3 次元干渉 SAR 解析により明らかとなった箱根火山大涌谷における地すべり変位
道家涼介 *1

Landslide displacement at Owakudani, Hakone volcano, revealed by 3D Interferometric
SAR Analysis
byRyosuke DOKE*1
1.

はじめにこ の 度、2020 年 10 月 に、 約 3 年 ぶ り に ALOS-2/

人 工 衛 星 搭 載 の 合 成 開 口 レ ー ダ ー（SyntheticPALSAR-2 による左観測が実施され、箱根火山周辺のAperture Radar; SAR）データの干渉解析（以下、干渉データも取得された。これにより約 3 年間の箱根火山SAR 解析と呼ぶ）による地表面変位の観測は、地震や周辺の 3 次元変位を得ることができたので、本稿ではそ火山活動に伴う地殻変動を把握する手法として、近年の解析結果について報告を行う。なお、本研究の解析結一般的となっている。干渉 SAR 解析が他の地殻変動観果において、箱根火山最大の噴気地帯である大涌谷周辺測に比べて優れている点として、地表面を面的に観測で地すべり性の変位が認められたが、その近傍においてできることが挙げられる。すなわち、干渉 SAR 解析で2021 年 7 月 3 日に崩壊が生じた。翌 7 月 4 日の ALOS-は、地上の観測点を必要とする他の観測手法では不可能

2/PALSAR-2 の観測において強度画像の変化が認めらな、高い空間分解能で地表面の変位分布を得ることがでれたので、本稿にて合わせて報告する。

きる。これにより、既存の観測網では捉えることができなかった局所的な変位の抽出が可能になったことに加2.

え、多数の変位データから地下の断層などの変動源モデ

2.1.

使用データおよび解析方法
使用データ

ルの推定を高度に行えるようになり、地表および地下に本研究で使用したデータを図１および表１に示す。こおける様々な現象の解明に貢献してきた。一方で、干渉のうち、左観測のデータである Path119 は約 3 年ぶりSAR 解析で得られる地表面の変位は、衛星視線方向のに観測が実施された。一方、他の観測条件における観測一次元の変位であり、慣れていない人にとっては、実際は、不定期ではあるものの、年に数回実施されている。の変位をイメージしづらいという問題もある。

したがって Path119 の干渉ペアと観測日が近く、同じこの問題を解決する方法の一つとして、２方向からく観測間隔が約 3 年になるペアを有する観測条件とし観測された地表面の変位を合成し、直感的に変位方向て、他の 3 つのペアを抽出した（表 1）。

が理解しやすい凖東西成分と凖上下成分に分解する手 法（2.5 次 元 解 析 ） が 提 案 さ れ て い る（Fujiwara et

2.2.

干渉 SAR 解析al., 2000）。さらに、現在、日本宇宙航空研究開発機構

解析には防災科学技術研究所が開発した SAR 干渉解（JAXA）により運用されている SAR 衛星である ALOS-

析ツール RINC（Ozawa et al., 2016）を使用した。解析

2/PALSAR-2 では衛星の左右両方の観測が可能であり、の際、地上における距離が 25m × 25m のメッシュサイ

北行軌道、南行軌道でそれぞれ２つの視線方向、合計でズとなるように、ピクセルの平均化（マルチルック処4 つの視線方向からの観測が可能である。したがって、理）を行なった。初期干渉画像における地形の影響は、これらを合成することにより、3 次元的な変位を得るこ

国土地理院の 10mDEM および EGM96 のジオイド高モとが可能である（Wright, 2004）。ALOS-2/PALSAR-2 は、デルから作成された楕円体高データを用いて地形縞をシ

平常時は衛星進行方向に対し右側を観測しており、左側ミュレートし、差し引いた。また、気象庁メソ数値予の観測は災害発生時などの緊急観測の際に実施される場報モデル（MSM）を用いた大気遅延補正（小澤・清水、合が多い。
神奈川県西部に位置する箱根火山においても、2010）および、スプリットスペクトラム法による電離

過去に左観測が実施されたのは数えるほどしかない。

圏遅延の補正（Gomba et al., 2016）を適用した。

*1

神奈川県温泉地学研究所〒 250-0032

神奈川県小田原市入生田 586

報告 , 神奈川県温泉地学研究所報告 , 第 53 巻 , 47-53, 2021
- 47 -36.0˚N←Path19

東京th11

図2の範囲←Path←Pa

1835.5˚N8大涌谷
←Pa
9th11

←Path35.0˚N

126km
034.5˚N
図１138.5˚E139.0˚E102030139.5˚E140.0˚E

位置図および解析に使用した SAR データ。Path18、19、119、126 は干渉 SAR 解析、Path118 は強度画像の解析に使用した。
表１

干渉 SAR 解析に使用したデータ

Path-Frame

軌道・観測方向

PrimarySecondary大涌谷付近の入射角

図番号18-2910

南行軌道・右2017/09/21

2020/09/1742.8°

図 2 (a)19-2910南行軌道・右2017/10/24

2020/10/2032.3°

図 2 (b)126-700

北行軌道・右2017/06/23

2020/06/1943.6°

図 2 (c)119-730

北行軌道・左2017/10/20

2020/10/0244.8°

図 2 (d)軌道残差の除去を行なったのち、ノイズを低減するた（MST）法によるアンラッピングを適用し変位データをめ Baran et al.（2003）によるフィルタリングを適用した。

得た。その際、明らかな非干渉域を除外するためコヒー得られた位相変化について、Minimum Spanning Tree

レンスの値が 0.01 以下となる箇所についてはマスクを- 48 -した。最後に、地理座標への変換（ジオコーディング）位が生じているピクセルをマスクした。ただし、これにを行い、解析結果を得た。

よりアンラッピングエラーが全て除去できた訳ではない

解析結果の作図においては、それぞれの解析結果にため、一部エラーが残っている結果については図中にアおける基準点の位置を同一にするのに加え、後述するンラッピングエラーである旨を示した。

GNSS 観測データとの比較のため、GEONET 箱根観測点の位置の変位が 0 となる様に、同地点の変位量を結果2.3.

3 次元解析全体から差し引いた。また、一部の解析結果にアンラッWright（2004）による手法を参考に、以下の式を用

ピングのエラーによると考えられる外れ値が存在したた

いて、4 観測条件（表 1）における各解析結果から、最め、それについては、変位の連続性も考慮した上で±小二乗解として 3 次元変位成分を推定した。

12 cm の閾値を設定し、それを超える衛星視線方向の変(a)(b)

2017/09/21 - 2020/09/17

2017/10/24 - 2020/10/20

00

00

1010

強羅駅

35˚15'

強羅駅

35˚15'

1000

姥子駅

10000000

10

139˚02'(c)

139˚00'00

強羅駅

強羅駅35˚15'

750

姥子駅

早雲山駅

大涌谷駅

750

早雲山駅

大涌谷駅

1000
00

00

1012501250kmPALSAR2 data: JAXA
analysis: HSRI

100

139˚01'

139˚02'km

PALSAR2 data: JAXA
analysis: HSRI

100ム
ビー 向
方
照射

139˚03'139˚00'0

139˚01'

139˚02'近づく−12方向

35˚14'

進行

0

衛星

125

1

1000

方向

1010

図２

139˚03'

1250

衛星進行

00

1000

139˚00'139˚02'

2017/10/20 - 2020/10/02

10

姥子駅

35˚14'

139˚01'(d)

2017/06/23 - 2020/06/19
ビーム
照射方向

35˚15'

139˚03'方向000

139˚01'1010

139˚00'

衛星進行km

PALSAR2 data: JAXAanalysis: HSRI

100100km

PALSAR2 data: JAXAanalysis: HSRI

12535˚14'

ビーム
照射方向

12500

衛星進行

1250

ビーム
照射方向

方向

1012535˚14'

早雲山駅

大涌谷駅

750

早雲山駅

大涌谷駅

750

姥子駅

139˚03'遠ざかる−9−6−3036
衛星視線方向の変位 (cm)912

干渉 SAR 解析結果。
（a）Path18、（b）Path19、（c）Path126、（d）Path119。赤色が衛星に近づく変位、青色が衛星から遠ざかる変位を示す。
（c）中の水色の破線の丸は、アンラッピングエラーが生じている可能性がある場所を示す。図中の青線は箱根ロープウェイの架線および箱根ケーブルカーの線路の位置を示す。白丸は、GEONET 箱根観測点の位置を示す。コンター間隔は 25 m。
- 49 -赤（負の値）が衛星に近づく変位、青（正の値）が衛星から遠ざかる変位を示している。いずれの解析結果においても、大涌谷周辺から南にかけて衛星から遠ざかる変位が認められる。また、東南東からの衛星視線方向とな
ここで、L は各観測条件（1 〜 4）での解析結果における Path18 および Path19 の解析結果（図 2a、b）におる衛星視線方向の変位、P は各観測条件（1 〜 4）においては、大涌谷付近で顕著に衛星から遠ざかる変位が認ける衛星視線方向の単位ベクトル、U は 3 次元変位成められるが、西南西からの視線方向となる Path126（図分である。干渉 SAR 解析で得られるのは L と P であり、2c）では顕著な変位は見られていない。このことから、これに基づき 3 次元変位成分である U をピクセル毎にこの付近の変位は単純な沈降ではないと考えられる。

算出した。
3.2.

3 次元解析の結果を図 3 に示す。なお以下の文中に示

解析結果

す変位量は、解析期間（約 3 年間）における累積変位量

干渉 SAR 解析結果

干渉 SAR 解析結果について図 2 に示す。解析結果はである。

(a)(a)東西成分
東西成分(b) 南北成分
(b)

0000
1100

35˚15'
35˚15'

強羅駅
強羅駅

35˚15'
35˚15'

Bkm
km

139˚00'139˚00'11000000

139˚01'
139˚01'

139˚02'139˚02'139˚03'139˚03'(c) 上下成分
上下成分
(c)
000
11000

強羅駅
強羅駅

35˚15'
35˚15'

139˚01'
139˚01'

139˚00'139˚00'139˚01'
139˚01'

西向き
西向き
南向き
南向き
−20 −15−15 −10−10
沈降
沈降 −2011−5−50055

変位量
変位量(cm)(cm)

139˚02'139˚02'139˚03'139˚03'

1010

東向き
東向き
北向き
北向き
2020隆起隆起

151512125050

神山
神山

00
1 010
0 000

PALSAR2 data:
PALSAR2
data: JAXA
JAXA
analysis: HSRI
HSRI
analysis:139˚00'139˚00'00
101000

B

1125
2500

35˚14'
35˚14'

km
km
00

早雲山駅
早雲山駅

大涌谷駅
大涌谷駅

000
11000

AA

077550

姥子駅
姥子駅

BB

PALSAR2
PALSAR2data:
data:JAXA
JAXA
analysis:analysis:HSRI
HSRI

1100

0000
1010

1212550035˚14'35˚14'PALSAR2 data: JAXA
analysis: HSRI

早雲山駅
早雲山駅

大涌谷駅
大涌谷駅

0000
1010

11225500

35˚14'
35˚14'

姥子駅
姥子駅

1250
12500000
1100001000
107500
75

早雲山駅
早雲山駅

大涌谷駅
大涌谷駅

775500姥子駅

図３0000
1010

強羅駅
強羅駅

11 0000
00

3.1.

1250
1250

3.

3 次元解析結果

139˚02'139˚02'km
km

11139˚03'
139˚03'3 次元解析結果。
（a）東西成分、（b）南北成分、（c）上下成分。赤色は、それぞれ東向き変位、北向き変位、隆起を示す。青色はそれぞれ西向き変位、南向き変位、沈降を示す。図中の青線は箱根ロープウェイの架線および箱根ケーブルカーの線路の位置を示す。白丸は、GEONET 箱根観測点の位置を示す。コンター間隔は 25 m。
- 50 -

上下変位に着目すると大涌谷周辺から南の神山にかけ平常時の変位の方向（図 4）と概ね調和的であり、大涌ての地域において、沈降（約− 5 〜− 3 cm）が確認さ沢方向への変位を示唆するものである。

れた（図 3c）。これについては、Doke et al.（2021）において示された 2015 年水蒸気噴火後の収縮と空間的に4.

概ね一致しており、熱水系における収縮を見ているもの

2021 年 7 月 3 日の崩壊に伴う SAR 強度画像の変化
干渉 SAR 解析により地すべり性の変位が認められたと考えられる。

A 地点付近において、2021 年 7 月 3 日に崩壊が発生し大涌谷周辺では以下に示す顕著な変位が認められた。

（写真 1）、大涌沢にある温泉供給施設（蒸気井）が被害

大涌谷の東に位置し北東方向に流下する大涌沢の南東側を受けた。この時、箱根のアメダス観測点では、7 月 1斜面においては、顕著な北向きの変位が認められる（図日〜 3 日の間の雨量が、800 mm を超えており、この雨3b の A 地点）。東西方向の変位（図 3a）と合わせると、により崩壊が生じたものである。

北北西方向に水平変位していると考えられる（最大で約こ の 崩 壊 が 生 じ た 翌 日 の 7 月 4 日 に ALOS-2/17 cm）。これは斜面の傾斜方向に概ね等しく、地すべ

PALSAR-2 により北行軌道・左観測（Path118-Frame740）

り性の変位を見ているものと考えられる。なお、同地点の条件によるデータが取得された（Path118 によるデーの変位は、Doke et al.（2021）による干渉 SAR 時系列

タの取得範囲は図 1 を参照）
。直近の比較対象となる同解析の結果、2015 年以降定常的に進行していることが一観測条件によるデータは、2020 年 10 月 11 日に取得明らかとなっている。

されたものである。また、この観測による大涌谷付近における入射角は約 37.5°であった。このデータに対して、られる（最大で約 6 cm）。これは、温泉地学研究所が大強度の変化を見るために、SAR 強度画像の RGB 合成を涌谷に設置している GNSS 観測点（図 3 の B 地点）の行なった（図 5）。図 5 においては、R に 2020 年 10 月

北向き変位 (m）また、大涌谷の駅舎付近では、南東方向への変位が見

0.04
0.020.00−0.02

東向き変位 (m）

−0.04
0.04

0.00
−0.02

上向き変位 (m）0.04

上下成分 ＊正の値が隆起、負の値が沈降を示す

0.02
0.00
−0.02
−0.04

基線長変化(m）東西成分 ＊正の値が東向き変位、負の値が西向き変位を示す

0.02−0.040.04

基線長成分 ＊正の値が伸張、負の値が短縮を示す

0.02
0.00
−0.02
−0.04

図４

南北成分 ＊正の値が北向き変位、負の値が南向き変位を示す

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12201720182019
2020

GEONET 箱根観測点（図 2、3 における白丸の位置）に対する大涌谷観測点（図 3、B 地点）の変位時系列グラフ（2017 年 1 月 1 日〜 2020 年 12 月 31 日）。2017 年 3 〜 10 月や 2019 年の 3 〜 8 月にかけて火山性の地殻変動（例えば、道家ほか、2019）が認められるが、平常時は南東方向への変位が認められている。
- 51 -

A地点
滑落崖

崩積土

写真 1

2021 年 7 月 3 日に大涌谷で発生した崩壊の様子（2021 年 7 月 7 日宮下雄次氏撮影）。平時の地表面は硫黄により白色〜黄色を呈するが、写真右上から中央にかけて茶色になっている箇所は滑落崖もしくは崩積土の堆積が見られる。

(a)35°15'00"

(b)
衛星

強羅駅

(b)の範囲35°15'

姥子駅

35°14'45"

早雲山駅

大涌谷駅

方向

進行

ム
ビー 向
方
照射

A衛星

35°14'30"

A

35°14'

方向

進行

ム
ビー 向
方
照射

km139°00'

図５139°01'm

10139°02'0139°03'35°14'15"
139°01'00"

139°01'15"100

139°01'30"

200

139°01'45"

SAR 強度画像の変化。2020 年 10 月 11 日と 2021 年 7 月 4 日の SAR 強度画像の比較で、赤は強度が低下した場所、青は強度が上昇した場所を示す。
（b）は（a）内の黒四角の範囲（大涌谷周辺）を拡大したものである。
11 日の強度画像を、G および B に 2021 年 7 月 4 日のており、崩積土の堆積範囲（写真１）と概ね調和的であSAR 強度画像を割り当てた。したがって、赤色は強度る。これは、比較的平らな場所に、土砂が堆積したことが低下した場所、青色は強度が上昇した場所を示す。大により、強度が上昇したものと考えられる。

涌沢内において、一部の場所で強度の上昇が認められる。
強度の上昇が認められた箇所は、A 地点の下流に位置し- 52 -

5.

伴う地殻変動，神奈川県温泉地学研究所報告，51，

まとめ
本報告では、箱根火山大涌谷周辺を対象として、干渉1-9.

SAR の 3 次元解析を実施した結果を報告した。その結果、Doke R, Mannen K, Itadera K (2021) Observing

大涌谷周辺では地すべり性の変位が検出された。
加えて、

posteruptive deflation of hydrothermal system

2021 年 7 月 3 日に発生した崩壊に伴い SAR 強度画像のusing InSAR time series analysis: An application of変化が認められた。こうした一連の SAR データを用い

ALOS‐2/PALSAR‐2 data on the 2015 phreatic

た解析は、大涌沢のような観測点のない場所において、

eruption of Hakone volcano, Japan. Geophysical

局所的な地すべりなどの地変を把握するのに有効である

Resear ch Let t er s 48 ( 19) :e2021G L094880.と考えられる。

doi:10.1029/2021gl094880
Fujiwara S, Nishimura T, Murakami M, Nakagawa
H, Tobita M, Rosen PA (2000) 2.5-D surface

謝辞
神奈川県温泉地学研究所の宮下雄次専門研究員には、

deformation of M6.1 earthquake near Mt Iwate

7 月 3 日に発生した大涌谷の崩壊の現地の写真を提供しdetected by SAR interferometry. Geophysicalていただきました。同研究所の藤松淳火山対策調整官に

Research Letters 27 (14):2049-2052.

は、粗稿を読んでいただき有益なコメントをいただきま

doi:10.1029/1999gl011291

した。また、2 名の査読者による丁寧な査読により、本Gomba G, Parizzi A, De Zan F, Eineder M, Bamler

稿は改善されました。ALOS-2/PALSAR-2 による観測

R (2016) Toward Operational Compensation of

データは火山噴火予知連絡会衛星解析グループを通しIonospheric Effects in SAR Interferograms: Theて JAXA から提供されたものです。データの所有権はSplit-Spectrum Method. IEEE Transactions on

JAXA にあります。解析には、防災科学技術研究所の小Geoscience and Remote Sensing 54 (3):1446-1461.

澤拓氏が開発した SAR 干渉解析ツール（RINC）を使用

doi:10.1109/tgrs.2015.2481079

しました。また、解析の際、気象研究所の奥山哲氏が開Ozawa T, Fujita E, Ueda H (2016) Crustal deformation

発した GUI ツール（rinc_gui）を使用しました。ここ

associated with the 2016 Kumamoto Earthquakeに記して感謝いたします。

and its effect on the magma system of Aso volcano.
Earth, Planets and Space 68 (1). doi:10.1186/s40623-016-0563-5

参考文献
Baran I, Stewart MP, Kampes BM, Perski Z, Lilly P

小澤拓・清水慎吾（2010）数値気象モデルを用いた(2003) A modification to the Goldstein radar

SAR 干渉解析における大気遅延誤差の軽減，測地interferogram filter. IEEE Transactions on

学会誌，56，137–147.

Geoscience and Remote Sensing 41 (9):2114-2118.

Wright TJ (2004) Toward mapping surface deformation

doi:10.1109/tgrs.2003.817212

in three dimensions using InSAR. Geophysical道 家 涼 介・ 原 田 昌 武・ 板 寺 一 洋・ 加 藤 照 之（2019）
GNSS 観測による箱根火山 2019 年群発地震活動に- 53 -

Research Letters 31 (1). doi:10.1029/2003gl018827