第490回電波研連F分科会

航空機SARによる新潟県中越地震の緊急観測(速報）
浦塚清峰、梅原俊彦、灘井章嗣、松岡建志、○森山敏文、中村和樹、増子治信（NICT)新潟中越地震について
2004年10月23日17時56分に新潟県中越地方の深さ13ｋｍでマグニチュード6.8の地震が発生し、新潟県の川口町で最大震度7を観測した。また、この地震の直後1時間以内にM6.0以上の余震が3回発生するなど、活発な余震活動を伴った。
(気象庁報道発表から)
被害状況（新潟県内）
・死傷者：2,800名以上
・建築被害：1万9千戸以上
・岩盤崩落、地滑りなどの土砂災害（道路、ライフラインの寸断）
・水害（河道閉塞）による家屋の水没
震度データベース検索：http://www.jma.go.jp/から

航空機ＳＡＲ(Pi-SAR)による観測 -1目的：・地球環境の監視や災害時の状況把握を目的としてPi-SARを開発⇒ 2000年火山災害観測の実績（三宅島、北海道有珠山）
・新潟中越地震の災害対策本部等関係機関への速やかなデータ提供⇒ 地震災害観測は初の試み
観測日： （１）平成16年10月26日⇒ 観測時の現地の天候は雨（２）平成16年11月3日⇒ 観測時の現地の天候は雨
航空機SARの利点：
・ 観測で天候、昼夜の影響を受けない・ 機動性が富み、観測場所、観測時間の制約を受けない
・ 観測システムの変更が容易で保守性がが優れている

10/26の観測エリア

航空機ＳＡＲ(Pi-SAR)による観測 -2-

国土地理院Webページから偏波SAR画像(10kmx10km)

インターフェロメトリー画像

本震、余震の震源を含む画像(10/26観測)

長岡市内のがけ崩れ現場のPi-SAR画像

航空機ＳＡＲ(Pi-SAR)の概要 -1X-band Main Antenna

X-band Sub-Antenna
L-band Antenna

Platform Gulfstream IIAltitude

6,000m〜12,000m

Speed250m/s （900km/h）

航空機ＳＡＲ(Pi-SAR)の概要 -2X-SAR
9.55 GHz
8.3kW
100MHz1.05m × 0.19m
10-75deg. variable

Frequency
Transmitted power
BandwidthAntenna(L x W)
Incidence angle
Observation mode

Swath

Range resolution
Azimuth resolution
Interferometry
Base line
Height correction
sample frequency
quantum bitrecording speed

PolarimetryorInterferometry
19.6/42.5km
1.5/3 mL-SAR
1.27GHz
3.5Kw
50MHz
1.55m×0.65m
20-60 deg. fix

8.2/19.6 km

Polarimetry
andInterferometry
4.3/11.9 km

1.5/3 m1.5/3 mPolarimetry

Polarimetry

42.5 km19.6 km

3/5/10/20m

3/5/10/20m

1.5/3m3/6 m

2.3 m
less than 2m
123.45/61.725 MHz
8 bits
512 Mbps

61.7/30.9 MHz
8 bits256 Mbps

航空機ＳＡＲ(Pi-SAR)の概要 -3■ ポーラリメトリ観測

POLSAR Image(HH,HV,VV)
Scattering
Matrix S HH
S
 VH

(V)

SAR処理

(V)

S HV 
SVV 

Target(H)(H)■ インターフェロメトリー観測
0：メインアンテナ：サブアンテナ

500

1000

*
S main S sub=row

Rmain ≠ Rsub

1500

[()]

 2π

S main S sub exp− jRmain − Rsub λ

2000

2500

02500

5000

7500

10000

col-2.50 -1.25

0.00

1.25

2.50

kaimon_7304_ssc_VM_VS1_bin

1250015000

過去の災害観測結果 -12000年北海道有珠山の火山災害

土石流、火口形状の変化
偏波特性の変化

April 6

April 12

過去の災害観測結果 -22000年三宅島の火山災害

6 July2 August

過去の災害観測結果 -32000年三宅島の火山災害
1000
900
800
Elevation
(m)
高度（ｍ）

700
7月6日
6 July2 Aug.
8月2日
30 Aug.
8月30日
12 Nov
11月12日

600
500
400
300
200
100
001

1101

2201

3 401
4 501
5 601
6301
Horizontal
distance( x10m)(km)
相対距離

7701

8801

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -110/26の観測エリア

今回示す主な観測エリア

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -2震源付近の偏波画像とインターフェロメトリー画像
山古志村

illumination

Flight direction

18:34 M6.5(余震)17:56 M6.8(本震)

堀之内町
川口町
18:11 M6.0(余震)
偏波SAR画像(10kmx10km：10月26日観測)

インターフェロメトリー画像

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -3■ 土砂崩れの様子

Shadow or landslide ?

？
国土地理院Webページから

Pi-SAR画像

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -4■ 土砂崩れの様子

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -5新潟県中越地震により、母子３人が巻き込まれた長岡市の土砂崩れ現場(10月26日観測)

長岡市

川口町

小千谷市

10km x 10km

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -6新潟県中越地震により、母子３人が巻き込まれた長岡市の土砂崩れ現場■ 航空写真とPi-SAR画像

国土地理院Webページから

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -7水害エリア(10月26日観測, 15km x 10km)
小千谷市

321
山古志村

堀之内町

4

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -8水害エリア(11月3日観測, 15km x 10km)
小千谷市

3

2

1
山古志村

堀之内町

4

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -9水害エリア（領域1: 1.5km x 1.5km）：10月26日と11月3日の比較⇒ 水量増加

HH偏波（11/3,10/26,10/26）

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -10水害エリア（領域1）：10月26日と11月3日の比較
11月3日観測

10月26日観測

0

1000

1000

2000

2000

row

row

0

3000

3000

4000

4000

5000
5000

0

250

500

750

1000

1250

1500

0

col

-2.5 0.0

2.55.0

7.5 10.0 12.5 15.0

インターフェロメトリー画像

500

750

1000

1250

1500

col

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5

Yama8603_X_15x10_ssc_VM_VS_rad2_surf振幅画像

250

Yama8201_X_15x10_ssc_VM_VS_rad2_surf

振幅画像

インターフェロメトリー画像

Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -11水害エリア（領域2: 500m x 750m）⇒ 水量増加水害エリア（領域3: 1km x 1km）
⇒ 水量増加Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -12水害エリア（領域4: 3km x 2km）：10月26日と11月3日の比較⇒ 水量低下Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -13ポーラリメトリック解析の試み -H/α/A■ Coherency行列[T]の固有値展開
λ1 0[T] = k ⋅ k T = [U 3 ] 0 λ1
 0 0ターゲットベクトル：

1k=2

ユニタリー行列：[U 3 ] = [e10
0  U *3T = λ1e1e1*T + λ2 e 2 e 2*T + λ3 e3 e3*T
λ1 [ ][S HH + SVVe2

S HH − SVV■ 固有値の割合から各要素の発生確率
確率： Pi = λi3∑λii =1

エントロピー(H)：H = − P1 log 3 P1 − P2 log 3 P2 − P3 log 3 P3

(0 ≤ H ≤ 1)

アルファ(α)：α = P1α 1 + P2α 2 + P3α 3
アンアイソトロピー(A)：(0 ≤ α ≤ 90[deg .])A = (λ2 − λ3 ) / (λ2 + λ3 )[e 3 ], ei = cos α i(0 ≤ A ≤ 1)

2 S HV ]Tsin α i cos β i e iδisin α i sin β i e iγi]

TPi-SARによる新潟中越地震観測結果 -14ポーラリメトリック解析の試み -H/α/A-

エントロピー(H)アルファ(α)アンイソトロピー(A)フリーマン分解(double, volume, surface)Pi-SARによる新潟中越地震観測結果 -15ポーラリメトリック解析の試み -偏波間相関係数-

Shh,Shv,Svv

Cor(Shh,Shv)

Cor(Srr,Sll)今後の予定
現在、観測データは、震災復興のための利用を第一目的とするため、映像を以下のアドレスで随時公開している。この目的の利用は自由としている。
http://www.nict.go.jp/dk/c215/PI-SAR/niigata_jishin.html
今後、このデータを用いた災害把握のための研究を目的としたフル規格のデータを公開する予定であるが、現在はNICTにおいていくつかの事例をもとに基礎的な解析を進めている。
例えば、2003年5月に観測したデータによる震災前後の比較や、10月26日と11月3日の間の変化についての差分解析などのほか、ポラリメトリ手法を用いて、土砂崩れ場所の植生部分と土砂露出部分の区別を行うことによる同箇所の同定などを計画している。