参照して、平常時、応急対応時及び復旧・復興時における、上記災害対策支援システムによる処理の流れを説明する。図２において、最上部の四角枠で囲まれた項目は、地表面を撮影しその変化を元に推定被災状況図を作成する部分であり、主に測量会社等の民間企業が実施する。下方の星枠で囲まれた項目は防災街づくり支援や復興支援を行う部分であり、主に行政機関(地方自治体等)が実施する。一方、中段の楕円枠で囲まれた項目は地表面の変化から防災街づくり支援や復興支援を行うための基礎データを作成する部分であり、行政機関が実施することが前提であるが、請負により民間企業が実施してもよい。【００２２】
前述のように、従来、平常時には災害に備えた航空機による空中写真撮影は行わず、災害発生後に航空機搭載型センサを用いた空中写真等によって地表面の画像を取得していた。しかし、雲（火山の場合は噴煙）などによって地表面が撮影できない（光学センサの場合）、撮影範囲が狭い、悪天候では航空機の運行そのものを行うことができないなどの問題があった。また、通常、復旧・復興時の航空機による空中写真等の撮影は行わないか、あるいは行政機関３が航空機を所有する航測会社等に別途依頼する、もしくは事前の撮影協定が必要であった。【００２３】
一方、本実施形態の災害対策支援システムでは、衛星ＳＡＲ１を用いて地表を撮影するので、撮影範囲が広域、かつ天候に影響されることがなく確実に地表を撮影することが可能である。【００２４】
まず、平常時には、所定軌道上を周回する衛星ＳＡＲ１から定期的に地表面の撮影を行う。例えば、３ヶ月〜６ヶ月に１回程度の定期撮影を行い、得られたレーダ画像データから変化抽出（土地利用・土地被覆変化）や地盤の変動量算出を面的に行う。また、地形モデル（デジタル表層モデル（DSM：Digital Surface Model））の作成を行う。そして、地形モデル１１、地盤変動量１２、変化抽出図１３の全データ、あるいはその中からいくつかのデータを減災に向けたプロダクト（情報）として提供し、被害想定及び基盤地図の整備を通して行政機関３が行う災害に強い街づくりの支援に活用する。【００２５】
行政機関３またはデータ解析センタ２は、地形モデル１１及び／又は地盤変動量１２を使用して被害想定図（ハザードマップ）を作成する。また、地盤変動量１２及び／又は変化抽出図１３を用いて、撮影対象地域の基盤地図の整備を行う。これら被害想定図の作成及び／又は基盤地図の整備を通じて、行政機関３の行う災害に強い街づくりを側面から支援する。【００２６】
地形モデル１１は、想定される災害のシミュレーション(例えば浸水シミュレーション)を行う際の地形情報として利用される。これにより、ハザードマップ等を作成し、平常時から災害に対する住民の意識向上等のいわゆるソフト対策及び堤防の建設等のいわゆるハード対策を検討するための基礎資料に資する。これにより、平常時における減災対策が可能となる。この地形モデル１１、すなわち地表面の高度や変動についての情報は、例えば同じ撮影対象について撮影した２つのレーダ画像データ（合成開口レーダで撮影したデータ）を干渉させることにより得られる位相差から得ることができる。【００２７】
地盤変動量１２は、２つの時期のレーダ画像データを比較して、地盤が変動（沈下）した地域の特定とともにその量を表したものである。この地盤変動量１２は、上記地形モデル１１と同様に、浸水時の被害想定、ハザードマップの作成に利用できる。これにより、災害脆弱箇所のモニタリング（監視）、平常時における減災対策が可能となる。また基盤地図の整備にも利用できる。【００２８】
変化抽出図１３は、宅地の造成等による土地利用変化の他、比較的軽微な災害にも着目し、災害の起こりやすい（脆弱性の高い）地域を抽出し、変化の情報を地図と重ね合わせて提供することで、大規模な災害が発生する前に必要な対策を施すなどの行動に結びつけられるため、大規模災害時の被害軽減に役立つ。これは基盤地図の整備にも利用できる。【００２９】
さらに、このように定期的に撮影を行いデータベースとして蓄積しておくことにより、その地域における最新の状態が常に把握できる。そして、いざ災害が発生したときに衛星ＳＡＲ１を用いて撮影を行って得られた画像と比較し、災害前後の変化箇所を被災箇所と仮定することで迅速に被災地域の推定を行うことができる。【００３０】
なお、平常時にはできるだけ異なる条件（衛星の軌道、季節、時刻、解像度、偏波等）で撮影を実施し、災害時の即時対応性を担保しておくことが望ましい。【００３１】
災害発生後の応急対応時には、できるだけ早期に被災の疑われる地域の撮影を行う。この場合、平常時に災害脆弱性の高い地域を優先的に撮影しておくことも考えられる。または、人口の密集している都市部（都道府県であれば都道府県庁所在地等）を優先し、撮影対象を限定することで、災害に対する即時対応性を向上させることも可能になる。撮影した画像は直ちに災害前の最新データあるいは撮影条件の類似するデータと比較することにより、迅速に推定被災状況図の提供を行うことができる。この際、提供までの時間及び広域の情報を提供することを優先し、精度（誤抽出の修正等）については応急対応の次の段階である復旧・復興時から重視することとしてもよい。【００３２】
広域でかつ面的な、さらに均一な基準に基づいた被災箇所の評価（撮影）を定期的かつ連続的に行うことで、災害発生時には被災状況の把握に対する迅速かつ適切な支援が行える。また、上記定期的・連続的撮影は、その後の復旧・復興作業、計画においても有効な情報となりうる。【００３３】
応急対応後の復旧・復興時にも衛星ＳＡＲ１により定期的な撮影を行う。災害の種類・状況等にもよるが、例えば大規模な地震の場合、ある期間のうちに比較的大きな余震が発生することもあるため、その期間中はできるだけ短い周期で再撮影を数回行い、推定被災状況図を作成して、余震等で被害が拡大した箇所等の情報を提供する。【００３４】
また、道路閉塞、落橋等の交通障害が起きている箇所の情報を提供し、行政機関３が行う被災状況の詳細な現地調査などを行う際に、迂回道路などの判断が適切に行われるよう支援する、あるいは河道閉塞や堤防決壊が発生している箇所などについても定期的に撮影を行い、被害の進行状況を把握（あるいは新たな被害の監視）することにより、２次的な災害の予防に役立てる等、被害の最小化に有効である。【００３５】
さらに時間が経過して復旧・復興時から平常時へ移行する期間、つまり災害による直接的な被害が発生する危険性が低くなった後も定期的な撮影を継続する。例えば、災害発生後の推定被災状況図と復興・復旧時の推定被災状況図を比較し、復旧計画に沿った社会インフラ等の復旧状況(工事進捗状況)をモニタリングし、その情報を地方自治体に提供することで、行政機関３は復興計画を随時見直すなどし、早期の復興を行うことができる。【００３６】
ここで、変化抽出図１３（推定被災状況図１４，１５）を作成するための変化抽出処理を、図３のフローチャートを参照して説明する。【００３７】
図３において、データ解析装置が異なる時刻に取得された後方散乱強度やコヒーレンス等の相関指標や高さ情報である同一撮影対象の複数のレーダ画像データから再生画像を求め、レーダ画像データ記憶部に記憶する（ステップＳ１）。なお、高さ情報は、同一の撮影仕様である複数の人工衛星に搭載された合成開口レーダを用いたインターフェロメトリ処理により、精度良く取得することができる。この場合には、後方散乱強度や相関指標を用いた場合のように画像として再構成されたデータ（再生画像）である必要はなく、所定座標における高さ情報であるデジタル表層モデル（DSM）をそのまま格納してもよい。位置合わせ処理では、上記複数のレーダ画像データをレーダ画像データ記憶部から読み出し、各レーダ画像データを位置合わせする（ステップＳ２）。【００３８】
位置合わせ後のレーダ画像データは、フィルタリング処理（ステップＳ３）によりノイズ除去された後、リサンプリング処理（ステップＳ４）により適当な画素サイズに変更される。次に撮影対象である地表の状態を表す複数の特性値（散乱強度、地盤変化量等）の差分を算出する。この特性値差分の算出は、例えば差分演算部が、上述したマイクロ波の後方散乱強度の差分を算出することにより行う（ステップＳ５）。この例では、変化抽出処理の一例として、散乱強度の差分について説明したが、その他にコヒーレンス等の相関指標、デジタル表層モデル（DSM）における差分を算出することにより行う方法などがある。【００３９】
閾値データベースには、過去の変化抽出結果、撮影対象の地域特性や撮影条件等と、閾値との関係を基に作成された閾値ライブラリが保存されている。閾値設定部は、閾値ライブラリを参照して変化抽出のための適切な閾値を設定する（ステップＳ６）。変化抽出部は、閾値設定部により設定された閾値と、差分演算部で得られた差分を比較し、撮影対象の変化域を抽出し、変化域の情報と地図情報を重ね合わせて変化抽出図を作成する（ステップＳ７）。【００４０】
なお、作成した変化抽出図と実際の被災状況や復旧・復興進捗状況などの情報を閾値ライブラリにフィードバックすることで、閾値設定部が状況に応じてより適切な閾値を設定できるようになる。以下、種々の情報を閾値等のパラメータに反映する例を説明する。【００４１】
被災状況の把握という点から考えると、撮影にかかるまでの時間を短くするという方法が考えられる。例えば、撮影対象が撮影可能な人工衛星の複数の軌道のうち任意の軌道を利用することにより軌道回帰日数（例えば１１日）よりも少ない日数（例えば３日）の経過で再撮影を行うようにする。これによって、災害発生からレーダ画像データ取得にかかる時間を短縮することができるため、より早期に被災状況を把握することができる。【００４２】
あるいは、画素サイズを閾値の一種として考え、抽出したい地表面の変化に応じて画像処理に用いる画素サイズを選択するという方法も考えられる。画素サイズが小さいと細かい変化が検出できるが、大局を見ていない為に誤抽出等があり、一方、画素サイズを大きくすると、大局を見て判断できるが、細かい変化を見逃す可能性があるというトレードオフの関係がある。したがって、適切な画素サイズの選定は、適正な被災状況の把握に貢献することができる。【００４３】
なお、平常時の撮影は、差分処理の基準画像の更新（植物の季節による変化の除去等のため）を目的の１つとしており、例えば、３ヶ月〜６ヶ月に１回程度の撮影を行う。差分処理は、なるべく同一時期の画像を用いて行うことが望ましい。これは植生、樹木のような季節により変化する地物の変化を誤って検出するのを避けるためである。平常時から応急対応時への移行は、例えば地方自治体等による災害発生指示を契機としている。【００４４】
なお、平常時に取得した画像間で差分処理を行い、災害の発生を検知し、応急対応時に移行することも可能である。この場合撮影枚数が増えるためコストが掛かるが、特定の季節に災害に弱い地域や、重点的に監視したい地域（火山や都市機能中枢部等）に対象を限定することにより、低いコストでより正確な被災地域の把握もしくは被災状況の把握が可能になる。またこの時、前記平常時のデータ解析に使用される前記閾値を、前記復旧・復興時における復旧・復興の進捗状況に関する情報に応じて設定することも可能である。例えば撮影対象が復旧・復興に時間を要する場合には、復興後（平常時）における災害の発生を早期に検知すべく閾値を変化させることができる。【００４５】
次に、平常時の定期撮影により把握した閾値に関する情報を応急対応時のパラメータに反映する例を説明する。
例えば、建物が倒壊した際の特性値の変化量を建物倒壊が検知可能な閾値として閾値データベースに登録しておく。すなわち、過去のレーダ画像データから、予め特定の建物が倒壊した際の特性値の変化量を検出し、その変化量を建物の付随情報と関連づけて閾値として閾値データベースに登録する。なお、建物が倒壊した際の特性値の変化量と画素サイズを対応づけて登録することにより、上述と同様、特性値の変化量の閾値の選択以外に、処理画素サイズを選択することも可能である。このようにすることにより、応急対応時に目的（建物倒壊のみを検出したい等）に応じて最適な閾値を選択することで、目的とする被災状況の早期検出が可能となる。【００４６】
あるいは、応急対応時のパラメータに、平常時の定期撮影で把握した対象領域に関する情報を反映することも可能である。例えば、撮影対象地域内に土砂災害が発生しにくい特定の土地利用がある場合、土砂災害検出の閾値を変化させるようにする。この場合、地表の形態に応じてパラメータを設定することができ、正確な被災状況の把握につながる。【００４７】
次に、平常時の定期撮影により把握した対象領域に関する情報を復旧・復興時のパラメータに反映する例を説明する。
例えば、裸地が住宅等の建造物になった際の特性値の変化量等の知見を、閾値データベースに登録しておくという方法である。すなわち、過去のレーダ画像データから、裸地に住宅が建てられた際の特性値の変化量を検出し、その変化量を住宅の付随情報と関連づけて閾値として閾値データベースに登録する。なお、住宅が建てられた際の特性値の変化量と画素サイズを対応づけて登録することにより、上述と同様、変化量の閾値の選択以外に、処理画素サイズを選択することも可能である。このようにすることにより、復旧・復興時に目的（裸地が住宅に変更した部分を検出したい等）に応じて最適な閾値を選択することで、目的とする復興計画の進捗状況の確認が可能となる。【００４８】
さらに、復興計画の進捗状況の確認以外に、２次災害の軽減にも利用可能である。例えば、レーダ画像データの画像に特定の地形的特徴があり、さらにそこが特定の土地被覆である等の情報を基に、地すべり・土砂災害対策を施すなどの対応が可能になる。【００４９】
本実施形態の災害対策支援システムにおいて、災害発生後の衛星ＳＡＲによる撮影計画の具体例を、図４を参照して説明する。【００５０】
前述のように、従来手法の一例としては、災害発生後、地方自治体の職員の他、国・関係機関の専門家の指導の下、災害時の応急対応が進められる中、ヘリコプターや航空機による空中写真撮影、現地調査による危険箇所調査等、被災状況の把握が行われている。その後、例えば１週間後に災害状況図が発表され、その後、あるいは並行して応急復旧業務や各種復旧・復興工事などが実施される。【００５１】
本実施形態の災害対策支援システムでは、災害発生後、できるだけ早期に衛星ＳＡＲによる初回撮影を実施する。例えば、人工衛星の軌道回帰日数を待たずに、撮影対象が撮影可能な人工衛星の複数の軌道のうち任意の軌道から撮影することで撮影までの日数を回帰日数より短縮できる。この場合、異なる軌道間での差分処理等で得られる被災箇所推定の精度が落ちる可能性があるが、それよりも、早急に被害状況の全体像を把握することを優先している。その後の第２回、第３回、第４回の撮影は、要求に応じて適当な軌道を通るときに行うことができる。【００５２】
図５に複数の軌道による撮影例を示す。この例では、撮影対象４を撮影することのできる複数の軌道（軌道Ａから軌道Ｘ）において撮影対象４を撮影する様子を表している。入射角が可変の衛星ＳＡＲである地域を撮影する場合、その地域を撮影することが可能な軌道が複数存在する場合がある。そのため、ある軌道Ａにおいて特定の地域を撮影した後、再回帰するまでの期間に通過する別の軌道Ｘにおいても同じ地域を撮影することが可能である。この場合、異なる軌道から撮影して得られたレーダ画像データとの間で差分を取ることもできる。【００５３】
そして、平常時において蓄積してきたデータとの比較により、迅速に推定被災状況図を作成し、地方自治体など関係機関に提供する。これにより、被害甚大な箇所の特定が可能となり、空中写真等でより詳細に調査が必要な箇所が明らかになることから、現地調査による危険箇所調査等を含め効率的な調査が実施できる。平常時の定期モニタリングで災害前の状況を把握しているため、災害後の画像と比較して、被災箇所を迅速に把握することができる。【００５４】
その後、例えば１週間後に、地方自治体等が、上記推定被災状況図に現地調査及び空中写真撮影等により得られた被害状況の詳細な情報を反映した災害状況図を作成、発表する。この災害状況図は、推定被災状況図を元に効率的な調査を行って作成しているので、適切な応急復旧業務を行うことができるとともに、適正な人員配置の下、復旧・復興業務の質的な向上が期待できる。また、道路の分断等により、孤立している集落等の推定が可能になるため、食料などの供給やヘリコプターによる避難を実施するなどして人的被害を減少させることが期待される。【００５５】
さらに、例えば被災から１ヶ月、２ヶ月経過後の復旧・復興時においても、既に災害の全体像が把握されていることから、緊急に対応しなければいけない箇所など、優先的に対応すべき箇所から効率的に復旧・復興作業が実施される。【００５６】
この間も、衛星ＳＡＲで定期的に撮影を行うことができる。このように、復旧・復興時においても定期的に撮影を行うことにより、復旧の状況及び２次災害発生の危険箇所がモニタリングされるため、２次災害の予防効果が期待される。また、定期的な撮影を行うことで、復旧・復興に向けて行われている各種対策作業や工事等の計画の進捗状況に合わせた見直しが可能になる。【００５７】
以上説明した実施形態によれば、合成開口レーダ（ＳＡＲ）を搭載した人工衛星を用いて、災害が起こる前の平常時に地表を撮影しておくことにより、減災に向けた情報を取得することができる。【００５８】
また、災害発生後にも定期的に撮影を続けることにより、地表面における変化を継続的に把握することが可能となるため、復旧・復興計画や２次災害の防止に役立てることができる。【００５９】
ところで、上述した実施形態においては、災害が発生する前に、レーダ装置として人工衛星に搭載した合成開口レーダにより対象地域全域の撮影を行うようにしている。これは、対象地域内でどこが災害発生時に被害を受けるか予測できないため、予め広域を撮影する必要があるためである。しかし、毎年複数回の撮影を実施すると、撮影費用（コスト）・工数が掛かるとともに、使用されない画像が多くなってしまう。【００６０】
そこで、各自治体や民間企業等が持つ、三次元地理情報システム（3DGIS：3D Geographical Information System）による三次元地理情報データ（例えば地形モデル（ＤＳＭ）や家屋ポリゴンデータ等）または地物ごとの誘電率パラメータなどを利用し、合成開口レーダにより撮影して得られる画像（ＳＡＲ画像）を擬似的に作成し、これを参照画像として利用することにより災害対策支援に活用する方法を提案する。【００６１】
以下、図６，図７を参照して、擬似的に作成したＳＡＲ画像（以下、「シミュレーション画像」という）を災害対策支援に活用する場合の実施の形態について説明する。なお、三次元地理情報データ等を利用し、擬似的なＳＡＲ画像を生成する技術と、擬似的なＳＡＲ画像及び撮影により取得したＳＡＲ画像を比較する技術は周知であるから、以降の説明では簡単に行う。【００６２】
上述した実施形態においては、飛翔体として人工衛星に搭載される合成開口レーダを使用し、人工衛星の飛翔方向（軌道）等に依存して変形する地物を含む災害後の２次元レーダ画像（ＳＡＲ画像）の特徴が、平常時に予め取得しておいた擬似的なＳＡＲ画像の特徴と合致するか否か識別（判定）する。この識別方法としては、例えば、災害発生後に取得したＳＡＲ画像の反射強度とシミュレーション画像の反射強度が一致しているかを判断する。あるいは、合成開口レーダのレーダ電波を撮影対象地域に向けて照射する方向において、上記レーダ電波の反射強度分布を投影してヒストグラムを作成し、投影後の反射強度分布が、平常時に様々なレーダ照射方向を仮定して作成したＳＡＲ画像の特徴と合致するかを判断してもよい。このときに、本実施形態では、三次元地理情報データ等からシミュレーション画像（参照画像）を作成するとともに、災害後に撮影したＳＡＲ画像上の特徴が、該シミュレーション画像の特徴と合致するか否か識別するようにする。なお、本実施形態では、シミュレーション画像の基となる三次元地理情報データ等として、地形モデル（ＤＳＭ）を利用した場合の例としてあるが、この例に限られるものではない。【００６３】
まず、自治体等で管理している既存の地形モデルから、平常時にシミュレーション画像を作成する処理について説明する。既存地形モデル（ＤＳＭ）を用意し、合成開口レーダによるレーダ照射方向ごと（例えば、１０度刻みごと）の反射パターンをデータ解析装置により生成し、レーダ画像データ・データベース等の記憶手段に格納しておく。なお、航空機ＳＡＲに対して、衛星ＳＡＲではその軌道上での撮影タイミングによりレーダ照射方向を限定することができる。そして、実際にレーダを照射することにより取得した（２次元）ＳＡＲ画像とデータベース画像（シミュレーション画像）をパターンマッチングする。必要に応じて、ＳＡＲ画像から比較対象部分を切り出し、その切り出した画像とシミュレーション画像をパターンマッチングにかけるようにしてもよい。なお、必ずしも事前にシミュレーション画像を作成しデータベース化しておく必要はなく、災害後の撮影により実際に得られたＳＡＲ画像（比較画像）のレーダ照射方向に対応する地形モデルからシミュレーション画像（参照画像）を作成してもよい。【００６４】
次に、図６のフローチャートを参照して、シミュレーション画像と撮影により得られたＳＡＲ画像との差分処理を説明する。まず、撮影により実際に得られたＳＡＲ画像のレーダ照射方向を元に、地形モデルのレーダ反射点パターン（シミュレーション画像）を計算により合成する。なお、撮影により実際に得られたＳＡＲ画像のレーダ照射方向を基に、撮影により実際に得られたＳＡＲ画像のレーダ照射方向に最も近いレーダ照射方向にて作成されたシミュレーション画像を選択する（ステップＳ１１）。なお、作成に際して用いたレーダ照射方向が実際に得られたＳＡＲ画像のレーダ照射方向と等しいシミュレーション画像が存在しない場合には、レーダ照射方向が近い前後の何れか一方のシミュレーション画像を用いてもよい。あるいは、撮影により実際に得られたＳＡＲ画像のレーダ照射方向の前後のレーダ照射方向にて作成されたシミュレーション画像から内挿により参照すべきシミュレーション画像を生成し、これと比較してもよい。次に、差分演算部によりＳＡＲ画像とシミュレーション画像の反射強度差分を求める（ステップＳ１２）。【００６５】
ステップＳ１２の差分演算部による演算の結果、例えば反射強度差分の値が所定の閾値以下であれば、そのＳＡＲ画像（対象地域）は当該シミュレーション画像と一致するものと判断し、災害の発生がなかったものと判定する。一方、反射強度差分の値が所定の閾値より大きい場合、そのＳＡＲ画像内の対象地域については、災害の発生があったと判定する（ステップＳ１３）。この災害発生の有無の判定は、変化抽出部により実行してもよいし、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部が実行してもよい。【００６６】
このように、特徴量計算を不要とし、平常時と被災後の画像において変更のある画像、すなわち災害が発生した地域を高速に識別することができる。つまり、三次元地理情報データ（地形モデル等）等を基にしたシミュレーション画像（疑似ＳＡＲ画像）を参照画像（リファレンス画像）として、災害後に取得したＳＡＲ画像との解析処理によって、被災箇所を抽出することができる。【００６７】
この場合、既存の三次元地理情報データ（地形モデル等）等を利用することから参照画像を定期的に撮影する必要がなく、合成開口レーダ（ＳＡＲ）を搭載した人工衛星による撮影は、災害発生後のみとなるため費用負担が小さくなり、市町村や民間企業等の負担を削減することができる。また、シミュレーション画像により、様々な条件下でのシミュレーションが可能となるため、災害後の撮影に近い条件でのシミュレーション画像が作成でき、解析処理における被災箇所抽出精度の向上が期待できる。また、地方自治体の保有する三次元地理情報データ等の有効活用及び集約効果が期待できる上、シミュレーション画像作成時の素材を用いてハザードマップ作成のための基礎データ等、派生プロダクト（付随データ）を作成することができる。【００６８】
なお、本発明は、上述した各実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。【００６９】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は勿論、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【引用符号の説明】
【００７０】
１…衛星ＳＡＲ、２…データ解析センタ、３…行政機関、４…地表面（撮影対象）、１１…地形モデル、１２…地盤変動量、１３…変化抽出図、１４，１５…推定被災状況図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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