１２－１「だいち」PALSARデータを用いた地殻変動観測
Crustal deformation measurement using ALOS ”Daichi”
PALSAR data
国土地理院
Geographical Survey Institute2006年1月に打ち上げられた陸域観測技術衛星「だいち」は，光学センサー2種（PRISM，AVNIR-2）とSARセンサー（PALSAR）を搭載している．「だいち」の運用開始以来，能登半島地震や新潟県中越沖地震など，様々な地震活動についてPALSARによる観測が行われており，これらのデータを用いたSAR干渉解析（干渉SAR）により地震に伴う地殻変動が明らかにされている．
干渉SARでは特に地表に観測設備は必要なく，リモートセンシングで地殻変動データが得られる．従って，国内だけではなく海外の地震についても地殻変動データを得ることが可能であり，例えば2008年5月に中国四川省で発生した地震に伴う地殻変動が詳細に明らかにされている（第１図）．また，干渉SARでは地殻変動データが面的に詳細に得られることから，断層面上のすべり分布を詳細に推定することが可能となる．四川省の地震での例が本
会報「中国四川省の地震（国土地理院）」第２図に示されている．
SARを搭載する衛星は「だいち」以外にも欧州のENVISATやカナダのRADARSATなどの衛星が運用中であるが，これらのSAR衛星がC-bandやX-bandといった波長の短いマイクロ波を用いているのに対し，「だいち」PALSARは波長の長いL-bandのマイクロ波を用いている点が特徴である．C-bandやX-bandのマイクロ波は波長が短く，樹冠など植生の表面で散乱が起こるが，植生の表面は時間経過による変化が大きいため，干渉SARではこれらの領域で干渉が失われやすい．それに対し，L-bandのマイクロ波は樹木等の植生を透過し，比較的表面の変化が小さい地表面で散乱が起こるため，植生域でも干渉性が高い．そのことから，日本のように植生が多い地域でSAR干渉解析法を適用する場合にはPALSARのようなL-bandのSARが有利である．
PALSARデータを用いた干渉SARでは，植生に覆われた山地でも面的に詳細に地殻変動を捉えることができ，中越沖地震に伴った活褶曲の活動が明らかとなる（Nishimura et al.,2008）など，L-bandのマイクロ波を用いる「だいち」の有効性が示されつつある．
このように，地殻変動情報を面的に詳細に得られるという利点を持つ干渉SARであるが，・得られる変動量は衛星－地上の視線方向の一次元成分・地殻変動の変動量勾配が非常に大きい領域では干渉が得られないという弱点がある．ただし，これらの問題を解決する新たな手法が近年開発されてきている．
前者については，Multiple Aperture Interferometry (MAI)（Bechor and Zebker, 2006）
により，1ｍ程度の精度ではあるがアジマス方向（衛星が飛行する方向）の変位量を求めることができるようになりつつある．これは，マイクロ波のビームを衛星の進行方向側にあ㪄㩷㪌㪏㪊㩷㪄たる前半部とその逆方向の後半部に2分割し，前半部と後半部のそれぞれで干渉処理を行った後，得られた干渉画像の差を取るという処理を行うものである．分割されたビームは，衛星進行方向の直角方向から斜めに照射されたことと同等であり，斜めに照射されることでアジマス方向の変動に対する感度が生じる．前半部と後半部でビームの照射角度が異なることから，両者の干渉画像を比較することで，アジマス方向の変動に関する情報が得られる．
後者の例としては，四川省の地震や岩手･宮城内陸地震が挙げられる．これらの地震の震源域近傍では，地殻変動の変動量勾配が非常に大きかったために干渉が得られなかったと考えられている．このような大変動量領域については，画像マッチング法（ピクセルオフセット法）を適用することにより地殻変動データを得ることができる（例：Tobita et al.,2001）．この手法では，SAR画像のピクセル位置の移動量をサブピクセル単位で精密に測定することで変動を求めており，レンジ，アジマス両方向の変動量が得られる．解析例として四川省の地震に関する結果を第２図に示す．SAR干渉画像（第１図）では非干渉領域となっている余震域近傍においても，変動量に関する情報が得られていることが分かる．
地震，火山活動などの地殻変動現象と「だいち」PALSARによる干渉SARで検出可能な変動の範囲を示したものが第３図である．C-bandよりも波長が長いため，微小な変動の検出性は低くなっているが，変動量勾配についての耐性は高く，断層近傍などの変動量勾配が大きな領域まで把握することができる．なお，第３図には画像マッチング法による変動検出可能範囲も併せて示されており，干渉SARでは捉えられない領域まで対象としていることが分かる．干渉SARに加え画像マッチング法やMAIなどを組み合わせて「だいち」PALSARデータを用いることにより，これまで捉えることが難しかった現象が捉えられる可能性がある．
参考文献

１）Nishimura, T., M. Tobita, H. Yarai, T. Amagai, M. Fujiwara, H. Une, and M. Koarai(2008), Episodic growth of fault-related fold in northern Japan observed by SARinterferometry, Geophys. Res. Lett., 35, doi:10.1029/2008GL034337.
２）Bechor Ben Dov, N., and H.A. Zebker (2008), Along track differential InSAR; anew look at the 1999, Hector Mine earthquake, Seismological Research Letters, vol.77,no.2, pp.315.
３）Tobita, M., Mak. Murakami, H. Nakagawa, H. Yarai, S. Fujiwara, P. A. Rosen (2001),
3-D surface deformation of the 2000 Usu eruption measured by matching of SAR images,Geophys. Res. Lett. Vol. 28 , No. 22 , 4291-4294.

㪄㩷㪌㪏㪋㩷㪄

྾Ꮉ⋭䈱࿾㔡
䋨M7.9䋩
࿾㔡䈮઻䈉࿾Ზ
ᄌേ䈏ᝒ䈋䉌䉏
䈩䈇䉎

Path472(6/17)㩷
Path473(5/19)㩷

Path471(6/5)㩷
Path475(6/22)㩷

Path477(6/10)㩷
Path476(5/24)㩷

ⴡ

䈎
ᤊ㆙䉌

䈢䈣䈚䋬㔡Ḯၞ䈪䈲ᐓᷤ䈏ᓧ䉌䉏䈩䈇䈭䈇䋨䋽ᄌേ㊂䈏䉒䈎䉌䈭䈇䋩䈙䉎䈎ⴡ䈮ᤊㄭ䈨䈒

Path470(6/29)㩷
Path471(5/31)㩷

ⴡᤊㅴⴕᣇะ
5CVGNNKVG
ⴡᤊⷞ✢ᣇะ.KPGQHUKIJV╙㧝࿑ ྾Ꮉ⋭ߩ࿾㔡ߩᐓᷤ↹௝
Fig. 1 Crustal deformation of the 2008 Sichuan Earthquake obtained from ALOS/PALSAR
interferogram.

↹௝䊙䉾䉼䊮䉫ᴺ䈮䉋䉎⸃ᨆ䋨྾Ꮉ⋭䈱࿾㔡䋩
Rangeoffset

㸠ENE-2m

WSW㸢
02m

ᅏጊ䋨2008䋩╙㧞࿑ ↹௝ࡑ࠶࠴ࡦࠣᴺߦࠃࠆ⸃ᨆ⚿ᨐ㧔྾Ꮉ⋭ߩ࿾㔡㧕
Fig. 2 Range offsets from the image matching technique of ALOS/PALSAR interferogram (the2008 Sichuan Earthquake).

㪄㩷㪌㪏㪌㩷㪄

ᐓᷤSAR䈱ㆡ↪▸࿐䋨䈣䈇䈤䋩103-2Landerscoseismic

Chuetsu-Oki
Active foldEtna
deflation

Landers
postseismic

10-2
10-3

Sichuancoseismic

10

Fault rupture

10-1

Resolution / aliasing

Change in range (m)㩷

100

seaph
ep entei
St radg

Swath width

Catastrophic
volcanic
erutpion

102
101• ᄌേ䉕ᛠី䈪䈐䉎▸࿐䈏ᐢ䈇Phase accuracy

eas 10h
P end
trTidalLoading(6 hr)㩷

Post-glacial
Rebound(1 yr)㩷

Inter
Seismic(1 yr)㩷

– ᄌേ䈱⹦⚦䈭ᛠី䋬ᢿጀᄌ૏㊂੍᷹
䈻䈱ነਈ– 䈖䉏䉁䈪ᝒ䈋䉌䉏䈭䈎䈦䈢⃻⽎䈱ᬌ಴-7• ↹௝䊙䉾䉼䊮䉫䋬
MAI䈮䉋䉍䈘䉌䈮ㆡ↪▸࿐䈏ᐢ䈏䉎
ᐓᷤ5#4ߩㆡ↪▸࿐↹௝䊙䉾䉼䊮䉫

10-4
100

101

102

103

104

105

106

107

Modified from Massonet andFeigl (1998), Hanssen (2001)㩷

Width (m)㩷╙㧟࿑ ‫ޠߜ޿ߛޟ‬2#.5#4࠺࡯࠲ߦࠃࠆᐓᷤ㧿㧭㧾ߩㆡ↪▸࿐
Fig. 3 Applicable range for deformation mapping using ALOS “Daichi” SAR interferometry.

㪄㩷㪌㪏㪍㩷㪄