Pa-37
二時期衛星 SAR 強度画像を用いた土砂移動箇所の判読特性（平成 28 年熊本地震を例に）
国土交通省 国土技術政策総合研究所○阪上雅之*・神山嬢子・野呂智之

三菱スペース・ソフトウェア株式会社

古瀬慶博・中嶋憲・山本一二三（*現1.

はじめにSAR 強度画像を判読することで，従来 SAR 干渉解析
では難しい突発的な崩壊などの土砂移動を識別できる可能性がある。ただ，SAR 画像上には土砂移動以外に，人工改変や植生変化など様々な土地被覆の変化が含まれ，誤判読や作業効率の低下が発生する場合がある。
また，ALOS-2 基本観測シナリオでは，多偏波より単偏波 SAR データの観測機会が多いが，単偏波強度画像が土砂移動の把握にどの程度有効か十分に検討されていない。そこで本検討では，土砂移動前後の衛星
SAR データと検証用の光学画像や地形データが整備されている平成 28 年熊本地震で被害があった阿蘇市周辺地域を対象に，地震（2016 年 4 月 14-16 日に発生した震度 7）前後および地震後の降雨（2016 年 6 月 19-23日にあった豪雨）前後に観測された単偏波強度画像を用いて，土砂移動箇所を目視判読し，判読できた箇所の地形や植生の特徴を整理した。また，今後の判読マニュアル作成に向けて，SAR 強度画像を用いた土砂移動判読の留意点をまとめた。
2.

国土地理院）

箇所の電波強度の変化抽出にあたっては，SAR 画像のスペックルノイズを低減するため，LEE-SIGMA フィルタ(7x7)を使用し，リニア値 NDSI 頻度分布（後方散乱係数差を正規化した指標，以下「NDSI 頻度分布」という）で各箇所の特徴を比較した。
3. 土砂移動箇所の視認性
二時期単偏波カラー合成画像の判読及び，光学画像を用いた検証により，地震前後及び，降雨前後の土砂移動と考えられる箇所を 96 箇所（地震 39 箇所，地震後の降雨 57 箇所）抽出した。これらの SAR 強度画像上の視認性は，Type1～3 の 3 タイプに分類できた（図 2）。

研究方法

図 1. 本検討の流れ
本検討の流れを図 1 に示す。地震前後，降雨前後を含む ALOS-2 データ（処理ﾚﾍﾞﾙ L1.5）5 シーンをカラー合成（赤:災害前，緑：災害後，青：災害後）し，判読用画像を作成した。続いて，土砂移動箇所と考えられる箇所を SAR 強度画像上で判読し，それらが土砂移動による変化か否かを地理院地図の航空写真上で確認を行い，地震または降雨による影響と確認が取れた箇所のみ採用し，その後の検討に用いた。土砂移動の範囲について，地震前後は防災科学技術研究所の判読成果（2016 年 6 月 27 日更新）を使用した。降雨前後については新たに地理院地図上で土砂移動範囲を判読し，GIS ポリゴンデータを作成した。判読された土砂移動箇所の地形については，5mDEM（国土地理院）と火山土地条件図「阿蘇山」（国土地理院）を使用した。植生については，植生図 GIS データ（環境省）を使用し，土砂移動前の土地被覆状況の把握に使用した。土砂移動図 2. SAR 強度画像の視認性【Type1（明瞭）】 航空写真で判読できる土砂移動範囲と SAR 画像上の形状が類似し，1 箇所であっても明瞭に判読可能な箇所。面積約 2,000m2，延長 100m 程度の小規模な土砂移動でも明瞭に判読することができた。
【Type2（不明瞭）】 航空写真で判読できる土砂移動範囲と SAR 画像上の形状が一致しないが，1 箇所でも判読可能な箇所。面積が 30,000m2，延長 1,000m を超えるものでも，判読が難しい箇所があった。
【Type3（不明瞭）】 航空写真で判読できる土砂移動範囲と SAR 画像上の形状は一致しないが，相対的に周囲より色調が濃いため目に留まった箇所。
4. 土地被覆による電波強度の変化
4.1 草地代表的な土砂移動 7 か所を選定し，後方散乱係数を抽出した。その結果，土砂移動後に後方散乱係数が高くなる傾向（NDSI 頻度分布：明瞭な正の偏り）が見られる場合と，見られない場合があった。明瞭な正の偏りが見られたのは，草地が裸地化する場合や，地表が地塊状に滑り，土砂が塊状に残存する地域であった（図 3：No.3）。No.3 周辺のカラー合成画像では，南側で強い- 460 -青の色調，北西側で弱い青の色調と違いが見られた。
南側斜面は傾斜 10-13°（植生：ススキ群団，植栽樹群をもった公園）だが，北西側斜面は比較的緩やかな傾
斜 3-10°（植生：スギ・ヒノキ・サワラ植林）であった。一方，明瞭な正の偏りが見られなかったのは草千里ヶ浜の崩壊地のように，崩壊規模が比較的小さく，草地に堆積した土砂量が少ない場合であった（図 3：No.84）。

な正の偏り）が見られた（図 5）。

図 5.農地での強度変化

図 3.草地での強度変化
4.2 森林域
土砂移動（傾向として延長約 100m 以上）で，森林域が裸地化する
場合に特に明瞭な変化が認められた。さらに，①電波照射方向手前側
図 4.森林域での強度変化に森林が分布し，土砂移動により裸地化する場合には，後方散乱係数の減少（カラー合成画像：赤色）が見られた。②電波
照射方向から離れた側では，土砂移動後に後方散乱係数の増加（カラー合成画像：青色）が見られ，森林域で土砂移動が発生する場合には，①②の事項が対となり存在する傾向があった。土砂移動により森林域が裸地化した代表的な 5 か所を選定し，土砂移動範囲内の後方散乱係数を調べたところ，NDSI 頻度分布で，正値側と負値側の両側にピークを持つバイモーダルな分布となる特徴があった（図 4）。後方散乱係数の減少と対をなす後方散乱係数の増加が見られた範囲は，土砂移動前は森林であったところであるため，後方散乱係数の変化は二重散乱の影響が考えられる。
4.3 農地
田んぼや畑上に土砂が堆積する場合には，先の草地と同様に，後方散乱係数が高くなる傾向（NDSI：明瞭

5．結 論
石川ほか（2016）は，2016 年熊本地震に伴う土砂移動現象の形態を地形や地質条件をもとに，4 タイプ（下記①～④）に分類した。これらの土砂移動現象を衛星SAR で判読する際の留意点について述べる。
【①カルデラ内壁の急斜面での崩落】 土砂移動範囲が大きい場合でも，SAR 画像上では不明瞭になる場合があった。地形断面をもとに検討したところ，電波照射方向に正対するカルデラ内壁の基岩斜面が急勾配であり，カルデラ北西-西側の斜面上部はレイオーバしやすい地形条件であった。そのため，崩壊地上部は一部判読できない場合があり，衛星 SAR の画像上のみで土砂移動の規模を評価する際には過少評価となる可能性がある。土砂移動距離が比較的長く，斜面下方まで到達するものは強度画像でも確認できたが，崩壊規模が小さいものは判読が困難であった。【②中央火口丘群周辺の急斜面での表層崩壊】 レイオーバによる影響は少なかったが，一部西向き斜面はレーダーシャドウによりカラー合成画像上で色調は弱く，視認性が低い場合がみられた。また，植生が自然低木群落や二次草原（ススキ群団）地域では，電波強度は面的に高まる傾向が見られたが，カラー合成画像上で地形を識別することは困難であった。【③中央火口丘群周辺の緩斜面で発生した崩壊や地すべり】 緩斜面のため，レイオーバやレーダーシャドウの影響は少なく，明瞭に判読できた。
土地被覆は主に二次草原（ススキ群団）で電波強度が上がる傾向にあり，局所的に植林地（スギ・ヒノキ・サワラ植林）が分布する地域では電波強度は下がる傾向にあった。【④阿蘇外輪山周辺域の急斜面で発生した崩壊】
立野地域では開析された谷は南西向きにあり，電波照射方向の手前の尾根がレイオーバしやすい条件にあり，土砂移動を判読にしにくい場合があった。①④については，地震後 6 月の降雨後に，斜面下方まで到達する土砂移動が多数発生し，谷内部はレイオーバで判読が一部困難な場合でも，谷口から溢れた土砂も含めて判読することで判読の視認性は上がった。
【謝辞】 ALOS-2 データは，宇宙航空研究開発機構より提供頂いた。ここに記して謝意を表します。
【参考文献】 石川ほか（2016）平成 28 年熊本地震による土砂災害. 砂防学会誌, Vol.69, No.3, p.55-66
防災科学技術研究所（2016）熊本地震による土砂移動
分布図 http://www.bosai.go.jp/mizu/dosha.html- 461 -