地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT/いぶき）

初版

平成 23 年 3 月

独立行政法人 宇宙航空研究開発機構
独立行政法人 国立環境研究所
環境省

は じ め に
現在、地球温暖化は人類全体にとって大きな課題となっています。このままでは数世紀以内に極端な地球環境変動が起きる可能性があり、温室効果ガス削減に向けた取り組みが世界規模で進められています。日本でも温室効果ガス削減のための対策が急がれており、定常的な観測の重要性がますます高まっています。
従来、温室効果ガスの地上観測点は不十分な上に地理的に偏りがありました。そこで、地球全体の温室効果ガス（主に二酸化炭素とメタン）の濃度分布を同一の手段で定期的に観測すべく、宇宙航空研究開発機構、国立環境研究所及び環境省の 3 者により、温室効果ガス観測技術衛星「GOSAT（Greenhouse gases Observing SATellite）/ いぶき」プロジェクトが進められ、GOSAT は2009 年 1 月 23 日に打ち上げられました。2011 年 3 月現在、GOSAT は順調に世界各地の観測を続けています。GOSAT により観測された二酸化炭素やメタンのような温室効果ガスの濃度データと地上観測データをシミュレーションモデルに入力して計算することにより、それらの吸収排出量をより高い精度で推定することを目指しています。GOSAT により観測された濃度分布データや、それを用いて計算された吸収排出量の情報を蓄積することにより、二酸化炭素やメタンの変動の監視や、将来の気候変動予測に役立てることができます。
本ハンドブックは、現在 GOSAT データの利用を検討している方や、既に GOSAT データを利用していて、データについての理解を深めたいと考えている一般ユーザの方を対象としています。
GOSAT データは無償配布されており、行政関係者や研究者に限らず広く一般の方も利用することができますが、これまで衛星打ち上げ後の実態に即して GOSAT 全般の概要を体系的に解説する文
書はありませんでした。
本ハンドブックでは、GOSAT データを利用するユーザの皆様にとって必要な各プロダクトの命
名規約、フォーマット、及びアルゴリズムなどの情報を 1 冊の本として整理し、目的に応じて参照しやすい構成となるよう配慮しました。また、本ハンドブックは専門家向けというよりは入門書としての位置づけであるため、記述内容は GOSAT 標準プロダクトに関するものに絞り、できるだけ平易な解説となるよう心がけました。本文の記述レベルを超える内容については参考文献を掲載しておりますので、そちらをご参照ください。
本ハンドブックを通じてデータユーザの皆様に GOSAT データを広く利活用していただき、温室効果ガスの全球分布とその時間的変動の把握などがなされ、更に将来的には全球の炭素循環メ
カニズムとその気候変化への影響などに関する研究に役立つ新たな科学的知見が集積され、ひいては地球温暖化防止や環境保全に貢献できれば幸いです。
なお、本ハンドブックの作成中の 3 月 11 日に東日本大震災が発生しましたが、GOSAT 衛星本
体と宇宙航空研究開発機構の地上システムは順調に稼働し続け、国立環境研究所の処理システム
も 3 月末にはほぼ復旧しました。

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
目次

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）目次
第 1 章 序論................................................................................................................................................1-1
1.1 目的...................................................................................................................................................1-1
1.2 範囲・構成.......................................................................................................................................1-1
1.3 GOSAT ミッションの概要 ..............................................................................................................1-1
第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要 ......................................................................................................2-1
2.1 衛星システム...................................................................................................................................2-1
2.2 ミッション機器の概要...................................................................................................................2-3
2.2.1 TANSO-FTS................................................................................................................................2-3
2.2.2 TANSO-CAI................................................................................................................................2-5
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要 ......................................................................................................3-1
3.1 GOSAT 軌道運用 ..............................................................................................................................3-1
3.1.1 軌道パラメータ........................................................................................................................3-1
3.1.2 軌道制御及び軌道の保持........................................................................................................3-1
3.2 TANSO-FTS／TANSO-CAI 運用.....................................................................................................3-2
3.2.1 TANSO-FTS／TANSO-CAI 機能及び性能..............................................................................3-2
3.2.2 運用モード................................................................................................................................3-3
3.2.3 周回中の運用............................................................................................................................3-5
3.2.3.1 観測パターン.....................................................................................................................3-6
3.2.3.2 制約条件.............................................................................................................................3-9
3.2.4 ノミナル運用の概要..............................................................................................................3-10
3.2.4.1 サングリント観測なしの定常観測 ...............................................................................3-10
3.2.4.2 サングリント観測を含む定常観測 ...............................................................................3-11
3.2.4.3 特定点（1 点）観測 ........................................................................................................3-14
3.2.4.4 特定点（連続）観測 .......................................................................................................3-15
3.2.5 月校正運用..............................................................................................................................3-16
3.2.6 黒体／深宇宙校正運用..........................................................................................................3-16
3.2.7 太陽照度校正運用..................................................................................................................3-16
3.3 サングリント観測領域の設定方法 .............................................................................................3-16
3.4 観測ゲイン設定.............................................................................................................................3-17
第 4 章 GOSAT 地上設備 ..........................................................................................................................4-1
4.1 GOSAT 地上設備の概要 ..................................................................................................................4-1
4.2 JAXA 設備.........................................................................................................................................4-1
4.3 NIES 設備..........................................................................................................................................4-5
第 5 章 GOSAT 地上システムの運用 ......................................................................................................5-1i

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目次

5.1 GOSAT 地上システムの運用概要 ..................................................................................................5-1
5.2 GOSAT データ受信・伝送 ..............................................................................................................5-1
5.3 GOSAT データ処理 ..........................................................................................................................5-1
5.3.1 レベル 1 処理............................................................................................................................5-2
5.3.1.1 TANSO-FTS 1B 処理 ..........................................................................................................5-2
5.3.1.2 TANSO-CAI レベル 1B、1B+処理 ..................................................................................5-2
5.3.2 高次処理....................................................................................................................................5-2
第 6 章 GOSAT プロダクト ......................................................................................................................6-1
6.1 プロダクト単位...............................................................................................................................6-1
6.2 プロダクト一覧...............................................................................................................................6-3
6.2.1 レベル 1 プロダクト................................................................................................................6-5
6.2.2 レベル 2 標準プロダクト........................................................................................................6-7
6.2.3 レベル 3 標準プロダクト........................................................................................................6-9
6.2.4 レベル 4 標準プロダクト......................................................................................................6-11
6.3 プロダクトファイル名定義 .........................................................................................................6-11
6.4 プロダクトフォーマット.............................................................................................................6-15
6.4.1 データ格納形式......................................................................................................................6-15
6.4.2 フォーマット例......................................................................................................................6-17
6.5 レベル 1 処理アルゴリズム .........................................................................................................6-20
6.5.1 TANSO-FTS レベル 1A 処理アルゴリズム .........................................................................6-20
6.5.2 TANSO-FTS レベル 1B 処理アルゴリズム .........................................................................6-21
6.5.3 TANSO-CAI レベル 1A 処理アルゴリズム .........................................................................6-25
6.5.4 TANSO-CAI レベル 1B 処理アルゴリズム ..........................................................................6-26
6.5.5 TANSO-CAI レベル 1B+処理アルゴリズム .........................................................................6-30
6.6 高次処理アルゴリズム.................................................................................................................6-34
6.6.1 TANSO-FTS SWIR レベル 2 CO2・CH4 カラム量処理アルゴリズム...............................6-35
6.6.2 TANSO-FTS TIR レベル 2 CO2・CH4 濃度プロファイル処理アルゴリズム...................6-38
6.6.3 TANSO-CAI レベル 2 雲フラグ 処理アルゴリズム .........................................................6-40
6.6.4 TANSO-FTS SWIR レベル 3 全球 CO2・CH4 カラム平均濃度 及び TIR レベル 3 全球
CO2・CH4 濃度 処理アルゴリズム................................................................................................6-43
6.6.5 TANSO-CAI レベル 3 全球輝度（雲あり） 処理アルゴリズム ......................................6-46
6.6.6 TANSO-CAI レベル 3 全球反射率（雲なし）処理アルゴリズム .....................................6-47
6.6.7 TANSO-CAI レベル 3 全球植生指数処理アルゴリズム ....................................................6-48
6.6.8 レベル 4 処理アルゴリズム ..................................................................................................6-52
6.7 校正・検証.....................................................................................................................................6-52
6.7.1 校正..........................................................................................................................................6-52
6.7.1.1 校正計画の概要 ...............................................................................................................6-52

ii

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目次

6.7.1.2 校正スケジュール ...........................................................................................................6-53
6.7.1.3 校正項目...........................................................................................................................6-53
6.7.2 検証..........................................................................................................................................6-56
6.7.2.1 検証計画の概要 ...............................................................................................................6-56
6.7.2.2 アルゴリズム検証のための観測実験 ...........................................................................6-57
6.7.2.3 TANSO-FTS SWIR プロダクトの検証 ...........................................................................6-58
6.7.2.4 SWIR 観測の誤差要因に関連するパラメータの検証 .................................................6-61
6.7.2.5 TANSO-FTS TIR プロダクトの検証...............................................................................6-62
6.7.2.6 TANSO-CAI プロダクトの検証......................................................................................6-62
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供 ..........................................................................................................7-1
7.1 プロダクトの保存...........................................................................................................................7-1
7.2 プロダクト提供方針.......................................................................................................................7-1
7.2.1 データポリシー........................................................................................................................7-1
7.2.2 ユーザ区分................................................................................................................................7-3
7.2.3 処理バージョン........................................................................................................................7-4
7.2.3.1 TANSO-FTS レベル 1B プロダクトのバージョン.........................................................7-4
7.2.3.2 TANSO-CAI レベル 1B、1B+ 及び高次プロダクトのバージョン..............................7-4
7.2.4 校正ステージ及び検証ステージ ............................................................................................7-4
7.2.5 データ利用目的........................................................................................................................7-5
7.3 データ検索及び注文.......................................................................................................................7-6
7.3.1 GUIG の機能概要......................................................................................................................7-8
7.3.2 プロダクト検索、注文及びデータ取得 ................................................................................7-9
第 8 章 問い合わせ....................................................................................................................................8-1
8.1 ハンドブックについて...................................................................................................................8-1
8.2 データについて...............................................................................................................................8-1
付録 A1

略語集

付録 A2

用語の定義

付録 A3

参考文献

iii

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目次

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）
図表一覧【図】
図 1.3-1 GOSAT プロジェクトにおける役割分担......................................................................1-2
図 2.1-1 GOSAT 概観図..................................................................................................................2-1
図 2.1-2 GOSAT システム構成......................................................................................................2-2
図 2.2-1 TANSO-FTS の概観図 .....................................................................................................2-3
図 2.2-2 TANSO-FTS の光学系概要..............................................................................................2-5
図 2.2-3 TANSO-FTS から得られるデータ..................................................................................2-5
図 2.2-4 TANSO-CAI の概観図 .....................................................................................................2-6
図 2.2-5 TANSO-CAI の観測のイメージ......................................................................................2-7
図 3.2-1 TANSO-FTS 運用モードの遷移図..................................................................................3-4
図 3.2-2 TANSO-CAI 運用モード遷移図......................................................................................3-5
図 3.2-3 GOSAT の周回中の運用..................................................................................................3-5
図 3.2-4 GOSAT の観測のイメージ（FTS 5 点観測モード） ...................................................3-6
図 3.2-5 FTS の CT 走査パターン.................................................................................................3-7
図 3.2-6 ポインティング機構部の動作及び AT 軸、CT 軸ミラー許容角度 ...........................3-8
図 3.2-7 ターンアラウンド時間と 2 軸の静定時間の同期........................................................3-8
図 3.2-8 5 点観測モード、ターンアラウンド 300msec での駆動シーケンスの例.................3-9
図 3.2-9 サングリント観測なしの定常観測（3 点観測）例...................................................3-11
図 3.2-10 サングリント観測を含む定常観測例........................................................................3-12
図 3.2-11 サングリント運用範囲例（冬至）............................................................................3-13
図 3.2-12 サングリント運用範囲例（夏至）............................................................................3-13
図 3.2-13 特定点（1 点）観測を含む観測例.............................................................................3-14
図 3.2-14 特定点（連続）観測の観測例....................................................................................3-15
図 4.1-1 GOSAT 地上設備の全体構成..........................................................................................4-1
図 4.2-1 JAXA 設備の全体構成図.................................................................................................4-2
図 4.3-1 NIES GOSAT DHF の全体構成 .......................................................................................4-5
図 6.1-1 FTS シーンの定義............................................................................................................6-2
図 6.1-2 CAI シーン及びフレームの定義（パス 5 の例） ........................................................6-2
図 6.2-1 GOSAT プロダクトの処理フロー..................................................................................6-5
図 6.2-2 FTS レベル 1A プロダクト（インターフェログラム）の例 .....................................6-6
図 6.2-3 FTS レベル 1B プロダクト（スペクトル）の例と温室効果ガスの吸収帯..............6-6
図 6.2-4 CAI レベル 1B プロダクトの例 .....................................................................................6-7
図 6.2-5 CAI レベル 1B+ プロダクトの例..................................................................................6-7
図 6.2-6 レベル 2 CO2 カラム量（SWIR）プロダクトの例（XCO2） ...................................6-8

iv

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目次

図 6.2-7 レベル 2 CH4 カラム量（SWIR）プロダクトの例（XCH4） ...................................6-8
図 6.2-8 レベル 2 雲フラグプロダクトの例................................................................................6-9
図 6.2-9 レベル 3 全球 CO2 カラム平均濃度（SWIR）プロダクトの例（XCO2）...............6-9
図 6.2-10 レベル 3 全球 CH4 カラム平均濃度（SWIR）プロダクトの例（XCH4）...........6-10
図 6.2-11 レベル 3 全球輝度プロダクトの例............................................................................6-10
図 6.2-12 レベル 3 全球反射率（雲なし）プロダクトの例....................................................6-11
図 6.3-1 TANSO-FTS レベル 1B プロダクトのファイル名定義 .............................................6-11
図 6.3-2 TANSO-CAI レベル 1B プロダクトのファイル名定義 .............................................6-12
図 6.3-3 TANSO-CAI レベル 1B+プロダクトのファイル名定義............................................6-12
図 6.3-4 TANSO-CAI レベル 2 プロダクトのファイル名定義................................................6-12
図 6.3-5 TANSO-FTS SWIR レベル 2 プロダクトのファイル名定義.....................................6-12
図 6.3-6 TANSO-FTS TIR レベル 2 プロダクトのファイル名定義.........................................6-12
図 6.3-7 TANSO-FTS SWIR レベル 3 プロダクトのファイル名定義.....................................6-13
図 6.3-8 TANSO-FTS TIR レベル 3 プロダクトのファイル名定義.........................................6-13
図 6.3-9 TANSO-CAI レベル 3 プロダクトのファイル名定義................................................6-13
図 6.3-10 TANSO-CAI レベル 3 NDVI プロダクトのファイル名定義...................................6-13
図 6.3-11 レベル 4A プロダクトのファイル名定義 .................................................................6-13
図 6.3-12 レベル 4B プロダクトのファイル名定義 .................................................................6-14
図 6.4-1 HDF の階層構造.............................................................................................................6-16
図 6.4-2 GOSAT HDF Viewer のグループ画面（FTS レベル 1B プロダクトの例） ............6-19
図 6.5-1 TANSO-FTS レベル 1B の処理フロー.........................................................................6-22
図 6.5-2 インターフェログラムと ZPD .....................................................................................6-24
図 6.5-3 CAI レベル 1B の処理フロー ......................................................................................6-27
図 6.5-4 フレーム分割の概念......................................................................................................6-27
図 6.5-5 観測位置補完の概念図..................................................................................................6-29
図 6.5-6 オルソ補正の概念図......................................................................................................6-30
図 6.5-7 CAI レベル 1B+の処理フロー......................................................................................6-30
図 6.5-8 無効値を使用する例......................................................................................................6-32
図 6.5-9 地図投影範囲算出の概念図..........................................................................................6-33
図 6.5-10 ブロック格子点における地図座標とレベル 1B+座標の対応づけ ........................6-34
図 6.6-1 TANSO-FTS SWIR レベル 2 CO2・CH4 カラム量の処理フロー ..............................6-35
図 6.6-2 スクリーニングの内容を含む処理フロー..................................................................6-38
図 6.6-3 TANSO-FTS TIR レベル 2

CO2・CH4 濃度プロファイルの処理フロー ...............6-39

図 6.6-4 TANSI-CAI レベル 2 雲フラグの処理フロー .............................................................6-41
図 6.6-5 TANSO-FTS SWIR 及び TIR レベル 3 の処理フロー ................................................6-44
図 6.6-6 TANSO-CAI レベル 3 全球輝度の処理フロー...........................................................6-46
図 6.6-7 TANSO-CAI レベル 3 全球反射率（雲なし）の処理フロー....................................6-47v

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目次

図 6.6-8 TANSO-CAI レベル 3 全球植生指数の処理フロー...................................................6-49
図 6.6-9 分割区域と区域番号......................................................................................................6-49
図 6.6-10 区域 1 での北西端における格子の設定例................................................................6-50
図 6.7-1 GOSAT プロダクトの検証の模式図............................................................................6-56
図 6.7-2 FTS ブラウズデータの例..............................................................................................6-62
図 7.3-1 GOSAT プロジェクトのウェブサイト..........................................................................7-7
図 7.3-2 GUIG （NIES の GOSAT プロダクト提供サイト）トップページ ...........................7-7
図 7.3-3 ユーザ認証画面................................................................................................................7-9
図 7.3-4 メニュー選択画面............................................................................................................7-9
図 7.3-5 プロダクトの検索、注文及びデータ取得のフロー..................................................7-10
図 7.3-6 一般ユーザ向け操作マニュアル..................................................................................7-11
図 7.3-7 プロダクト生成完了メール..........................................................................................7-11
図 7.3-8 プロダクトの取得方法..................................................................................................7-12
図 7.3-9 GOSAT プロダクトの表示ツールに関する参考情報 ................................................7-12【表】
表 2.1-1 GOSAT の主要諸元..........................................................................................................2-1
表 2.2-1 TANSO-FTS の諸元 .........................................................................................................2-4
表 2.2-2 TANSO-CAI の諸元 .........................................................................................................2-6
表 3.1-1 GOSAT のノミナル軌道パラメータ..............................................................................3-1
表 3.2-1 TANSO-FTS の運用モード..............................................................................................3-3
表 3.2-2 TANSO-CAI の運用モード..............................................................................................3-4
表 3.2-3 CT 走査パターンとデータ取得周期..............................................................................3-7
表 3.2-4 観測点分布の縦横間隔比................................................................................................3-7
表 6.2-1 GOSAT プロダクト一覧..................................................................................................6-4
表 6.3-1 GOSAT プロダクトのプロダクトコード....................................................................6-15
表 6.4-1 標準プロダクトとフォーマット説明書の対応..........................................................6-17
表 6.5-1 地図投影方法の適用の仕方..........................................................................................6-33
表 6.7-1 TANSO-FTS 校正項目の一覧........................................................................................6-54
表 6.7-2 TANSO-CAI 校正項目の一覧........................................................................................6-55
表 7.2-1 ユーザ区分........................................................................................................................7-3
表 7.2-2 レベル 1 標準プロダクトの校正ステージの定義........................................................7-5
表 7.2-3 レベル 2 標準プロダクトの検証ステージの定義........................................................7-5
表 7.2-4 レベル 3 標準プロダクトの検証ステージの定義........................................................7-5vi

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第 1 章 序論

第1章 序論1.1 目的本ハンドブックは一般ユーザ1を対象に GOSAT（温室効果ガス観測技術衛星 Greenhouse gases
Observing SATellite、愛称「いぶき」）データの認知度を上げ、データ普及に寄与すること及びユーザの利便性を高めることを目的とし、GOSAT の標準プロダクトに関する各種情報をはじめ、その背景となる GOSAT 衛星、搭載センサ及び地上システム等の情報を提供する。

1.2 範囲・構成
本ハンドブックは以下の 8 つの章と付録から構成されている。
第1章：本文書の目的、範囲・構成、及び GOSAT ミッションについて記述

第2章：GOSAT 衛星システムの概要について記述

第3章：GOSAT ミッション運用の概要について記述

第4章：GOSAT 地上設備について記述

第5章：GOSAT 地上システムの運用について記述

第6章：GOSAT プロダクトの仕様、アルゴリズムについて記述

第7章：GOSAT プロダクトの提供について記述

第8章：本ハンドブック、GOSAT データの問い合わせ先について記述

付録：略語集、用語の定義、参考文献

なお、本ハンドブックにて記述するプロダクト仕様ならびに処理アルゴリズムは、その概要部
分のみを記載しているため、詳細については、付録の該当文書を参照されたい。また、7 章にて記述するデータ提供サービスについては、国立環境研究所（National Institute for Envionmental
Studies ; NIES）から提供する一般ユーザ向けのデータを記述範囲としている。

1.3 GOSAT ミッションの概要
GOSAT は、主要な温室効果ガスである二酸化炭素とメタンの濃度を宇宙から観測することを主目的とした世界初の衛星である。2009 年 1 月 23 日に打ち上げられ、同年 2 月から初期チェック
アウトを行い、4 月から定常観測を開始している。観測期間は 5 年間を予定している（付録 A2(5)参照）。
GOSAT の観測データを解析することによって、二酸化炭素とメタンの全球分布が算出でき、これらの温室効果ガスが地球上のどの地域で排出され、吸収されているかといった収支について、地理的分布とその季節変化、経年変化を知ることができる。これらの情報は、地球温暖化の原因
1

一般ユーザを含むユーザの定義は表 7.2-1 を参照のこと
1-1

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第 1 章 序論

物質である二酸化炭素やメタンの挙動に関する科学的な理解を深めることに役立てられるとともに、将来の気候変化予測の高度化や炭素排出削減施策などの温暖化対策に係る基礎情報として活用される。GOSAT プロジェクトは、環境省（Ministry Of the Environment ; MOE）、国立環境研究所（NIES）及び宇宙航空研究開発機構（Japan Aerospace eXploration Agency ; JAXA）が共同で推進している。図 1.3-1 に 3 機関の役割を示す。

図 1.3-1 GOSAT プロジェクトにおける役割分担1-2

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第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要

第2章 GOSAT 衛星システムの概要
2.1 衛星システム
GOSAT は、二酸化炭素、メタンを主とした温室効果ガスを観測する地球観測衛星であり、H-IIA
ロケットにより、2009 年 1 月 23 日に高度約 666 km の太陽同期準回帰軌道に打ち上げられた。
GOSAT の概観図を図 2.1-1 に、主要諸元を表 2.1-1 に示す。

+X

+Y

衛星進行方向
+Z

温室効果ガス観測センサ

地球指向方向（TANSO-FTS）
雲・エアロソルセンサ（TANSO-CAI）

図 2.1-1 GOSAT 概観図
表 2.1-1 GOSAT の主要諸元
項目
サイズ

諸元
本体：高 3.7m(X)×幅 1.8m(Y)×奥行 2.0m(Z)（突起物除く）
パドル翼端間：13.7m

質量1750 kg

発生電力

3.8 kw（寿命末期）

設計寿命

5 年

打上げ時期

2009 年 1 月 23 日

GOSAT は、地球観測ミッション系として温室効果ガス観測センサ（Thermal And Near infrared
Sensor for carbon Observation -Fourier Transform Spectrometer ; TANSO-FTS または FTS）、雲・エアロ
ソルセンサ（Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation-Cloud and Aerosol Imager ;TANSO-CAI または CAI）、その他ミッション系として技術データ取得装置（TEchnical Data
Acquisition equipment ; TEDA）及びモニタカメラ（CAMera ; CAM）を搭載している。図 2.1-2 にGOSAT のシステム構成を示す。
TANSO-FTS は、フーリエ変換型分光計で、短波長赤外領域（ShortWave InfraRed ; SWIR）に 3
バンド、熱赤外領域（Thermal InfraRed ; TIR）に 1 バンドの観測波長域を有する。偏光の 2 成分（P2-1

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第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要

偏光、S 偏光）を観測する SWIR の 3 バンド、TIR の 1 バンドの合計 7 チャネルのデータを同時に取得できる。
TANSO-CAI は 1 次元アレイ型検出器と 3 本の望遠鏡を用いたプッシュブルーム式光学センサで、紫外から短波長赤外領域に 4 つの観測波長域を有する。約 1000km の観測幅を、バンド 1, 2 及び 3
は空間分解能 約 500m（衛星直下点）で、バンド 4 は空間分解能 約 1500m（衛星直下点）で観測する。
TANSO-FTS と TANSO-CAI のデータは、ミッションデータ処理系（Mission Data Handling System ;MDHS）にてアプリケーション ID（Application Process ID ; APID）別にデータレコーダ（Mission Data
Processor ; MDP）に記録後、受信局上空で再生し、直接伝送系（Direct Transmission ; DT）により、X バンド回線で地上局に伝送する。なお、MDP には半導体メモリを使用しており 48GB（衛星運用開始時：16GByte×3 枚）の容量を有する。
また、MDP のメモリバス故障時にも観測データを取得できる様に、MDP を経由しないバイパ
スルートを設けて、ロバスト性を確保している。バイパスルート用データは、通常ミッションデータと同じものをセンサ内で分岐し、それを MDHS で多重化し、地上局に伝送する。通常、バイパスルートデータは送信せず、メモリバス故障時に再生データと切り替えて送信する。

温室効果ガス観測技術衛星（GOSAT）
ミッション系
温室効果ガス観測センサ（TANSO-FTS）
雲・エアロソルセンサ（TANSO-CAI）
技術データ取得装置（TEDA）
モニタカメラ（CAM）
ミッションデータ処理系（MDHS）
直接伝送系（DT）

地球観測ミッション系
その他ミッション系
ミッションデータ伝送系

バス系
テレメトリ・トラッキング・コマンド系（TT&C）
RF 部（TTC-RF）
デジタル部（TTC-DH）
電源系（EPS）
太陽電池パドル系（PDL）
姿勢軌道制御系（AOCS）
構体系（STR）
熱制御系（TCS）
推進系（RCS）
計装系（INT）

図 2.1-2 GOSAT システム構成

2-2

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要

2.2 ミッション機器の概要
GOSAT に搭載されている 2 つの地球観測ミッション機器の概要を以下に示す。

2.2.1 TANSO-FTS(1) 概要TANSO-FTS は、地球大気を透過し、地表面で反射した太陽からの短波長赤外光と地球大気から放射される熱赤外光を分光観測する。TANSO-FTS の概観図を図 2.2-1 に、諸元を表 2.2-1 に示す。
1.6m 帯の CO2、CH4 及び 2.0m 帯の CO2 吸収領域の観測データより気柱量2を導出し、熱赤外波長域の観測データを用いて高度分布を導出する。分光には広い波長範囲を高い分光分解能（0.2cm-1）で観測できるフーリエ干渉計を採用し、4 秒で 1 インターフェログラム（付録 A2(1)参照）を取得する運用を標準とする。アロングトラック3（Along Track ; AT）軸とクロストラック
4（Cross Track ; CT）軸によるポインティング機構を用いて CT の走査、サングリント（付録 A2(2)参照）点及び特定点の観測を行うとともに、1 インターフェログラム取得中に同一地点をポイン
ティングする。
フーリエ干渉計はダブルコーナーキューブ型を採用し、サンプリングレーザには 5 年間のミッションを達成するため、長寿命の 1.31m の半導体レーザを用いている。検出器には、シリコン（Silicone ; Si）検出器、インジウム ガリウム ヒ素（Indium Gallium Arsenide ; InGaAs）検出器及び光導電型水銀 カドミウム テルライド（PhotoConductive -Mercury Cadmium Tellurium ; PC-MCT）
検出器を用いる。バンド 1〜3 は検出器光学系に偏光ビームスプリッタを用いて、2 偏光の同時観測を行う。
軌道上では拡散板で SWIR の太陽照度校正を行い、黒体で TIR の感度校正を行う。また、月校正を行う。更に 1.55m の半導体レーザ光を用いて軌道上で装置関数の校正を行う。
TANSO-FTS は、TANSO-FTS 内に取り付けられた視野確認カメラと地上 GCP（Ground Control
Point）を用いて幾何評価を行う。

FTS
CAI

図 2.2-1 TANSO-FTS の概観図

2

単位面積あたりの鉛直気柱内に存在する気体の総量（単位面積当たりの分子数）
衛星固定座標系における衛星の進行方向
4
衛星固定座標系における衛星の進行方向と垂直な方向
32-3地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要

表 2.2-1 TANSO-FTS の諸元
ポインティ

構成

2 軸ポインティング（完全冗長）

ング機構

走査

CT (±35 deg）

視野

瞬時視野 <10.5 km、走査幅 790 km

干渉

走査速度

AT (±20 deg)

0.25, 0.5, 1 (インターフェログラム)/sec

計

SWIR
バンド
偏光観測
-1

波長範囲(cm )
(m)
-1

TIR

1

2

3

4

有り

有り

有り

無し

12900-13200

5800-6400

4800-5200

700-1800

0.75-0.78

1.56-1.72

1.92-2.08

5.5-14.3-1

分解能(cm )0.2 cm (両側走査) (MOPD +/-2.5 cm)

検出器

Si

軌道上校正

感度：太陽照度、深宇宙、月InGaAs

PC-MCT黒体、深宇宙装置関数：半導体レーザ(2) 観測の順序
観測は以下の順に行われる。光学系の概要を図 2.2-2 に示す。図中の a~g は下記項番に対応する。
a. 観測対象にポインティング機構を向けて、センサ内に観測光を導入する。バンド 1〜3 では、地球大気及び地表面からの太陽光反射光を、バンド 4 では地表面及び地球大気からの放射熱を観測する。
b. フーリエ干渉計機構部のビームスプリッタで観測光を 2 つに分割する。
c. 分割光間に光路差を作り、再び合成することで干渉させる。このとき得られる干渉光パターン
をインターフェログラムという（図 2.2-3 (a)参照）。
d. フーリエ干渉計機構部で干渉した観測光は、スリットで集光され、全バンド共通の視野が決定される。（15.8mrad、地表面換算 10.5km）
e. スリットで視野を絞り平行光線となった観測光は、ダイクロイックフィルタで短波長より順番にバンド分割される。
f. バンド分割後、各バンドに対してバンドパスフィルタで不要な帯域外の光が除かれ、検出器に導かれる。ただしバンド 1〜3 については検出器に導かれる前に検出器光学系部に設置された偏光ビームスプリッタで偏光 2 成分（P 偏光、S 偏光）に分離される。
g. 検出器で観測光（インターフェログラム）を光電変換し、データを電気信号として地上局に送信する。
h. 地上で受信したデータから情報を抽出し、フーリエ変換することで、光源のスペクトルが得られる（図 2.2-3 (b)参照）。

2-4

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要
深宇宙校正光

黒体校正光

観測光

太陽照度校正光

a. ポインティング機構（主系）
モニタカメラ光路切替鏡
コーナーキューブ

ポインティング機構（冗長系）

b. ビームスプリッタ

d. スリットc. フーリエ
干渉計機構部

e. ダイクロイックフィルタ
f. バンドパス
フィルタ

バンドパス
フィルタ

バンドパス
フィルタ
g. PC-MCT（バンド 4）
検出器

偏光ビーム
スプリッタ
g. Si（バンド 1）
P/S 検出器

g. InGaAs（バンド 2）
P/S 検出器

g. InGaAs（バンド 3）
P/S 検出器

図 2.2-2 TANSO-FTS の光学系概要(a) インターフェログラム

(b) スペクトル

信号強度

強度
波数 (cm-1)

光路差（cm）

図 2.2-3 TANSO-FTS から得られるデータ

2.2.2 TANSO-CAI(1) 概要TANSO-CAI は、紫外から短波長赤外に 4 つのバンドを有するプッシュブルーム方式の光学センサである。TANSO-CAI の概観図を図 2.2-4 に、諸元を表 2.2-2 に示す。
CAI は FTS の補助センサであり、FTS の観測領域を含む地表面の画像を取得する。得られた CAI
データは FTS データの有効性の判定と補正処理に用いられる。CAI データにより FTS 視野内に厚2-5地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要

い雲の存在が認められた場合、FTS データを棄却するか否かを判定する。また、CAI から推定されるエアロソル及び巻雲の情報（有無、特性及び光学的厚さ）を用いて FTS データを補正する。
CAI には紫外、可視、短波長赤外の波長域からなる多バンドの電子走査イメージャーが搭載されており、高層の巻雲及び陸域を含むエアロソルを高精度で観測できる。また、CT 視野角は±35deg で、広範囲（1000km）をカバーできる。衛星直下点の空間分解能はバンド 1, 2 及び 3 では 約500m、バンド 4 では約 1500m である。
TANSO-CAI は地上 GCP を用いて幾何評価を行う。

FTS
CAI

図 2.2-4 TANSO-CAI の概観図

表 2.2-2 TANSO-CAI の諸元
バンド 1

バンド 2

バンド 3

バンド 4

中心波長（m）

0.38

0.674

0.87

1.6

波長幅（nm）

20

20

20

90

0.5

0.5

0.5

1.5

2056

2056

2056

512

空間分解能（km）（衛星直下）
素子数(2) 観測の方式

TANSO-CAI は 4 つに分光した観測光をそれぞれ 1 次元の CCD から信号を得ることにより、画像を取得する。CAI の観測のイメージを図 2.2-5 に示す。
バンド 1〜3 は分解能 500m、バンド 4 は分解能 1500ｍで観測を行う。CAI は日照時の観測で全球を 3 日間でカバーできる。

2-6

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 2 章 GOSAT 衛星システムの概要(a) バンド 1, 2, 3(b) バンド 4

瞬時視野（バンド 4）瞬時視野（バンド 1,2,3）

500m

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1500m

・・・・・・・・・・・

500m
1000km（視野）・・・・・・・・・・・

1500m
750km（視野）

衛星進行方向図 2.2-5 TANSO-CAI の観測のイメージ

2-7

衛星進行方向地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

第3章 GOSAT ミッション運用概要
3.1 GOSAT 軌道運用
3.1.1 軌道パラメータGOSAT のノミナル軌道パラメータを表 3.1-1 に示す。
表 3.1-1 GOSAT のノミナル軌道パラメータ
項目

諸元

軌道の種類

太陽同期準回帰軌道

1 日の周回数

14＋2/3 周/日

回帰日数

3日

軌道高度

665.96 km

離心率

0.0

軌道傾斜角

98.06 度

周期

約 98.1 分

1 回帰の周回数

44 周回

降交点通過地方太陽時

13 時±15 分

3.1.2 軌道制御及び軌道の保持
GOSAT は軌道保持確認・軌道制御計画立案を姿勢軌道制御系で自律的かつ高頻度に実施する機能を有する。そのため、センサ観測運用における回帰精度を±2.5km に維持し、太陽同期準回帰
軌道を保持（降交点地方時及び高度/周期等）することが可能である。
GOSAT は GPS（Global Positioning System）データを元に、オンボードで噴射量／噴射時間／噴
射タイミングを自動算出し、テレメトリで地上局へ通知する。このオンボード情報を地上局のチ
ェック機能で確認し、妥当であると判断された場合に、「自律軌道制御実行許可」のコマンドを衛星に送信する。
2010 年 12 月現在、軌道制御は 6 日〜9 日の間隔を目処に実施している。

3-1

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

3.2 TANSO-FTS／TANSO-CAI 運用
TANSO-FTS 及び TANSO-CAI の機能と各種運用内容を以下に記述する。

3.2.1 TANSO-FTS／TANSO-CAI 機能及び性能(1) TANSO-FTS の機能
a. SWIR で可視から短波長赤外域の大気観測を行う。また、TIR で熱赤外域の大気観測を行う。
b. 2 軸（AT 軸、CT 軸）のポインティング機構により以下の観測を行う。
1) 指定された固定角度間隔で CT 方向に走査する。
2) 定常観測時、指定された観測点数で格子状観測を行う。（スキャン点数：1, 3, 5, 7, 9 点）
3) 1 インターフェログラム取得中は同一地点を指向する。（露光時間：1〜4 秒）
4) SN 比（Signal to Noise Ratio ; SNR）向上のため、同一地点を繰り返し観測し、足し合わせを行う。
（同一地点の観測回数：1 または 3 回）
5) サングリント（海面での強い鏡面反射光）発生領域や特定点をポインティングする。
c. 3 日回帰で同一地点を観測する。
d. 以下の軌道上校正を行う。
1) SWIR で太陽照度校正、TIR で黒体校正を行う。
2) SWIR 及び TIR で深宇宙校正を行う。
3) GOSAT の＋Z 軸（地球指向方向）を月に指向し、年に 1 度 月面の太陽反射光による感度校正を行う。
(2) TANSO-CAI の機能
a. 空間分解能 0.5〜1.5km、観測幅約 1000km で地表面の画像取得を行う。
b. CAI データによって大気中の雲・エアロソルを検出し、その情報を元に FTS データの棄却の判定と補正を行う。
c. GOSAT の＋Z 軸（地球指向方向）を月方向に指向し、年に 1 度 月面の太陽反射光による感度校正を行う。

3-2

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

3.2.2 運用モード
TANSO-FTS の運用モードを表 3.2-1 に、モード遷移を図 3.2-1 に示す。TANSO-FTS は観測モードⅠまたは特定観測モードで観測を行い、各種校正モードで校正を行う。
また、TANSO-CAI の運用モードを表 3.2-2 に、モード遷移を図 3.2-2 に示す。TANSO-CAI は観測モードで観測を行い、各種校正モードで校正を行う。
各モードの遷移時間は機器の安全を確保できる範囲で最小とする。
表 3.2-1 TANSO-FTS の運用モード
運用モード

オールオフモード

スタンバイモードⅠ
スタンバイモード II
冷凍機スタンバイ

軽負荷モード（LLM）Ⅰ

軽負荷モード（LLM）Ⅱ
日照観測
日陰観測

観測モードⅡ

診断モード
特定観測モード
太陽照度校正
校正
モード

要

備考

冷凍機冷却開始に必要な条件を維持する。

冷凍機クールダウンモード

観測モードⅠ

概衛星組み込み後、地上保管時、または、1 次電源が供給されるまで（打上げ 100 分後）のモードである。GOSAT に致命的な損傷が生じた場合には、生存確率を高めるため、軽負荷モード（Light Load
Mode ; LLM）より更に消費電力が少ない超軽負荷モード（Super
Light Load Mode ; S-LLM）に移行する。この場合、センサはオール
オフモードである。
観測モードⅠに必要な条件を維持する。短波長赤外・熱赤外検出器
は冷却されている。
観測モード II に必要な条件を維持する。短波長赤外検出器は冷却さ
れている。

月校正
装置関数校正電気校正

運用初期時に信号処理部、冷凍機をオンにして熱赤外検出器を冷却する。冷凍機は常時オンを基本とする。
GOSAT の姿勢異常、または電源異常時に、TANSO-FTS が欠陥、故障及び回復不能な機能性能劣化を起こさない保存状況を維持する。
冷凍機、干渉計機構部及びポインティング機構はオフとし、サバイ
バルヒータ及びコマンド受信回路のみがオンの状態である。
打上げ後 1 次電源が供給された後は軽負荷モードⅠである。
（衛星太陽電池パドル片翼故障時などに）冷凍機ラジエータ用サバイバルヒータはオフとする。冷凍機ラジエータヒータを除くサバイ
バルヒータ及びコマンド受信回路のみオンの状態である。
短波長赤外（SWIR）、熱赤外（TIR）の観測を行う。また、黒体校
正、深宇宙校正を行う。
熱赤外（TIR）の観測を行う。また、黒体校正、深宇宙校正を行う。
衛星からの供給可能な電力が低下した場合に、熱赤外（TIR）の運用を停止するとともに、ポインティング機構を固定し運用する。
（TANSO-FTS の 1 周回中の観測時間は 10 分間とし、その他の時間
はスタンバイモードⅡを前提とする。TANSO-CAI はオールオフモ
ードを前提とする。）
冷凍機診断・冷却部コンタミネーション除去を必要に応じて行う。
検証サイト、パイプライン等特定点の観測を行う。また、指定したサングリント点の観測を行う。
地表面が日照に入る直前、センサ搭載の太陽照度拡散板を介した太陽光を校正源として校正を行う。
月面平均輝度極大の時期に衛星の+Z 面を月に指向し、太陽反射光による感度校正を行う。
センサ搭載の 1.55m 帯の半導体レーザ光を光源として、装置関数の校正を行う。
電圧基準信号を入力し、アナログ信号処理部以降の信号処理の校正
を行う。

3-3

定常観測
定常観測

非定常な運用不定期
定常観測
校正頻度は毎周 1 回
校正頻度は年 1 回程度
校正頻度は月 1 回程度
校正頻度は月 1 回程度

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

観測Ⅰ

特定観測

校正

診断

スタンバイⅠ

軽負荷Ⅰ

冷凍機スタンバイ
オールオフ

ヒータ OFF

スタンバイⅡ
冷凍機クールダウン

軽負荷Ⅱ

観測Ⅱ

コマンドによるモード遷移
LLM コマンドによる遷移
S-LLM コマンドによる遷移

図 3.2-1 TANSO-FTS 運用モードの遷移図
表 3.2-2 TANSO-CAI の運用モード
運用モード

概

要

備考

衛星組み込み後、地上保管時、または打ち上げ後、1 次電源が供給されるまで（打上げ 100 分後）のモードである。GOSAT に致命的な損傷が生じた場合に LLM より更に消費電力を少なくし、GOSAT
オールオフモードの生存確率を高める。その際、ミッション機器の運用継続は保証しない。GOSAT の超軽負荷モード（S-LLM）ではセンサはオールオ
フモードである。
観測に必要な条件を維持する。センサ内機器を動作時の許容温度範
スタンバイモードⅠ
囲に維持する
スタンバイモードⅡ
センサ内の機器を許容温度範囲に維持する。
GOSAT の姿勢異常、または電源異常時に、雲・エアロソルセンサが欠陥、故障及び回復不能な機能性能劣化を起こさない保存状況を
軽負荷モード（LLM）
維持する。サバイバルヒータ及びコマンド受信回路のみオンの状態である。打上げ後 1 次電源が供給された後は軽負荷モードである。
観測モード
観測を行う。
月校正
校正
モード
電気校正
夜間校正

月面平均輝度極大の時期に衛星の+Z 面を月に指向し、太陽反射光
による感度校正を行う。
電圧基準信号を入力し、アナログ信号処理部以降の信号処理の校正を行う。
夜間観測を行い、オフセットレベルの校正を行う。

3-4

校正頻度は年 1 回程度。
1 次元アレイのうち、月校正
光が入射する素子の校正を行う。
校正頻度は月 1 回程度
校正頻度は月 1 回程度

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第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

校正

観測

軽負荷

スタンバイⅠ

コマンドによるモード遷移
LLM コマンドによる遷移
S-LLM コマンドによる遷移

オールオフ

スタンバイⅡ

図 3.2-2 TANSO-CAI 運用モード遷移図

3.2.3 周回中の運用
図 3.2-3 に GOSAT の周回中の運用を示す。また、以下に各運用の概要を記す（図中の(1)〜(5)は下記項番と対応）
。

月面の
太陽反射光

夜間

日中

太陽光

GOSAT 軌道
(1) FTS（SWIR）、CAI 観測範囲
(5) FTS、CAI 月校正(2) FTS（TIR）観測範囲(3) CAI 夜間校正
(4) FTS（SWIR）太陽照度校正

図 3.2-3 GOSAT の周回中の運用(1) FTS SWIR 及び CAI 観測
FTS SWIR 及び CAI は地表の太陽反射光を観測の対象とするため、日中のみ観測を行う。
FTS SWIR は観測モードⅠまたは特定観測モードで、CAI は観測モードで観測を行う。
周回中、FTS SWIR は任意の軌道位置で深宇宙校正を実施する（毎周回実施）。
(2) FTS TIR 観測
FTS TIR は地表の熱放射を観測の対象とするため、昼夜問わず観測を行う。
観測モードⅠまたは特定観測モードで観測する。
周回中、FTS TIR は任意の軌道位置で黒体校正及び深宇宙校正を実施する（毎周回実施）。

3-5

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要(3) CAI 夜間校正
CAI は光学系に光が入射しないであろう夜間のデータを用いてオフセットレベルの校正を行う（夜間校正、月 1 回程度実施）。
(4) FTS SWIR 太陽照度校正
衛星日照、地表面日陰時（北極上空通過時）に拡散板を介した太陽光を校正源として、FTS SWIRの太陽照度校正を行う（毎周 1 回実施）。
(5) FTS 及び CAI 月校正
月の平均輝度が極大となる周回に FTS、CAI ともに月校正を実施する（年 1 回程度実施）。

3.2.3.1 観測パターン
定常観測において、TANSO-FTS は CT 方向に観測点数 1, 3, 5, 7, 9 の各ケースに対応した観測点走査を行い、格子状に大気を観測し、インターフェログラムを取得する。一方、TANSO-CAI は地表面の画像取得を行う。GOSAT の観測のイメージを図 3.2-4 に、FTS の CT 走査パターンを図 3.2-5に示す。

TANSO-CAI の観測データ

衛星進行方向（AT）TANSO-FTS の観測点
（5 点観測の例）

衛星進行直角方向（CT）

図 3.2-4 GOSAT の観測のイメージ（FTS 5 点観測モード）

3-6

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

GPS

5 種の走査パターン
1 回の CT 走査あたり
1, 3, 5, 7, 9 点

GPS 受信機
GOSAT

恒星センサ

ポインティング機構
約 88ｋｍ（9 点観測）
〜約 790km（1 点観測、隣接輝度との距離）

衛星進行直角方向

衛星進行方向（CT）（AT）

図 3.2-5 FTS の CT 走査パターン
CT 走査パターンにより、観測時間や観測点間の距離が異なる。表 3.2-3 に各パターンにおけるデータ取得周期を示す。また、観測点分布の縦横間隔比を表 3.2-4 に示す。
表 3.2-3 CT 走査パターンとデータ取得周期※※

CT 走査パターン
1 回の観測時間（sec）
同一地点の観測回数
4.0
3
1 点観測
4.0
3
3 点観測
4.0
1
5 点観測
2.0
1
7 点観測
1.1
1
9 点観測
観測タイミング調整のため、指定観測開始時刻直前でポインティング機構を停止させることを許容する。
同一地点の観測回数：SNR 向上の目的で同一地点を繰り返し観測し結果を足し合わせる。その際の回数。

表 3.2-4 観測点分布の縦横間隔比
緯度 30deg
緯度 30deg
1 地点あたり CT 静定 AT 静定
AT 時間
AT 角範囲観測パターン
での横間隔
での縦間隔
観測時間
時間
時間
間隔
（deg(+/-)）
（km）
（km）
（sec）
（sec）
（sec）
1 点観測
788.8
90.3
12.8
N/A
0.4
13.2
3.7
3 点観測
262.9
283.1
13.2
0.6
0.6
41.4
12.1
5 点観測
157.8
152.2
4.0
0.45
0.45
22.2
6.5
7 点観測
112.7
114.9
2.0
0.4
0.4
16.8
4.9
9 点観測
87.6
86.2
1.1
0.4
0.4
12.6
3.7
※ 1 地点あたり観測時間：CT 観測点数 1 点および 3 点モードではインターフェログラムを 3 回重ね合せるため、ターンアラウンド時間（＝CT 静定時間＝AT 静定時間）×2 を含む。
ターンアラウンド時間については 図 3.2-8 参照。
※ AT 時間間隔＝1 地点あたり観測時間×CT 観測点数＋CT 静定時間×（CT 観測点数−1）＋AT 静定時間＝（1 地点あたり観測時間＋ターンアラウンド時間）×CT 観測点数

3-7

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

ポインティング機構部では、CT 方向 1 走査の間、AT 軸周りに移動補正（Image Motion
Compensation ; IMC）を実施し、1 走査終了後、次の走査を行うために AT 軸周りにミラーを戻す。
図 3.2-6 にポインティング機構部の動作と 2 軸のミラー許容角度を示す。
また、ポインティング機構部は AT 軸、CT 軸ともに干渉計制御部から送出されるターンアラウ
ンド信号（FTS 走査鏡が折り返すタイミングで送出）に同期して走査する（図 3.2-7 参照）。
＋Y

＋X
衛星進行方向衛星進行方向CT 軸アクチュエータ＋Z
地球指向方向

AT 軸
CT 軸

FTS から20° 20°
AT 軸断面＋Y＋X

CT 軸回転により
CT 方向走査＋Z
インターフェログラム
取得終了時

インターフェログラム
取得開始時

35°

AT 軸回転によりFoot print 移動をキャンセル（IMC 機能）

CT 軸断面図 3.2-6 ポインティング機構部の動作及び AT 軸、CT 軸ミラー許容角度：インターフェログラム取得地
衛星進行方向：走査方向

AT 軸静定時間=ターンアラウンド時間

X km 移動Y秒

X km 移動Y秒

35°

CT 軸静定時間=ターンアラウンド時間

隣接軌道

隣接軌道間（30deg）
789km

衛星直下

図 3.2-7 ターンアラウンド時間と 2 軸の静定時間の同期

3-8地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

3.2.3.2 制約条件
(1) ポインティング機構部とフーリエ干渉計間の同期
ポインティングミラーはフーリエ干渉計から送出されるターンアラウンド信号に同期して走査する。このため、以下の時間を同一にする必要がある。
フーリエ干渉計の走査鏡が折り返しに要する時間（=ターンアラウンド時間）

ポインティング機構部の CT 軸静定時間

ポインティング機構部の AT 軸静定時間(2) フーリエ干渉計単体の制約

ターンアラウンド時間の調整量制約： 300msec – 650msec(3) ポインティング機構部単体の静定時間制約


CT 観測点数 1, 7, 9 点の場合 ：400msec



CT 観測点数 5 点の場合

：450msec

CT 観測点数 3 点の場合

：600msec

なお、ターンアラウンド時間は、300〜650msec（ノミナル 400msec）で設定可能である。（例：
5 点観測モードでターンアラウンド時間が全て最短（300msec）の時は、図 3.2-8 のシーケンスに
なる。
）

AT 軸
駆動 観測

CT 軸
駆動 観測

CT 軸
駆動 観測

CT 軸
駆動 観測

CT 軸
駆動 観測

AT 軸
駆動 観測

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

5 点観測、最短ケース
5 x (4.0+0.3) = 21.5sec

図 3.2-8 5 点観測モード、ターンアラウンド 300msec での駆動シーケンスの例

3-9地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

3.2.4 ノミナル運用の概要
3.2.4.1 サングリント観測なしの定常観測(1) 運用概要
GOSAT の最も基本的な運用パターンである。以下に概要を列挙する。なお、サングリント観測の概要については 3.2.4.2 項を参照されたい。


FTS、CAI はそれぞれ観測モードⅠ、観測モードで観測を行う。

FTS の SWIR と CAI は地表面日照の条件で観測する。



FTS の SWIR と CAI の日照観測開始・終了タイミングは地上よりストアードコマンド（時刻をパラメータとしたコマンド）で指定する。



FTS の TIR は日照・日陰を問わず常時観測する。



FTS の観測モードⅠによる定常観測には、CT 方向のスキャン点数 1, 3, 5, 7, 9 の 5 つのモー
ドがある。



FTS は衛星から昇交点通過時刻を受信し、時刻調整を行う（FTS 走査周期の補正）。

3 日回帰で定常観測のポインティング（1, 3, 5, 7, 9 点）モードごとに、同じ地点を観測する（目標精度 4km）。



ノミナル運用開始当初、FTS は CT 方向のスキャン点数を 5 点（スキャン時間 4.0 秒/点）とし格子状に走査していたが、2009 年 6 月 26 日に走査パターンを W 字型に変更した。

2010 年 8 月 2 日より CT 方向のスキャン点数を 5 点から 3 点（スキャン時間 13.2 秒/点）に変更し運用している5。

5

5 点、3 点の標準メッシュ点は、7 章で後述する GOSAT データ提供サイト「GUIG」より「プロダクト＆サービ
ス」→「パスカレンダー」から確認できる。
3-10

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要(2) 運用パターン例
CAI は地表面日照の条件下で地表面の画像を取得する。サングリント観測なしの定常観測（3点観測）
例を図 3.2-9 に示す。FTS は観測モードⅠで CT 方向に 3 点の走査パターンで観測を行う。
軌道上１周回（地表面日陰、衛星日照）

日照／日陰（地表面日陰、衛星日照）（地表面日陰、衛星日陰）（地表面日陰、衛星日陰）（地表面日照、衛星日照）

黒体・深宇宙校正
TANSO-FTS
SWIR

観測モードⅠ

TIR

観測モードⅠ
太陽照度校正モード

TANSO-CAI

観測モード
赤道上空

陸

陸

陸

赤道上空

地表
海

海
AT

衛星地上軌跡CT

サングリントエリアなし
3 点観測モードでの観測例

図 3.2-9 サングリント観測なしの定常観測（3 点観測）例

3.2.4.2 サングリント観測を含む定常観測(1) 運用概要
大洋上を観測する場合、FTS の特定観測モードとして、サングリント観測を実施する。観測モードは後述する特定点観測と同様である（3.2.4.3、3.2.4.4 項参照）。海域では海水が太陽光を吸収するため、反射光の観測が困難だが、太陽光が鏡面反射するサングリント点では十分な反射光が得られるため、そのような場所を狙って観測を行う。
サングリント観測は、季節ごとに観測範囲を設定し、中低緯度の大洋上で実施する。観測時刻、AT、CT 角の指定は地上からコマンドで行い、サングリント点を帯状に観測していく。

3-11

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要(2) 運用パターン例
地表面日照の条件下でのサングリント観測を含む定常観測例を図 3.2-10 に示す。FTS は、要求されたサングリント点で観測モードⅠ（5 点観測）から特定観測モードに切り換えてサングリン
ト観測を行い、終了後、観測モードⅠに復帰する。

軌道上１周回（地表面日陰、衛星日照）

日照／日陰（地表面日陰、衛星日照）（地表面日照、衛星日照）（地表面日陰、衛星日陰）（地表面日陰、衛星日陰）

黒体・深宇宙校正
観測モードⅠ

特定観測モードTANSO-FTS
SWIR
TIR
太陽照度校正モード
観測モード

TANSO-CAI
赤道上空
地表

陸

陸
海

海

陸

赤道上空

海

AT

衛星地上軌跡CT

サングリントエリア

図 3.2-10 サングリント観測を含む定常観測例
ここで、サングリント観測運用を行う衛星位置の範囲（サングリント運用範囲）の概要を冬至、夏至のそれぞれについて図 3.2-11、図 3.2-12 に示す（各パスの紫色太線部分がサングリント運用
範囲）。各パス上に記載されている数字は、各パスで観測される連続するサングリント観測の個数
を示す。

3-12

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

図 3.2-11 サングリント運用範囲例（冬至）各パスに付加された数字は、同一パスでの連続的な陸域観測数を表す。

図 3.2-12 サングリント運用範囲例（夏至）各パスに付加された数字は、同一パスでの連続的な陸域観測数を表す。

3-13

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

3.2.4.3 特定点（1 点）観測
(1) 運用概要
校正検証サイト等、特定の比較的狭い範囲を観測する場合、FTS の特定観測モードとして、特定点（1 点）観測を実施する。観測モードはサングリント観測（3.2.4.2 項参照）
、特定点（連続）観測（3.2.4.4 項参照）と同様である。観測時刻、AT、CT 角の指定は地上からコマンドで行う。
特定点観測と黒体／深宇宙校正（3.2.6 項参照）の時間が重なる場合は、黒体／深宇宙校正が優先して実行されるため、特定点観測を行う際は、黒体／深宇宙校正の時間を前もって変更する。
(2) 運用パターン例
地表面日照の条件下での特定点（1 点）観測を含む観測例を図 3.2-13 に示す。FTS は、要求された特定点で観測モードⅠ（5 点観測）から特定観測モードに切り換えて特定点観測を行い、終了後、観測モードⅠに復帰する。

軌道上１周回（地表面日陰、衛星日照）（地表面日陰、衛星日照）

日照／日陰（地表面日照、衛星日照）（地表面日陰、衛星日陰）（地表面日陰、衛星日陰）

黒体・深宇宙校正
観測モードⅠ

特定観測モードTANSO-FTS
SWIR
TIR
太陽照度校正モード
TANSO-CAI

地表

観測モード

赤道上空

陸

陸

海
特定地点観測ポイント

海

陸

赤道上空
海

AT

衛星地上軌跡CT

サングリントエリア

図 3.2-13 特定点（1 点）観測を含む観測例

3-14

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

3.2.4.4 特定点（連続）観測(1) 運用概要
指定した地点を連続して観測する場合、FTS の特定観測モードとして、特定点（連続）観測を実施する。特定点（連続）観測により、特定の広い範囲に分散する地点や、ライン上に沿った地点を連続して観測することができる。観測モードはサングリント観測（3.2.4.2 項参照）、特定点（1 点）観測（3.2.4.3 項参照）と同様である。観測時刻、AT、CT 角の指定は地上からコマンドで行う。
特定点観測と黒体／深宇宙校正（3.2.6 項参照）の実施時刻が重なる場合は、黒体／深宇宙校正が実施されるため、特定点観測を行う際は、黒体／深宇宙校正の時間を事前に変更する。
(2) 運用パターン例
地表面日照の条件下での特定点（連続）観測の観測例を図 3.2-14 に示す。FTS は、要求された特定点で観測モードⅠから特定観測モードに切り換えて特定点観測を行い、終了後、観測モード
Ⅰに復帰する。
軌道上１周回（地表面日陰、衛星日照）（地表面日陰、衛星日照）

日照／日陰（地表面日陰、衛星日陰）（地表面日照、衛星日照）（地表面日陰、衛星日陰）

黒体・深宇宙校正
太陽照度校正モード

TANSO-FTS
SWIR
TIR
観測モードⅠ

特定観測モード
観測モード

TANSO-CAI
赤道上空

陸

陸

陸

赤道上空

地表
海

海

海

AT
ライン上にある地点の観測
衛星地上軌跡
CT

分散した
地点の観測
特定地点（連続）
観測範囲

図 3.2-14 特定点（連続）観測の観測例

3-15地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

3.2.5 月校正運用
GOSAT は太陽光の月面反射光を校正光として年 1 回程度 FTS、CAI の感度校正を行う。校正光は月面全体の反射光の積分値とする。
CAI は 1 次元アレイのうち、月校正光が入射する素子の感度校正を行う。校正光が入射しない素子については、砂漠などの地上観測データを用いて相対的に感度校正を行う。CAI の中心付近の素子が故障した場合は衛星の指向方向にオフセットをかけ、正常な素子を用いる。
月校正は、太陽−地球−衛星の離角が 180deg 付近で、GOSAT から見る月の平均輝度が極大となる周回に実施する。月校正を行う 1 周回中、衛星は地球を指向せず、FTS の観測視野（GOSAT
直下より CT 方向に±35deg、AT 方向に±20deg）に 100km 以下の大気及び地表面が入らないよう運用する。
FTS の月校正時、GOSAT は FTS の視野内に月が完全に入るように、＋Z 軸（地球指向方向）を
月の中心方向に 2 分間以上指向する。その後、CAI の画像取得のため、Y 軸回りに±1.3deg の範囲で、0.04±0.01deg/sec の等速運動により月の全面を含む回転を 2 往復（4 走査）連続で行う。
（GOSAT の方向軸については、図 2.1-1 を参照のこと）

3.2.6 黒体／深宇宙校正運用
FTS の観測モードⅠまたは特定観測モード中に、地上からコマンドで指定した任意の軌道位置で黒体校正及び深宇宙校正を毎周回実施する（昇交点通過時刻からの経過時間で指定、最大で 16回分指定される）。前者は FTS TIR を、後者は FTS SWIR 及び TIR を対象とする。黒体／深宇宙校
正の概念を図 3.2-9、図 3.2-10、図 3.2-13、及び図 3.2-14 に示す。校正位置は必要に応じて変更
され、変更が無ければ前回の周回と同じ位置で校正を実施する。
なお、黒体／深宇宙の観測は、通常の観測モードと同じ観測時間（1.1、2 または 4 秒、表 3.2-3
参照）で行われ、観測には黒体／深宇宙でそれぞれ 4 観測点分を要し、観測と校正モードそれぞれの遷移に 1 観測点程度の時間を要する。移動中にも検出器にデータが出力されるため、データレートに変化は生じない。

3.2.7 太陽照度校正運用
GOSAT は FTS の SWIR の感度を校正するため、1 周回に 1 回、地表面が日照に入る直前（≒太陽照度校正板に太陽が当たる時刻）（周回ごとにコマンドで指定）に太陽照度校正モードへ移行し、
2 分程度校正を実施する。校正時刻は周回ごとにコマンドで指定するが、コマンド指定が無ければ校正は実施しない。
太陽照度校正の概念を図 3.2-9、図 3.2-10、図 3.2-13、及び図 3.2-14 に示す。

3.3 サングリント観測領域の設定方法
サングリント観測運用の立案の前提条件となるサングリント発生領域（付録 A2(3)参照）及びサ

3-16

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第 3 章 GOSAT ミッション運用概要

ングリント運用範囲（付録 A2(4)参照）を指定するための設定値は、季節毎の四半期の単位で作成される。
サングリント観測を含む内部観測要求は、1 ヶ月に 1 回の頻度で立案される。立案内容が変更された場合、再度、その 1 ヶ月分を立案する。

3.4 観測ゲイン設定
ゲインとは、観測対象の明るさ（光量）毎に、コマンドにより適切な信号処理レベル（電圧）まで信号増幅する際の信号増幅率である。GOSAT は、FTS、CAI 共に L（Low）、M（Middle）、H（High）の 3 段階でゲインを設定可能である。
以下に FTS、CAI それぞれの観測ゲインについて記述する。
(1) TANSO-FTS のゲイン設定
SWIR（バンド 1, 2, 3）は偏光成分（P 偏光、S 偏光）それぞれについて、3 段階（L, M, H）のゲイン設定が可能である。一方、TIR（バンド 4）のゲインは固定である。
FTS の主なゲイン設定は以下の通りである。


定常観測、特定点観測 ：ゲイン H

ただし、地表面反射率が高く、緯度が低い砂漠地帯では、必要に応じてゲイン M で観測する。


サングリント観測：ゲイン H

ただし、必要に応じてゲイン M で観測を行う。


太陽照度校正

ゲイン L は原則として使用しない。

：ゲイン M（固定）

ゲインはパス及び緯度引数（付録 A2(6)参照）をパラメータとして、以下の観測において必要に応じて設定を変更することができる。


指定した緯度引数帯を通過するとき

サングリント観測を行うとき



特定点観測を実施するとき(2) TANSO- CAI のゲイン設定
CAI は、3 段階（L, M, H）のゲイン設定が可能であるが、2010 年 12 月現在の運用では、積分時間でゲインの調整を実施している。
ゲインに相当する積分時間は、パス及び緯度引数をパラメータとして値を設定できる。積分時間の設定値は静的なパラメータとして保持し、必要に応じて変更される。

3-17

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 4 章 GOSAT 地上設備

第4章 GOSAT 地上設備
4.1 GOSAT 地上設備の概要
GOSAT 地上設備は、JAXA 設備と NIES 設備で構成される。JAXA 設備は衛星管制、データ受
信及び一次処理等を担当し、NIES 設備は高次処理及びプロダクト提供等を担当する。また、受信機会を高めるため、高緯度（ノルウェー/スバルバード）に位置する受信局を活用する。
GOSAT 地上設備の全体構成を図 4.1-1 に示す。

研究者

高緯度外国局
受信計画

L０前処理データ

観測要求

計算センタ
データ送信

処理結果

軌道情報
L1 ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
観測計画

JAXA 設備

NIES 設備

利用者
提供データ

観測要求
標準ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
参照データ

参照データ提供機関
図 4.1-1 GOSAT 地上設備の全体構成

4.2 JAXA 設備
JAXA 設備の全体構成を図 4.2-1 に示す。また、以下に JAXA 各設備の機能概要を示す。

4-1

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 4 章 GOSAT 地上設備

X-Band、S-Band
X-BandGOSAT

高緯度外国局（スバルバード）

S-Band

Xバンド受信設備
L０前処理データ

DACS

地上ネットワークシステム

記録設備（勝浦、沖縄、増田、キルナ、サンチャゴ、パース）

EOC （ 鳩山）

HKﾃﾞｰﾀﾚﾝｼﾞﾝｸﾞﾃﾞｰﾀ
観測計画
コマンド

L０前処理データ
受信計画
軌道情報

SMACS

受信計画
軌道予測値

GOSAT MMO
提供データ

FTS L1A、L1 B、CAI L1A
校正ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
処理結果、観測計画

EORC情報システム
（EIS）

軌道予測値
ﾚﾍﾞﾙ0前処理ﾃﾞｰﾀ
観測計画

利用者

uFDS

軌道予測値
観測計画

高次ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
CAI L1B 、L1B+
ｶﾀﾛｸﾞ情報

L1ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
L0ﾃﾞｰﾀ観測計画
FTS L1A 、L1B、
CAI L1A
校正ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ

校正データ

GOSAT
高次処理設備観測要求
ゲイン 設定

NIES
GOSAT
DHF

観測要求

サングリント発生
領域/運用範囲

処理結果

全球地球観測データ
処理システム（GOSAT用）

校正データ
観測要求

L1ｱﾙｺ ﾞﾘｽﾞﾑ
校正係数

GOSAT軌道上
技術評価装置TKSC（ つくば）

図 4.2-1 JAXA 設備の全体構成図(1) X バンド受信設備


GOSAT を追尾し、衛星からの X バンド（DT 系）のミッションデータを空中線装置で受信し、信号レベルを所定のレベルまで増幅したあと受信装置で信号を復調し、記録設備に伝送する。



本設備は、地球観測センター（Earth Observation Center ; EOC）の地球観測プラットフォーム
技術衛星「みどり」（Advanced Earth Observing Satellite ; ADEOS）、海洋観測衛星「もも 1 号」
（Marine Observation Satellite-1 ; MOS-1）用受信設備に、GOSAT データ受信のための復調器と試験信号変調器を付加したものである。X バンド受信設備は、2010 年 12 月現在運用中である陸域観測技術衛星「だいち」（Advanced Land Observing Satellite ; ALOS）と GOSAT で共用している。



地球観測センター（EOC）に設置されている。

4-2

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 4 章 GOSAT 地上設備

(2) 記録設備
X バンド受信設備から出力された復調信号に対して、宇宙データシステム諮問委員会（Consultative Committee for Space Data System ; CCSDS）に準拠したパケット同期処理とAPID 毎に分離したデータ（以下「レベル 0 前処理データ」という）の作成を行い、ハード
ディスク上に記録する設備である。また復調信号をそのままデジタル変換したデータ（以下「RAW データ」という）の記録も行う。



記録した GOSAT レベル 0 前処理データは、EORC 情報システム（EORC Information System ;EIS）を経由して全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）に送信される。



地球観測センター（EOC）に設置されている。

(3) 高緯度外国局（ノルウェー／スバルバード）


全球の観測データを取得するため、高緯度に位置する外国局としてコングスバーグ衛星サービス社（Kongsberg Satellite Services ; KSAT）（ノルウェー）が運営するスバルバード局（Svalbard Satellite station ; SvalSat）を活用する。



太陽同期軌道の衛星からミッションデータをダウンリンクする場合、中緯度に位置する日本の受信局では可視の範囲が狭いため受信できる周回パスが少なくなるが、高緯度外国局では全ての周回パスが可視範囲に入るために受信周回パスが格段に多くなる。



衛星からの X バンドのミッションデータを受信後、レベル 0 前処理データの作成を行い、RAW データとともにハードディスク上に記録する。



記録した GOSAT レベル 0 前処理データは、EIS を経由して全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）に送信される。



S バンド運用を実施する際のバックアップ局としても使用する。

(4) EOC データ取得管制システム


EOC では ALOS と GOSAT の受信運用が並行して実施されるため、本設備ではこれら衛星の競合調整を実施する。



競合調整結果をもとに、各衛星の受信計画をとりまとめ、X バンド受信設備や記録設備の運用スケジュールを管理する。また、運用計画の配信を行う。



地球観測センター（EOC）に設置されている。

(5) 全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）GOSAT ミッションデータのレベル 0 処理、及び TANSO-FTS，TANSO-CAI のミッションデ
ータのレベル 1 処理、校正データ作成を行う。



筑波宇宙センター（TsuKuba Space Center ; TKSC）に設置されている。

(6) GOSAT 軌道上技術評価装置


サイエンスチームからの要求を含む TANSO-FTS の観測要求を NIES 側より受け付ける。

4-3

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 4 章 GOSAT 地上設備



NIES 側からの観測要求と GOSAT 運用プロジェクト内の観測要求を併せ、観測要求調整を行い、その結果を GOSAT ミッション運用管理システムに提示する。



筑波宇宙センター（TKSC）に設置されている。

(7) GOSAT ミッション運用管理システム（GOSAT Mission Management and Operation system ;GOSAT MMO）
TANSO-FTS 及び TANSO-CAI の観測計画やダウンリンク計画を立案し管理する。



NIES 側からの観測要求を、GOSAT 軌道上技術評価装置を経由して受け付け、GOSAT の観測計画に反映し、観測計画を NIES 側に提供する。



筑波宇宙センター（TKSC）に設置されている。

(8) 衛星管制システム（Spacecraft MAnagement Control System ; SMACS）及び統合型軌道力学系システム（unified Flight Dynamics System ; uFDS）


GOSAT MMO が立案する GOSAT の観測計画に基づき、衛星の運用コマンドを作成し、国内外の追跡管制局（地上ネットワークシステム）を経由して衛星に送信する。



衛星からのハウスキーピングデータおよびレンジングデータを取得し、軌道上における衛星及びセンサの状態を監視するとともに、軌道決定を行い、軌道予測値等の軌道情報の作成を行う。

筑波宇宙センター（TKSC）に設置されている。

(9) EORC 情報システム（EIS）


全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）及び GOSAT MMO と対外設備とのデータ入出力管理を行う。



マスターデータとして TANSO-FTS、TANSO-CAI のレベル 0 データの保存・管理を行う。また、JAXA 側で処理される TANSO-FTS レベル 1A、1B、TANSO-CAI レベル 1A プロダクト
及びそれらの校正プロダクトの保存・管理を行う。



また、NIES 側で処理され JAXA 側に提供される TANSO-CAI レベル 1B、1B+、高次処理プ
ロダクト及び TANSO-FTS 高次処理プロダクトの保存・管理を行う。



筑波宇宙センター（TKSC）に設置されている。

(10) GOSAT 高次処理設備


全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）で作成されるレベル 1 プロダクト、レベル
1 校正プロダクト及び NIES 側から提供される TIR 入出力データセット、格子点データ（Grid
Point Value ; GPV）等を利用し、GOSAT 高次処理設備による GOSAT 研究プロダクトの作成を含む GOSAT データの利用研究を行う。



全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）で作成されるレベル 1 校正プロダクトに含まれない校正データを GOSAT 運用プロジェクトより取得し、NIES 側に提供する。

4-4

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 4 章 GOSAT 地上設備

GOSAT 高次処理設備は、筑波宇宙センター（TKSC）に設置されている。

(11) 地上ネットワークシステム


JAXA 地上局を用いた衛星追跡と管制を行うための衛星データの送受信を行う。

4.3 NIES 設備
NIES では、GOSAT データ処理運用システム（NIES GOSAT Data Handing Facility ; NIES GOSATDHF）において GOSAT 関連のデータを取り扱う（ただし、処理の一部を除く）。図 4.3-1 に NIESGOSAT DHF の全体構成を示す。以下に NIES GOSAT DHF の機能概要を示す。

データ送信

計算センタ

処理制御
処理結果

処理結果
ステータス

起動

TIR入出力データセット

データ処理

研究者

処理結果
入力データ

観測要求

CAI L1B、L1B+
高次ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
観測要求

CAI L1B、L1B+
高次ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
データ管理

JAXA連携JAXA設備処理結果

FTS L1A、L1B、
CAI L1A
校正ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
観測計画
観測要求

FTS L1A、L1B、
CAI L1A
校正ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ
観測計画

検索
提供
データ

データ提供

参照データ

GPVデータ

利用者
提供
データ

運用管理

参照データ取得

参照データ提供機関
参照データ

NIES GOSAT DHF
図 4.3-1 NIES GOSAT DHF の全体構成(1) JAXA 連携サブシステム


環境省、NIES、サイエンスチーム、RA 研究者（Research Announcement Investigator ; RA）な
どからの GOSAT 観測要求をとりまとめ、調整の上、所定の様式で JAXA 側に提示する。



JAXA 側が作成した観測計画の提供を受け、NIES から提示した観測要求との比較を行う。



JAXA 側より TANSO-FTS のレベル 1A、レベル 1B プロダクト及び TANSO-CAI のレベル 1A
プロダクトならびに TANSO-FTS レベル 1A、1B 校正プロダクト、CAI のレベル 1A 校正プ
ロダクトを取得する。また、レベル 1 校正プロダクトに含まれない校正データを取得する。



NIES 側で処理した TANSO-CAI レベル 1B、1B+プロダクト及び高次処理プロダクトの内、
標準プロダクトで「C」ステージ（ステージについては 7.2.4 を参照）のものならびにそれらのカタログ情報を JAXA へ提供する。

4-5

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 4 章 GOSAT 地上設備



TANSO-FTS の TIR ガス濃度算出処理の入出力データを格納するデータセットファイル及び参照データとして取得した GPV データを JAXA 側に提供する。

(2) 参照データ取得サブシステム
GOSAT の高次処理に必要な参照データを各参照データ提供機関から取得する。



GOSAT の高次処理プロダクトの検証に必要な検証データを各検証データ提供機関から取得する。

(3) 処理制御サブシステム


データ処理の起動、終了、スケジューリング等の制御を行う。



データ処理の処理条件を管理する。



NIES GOSAT DHF 以外の計算センタを利用して行うデータ処理の制御を行う。

(4) データ処理サブシステム
TANSO-FTS のレベル 1A、レベル 1B プロダクト及び TANSO-CAI のレベル 1A プロダクト
並びに TANSO-FTS、CAI のレベル 1 校正プロダクトと参照データを入力として次に示す高次処理を行い、結果を出力する。



TANSO-CAI レベル 1B、1B+処理



TANSO-CAI レベル 2 処理

TANSO-FTS SWIR レベル 2 処理

TANSO-FTS TIR レベル 2 処理

また、TANSO-FTS レベル 2 プロダクトと参照データを入力として、次に示す高次処理を行
い、結果を出力する。



レベル 3 処理

レベル 4A 処理



レベル 4B 処理

データ処理の一部の処理は、NIES GOSAT DHF 以外の計算センタを利用して行う。

(5) データ管理サブシステム

JAXA からの TANSO-FTS のレベル 1A、レベル 1B プロダクト、TANSO-CAI のレベル 1A プ
ロダクト及びそれらの校正プロダクト、並びに NIES 側で処理される TANSO-CAI レベル 1B、
1B+プロダクト、高次処理プロダクト、また処理等に利用する参照データ、検証データを保存・管理する。

(6) データ提供サブシステム


作成された高次処理プロダクトを利用者に提供する。

4-6

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 4 章 GOSAT 地上設備

(7) 運用管理サブシステム


NIES GOSAT DHF 内に設置された計算機設備の稼働状況を監視する。

4-7

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 5 章 GOSAT 地上システムの運用

第5章 GOSAT 地上システムの運用
5.1 GOSAT 地上システムの運用概要
NIES は NIES GOSAT DHF で観測要求を取りまとめ、JAXA に送信する。
JAXA は NIES からの観測要求及び GOSAT 運用プロジェクト内の観測要求に基づき観測計画及び運用計画を立案し、GOSAT へコマンドを送信する。
GOSAT は観測計画に従った観測を実施し、取得したデータをおよそ 2 パスに１回の頻度で、運用計画で指定された EOC 局またはスバルバード局へダウンリンクする。
データを受信した地上局では、復調した信号に対してパケット同期処理と APID 分離を施す。
その後、ヘッダ部を参照した欠損処理を行い、レベル 0 データを作成し、レベル 1 シーン定義に従ってレベル 1 処理を行う。レベル 1 処理を行ったデータは NIES GOSAT DHF に送られ、高次処理等が施された後、ユーザに提供可能な状態となる。

5.2 GOSAT データ受信・伝送
GOSAT データの受信・伝送概要を以下に示す。なお、設備の概要については 4 章を参照されたい。


JAXA の EOC 局に設置された X バンド受信設備・記録設備にて、GOSAT からのダウンリン
クデータを 1 日 2〜4 パス程度受信する。



ノルウェーのスバルバード局にて、GOSAT からのダウンリンクデータを 1 日 6 パス程度受信する。スバルバード局の運営はノルウェーの KSAT が実施している。



受信した各局では、復調信号をデジタル変換しパケット同期処理並びに APID 分離処理を行い、レベル 0 前処理データとした後、EIS 経由で全球地球観測データ処理システムへ伝送する。



また、GOSAT から受信した復調信号を、デジタル変換した RAW データ及びレベル 0 前処理データは、再送信や再処理等の実施に備え、一定期間各局において保存する。



レベル 0 前処理データは、全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）においてレベル
0 処理（プライマリヘッダやセカンダリヘッダを参照して行う欠損処理）を行う。作成したレベル 0 データ（TANSO-FTS、TANSO-CAI、TEDA、CAM、MDP、HK（House Keeping）
等のデータ）は処理結果とともに EIS で保管する。また、ディザスターバックアップとして、EIS にて登録されたレベル 0 データのコピー媒体を EOC にて保管する。

5.3 GOSAT データ処理
GOSAT 標準プロダクトのデータ処理運用を以下に記す。

5-1

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 5 章 GOSAT 地上システムの運用

5.3.1 レベル 1 処理
5.3.1.1 TANSO-FTS 1B 処理


JAXA 側の TKSC に設置されている全球地球観測データ処理システム（GOSAT 用）にて、レベル 1A データを入力とし、1B プロダクトを作成する。また、併せて TANSO-FTS レベル
1B の校正プロダクトを作成する。処理完了次第、シーン単位で逐次 NIES GOSAT DHF に EISを経由してオンラインで伝送する。



レベル 1 プロダクト処理完了次第、処理結果ファイルを作成し、レベル 1 プロダクトと併せて NIES GOSAT DHF に EIS を経由してオンラインで伝送する。



作成されたプロダクトは EIS、NIES GOSAT DHF それぞれで保存管理する。

5.3.1.2 TANSO-CAI レベル 1B、1B+処理


NIES GOSAT DHF で、JAXA 側から受信した CAI レベル 1A プロダクトを入力として、レベル 1B 及び 1B+プロダクトを作成する。



作成されたプロダクトは NIES GOSAT DHF のデータベースで保存・管理されるとともに、データ提供サーバからインターネット経由で、データ検索・提供が行われる。

5.3.2 高次処理


NIES GOSAT DHF では、高次処理に必要な気象データなどの参照データを気象庁、ヨーロッ
パ中期予報センター（European Center for Medium-Range Weather Forecasts ; ECMWF）、米国海洋大気庁（National Oceanic and Atmospheric Administration ; NOAA）など各種機関より定常的に収集する。また、プロダクトの検証に必要な検証データを管理する。



JAXA 側から受信した FTS レベル 1B プロダクト、または NIES で作成された CAI レベル 1B
及び L1B+プロダクトと参照データを基に、高次プロダクトを作成する。この際、NIES GOSATDHF での処理の他にリトリーバル処理などの計算時間を要する処理は、NIES 内外の計算センター（NIES 内スーパーコンピュータ、東京大学情報基盤センターを含む）を使って行われる。



作成されたプロダクトは NIES GOSAT DHF のデータベースで保存・管理されるとともに、データ提供サーバからインターネット経由で、データ検索・提供が行われる。

5-2

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

第6章 GOSAT プロダクト
6.1 プロダクト単位
GOSAT プロダクトはセンサ及び処理レベルに応じて、プロダクト格納単位が異なる。以下に主なものを示す。
(1) FTS シーン
FTS の 1 周回分の観測データを、衛星の昇交点通過時刻を起点に時間で 60 等分したものを FTSシーンと定義する。FTS シーンは FTS レベル 1 プロダクトの格納単位である。FTS シーン定義の概念を図 6.1-1 に示す。
1 回のインターフェログラムの観測がシーンを跨ぐ場合は、観測開始時刻によりどちらのシーンに含まれるかを定義する。
FTS のレベル 1 プロダクトはシーン単位で構成し、シーン間のオーバーラップは設けない。シーンの途中でセンサの観測モードに変更（日照観測、日陰観測、サングリント観測、特定点観測）があった場合は、モードの切れ目で分割しプロダクトとする。このプロダクトをサブプロダクトという。但し、複数のサブシーンのうち、校正観測の挿入により分割された同一のモードのもの
は、統合して 1 つのサブプロダクトとする。FTS の露光時間（1 秒、2 秒、または 4 秒）の違いや、
スキャンモード（1・3・5・7・9 点観測）の違いがあってもサブシーンとはしない。また、日照／日陰観測モードで同一点を複数回観測する場合、上記に従いシーン分割を行うため、同一点の観測が 2 つのシーンに分割されることもありうる。
(2) FTS スキャン
FTS の 1 回の観測で取得したインターフェログラムを FTS スキャンと定義する。FTS スキャン
は FTS 観測の最小単位である。FTS レベル 1 プロダクトの 1 シーンには 22〜23 の FTS スキャンが含まれる。
(3) CAI シーン
衛星の昇交点を起点とした 1 周回分のデータを CAI シーンと定義する。CAI シーンは CAI レベ
ル 1Ａプロダクトの格納単位である。通常、CAI は地上日照時のみデータを取得するため、CAIの 1 シーンは 1 つの連続した地上日照域のデータを含む（日陰域のデータは含まれない）。図 6.1-2に CAI シーン定義の概念を示す。
(4) CAI フレーム
CAI シーンを衛星の地上軌跡で 60 等分したデータを CAI フレームと定義する。CAI フレームはCAI レベル 1B、レベル 1B+及びレベル 2 のプロダクトの最小格納単位である。図 6.1-2 に示す衛星の降交点（31 番目のフレーム）をフレームの中心とする。

6-1

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト(5) その他
TANSO-FTS のレベル 2 プロダクトはユーザが指定した条件に従ってデータがオンデマンドで格納される。その際、FTS スキャンが基本単位となる。また、レベル 3、4 プロダクトは全球単位でデータが格納される。ただし、レベル 3 全球植性指数は区域単位で提供する。

GOSAT進行方向
（AT）
シーン2

1スキャン
シーン1
作成されるプロダクト

昇交点

シーン60

（例）観測モードⅠ
3点観測時

図 6.1-1 FTS シーンの定義

図 6.1-2 CAI シーン及びフレームの定義（パス 5 の例）（図中の数字はフレーム番号を表す）

6-2

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

6.2 プロダクト一覧
GOSAT プロダクトにはその処理段階に応じたレベルが設定されており、センサが測定した電圧値・電流値を物理量に変換したレベル 1 プロダクト、レベル 1 プロダクトを処理することで得られる温室効果ガス気柱量などのレベル 2 プロダクト、ある期間分のレベル 2 プロダクトに基づいて処理した全球分布であるレベル 3 プロダクト、レベル 2 プロダクトを用いて評価した温室効果
ガス吸収排出量などのレベル 4 プロダクトがある。
また GOSAT プロダクトには、3 種類のプロダクト区分（標準・研究・内部）があり、全てのGOSAT プロダクトは、いずれかのプロダクト区分に属する。以下に、プロダクト区分の定義を示すとともに、表 6.2-1 に GOSAT プロダクトの一覧を示す。また、図 6.2-1 に GOSAT プロダクトの処理フローを示す。
なお、本ハンドブックの説明対象は主に標準プロダクトであるため、以下では研究プロダクトと内部プロダクトの記述は標準プロダクトの理解に必要な範囲に留める。


標準プロダクト

校正または検証、比較6を行い、全ユーザへ提供されるプロダクトである。
JAXA、NIES、環境省の 3 機関は本プロダクトの精度を保証する。


研究プロダクト

校正・検証研究を始め、データ処理アルゴリズムの研究、データ利用研究及び各種科学研究などへの利用を目的として、限られたユーザに提供されるプロダクトである。
なお、研究プロダクトは一般ユーザには提供されない。


内部プロダクト

校正または FTS のレベル 1 処理アルゴリズム研究に協力する研究者及び研究機関に対し、当該作業に使用することを目的として、限定的にプロジェクト内部に提供されるプロダクトである。
なお、内部プロダクトは一般ユーザには提供されない。

6

校正・検証の詳細は 6.7 項に示す。比較とは、レベル 2 の検証に相当する方法で、レベル 3 及び 4 プロダクトの妥当性を確認する方法である。
6-3

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

表 6.2-1 GOSAT プロダクト一覧
センサ/
バンド区分

処理
レベル
L1A

FTS
L1B

SWIR

L2
TIR

SWIR
L3
TIR

L1A

内部

FTS シーン

FTS L1A 月校正プロダクト

内部

FTS シーン

FTS L1B プロダクト

標準

FTS シーン

FTS L1B 校正プロダクト

内部

FTS シーン

FTS L1B 月校正プロダクト

内部

FTS シーン

L2 CO2 カラム量（SWIR）

標準

L2 CH4 カラム量（SWIR）

標準

L2 H2O カラム量（SWIR）

研究

L2 CO2 濃度プロファイル（TIR）

標準

L2 CH4 濃度プロファイル（TIR）

標準

L2 CO2 カラム量（TIR）

研究

L2 CH4 カラム量（TIR）

研究

L2 気温プロファイル（TIR）

研究

L2 H2O 濃度プロファイル（TIR）

研究

L2 H2O カラム量（TIR）

研究

L3 全球 CO2 カラム平均濃度（SWIR）

標準

L3 全球 CH4 カラム平均濃度（SWIR）

標準

全球
（月平均）

L3 全球 CO2 濃度（TIR）

標準
標準

CAI L1A プロダクト

内部

CAI シーン

CAI L1A 校正プロダクト

内部

CAI シーン
CAI シーン

内部
標準

L1B+

CAI L1B+プロダクト

標準L2 雲フラグ

標準

L2 雲特性研究

L2 エアロソル特性

研究

L3 全球輝度

標準

L3 全球反射率（雲なし）標準

L3 全球雲特性

研究

L3 全球エアロソル特性

研究

L3 全球植生指数

標準

L4A 全球 CO2 吸収排出量

標準

L4A 全球 CH4 吸収排出量

研究

L4A

HDF5

CAI フレーム

全球（3 日毎）
全球（月平均）
区域(緯度 30 度×
経度 60 度)(15 日
毎)
全球 64 地域
（年毎）

テキス
ト/
Net
CDF

標準
全球 2.5 度 mesh
Net
CDF
（月毎）
L4B 全球 CH4 濃度
研究
網かけは 2010 年 12 月現在、一般ユーザが入手可能な標準プロダクトを表す。
なお、一般へ未公開の標準プロダクトの公開予定は以下の通りである。
FTS L2 CO2/CH4 濃度プロファイル（TIR）：現在 RA 公開中、2011 年秋一般公開予定、FTS L3 全球 CO2/CH4濃度（TIR）：2011 年秋一般公開予定、CAI 全球反射率(雲なし）：現在 RA 公開中、2011 年夏一般公開予定、
CAI L3 全球植生指数：現在 RA 公開中、2011 年夏公開予定、L4A 全球 CO2 吸収排出量：一般公開は未定、
L4B 全球 CO2 濃度：一般公開は未定
L4B

L4B 全球 CO2 濃度

提供
形式

任意
（オンデマンド）

L3 全球 CH4 濃度（TIR）

CAI L1B プロダクト

L3※

FTS L1A 校正プロダクト

CAI L1A 月校正プロダクト

L2

−

プロダクト
単位
FTS シーン

L1B

CAI

−

FTS L1A プロダクト

プロダクト
区分
内部

プロダクト名（和名）6-4地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

CAI L1Aデータ

FTS L1Bデータ
スペクトル

FTS 事前処理

CAI L1B+
データ処理

CAI L1B+データ

CAI L1B
データ処理

CAI L1Bデータ
エアロゾル輸送
モデル計算処理（SPRINTARS）

CAI L1B
中間ファイル

L1B処理
L1B処理

注1

L2処理
L2処理
フィルタリング処理

エアロゾル輸送
モデル計算結果

・CAI雲判定・TIR雲判定・2μm帯散乱物質判定
・太陽天頂角判定
・地表面凹凸判定

最小地表面反射率
算出処理
CAI L2

初期値作成処理

SWIRリトリーバル
入力データセット

雲フラグ

雲フラグ算出処理

SWIRガス濃度算出処理

TIRガス濃度算出処理

注2
スクリーニング処理

雲特性
算出処理

エアロゾル
特性算出処理TIRリトリーバル
入力データセット

CAI L2
注2

エアロゾル特性エアロゾル
マッチアップ
ファイル

L3処理
L3処理

FTS L2 (TIR)

CO2, CH4, H2Oカラム量

CO2, CH4, H2Oカラム量
CO2, CH4, H2O濃度プロファイル
気温プロファイル

FTS L2 データのマッピング処理大気輸送モデル
計算処理

大気輸送
モデル
計算結果

炭素収支モデル
計算処理

CAI L1B, L1B+, L2
データのマッピング処理

注1

L4A
全球CO2, CH4 吸収排出量

L4処理
L4処理

全球CO2 , CH4 カラム量(SWIR)
全球CO2 , CH4 濃度(TIR)

大気輸送モデル
計算処理

CAI L3
全球 輝度（全量、雲なし）
全球 雲特性・エアロゾル特性
全球 植生指数: プロダクト

注1

FTS L3雲マッチアップファイル

スクリーニング処理

FTS L2 (SWIR)

L3処理
L3処理

CAI L2
雲特性

L4B
全球CO2, CH4 濃度
注1: 中間データGOSAT処理フロー
注1 : NIESスーパーコンピュータで行う処理
注2 : 東京大学情報基盤センターで行う処理
注釈のない処理はGOSAT/DHFでの処理

図 6.2-1 GOSAT プロダクトの処理フロー
以下に一般ユーザが入手可能な標準プロダクトの概要を記す（2010 年 12 月現在、未提供のプ
ロダクトあり）。レベル 1Ａプロダクトは標準プロダクトではないが、レベル 1Ｂ処理及び高次処理の基礎入力データとして重要であるため、併せてその概要を記す。

6.2.1 レベル 1 プロダクト(1) TANSO-FTS レベル 1A プロダクト
TANSO-FTS レベル 0 データには、観測されたインターフェログラム情報（図 6.2-2 参照）と、
GPS 情報、姿勢情報などが含まれている。これらを基に、インターフェログラムに観測点の位置情報、ラジオメトリック補正情報等を付加したプロダクトが TANSO-FTS レベル 1A プロダクトである。
日照、日陰観測プロダクトは 6.1 項で定義したシーン単位で作成される。特定観測プロダクト
は、一連の特定観測データをひとまとめにして 1 プロダクトを形成する。ただし、特定点観測が日照･日陰を跨ぐ場合はその変り目でプロダクトを分割する。
なお、TANSO-FTS レベル 1A プロダクトは一般ユーザには提供されない。

6-5

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

信号強度
光路差

図 6.2-2 FTS レベル 1A プロダクト（インターフェログラム）の例(2) TANSO-FTS レベル 1B プロダクト
TANSO-FTS レベル 1A プロダクトのインターフェログラム情報をフーリエ変換により波数別のスペクトル情報に変換し、ラジオメトリック補正を施したプロダクトである。レベル 1B プロダ
クトには、ラジオメトリック補正に用いた校正データのスペクトル情報が含まれる。レベル 1A
プロダクト 1 つにつき、FTS レベル 1B プロダクトが 1 つ生成される。
FTS レベル 1B プロダクトの例（初期校正済み）と温室効果ガスの吸収帯を図 6.2-3 に示す。上段のスペクトルはバンド 1〜3 のスペクトルを統合したシミュレーション結果である。

図 6.2-3 FTS レベル 1B プロダクト（スペクトル）の例と温室効果ガスの吸収帯(3) TANSO-CAI レベル 1A プロダクト
TANSO-CAI レベル 0 データに、観測点の位置情報、ラジオメトリック補正情報等を付加したプロダクト。6.1 項で定義した CAI シーン単位で作成される。
なお、TANSO-CAI レベル 1A プロダクトは一般ユーザには提供されない。

6-6

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト(4) TANSO-CAI レベル 1B プロダクト
TANSO-CAI レベル 1A プロダクトに校正係数をかけて放射輝度に変換したプロダクトである。
バンド間補正、幾何補正のパラメータを含む（地図投影変換は未適用）。6.1 項で定義した CAI フ
レーム単位で作成される。
CAI レベル 1B プロダクトの例として、2010 年 7 月 17 日に観測した日本周辺（初期校正済み）のデータを図 6.2-4 に示す。バンド 1, 2, 3 を青、赤、緑の各色に割り当てた合成画像である。

図 6.2-4 CAI レベル 1B プロダクトの例(5) TANSO-CAI レベル 1B+プロダクト
TANSO-CAI レベル 1B プロダクトに対して、バンド間補正、幾何補正、地図投影変換を行った
輝度データである。6.1 項で定義した CAI フレーム単位で作成される。
CAI レベル 1B+プロダクトの例として、2010 年 7 月 17 日に観測した日本周辺（初期校正済み）のデータを図 6.2-5 に示す。バンド 1, 2, 3 を青、赤、緑の各色に割り当てた合成画像である。

図 6.2-5 CAI レベル 1B+ プロダクトの例

6.2.2 レベル 2 標準プロダクト(1) レベル 2 CO2 カラム量（SWIR）、レベル 2 CH4 カラム量（SWIR）
TANSO-FTS の短波長赤外データ SWIR（バンド 1 から 3）のスペクトルを利用して求めた二酸
化炭素とメタンそれぞれのカラム量及び、それぞれの全カラム量を乾燥空気の全カラム量で除したカラム平均濃度（以下、XCO2, XCH4 とする）を算出している。これらのプロダクトは、利用者が指定した期間、地域の範囲のスキャンデータを 1 ファイルとしてプロダクト化される。

6-7

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

レベル 2 CO2 カラム量（SWIR）プロダクトの例として、2.5 度メッシュ毎に晴天観測点における観測データを平均し地図上にマッピングした全球分布図を図 6.2-6 に示す。同様にレベル 2 CH4
カラム量（SWIR）プロダクトの例を図 6.2-7 に示す。観測期間はどちらも 2010 年 7 月で、観測データが存在しない領域は白色としている。図 6.2-6、図 6.2-7 からもわかるように、観測データから、実際にカラム量が算出されるのは、現状では雲などの影響で全観測数の 2〜3％程度になっている。これらのプロダクトに含まれる XCO2 は、検証データに対して 2〜3％程度の負のバイア
ス、1〜2％程度のばらつきを持っている。また、XCH4 は、1〜2％程度の負のバイアス、1〜2％程
度のばらつきを持っている。

図 6.2-6 レベル 2 CO2 カラム量（SWIR）プロダクトの例（XCO2）

図 6.2-7 レベル 2 CH4 カラム量（SWIR）プロダクトの例（XCH4）(2) レベル 2 CO2 濃度プロファイル（TIR）、レベル 2 CH4 濃度プロファイル（TIR）
TANSO-FTS の熱赤外データ TIR（バンド 4）のスペクトルを利用して求めた二酸化炭素とメタンそれぞれの濃度の鉛直分布（プロファイル）。
(3) レベル 2 雲フラグ
CAI レベル 1B の輝度情報から生成される、雲フラグの基本情報となる晴天信頼度が格納される。雲フラグは CAI で撮像された各画素の雲の有無を示す。
CAI レベル 2 雲フラグプロダクトの例として、2010 年 7 月 17 日に観測した日本周辺（初期校6-8地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト正済み）の晴天信頼度の値について、0.3 以上を黒く色づけしたものを図 6.2-8 に示す。背景はCAI レベル 1B 画像（図 6.2-4 参照）で、黒い部分が雲に相当する。

図 6.2-8 レベル 2 雲フラグプロダクトの例

6.2.3 レベル 3 標準プロダクト(1) レベル 3 全球 CO2 カラム平均濃度（SWIR）、レベル 3 全球 CH4 カラム平均濃度（SWIR）
レベル 2 カラム量プロダクト（SWIR）から求める。レベル 2 カラム平均濃度に対して、クリギ
ング法7に基づく統計的手法を適用することで、観測点近傍の観測データが無い領域についても、
1 ヶ月単位の平均的な温室効果ガスの全球濃度分布 （格子単位：2.5 度×2.5 度）を推定できる。
レベル 3 全球 CO2 カラム平均濃度（SWIR）プロダクトの例として、データを可視化し地図上にマッピングした全球分布図を図 6.2-9 に示す。同様にレベル 3 全球 CH4 カラム平均濃度（SWIR）
プロダクトの例を図 6.2-10 に示す。観測期間はどちらも 2010 年 7 月で、観測点から 500km 以上離れている領域は白色としている。

図 6.2-9 レベル 3 全球 CO2 カラム平均濃度（SWIR）プロダクトの例（XCO2）7ある地点における値を周囲の既知の値から最も小さい誤差で推定する方法
6-9

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

図 6.2-10 レベル 3 全球 CH4 カラム平均濃度（SWIR）プロダクトの例（XCH4）(2) レベル 3 全球 CO2 濃度（TIR）及びレベル 3 全球 CH4 濃度（TIR）
TIR のレベル 2 濃度プロファイルより求める。複数の気圧層における温室効果ガスの濃度分布
を、クリギング法に基づく統計的手法により推定する。
(3) レベル 3 全球輝度
TANSO-CAI で観測された 3 日間分のレベル 1B+データを合成した放射輝度の全球マッププロダ
クト。全球の地表面及び雲分布の様子がわかる。
レベル 3 全球輝度プロダクトの例として、2010 年 7 月 15 日から 17 日までの 3 日分の観測デー
タを合成し、バンド 1, 2, 3 を青、赤、緑の各色に割り当てた合成画像を図 6.2-11 に示す。

図 6.2-11 レベル 3 全球輝度プロダクトの例(4) レベル 3 全球反射率（雲なし）
TANSO-CAI のレベル 1B データを使用した地表面反射率の全球マッププロダクト。TANSO-CAIで観測された画像データを 1 ヶ月間蓄積し、各画素において反射率の最小値を抽出することで、結果的に雲の無いデータとなる。
レベル 3 全球反射率（雲なし）プロダクトの例として、2010 年 7 月 1 日から 31 日までの 1 ヶ月分の観測データから反射率の最小値を抽出し、バンド 1, 2, 3 を青、赤、緑の各色に割り当てた合成画像を図 6.2-12 に示す。

6-10

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

図 6.2-12 レベル 3 全球反射率（雲なし）プロダクトの例(5) レベル 3 全球植生指数
TANSO-CAI のバンド 2 とバンド 3 の輝度データ 5 回帰（15 日間）分から算出した植生指数（Normalized Difference Vegetation Index ; NDVI）の全球マッププロダクト｡全球を経度 60 度×緯度
30 度毎（経度方向 6､緯度方向 6）に分割した領域を 1 区域とし､各区域は 0.05 度×0.05 度の格子
（14400×7200 メッシュ）で構成される｡

6.2.4 レベル 4 標準プロダクト(1) レベル 4A 全球 CO2 吸収排出量
レベル 2 CO2 カラム量（SWIR）と地上観測 CO2 データから、風向・風速などの全球気象デー
タを利用して推定される、全球 64 地域の亜大陸領域における月毎の CO2 吸収排出量。
(2) レベル 4B 全球 CO2 濃度
レベル 4A 全球 CO2 吸収排出量に基づき大気輸送モデルを用いて推定した、CO2 の全球三次元
濃度分布（6 時間毎、2.5 度×2.5 度メッシュ）のデータ。

6.3 プロダクトファイル名定義
一般ユーザが入手可能な標準プロダクトのファイル名定義を以下に記す。
各プロダクトのプロダクトコードは表 6.3-1 を参照のこと。また、処理バージョンの詳細は 7.2.3
項を参照のこと。
(1) TANSO-FTS レベル 1B プロダクト
以下に TANSO-FTS レベル 1B プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

G O S A T T F T S Y Y Y Y M M D D H H m m P P P S S S X _ 1 B a b c d A A A P P P . 0 1
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測日

ﾊﾟｽ番号 ｼｰﾝ番号

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ 処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

ｻﾌﾞｼｰﾝ番号
シーンID

プロダクトID

図 6.3-1 TANSO-FTS レベル 1B プロダクトのファイル名定義

6-11

拡張子

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト(2) TANSO-CAI レベル 1B プロダクト
以下に TANSO-CAI レベル 1B プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

G O S A T T C A I Y Y Y Y M M D D H H m m P P P F F F 0 _ 1 B a b c d V M M N N 0 . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測日

ﾊﾟｽ番号

ﾌﾚｰﾑ番号処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ

処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

拡張子

図 6.3-2 TANSO-CAI レベル 1B プロダクトのファイル名定義(3) TANSO-CAI レベル 1B+プロダクト
以下に TANSO-CAI レベル 1B+プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

G O S A T T C A I Y Y Y Y M M D D H H m m P P P F F F 0 _ 1 B a b c d V M M N N 0 . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測日

ﾊﾟｽ番号

ﾌﾚｰﾑ番号処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ

処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

拡張子

図 6.3-3 TANSO-CAI レベル 1B+プロダクトのファイル名定義(4) TANSO-CAI レベル 2 プロダクト
以下に TANSO-CAI レベル 2 プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

G O S A T T C A I Y Y Y Y M M D D H H m m P P P F F F 0 _ 0 2 a b c d V M M N N 0 . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測日

ﾊﾟｽ番号

ﾌﾚｰﾑ番号処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ

処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

拡張子

図 6.3-4 TANSO-CAI レベル 2 プロダクトのファイル名定義(5) TANSO-FTS SWIR レベル 2 プロダクト
以下に TANSO-FTS SWIR レベル 2 プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

G O S A T T F T S Y Y Y Y M M D D _ 0 2 a b c d V M M N N R y y m m d d n n n n 0 . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

検索期間開始日

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ 処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ注文番号（ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ注文日+ｼﾘｱﾙ番号） 拡張子

図 6.3-5 TANSO-FTS SWIR レベル 2 プロダクトのファイル名定義(6) TANSO-FTS TIR レベル 2 プロダクト
以下に TANSO-FTS TIR レベル 2 プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

G O S A T T F T S Y Y Y Y M M D D _ 0 2 a b c d V M M N N R y y m m d d n n n n 0 . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

検索期間開始日

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ 処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ注文番号（ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ注文日+ｼﾘｱﾙ番号） 拡張子

図 6.3-6 TANSO-FTS TIR レベル 2 プロダクトのファイル名定義

6-12

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト(7) TANSO-FTS SWIR レベル 3 プロダクト
以下に TANSO-FTS SWIR レベル 3 プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

G O S A T T F T S Y Y Y Y M M D D y y y y m m d d _ 0 3 a b c d V M M N N . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測期間（開始）

観測期間（終了）

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ

処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

拡張子

図 6.3-7 TANSO-FTS SWIR レベル 3 プロダクトのファイル名定義(8) TANSO-FTS TIR レベル 3 プロダクト
以下に TANSO-FTS TIR レベル 3 プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

G O S A T T F T S Y Y Y Y M M D D y y y y m m d d _ 0 3 a b c d V M M N N . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測期間（開始）

観測期間（終了）

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ

処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

拡張子

図 6.3-8 TANSO-FTS TIR レベル 3 プロダクトのファイル名定義(9) TANSO-CAI レベル 3 プロダクト
以下に TANSO-CAI レベル 3 プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

G O S A T T C A I Y Y Y Y M M D D y y y y m m d d _ 0 3 a b c d V M M N N . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測期間（開始）

観測期間（終了）

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ 処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

拡張子

図 6.3-9 TANSO-CAI レベル 3 プロダクトのファイル名定義(10) TANSO-CAI レベル 3 NDVI プロダクト
以下に TANSO-CAI レベル 3 NDVI プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

G O S A T T C A I Y Y Y Y M M D D y y y y m m d d _ 0 3 a b c d V M M N N Z Z Z . h 5
衛星名

ｾﾝｻ種別

観測期間（開始）

観測期間（終了）

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ 処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

ﾃﾞｰﾀ分割用ID 拡張子

図 6.3-10 TANSO-CAI レベル 3 NDVI プロダクトのファイル名定義(11) レベル 4A プロダクト
以下にレベル 4A プロダクトのファイル名定義を示す。なお、レベル 4A プロダクトは以下のテキスト形式の他に NetCDF 形式でも提供するが、そのファイル名定義は TBD とする。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

G O S A T T F T S Y Y Y Y M M D D y y y y m m d d _ 4 A a b c d V M M N N . t x t
衛星名

ｾﾝｻ種別

ﾌﾗｯｸｽ推定の対象期間（開始） ﾌﾗｯｸｽ推定の対象期間（終了） 処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ 処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

図 6.3-11 レベル 4A プロダクトのファイル名定義

6-13

拡張子

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト(12) レベル 4B プロダクト
以下にレベル 4B プロダクトのファイル名定義を示す。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

G O S A T T F T S Y Y Y Y M M D D y y y y m m d d _ 4 B a b c d V M M N N . n c
衛星名

ｾﾝｻ種別

ﾌｫｰﾜｰﾄﾞ計算の対象期間（開始）

ﾌｫｰﾜｰﾄﾞ計算の対象期間（終了）

処理ﾚﾍﾞﾙ ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｺｰﾄﾞ 処理ﾊﾞｰｼﾞｮﾝ

図 6.3-12 レベル 4B プロダクトのファイル名定義

6-14

拡張子

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

表 6.3-1 GOSAT プロダクトのプロダクトコード
プロダクトコード

プロダクト名称＜L1＞
OB1D

FTS 観測モードⅠ 日照観測データ

OB1N

FTS 観測モードⅠ 日陰観測データ

OB2D

FTS 観測モードⅡ 日照観測データ

SPOD

FTS 特定観測モード 日照観測データ

SPON

FTS 特定観測モード 日陰観測データ

TRB0

CAI L1B データ

TRBP

CAI L1B+データ

C01S

L2 CO2 カラム量 (SWIR)

C02S

L2 CH4 カラム量 (SWIR)

C03S

L2 H2O カラム量 (SWIR)

C01T

L2 CO2 カラム量 (TIR)

C02T

L2 CH4 カラム量 (TIR)

P01T

L2 CO2 濃度プロファイル(TIR)

P02T

L2 CH4 濃度プロファイル(TIR)

TMPT

L2 気温プロファイル(TIR)P03T

L2 H2O 濃度プロファイル(TIR)

＜L2＞

C03T

L2 H2O カラム量(TIR)

CLDM

L2 雲フラグ

CLDP

L2 雲特性

AERP

L2 エアロソル特性

C01S

L3 全球 CO2 カラム量 (SWIR)

C02S

L3 全球 CH4 カラム量 (SWIR)

P01T

L3 全球 CO2 濃度 (TIR)

P02T

L3 全球 CH4 濃度 (TIR)

TRCL

L3 全球輝度

TRCF

L3 全球反射率（雲なし）

CLDP

L3 全球雲特性

AERP

L3 全球エアロソル特性

NDVI

L3 全球植生指数

F01M

L4A 全球 CO2 吸収排出量

F02M

L4A 全球 CH4 吸収排出量

P01M

L4B 全球 CO2 濃度

P02M

L4B 全球 CH4 濃度

＜L3＞

＜L4＞

6.4 プロダクトフォーマット
6.4.1 データ格納形式
一般ユーザに提供される GOSAT プロダクトは、表 6.2-1 に示す通り HDF5、テキストもしくは

6-15

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

NetCDF フォーマットに格納し提供される。ここでは、HDF5 及び NetCDF の概略について示す。
(1) HDFHDF8,9（Hierarchical Data Format）は米国スーパーコンピュータ応用センター（National Center for
Supercomputing Application ; NCSA）が開発した自己記述型の汎用ファイルフォーマットである。
HDF はコンピュータのプラットフォームに依存せずに、画像や表、注記、画像用パレットなどデータの解析に必要な複数種類のデータや関連ファイルをオブジェクトと見なして、同一のファイルに格納する。データの種類とそのファイル内での位置等が記述されているメタデータも含まれる。
HDF は階層的構造をとり、最下層においてデータを保存するための物理ファイルフォーマット
があり、上層において HDF ファイルの管理、データの操作、検証、解析等をするためのアプリケーションを含む。HDF は単なるファイルフォーマットではなく、HDF ファイルにデータを保存、検索、可視化、解析、管理することを容易にする各種の支援ソフトウェアから成立している。HDFの階層について図 6.4-1 に示す。
GOSAT プロダクトに採用されているバージョン 5 の HDF5 はそれ以前のバージョンの問題点である 20000 個以上のデータが格納できない点や 2GB 以上のファイルは生成できない点などを克服している。

図 6.4-1 HDF の階層構造10(2) NetCDF
NetCDF11（Network Common Data Form）は、1989 年に米国の Unidata を中心に策定された自己記述型かつ配列指向型のファイルフォーマットであり、データそのものに加えメタデータを格納する。NetCDF は HDF5 と同様に、ファイルフォーマットであると同時にソフトウェアライブラリ
により構成される。
データ格納層には多次元配列のデータを格納可能であり、3 次元データの GOSAT レベル 4B 全
球 CO2 濃度プロダクトは NetCDF の形式でユーザに提供される。なお、HDF5 と NetCDF は密接な
8

改訂版図解リモートセンシング 2001 より。
The HDF Group , http://www.hdfgroup.org/ より。
10
http://www.hdfgroup.org/products/hdf4/whatishdf.html より。
11
Unidata, NetCDF-3 Users Guide for C (Japanese version) ; http://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/old_docs/より。
Copyright © 1997 University Corporation for Atmospheric Research, Boulder,Colorado.
96-16地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

関連性を持ち、バージョン 4.1 以降の NetCDF では、データ格納層に HDF5 フォーマットを用いる他、読込みのみに制限されるが HDF5 フォーマットのデータにアクセス可能である。

6.4.2 フォーマット例
GOSAT プロダクトの表示及び解析を行なう際、まずデータフォーマットに従って読み込まなければならない。HDF5 及び NetCDF はライブラリが準備されているので、通常はライブラリを用いて読み込みを行う。
標準プロダクトに対し該当するフォーマット説明書及びその記述箇所を表 6.4-1 に示す。また
利用頻度が高いと思われる FTS レベル 1B、CAI レベル 1B プロダクトの一例を示す。
表 6.4-1 標準プロダクトとフォーマット説明書の対応
プロダクト名提供状況

FTS L1B プロダクト○

CAI L1B プロダクト
CAI L1B+プロダクト
L2 CO2 カラム量（SWIR）
L2 CH4 カラム量（SWIR）
L2 CO2 濃度プロファイル（TIR）
L3 全球 CH4 濃度（TIR）
L2 雲フラグ
L3 全球 CO2 カラム平均濃度（SWIR）
L3 全球 CH4 カラム平均濃度（SWIR）
L3 全球 CO2 濃度（TIR）
L3 全球 CH4 濃度（TIR）
L3 全球輝度
L3 全球反射率（雲なし）
L3 全球植生指数
L4A 全球 CO2 吸収排出量
L4B 全球 CO2 濃度

○
○
○
○
○
○
○
○
-

※
※

文書名
GOSAT レベル 1 プロダク
トフォーマット説明書（技術資料番号：
MAS-1000066）

NIES GOSAT プロダクト
フォーマット説明書（文書番号：
NIES-GOSAT-PO-005）

記述箇所
TANSO-FTS
編 3
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
-

表に示した文書は NIES の GOSAT プロダクト提供サイト GUIG より入手可能である。
入手方法は 7.3.1
項を参照のこと。
表中の提供状況において「○」で示すプロダクトは 2010 年 12 月現在提供中であることを、「-」で示
すプロダクトは未提供であることを表す。また、記述箇所において「-」で示すプロダクトは 2010 年
12 月現在プロダクトフォーマットが未公開であることを表す。

(1) FTS レベル 1B プロダクトの一例
FTS レベル 1B プロダクトの各種データセットのうち、利用頻度が高い撮像点幾何情報及び撮像
点観測輝度情報についてその構成を以下に示す。
これらの情報の詳細はGOSAT レベル 1 プロダクトフォーマット説明書（技術資料番号：6-17

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

MAS-1000066） の TANSO-FTS 編 3 項に記述されている。
a. 撮像点幾何情報
観測場所及び観測状況を示す 撮像点幾何情報 は以下のように構成される。


撮像点緯度：/exposureAttribute/pointAttribute/geometricInfo/centerLat

撮像点経度：/exposureAttribute/pointAttribute/geometricInfo/centerLon

撮像点入射角：/exposureAttribute/pointAttribute/geometricInfo/AOI

撮像点方位角：/exposureAttribute/pointAttribute/geometricInfo/AZ

撮像点太陽方位角：/exposureAttribute/pointAttribute/sun/AZ

撮像点太陽仰角：/exposureAttribute/pointAttribute/sun/EL



陸海フラグ：/exposureAttribute/pointAttribute/geometricInfo/landTypeb. 撮像点観測輝度情報
観測データを示す

撮像点観測輝度情報は以下のように構成される。なお、輝度単位への変換には変換テーブルが必要であるが、バンド 1〜3 についてはプロダクトに変換テーブルが格納されていない。そのため、別途 NIES の WEB サイトより入手する必要がある12。


バンド 1 スペクトルデータ（観測成分）：/Spectrum/SWIR/band1/obsWavelength

バンド 2 スペクトルデータ（観測成分）：/Spectrum/SWIR/band2/obsWavelength

バンド 3 スペクトルデータ（観測成分）：/Spectrum/SWIR/band3/obsWavelength

バンド 4 スペクトルデータ（観測成分）：/Spectrum/TIR/band4/obsWavelength(2) CAI レベル 1B プロダクトの一例
CAI レベル 1B プロダクトの各種データセットのうち、利用頻度が高い撮像点幾何情報及び撮像
点観測輝度情報についてその構成を以下に示す。
これらの情報の詳細はNIES GOSAT プ ロ ダ ク ト フ ォ ー マ ッ ト 説 明 書 （ 文 書 番 号 ：NIES-GOSAT-PO-005） の 6.1 項に記述されている。
a. 撮像点幾何情報
観測場所及び観測状況を示す 撮像点幾何情報 は以下のように構成される。


撮像点緯度：/Data/geolocation/latitude



撮像点経度：/Data/geolocation/longitude



撮像点高度：/Data/geolocation/height

撮像点太陽天頂角：/Data/geolocation/solarZenth12

https://data.gosat.nies.go.jp/GosatUserInterfaceGateway/guig/techInfo/TFTSRadCnv.html
6-18

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト



撮像点太陽方位角：/Data/geolocation/solarAzimuth



撮像点衛星天頂角：/Data/geolocation/satelliteZenith



撮像点衛星方位角：/Data/geolocation/satelliteAzimuth

海陸フラグ：/Data/geolocation/landSeaMask

b. 撮像点観測輝度情報
観測データを示す 撮像点観測輝度情報

は以下のように構成される。



バンド 1 放射輝度データ：/Data/radiance/band1Radiance

バンド 2 放射輝度データ：/Data/radiance/band2Radiance

バンド 3 放射輝度データ：/Data/radiance/band3Radiance

バンド 4 放射輝度データ：/Data/radiance/band4Radiance(3) GOSAT HDF Viewer での表示例
GOSAT プロダクト（HDF5 形式）の表示用ツールとして GOSAT データ簡易ビューア"GOSATHDF Viewer"が無償配布13されている。
Viewer に HDF5 形式のデータを読み込むと、その格納データを示すグループ画面が表示され、下図に示すように格納データをツリー構造として確認できる。下図は FTS レベル 1B プロダクトを読み込み、6.4.2 (1) b. 撮像点観測輝度情報のうちバンド 1 スペクトルデータ（観測成分）を選択した例である（/Spectrum/SWIR/band1/obsWavelength）。
Viewer の使用方法については、Viewer とともに一般公開されている操作マニュアルを参照されたい。

図 6.4-2 GOSAT HDF Viewer のグループ画面（FTS レベル 1B プロダクトの例）

13

株式会社システム計画研究所/ISP、http://remote-sensing.isp.jp/GOSAT-HDF/
6-19

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

6.5 レベル 1 処理アルゴリズム
レベル 1 プロダクトの処理アルゴリズムの概要を以下に示す。
アルゴリズムの詳細が記述されたアルゴリズム基準書は NIES の GOSAT プロダクト提供サイト（GOSAT User Interface Gateway ; GUIG）より入手可能である（TANSO-CAI レベル 1B 及び 1B+に限る）
。入手方法は 7.3.1 項を参照のこと。

6.5.1 TANSO-FTS レベル 1A 処理アルゴリズム
TANSO FTAS レベル 1A 処理とは、レベル 0 データに対しセンサから出力されるインターフェ
ログラム情報に付加情報を加える処理である。以下に主な付加情報を記す。
【付加情報】


インターフェログラムの工学値変換情報



時刻データ



ミッションテレメトリデータ（装置内温度、追尾機構のポインティング角度）



観測点の位置情報



太陽及び月の位置情報

陸海フラグ情報

データの品質情報（温度情報、軌道データ及び姿勢データの異常が閾値を越えているか等）



レベル 0 データのアンシラリデータ



軌道・姿勢関連情報



校正データのインターフェログラム（最も近い過去校正データ。最も近い過去の校正データが存在しなければ最も近い未来の校正データを格納し、そのデータも無ければ、次に近い未来の校正データを格納する。
）



インターフェログラムの品質フラグ
 飽和フラグ（ZPD 飽和、低周波成分の振幅の大きさ）
 スパイクノイズフラグ（有無含めて 14 種類に分類） ポインティングミラー静定に関するフラグ（角度誤差 0.1 度以内の判定等）等



非線形補正係数

フーリエ変換14の方法

1 プロダクトの格納単位は、観測モードⅠでは 1 周回の 60 等分、特定観測モードでは連続した一連の観測データである。なお、レベル 1A データは内部プロダクトに位置づけられており、一般ユーザには公開されない。

14

信号の中にどの周波数成分がどれだけ含まれているかを抽出する処理
6-20

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

6.5.2 TANSO-FTS レベル 1B 処理アルゴリズム
FTS レベル 1A のインターフェログラム情報を複素フーリエ変換により、スペクトル情報に変換する処理である。SWIR は波数あたりの電圧値 [V/cm-1]、TIR は校正処理により分光放射輝度[W/cm2/cm-1/sr] のスペクトルに変換する。
スペクトル変換時には、各種補正処理（非線形補正、位相補正など）を実施した上で付加情報を加え、FTS シーン単位で HDF5 形式のファイルに格納する。
FTS レベル１B 処理の処理フローを図 6.5-1 に示す。レベル１B に付加する主な付加情報及び、処理フローに示した各処理の概要を以下に示す。
【付加情報】


インターフェログラムの工学値変換情報



時刻データ



ミッションテレメトリデータ（装置内温度、追尾機構のポインティング角度）



観測点の位置情報



太陽及び月の位置情報

陸海フラグ情報

データの品質情報（温度情報、軌道データ及び姿勢データの異常が閾値を越えているか等）



レベル 0 データのアンシラリデータ



軌道・姿勢関連情報



位相補正情報

位相補正に使用した波数の範囲または光路差の範囲



インターフェログラムの品質フラグ
 飽和フラグ（ZPD 飽和の有無、積分された低周波成分の振幅の大きさ）
 スパイクノイズフラグ（有無含めて 14 種類に分類） ポインティングミラー静定に関するフラグ（角度誤差 0.1 度以内の判定等）等



スパイクノイズ補正したフリンジカウント位置

非線形補正係数

輝度スペクトルの波数（最小値、最大値、要素数）

フーリエ変換の方法

6-21

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第 6 章 GOSAT プロダクト

FTS L1A プロダクト（インターフェログラム（DN））(1) 工学値変換( DN→電圧[V] ）・
非線形補正(2) ZPD 検出 ・
低周波成分の除去

SWIR

TIR
バンド

(3) 位相補正 ・
フーリエ変換(3) フーリエ変換(4) スペクトル出力(4) 輝度スペクトル
生成 ・スペクトル出力

SWIR 観測データ
スペクトル（V/cm-1）

TIR 輝度スペクトル（W/cm2/cm-1/sr）

黒体校正データ ・深宇宙校正データ

図 6.5-1 TANSO-FTS レベル 1B の処理フロー(1) 工学値変換・非線形補正
a. データの読み込み
インターフェログラムを格納している FTS レベル 1A プロダクトを読み込む。
b. 工学値変換
デジタル値として与えられるインターフェログラムを工学値変換係数によりアナログ値に変換する。この変換式は一次関数として与えられる。

I ANA mb  

I DN mb   Bb, g Ab, g 
式 6.5-1

IANA[m](b)：各バンドのインターフェログラム（アナログ（電圧）値、出力）

IDN[m](b)：各バンドのインターフェログラム（デジタル値、入力）

A(b,g)：バンド毎、ゲイン毎の変換係数

B(b,g)：バンド毎、オフセット毎のオフセット値b：バンド（b1P、b1S、b2P、b2S、b3P、b3S、b4AC、b4DC）

6-22

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第 6 章 GOSAT プロダクト※P：P 偏光、S：S 偏光、AC：交流、DC：直流 を表す。
g

：ゲイン（L、M、H）

m：フリンジカウント

インターフェログラムのデータ点数は SWIR（バンド 1〜3）が 76336 点で、一方 TIR（バンド 4）は AC 成分と DC 成分が別々に与えられ、それぞれ 38168 点、38 点である。
c. 非線形補正
TIR では感度の高い PC-MCT 検出器を使用しており、強いエネルギーの入射により検出器信号が飽和し応答が非線形になりやすい。このため、TIR ではインターフェログラムを非線形補正す
る。
SWIR に関しては検出器の非線形応答は存在しないが、機能としては有する。
d. 飽和判定
工学値変換前のインターフェログラムに対し飽和判定を行い、インターフェログラムの値が閾値を超える場合に飽和フラグをたてる。
(2) ZPD の検出と低周波成分の除去
a. 直流成分の除去
一般にインターフェログラムは直流成分と交流成分からなるが、直流成分を含んだインターフェログラムをフーリエ変換したスペクトルでは周波数ゼロの位置にピークが現れる。このピークを軽減するため、直流成分は一次関数、交流成分は振動成分とみなし、インターフェログラムから一次関数である直流成分を除去して、交流成分のみを処理で使用する。
b. ZPD の検出とデータの抽出
直流成分を除去した後、インターフェログラムの値が最大となる位置を選び、ここを光路差ゼロ（zero path difference ; ZPD）とする（図 6.5-2 参照）。
次に ZPD を中心に左右対称になるようにデータを抽出する。その際、後に続くフーリエ変換を高速に行うため、SWIR の場合は 76545 点、TIR の場合は 38400 点にデータ点数を拡張する15。元々
データの存在しない拡張部分については 0（ゼロ）で埋める。

15

指数を大きくとることにより高速でフーリエ変換できる。
76336 (=24×13×367) → 76545 (= 37×5×7) 、38168 (=23×13×367) → 38400（＝29×3×52）
6-23

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第 6 章 GOSAT プロダクト

ZPD（最大値、光路差 0）

図 6.5-2 インターフェログラムと ZPD
c. スパイクノイズの検出と補正
インターフェログラムに現れる様々な異常をスパイクノイズとし一括して取り扱う。スパイク
ノイズが検出された場合は、分類分けしてスパイクノイズフラグを立てる。インターフェログラ
ム取得中のゲイン切換えが検出された場合のみ、ゲイン切換え直前にサンプリングされたデータを用いて補正を行う。
また、軌道上で現れるスパイクノイズは低周波成分であることが多く、e 項の低周波補正により除去され、スペクトル生成時には補正される。
d. フーリエ変換
次節の低周波領域の判定のために、フーリエ変換によりインターフェログラムからスペクトルを算出する。
インターフェログラムは等間隔に並ぶ N 点の離散信号であることから、以下に示す離散複素フーリエ変換式を用いる。スペクトルは実部と虚部を持つ複素数として算出される。

S [ n] 

1 N 1
I in [m]e  2i ( mn / N )N m 0（n = 0,…, N-1, m = 0,…, N-1）
式 6.5-2

Iin[m] ：インターフェログラム
S[n]：スペクトルN：データ点数e. 低周波領域の判定と補正
ポインティング機構の走査中に視野の揺らぎや微小振動があった場合、スペクトルデータの本
来 0 であるべき低周波領域に出力が現れることがある。そのため、前節のフーリエ変換後にスペクトルの低周波領域の出力を確認し、出力がある場合は低周波領域のスペクトル出力を抑えるために以下の補正処理を行う。
まず、低周波領域の出力のみを示すスペクトルデータ（低周波領域以外は値が 0）を作成し、逆フーリエ変換により低周波領域のインターフェログラムを算出する。

6-24

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第 6 章 GOSAT プロダクト

次に、元のインターフェログラムから低周波成分のインターフェログラムを差し引く。
(3) フーリエ変換と位相補正（スペクトル算出）
a. 位相情報の抽出
理想的なフーリエ干渉計におけるインターフェログラムは ZPD で交流成分が最大となり、かつ
ZPD で対称になる（図 6.5-2 参照）。しかし、実際に観測されるインターフェログラムは様々な要因により位相ずれを生じているため、非対称な形状となっている。そこで、位相補正を実施し、インターフェログラムの対称性の回復を図る。
低周波補正済みのインターフェログラムから ZPD を中心にサンプルを抽出し、窓関数を与えてフーリエ変換した後、実部と虚部の関係から位相角を算出する。これが、フーリエ変換後の位相補正前のスペクトルの持つ位相情報である。
b. フーリエ変換と位相補正
低周波補正済みのインターフェログラム全体をフーリエ変換し、スペクトルを算出する。このスペクトルに対し、前節で求めた位相角分を回転して位相補正済みのスペクトル（実数部のスペクトル）を求める。
なお、位相補正は SWIR の観測データに対してのみ実施し、TIR の観測データについては実施しない。その代わり、TIR の観測データスペクトルには(4)b 項の校正処理を実施する。
(4) 輝度スペクトル生成と出力
a. SWIR スペクトルデータの出力
SWIR の観測データスペクトル、深宇宙校正データ、黒体校正データ及び装置関数を用いて、輝度スペクトルを算出する。ただし、有意な範囲以外の波数領域において、計算上の不都合（0で除算など）が生じることから、SWIR の輝度スペクトルは計算せず観測データスペクトル[V/cm-1] を最終出力結果とする。
なお、レベル 1B プロダクトとしては、実部と虚部の両方のデータを格納する。また、ZPD でのインターフェログラムの値が閾値を越える場合は飽和とみなし、飽和フラグを立てる。
b. TIR スペクトルデータの出力
TIR の観測データスペクトル、深宇宙校正データ及び黒体校正データを用いて校正処理を行い、輝度スペクトル [W/cm2/cm-1/sr] を算出する。
なお、レベル 1B プロダクトとしては、実部と虚部の両方のデータを格納する。また、ZPD でのインターフェログラムの値が閾値を越える場合は飽和とみなし、飽和フラグを立てる。

6.5.3 TANSO-CAI レベル 1A 処理アルゴリズム
レベル 1A 処理とは、センサから出力される未加工の画像データを用い、レベル 1A プロダクトを作成する処理である。レベル 1A 処理では、各バンドのセンサが出力した 12bit の画素データを6-25

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第 6 章 GOSAT プロダクト

2 byte のデジタルデータで格納し、バンドごとライン並びに並び替える。1 プロダクトの格納単位
は、衛星地上軌跡の 60 等分である。画像データに加え、以下の付加情報を格納する。
【付加情報】


工学値変換係数

画像の位置情報

太陽及び月の位置情報



データの品質情報（センサ温度情報、軌道データ及び姿勢データの異常が閾値を越えているか等）



TANSO-CAI レベル 0 データのアンシラリデータ



軌道・姿勢関連情報



校正情報

なお、レベル 1A プロダクトは内部プロダクトに位置づけられており、一般ユーザには公開されない。

6.5.4 TANSO-CAI レベル 1B 処理アルゴリズム
以下の TANSO-CAI レベル 1B 処理アルゴリズムは、CAI レベル 1B の Ver.00.90 に対応するものである。
このバージョンでの CAI レベル 1B プロダクトは、
6.5.4 (2)の工学値変換を行っているが、CAI レベル 1B+で行っているゼロレベル補正は行っていない。従って、ラジオメトリックは CAI
レベル 1B+とは異なった値となっている。但し、CAI レベル 1B を使った高次処理では、その前段でゼロレベル補正を行っている。
CAI レベル 1B 処理として、CAI レベル 1A プロダクトに対しフレーム分割、工学値変換を行う。
また、内挿を行わずに、バンド 3 を基準にしてバンド間レジストレーションを行う。ここでは、以下の点に注意を要する。


空間分解能は衛星直下点で、バンド 1, 2, 3 が 0.5km、バンド 4 が 1.5km である。



素子数はバンド 1, 2, 3 が 2056、バンド 4 が 512 である。



観測幅（空間分解能と素子数の積）は、バンド 1, 2, 3 が約 1000km に対し、バンド 4 は約750km と狭い。

プロダクトは CAI フレーム単位（詳細は、6.1 (4)項参照）で、隣接する数ラインを付加して HDF5
形式のファイル（詳細は、6.3 項参照）に格納し提供する。
図 6.5-3 に CAI レベル 1B 処理のフローを示す。また、以下に処理概要を記す。
なお、アルゴリズムの詳細については、 GOSAT TANSO-CAI L1B 処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-009） を参照のこと。

6-26

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第 6 章 GOSAT プロダクト

CAI レベル 1A
プロダクト(1) フレーム分割(2) 工学値変換(3) バンド間
レジストレーション(4) 観測位置の
オルソ補正
CAI レベル 1B
プロダクト
図 6.5-3 CAI レベル 1B の処理フロー(1) フレーム分割
源泉データである CAI レベル１A プロダクトの 1 ファイルは、 シーン（昇交点から次の昇交点までに観測された 1 周回のデータ） で構成されており、元々の分解能での処理を容易にするた
め、CAI レベル 1B プロダクトと同様の単位である フレーム に分割する。フレーム中心の定義
位置は、GOSAT のノミナル軌道より定められ、地球に固定されており、隣接する 2 フレームの平均観測時間間隔は 98.18 秒である。
通常 1 フレーム内には 2048 ピクセル×1355 ライン（オーバラップ 18 ラインを含む）のTANSO-CAI 観測データが格納される。図 6.5-4 にフレーム分割の概念図を示す。

前のフレーム

衛星進行方向ライン
フレーム（規定された数のラインが含まれる。隣接フレーム間に18ライン分のオーバーラップをもたせる）

次のフレーム図 6.5-4 フレーム分割の概念

6-27

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第 6 章 GOSAT プロダクト(2) 工学値変換
工学値変換では、CAI レベル 1A プロダクト（12bit のデジタル値 0−4095）を輝度に変換する。
また CAI 輝度データの品質情報として飽和フラグを算出する。
CAI レベル 1A プロダクトのデジタル値（Digital Number ; DN）を、輝度に変換する方法を以下に示す。

R i , j ,k  DN i , j   Dark i , j Responsei , j 
IntegrationTime k 
式 6.5-3i：バンド（1〜4）j：素子番号（バンド 1〜3 の場合 1〜2056、バンド 4 の場合 1〜512）k：積分時間 ID （0〜31)）

R(i, j, k)：輝度 [ W/m2/sr/ m ]DN (i, j)：CAI レベル 1A プロダクト（デジタル値）[ -- ]Dark(i, j)：工学値変換係数（暗時レベル項）[ -- ]Response(i, j)：工学値変換係数（レスポンス項） [ W msec/m2/sr/ m ]IntegrationTime(k) ：積分時間 [ msec ]なお、CAI レベル 1A プロダクトでは積分時間 ID が対応するデジタル値よりも 1 ライン分だけ
時間的に前にずれて格納されているため、レベル 1B プロダクトではこのずれを補正する。CAI
シーン最初のラインのデジタル値に対応する積分時間 ID は存在しないため、代替として 1 つ後ろのラインの積分時間 ID を使用する。
赤道付近の雲による反射光など、観測対象が非常に明るい場合に TANSO-CAI が飽和することがある。CAI の飽和は、CAI レベル 1A プロダクトのデジタル値がその最大値 4095 の場合として判定できる。しかし CAI レベル 1B プロダクトはデジタル値から輝度への変換を行った結果であるため、CAI レベル 1B 輝度データだけを見るだけでは飽和・不飽和の判定は難しい。そこで CAI
L1B 輝度データの付属情報として、全バンド・全ピクセルに一対一で対応する飽和フラグを CAI
L1A データから算出し付与する。
（工学値変換については

GOSAT TANSO-CAI L1B 処 理 ア ル ゴ リ ズ ム 基 準 書（NIES-GOSAT-PO-009） 3.1 項を参照のこと。）(3) バンド間レジストレーション
CAI のバンド間レジストレーションは、バンド 3 の画素の視線ベクトルの向きを基準として、それに最も近い視線ベクトルを持つバンド 1 の画素を、最近隣法で対応づけることで行う。その後にバンド 2, 4 の画素に対して同様の処理を行う。
ただし、バンド 4 に関しては、バンド 1, 2, 3 に対して分解能が異なり、AT 方向に数画素程度（ず6-28地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

れ量は偶奇画素で異なる）と比較的大きくずれていることが打ち上げ後に判明したため、AT 方向にバンド 4 の偶奇に対応する画素分をずらして対応づける追加のバンド間レジストレーションを行う。
（バンド間レジストレーションについては GOSAT TANSO-CAI L1B 処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-009） 4.1 項を参照のこと。）(4) 観測位置のオルソ補正
CAI レベル 1B プロダクトでは標高を考慮した緯度・経度といった位置情報を計算している。その為、CAI レベル 1A プロダクトに格納されている地球回転楕円体上の位置を基準とし、そこへ向けた視線ベクトルが数値標高モデル（DEM, GTOPO30）と交わる点を観測位置とするオルソ補正を行う。併せて、オルソ補正で求めた観測位置に対して、ピクセルごとに海陸フラグデータを用いて陸域または水域（海、湖、河川）を区別する情報を付与する。なお、海陸フラグデータにはアメリカ地質調査所（United States Geological Survey ; USGS）の Global Land 1-KM AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）Project から公開されている Land-Sea Mask を用いる。
CAI レベル 1A プロダクトのバンド 3 の観測位置情報（CAI レベル 1A データに格納されている
地球回転楕円体上の観測位置）は、10 ピクセル 10 ライン毎に間引いて格納されているため、間引かれた CAI 位置情報を線形内挿し、バンド 3 の全ての画素に対して観測位置を求める（図 6.5-5
参照）。

CAI L1Aデータの、間引かれた
位置情報が存在する画素

バンド3の全画素ついて位置を計算

図 6.5-5 観測位置補完の概念図
図 6.5-6 にオルソ補正の概念図を示す。標高を考慮して補正した観測位置（図 6.5-6 の X’）を求めるには、視線ベクトルと DEM の地表面との交点を算出する。山岳域などで複数の交点が存在する場合には、GOSAT 衛星に最も近い交点を観測位置 X’とする。
（GTOPO30 については、国土地理院のサイト16を、オルソ補正については GOSAT TANSO-CAI
L1B 処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-009） 4.2 項を参照のこと。）

16

http://www1.gsi.go.jp/geowww/globalmap-gsi/gtopo30/gtopo30.html
6-29

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第 6 章 GOSAT プロダクト

GOSAT
TANSO-CAI
視線ベクトル

X : CAI レベル 1B データの観測位置（実際の観測位置）
標高(GTOPO30)

X : CAI レベル 1A プロダクトの観測位置（地球回転楕円体上の位置）

図 6.5-6 オルソ補正の概念図

6.5.5 TANSO-CAI レベル 1B+処理アルゴリズム
TANSO-CAI レベル 1A プロダクトに対し、フレーム分割、ラジオメトリック補正、幾何補正（オルソ補正、バンド間レジストレーション、地図投影を含む）を実施し、CAI フレーム単位で HDF5
形式のデータファイルに出力する。その際、異常値、連続性チェックを実施し、異常データの補正を行う。
図 6.5-7 に CAI レベル 1B+の処理フローを示す。また、以下に処理概要を記す。
なお、アルゴリズムの詳細については、 GOSAT TANSO-CAI L1B+処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-011） を参照のこと。

CAI レベル 1A
プロダクト(1) フレーム分割(2) ラジオメトリック補正(3) 幾何補正(4) 異常データの補正
CAI レベル 1B+
プロダクト
図 6.5-7 CAI レベル 1B+の処理フロー

6-30

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第 6 章 GOSAT プロダクト(1) フレーム分割
フレーム分割の方法は基本的に CAI レベル 1B 処理と同様である。フレーム間のオーバーラッ
プしている部分は 65 ラインである。詳細については 6.5.4 (1)を参照のこと。
(2) ラジオメトリック補正
TANSO-CAI レベル 1A プロダクトの工学値変換係数を入力情報として、各バンド、各素子のデジタル値に対する輝度値を算出する。
まず、各素子に対する工学値変換をゼロレベル補正、代替校正係数補正を含めて行う。次のス
テップとして、（バンド間レジストレーションを含む）幾何補正された位置におけるラジアンス値
を 2 バイトの整数値（DN 値）として表す。
（ラジオメトリック補正の詳細については GOSAT TANSO-CAI L1B+処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-011） 2 項を参照のこと。）
a. 工学値変換（ラジアンス）
ラジオメトリック補正係数を用いて、レベル 1A プロダクトの DN 値をラジアンス（実数）に変換する。処理概要については 6.5.4 (2)を参照のこと。
b. ゼロレベル補正
CAI のバンド 1 から 3 は視野の端に光の入射しない画素がある。この端の値をゼロレベルの基準として、光が入射している部分を補正する。本処理は、バンド 1 から 3 のみ実施する。
c. 代替校正係数による補正
GOSAT 打上げ後にアメリカ航空宇宙局（the National Aeronautics and Space Administration ;NASA）の衛星 Aqua 搭載の MODIS（MODerate resolution Imaging Spectroradiometer）センサと比較して算出した代替校正係数を用いて、以下の式によりバンドごとに補正を行う。

R ' ij  Rij slope  offset
式 6.5-4i：バンド番号、j：素子番号R：ラジアンス（W/m2/m/sr）

R’：代替校正後のラジアンス（W/m2/m/sr）

slope ：代替校正係数（感度項）
offset ：代替校正係数（オフセット項）
d. 工学値変換（DN 値）
以下の式により補正後の DN 値を求める。なお、この処理はリサンプリング処理時に行う。

6-31

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第 6 章 GOSAT プロダクト

 Rij Coi 
DN ij  int C gi C gi 

( DN ij  1 )式 6.5-5i：バンド番号、j：素子番号

DN ：レベル 1B+の DN 値
int ：整数化
Cg ：レベル 1B+のラジアンスから DN 値への変換係数（ゲイン項）
Co ：レベル 1B+のラジアンスから DN 値への変換係数（オフセット項）
ここで Cg 、Co は外部パラメータとして与えられる。
なお、演算結果の DN 値が 1 より小さくなった場合は 1、65535 を超える場合は 65535 とする。
また 0 は無効値として使用する。無効値を使用する例を図 6.5-8 に示す。幾何補正後の画像デー
タにおいて、ブランク値が存在することになった場合、無効値として DN = 0 とする。
N

DN ≧ 1

DN ＝ 0 → 無効値

図 6.5-8 無効値を使用する例(3) 幾何補正
ラジオメトリック補正を行ったデータに対し、オルソ補正及び地図投影変換を施す。
各素子に対応する位置は、各バンド 各ピクセルの視線ベクトルを正しく計算することにより求められる。また、対象とする画素値はオルソ補正及び地図投影済みの位置に対応する輝度値からバイリニア法で内挿することにより計算される。その結果として、バンド間レジストレーションが行われる。
（幾何補正の詳細については

GOSAT TANSO-CAI L1B+ 処 理 ア ル ゴ リ ズ ム 基 準 書（NIES-GOSAT-PO-011） 3 項を参照のこと。）
a. オルソ補正
CAI レベル 1B と基本的に同等である。処理概要については 6.5.4 (4) を参照のこと。
b. 投影変換
フレーム中心の緯度に応じて下表に示す 2 種類の地図投影方式（メルカトル図法、ポーラステ
レオ図法）を採用する。メルカトル図法では、高緯度に行くに従って距離及び領域が不正確に広6-32

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第 6 章 GOSAT プロダクト

く投影されるため、CAI レベル 1B+処理では南北緯 60 度以上からポーラステレオ図法に切り替える。なお、いずれの図法でも縮尺を決める基準となる緯度（基準緯度）と地図の中心経線をパラメータで指定する必要がある。それぞれ以下のように設定する。
表 6.5-1 地図投影方法の適用の仕方
地図投影法

適用緯度φ範囲

基準経度

基準緯度

（地図投影の向き）[deg]
メルカトル図法

0≦|φ|＜60

ポーラステレオ図法

60≦|φ|≦90

赤道（固定）

フレーム中心位置（固定）北緯 90 度（北半球のﾌﾚｰﾑ）
南緯 90 度（南半球のﾌﾚｰﾑ）

フレーム中心位置（固定）以下に処理の手順を記す。
1) 地図座標設定
地図投影範囲は、フレーム分割されたレベル 1A 画像の各バンドの 4 隅の点及びそれらの 4 辺の中間点を指定された投影法とパラメータで地図座標に変換し、これらの 8 点を囲む矩形領域で決定する（図 6.5-9 参照）。更に基準緯度上で 1 画素が分解能と等しくなるよう画像を画素に分割する。

点A（λA, φA）

ピクセル

点A’（XA’, YA’）

ライン

y

x

観測データ上の8点（実際には4バンド分ある）

地図投影後の8点の位置と地図投影範囲
4バンド分の8点を内包する矩形領域

図 6.5-9 地図投影範囲算出の概念図
2) 地図座標に対応するレベル 1B+座標の算出
地図座標上の地図投影範囲の各画素において、地図投影逆変換を実施して緯経度を算出し、対応するレベル 1B+座標（ピクセル、ライン）を求める。この際、全画素の逆変換を行うことは計算量が多くなるため、地図座標（x, y）とレベル 1B+座標（p, l）の対応づけは、一定間隔で区切ったブロック格子点について行い、その間の点の座標については疑似アフィン変換で算出する（図6.5-10 参照）。

6-33

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第 6 章 GOSAT プロダクト
ピクセル

ライン

y
観測データのレベル1B+情報x：ブロック格子点

地図座標における地図投影範囲

図 6.5-10 ブロック格子点における地図座標とレベル 1B+座標の対応づけ
3) 画素値の算出（リサンプリング）
地図投影とバンド間レジストレーションを施した画素値を算出するために、バイリニア法で内挿を行うリサンプリング処理が使用される。
(4) 異常データの補正
以下の方法により異常データを検査する。異常データを検出した場合、そのデータは使用せず、走査前後のラインのデータから補間する。
（異常データの補正の詳細については

GOSAT TANSO-CAI L1B+処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-011） 5 項を参照のこと。）
閾値による検査：正常とみなされる最大・最小値を設定し、その範囲内にデータが収まるか否かを検査する。



連続性による検査：フレーム内や走査内でデータの連続性を検査する。伝送時エラーの検出を主目的とする。



ばらつきによる検査：1 つの項目について、1 走査内に複数のデータが含まれる場合、デー
タのばらつきを検査する。ばらつきの検査は伝送時エラーの検出が主目的である。

(5) その他
太陽の天頂角・方位角、衛星の天頂角・方位角を算出する。

6.6 高次処理アルゴリズム
レベル 2 以上の標準プロダクトの処理アルゴリズムの概要を以下に示す。アルゴリズムの詳細については各アルゴリズム基準書を参照されたい。
アルゴリズム基準書は NIES の GOSAT プロダクト提供サイト GUIG より入手可能である。入手方法は 7.3.1 項を参照のこと。

6-34

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

6.6.1 TANSO-FTS SWIR レベル 2 CO2・CH4 カラム量処理アルゴリズム
FTS SWIR レベル 1B データを入力とし、前処理、フィルタリング、リトリーバル処理17及びス
クリーニングを行い、二酸化炭素及びメタンのカラム量を算出する。カラム量とは単位面積当たりの地表面から大気上端までの気柱に含まれる分子の数である。
ユーザの指定した条件（観測期間、観測範囲等）を満たすプロダクトを HDF5 形式のファイルに格納し提供する。プロダクト中には、カラム量に加えてカラム平均濃度も格納し提供する。カ
ラム平均濃度は、二酸化炭素とメタンそれぞれのカラム量を乾燥空気のカラム量で割ることにより求められる。
図 6.6-1 に処理フローを示す。また、以下に処理概要を記す。
なお、アルゴリズムの詳細については、 GOSAT TANSO-FTS SWIR ガス濃度算出処理アルゴリ
ズム基準書（NIES-GOSAT-PO-013） を参照のこと。また、処理フローの詳細については、 FTS L2
SWIR CO2 及び CH4 の処理の流れ（Ver.01.xx）”を参照のこと（いずれも GUIG にて公開）。

FTS SWIR
レベル 1B(1) 前処理(2) フィルタリング(3) リトリーバル処理(4) スクリーニング
FTS レベル 2
CO2・CH4 カラム量
図 6.6-1 TANSO-FTS SWIR レベル 2 CO2・CH4 カラム量の処理フロー(1) 前処理
FTS レベル 1B プロダクト（輝度スペクトル）を用いて二酸化炭素・メタンカラム量のリトリ
ーバル処理を行うにあたり、必要な事前準備を行う。
入力となる FTS レベル 1B プロダクトはシーン（6.1 (1)参照）としてまとめられているので、スキャン（6.1 (2)参照）に分割し、異常なデータを除外する。
また、個々の観測点を代表する時刻・位置の特定、及びそれに対応する気象データ等参照デー
タの時空間内挿を行う。
（前処理の詳細については GOSAT TANSO-FTS SWIR ガス濃度算出処理アルゴリズム基準書
17スペクトルから各種物理量（温度の高度分布や各種気体分子の量の高度分布など）を求める解析手法をリトリー
バル処理という。
6-35

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト（NIES-GOSAT-PO-013） 2 項を参照のこと。
）(2) フィルタリング（事前データ選別処理）
リトリーバル処理に適する事例の選択抽出を行う。
FTS SWIR の観測数は 1 日当たり約 9000 スキャンあるが、その全てをリトリーバル処理の対象とはせず、以下の各フィルタリング条件にて選別することにより品質の良いデータに絞り込む。
（フィルタリングの詳細については GOSAT TANSO-FTS SWIR ガス濃度算出処理アルゴリズ
ム基準書（NIES-GOSAT-PO-013） 3 項を参照のこと。）


L1 品質判定（飽和フラグ、スパイクノイズフラグ等の品質フラグによる判定）



太陽天頂角判定

地表面凹凸判定

CAI 雲判定

TIR 雲判定(3) リトリーバル処理
二酸化炭素・メタンのカラム量を導出する。
FTS のバンド 1 の波数範囲 12950〜13200 cm-1（酸素サブバンド）、及びバンド 2 の波数範囲 5900
〜6150 cm-1（メタンサブバンド）、6180〜6380 cm-1（二酸化炭素サブバンド）の輝度スペクトルから二酸化炭素とメタンの全カラム量を推定する。全カラム量は、各層毎に推定される層平均混合比に乾燥空気のカラム量を乗じて積算することで算出される。併せて、二酸化炭素及びメタンの
全カラム量を乾燥空気の全カラム量で除したカラム平均濃度（XCO2、XCH4）も算出する。
また、二酸化炭素及びメタンの層平均混合比と共に、水蒸気の層平均混合比、エアロソルの光学的厚さ、地表面気圧、気温シフト等を同時推定する。
観測地点の濃度プロファイルの初期値として大気輸送モデルによるシミュレーション結果を、
エアロソルの初期値としてエアロソル輸送モデル SPRINTARS によるシミュレーション結果を用いる。初期値及び参照データから解析手法を用いて導出した値が観測データに近づくまで反復計算を行う。
（リトリーバル処理の詳細については GOSAT TANSO-FTS SWIR ガス濃度算出処理アルゴリ
ズム基準書（NIES-GOSAT-PO-013） 4〜8 項を参照のこと。）(4) スクリーニング（事後データ選別処理）
内部誤差評価結果などを用いて、品質の良いリトリーバル結果を選別する。スクリーニングにより選別されたリトリーバル結果のみを TANSO-FTS SWIR レベル 2 プロダクトとして外部公開する。スクリーニング条件を以下に示す。また、スクリーニングの内容を含む処理フローを図 6.6-2
に示す。

6-36

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第 6 章 GOSAT プロダクト（スクリーニングの詳細については GOSAT TANSO-FTS SWIR ガス濃度算出処理アルゴリズ
ム基準書（NIES-GOSAT-PO-013） 9.2 項を参照のこと。）


SNR（偏光合成光）が 100 以上のものを選択する。SNR は、リトリーバルに使用した偏光
バンド波数範囲における輝度最大値とノイズレベル平均値の比と定義する



Degree of Freedom for Signal（DFS）が 1 以上のものを選択する。



残差スペクトルの平均二乗誤差が 3 以下のものを選択する。



TANSO-FTS 視野内が、陸域または水域の事例を選択する（TANSO-FTS 視野内に陸・水が混在する事例は除外する）。



2 ミクロン帯散乱物質判定を行う。



リトリーバル処理にて収束するまでの反復回数が 20 回未満の事例を選択する。



気体濃度と同時推定されたエアロソル光学的厚さが 0.5 以下の事例を選択する。



海上の事例に対して、気体濃度と同時推定された校正係数調整値がその上限値 1.15 に達してない事例を選択する（上限値に達した事例は除外する）。



グリーンランドと南極の事例を除外する。



推定対象物理量は評価関数の最適化問題により求められるが、そのときの評価関数を規格化した指標が、5 以下となるものを選択する。

6-37

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第 6 章 GOSAT プロダクト

FTS L2 SWIR
(RAユーザ用)

FTS
L1B

フィルタリング
1) 品質フラグ判定
2) 太陽天頂角判定3) 地表面凹凸判定
4) 雲判定スキャン分割

SWIR
リトリーバルCAI L2雲フラグ

スクリーニング（2）1) 収束までの反復回数 < 202) 同時推定されたエアロゾル光学
的 厚 さ AOT (Aerosol OpticalThickness) < 0.5
3) FTS視野範囲内の CAI バンド1
輝度の標準偏差判定（海上）4) グリーンランドと南極除外判定
5) 校正係数調整値判定（バンド1、
バンド2）（海上）6) SNR （バンド1） > 100
7) Chi^2 < 5.0
8) 残差スペクトルの残差二乗平均
RMS < 3.0
9) 残差スペクトルの残差二乗平均
RMS （O2A Band） < 3.0

CAI
L1B
フレーム分割
CAI
L1A

データ処理

スクリーニング（1）1) SNR （バンド2） > 100
2) DFS (Degree of Freedom for
Signal) > 1.0
3) 残差スペクトルの残差二乗平均
RMS (Root Mean Square) < 5.0
4) 陸海混在判定5) 2 m 帯散乱物質判定

プロダクト

FTS L2 SWIR
(GU用)

図 6.6-2 スクリーニングの内容を含む処理フロー

6.6.2 TANSO-FTS TIR レベル 2 CO2・CH4 濃度プロファイル処理アルゴリズム
FTS TIR レベル 1B スペクトルデータ（バンド 4）を入力とし、リトリーバル前処理、雲判別によるフィルタリング、地表面温度及び射出率の推定、リトリーバル処理、誤差評価によるスクリーニングを行い、二酸化炭素及びメタン濃度の鉛直プロファイル及び分布を算出する。熱赤外領域のスペクトルは 5.5-14.3m と幅広い波長域で取得されており、そのうち CO2 のリトリーバルには 14m 付近、CH4 のリトリーバルには 7m 付近の吸収スペクトルを利用する。
ユーザの指定した条件（観測期間、観測範囲等）を満たすプロダクトを HDF5 形式のファイルに格納し提供する。なお、鉛直成分を 7 層の圧力高度面（1000, 700, 500, 300, 100, 50, 30hPa）に分割し、各層に対応したデータを格納する。ただし、レベル 2 プロダクトに格納される層数、圧力高度面ともに TBD とする。
図 6.6-3 に処理フローを示す。また、以下に処理概要を記すが、前処理及びフィルタリングの6-38地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

一部は SWIR レベル 2 処理と共通の処理を利用する。なお、処理アルゴリズムの詳細についてはアルゴリズム基準書を参照されたい（2010 年 12 月現在未公開）。

FTS TIR
レベル 1B(1) 前処理(2) フィルタリング(3) 地表面温度および放射率の推定(4) リトリーバル処理(5) スクリーニング
FTS レベル 2 CO2・CH4
濃度プロファイル
図 6.6-3 TANSO-FTS TIR レベル 2 CO2・CH4 濃度プロファイルの処理フロー(1) 前処理
FTS レベル 1B プロダクト（輝度スペクトル）を用いて CO2・CH4 濃度プロファイルのリトリ
ーバル処理を行うにあたり、必要な事前準備を行う。TIR レベル 2 前処理の大部分は SWIR レベ
ル 2 処理と共通であり、気象データは GPV、CO2 及び CH4 の先験値データは NIES 輸送モデルによる予測計算結果である。それに加えて、TIR 処理のみに必要となる気候値データも存在し、以下のデータを前処理で作成する。


海面水温データ（MODIS 海面水温）

オゾンデータ（OMI（Ozone Monitoring Instrument）オゾン全量）



土地被覆データ（MODIS 土地被覆分類）



植生指数データ（CAI 植生指数）



雪氷データ（AMSR-E（Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS）海氷密接度）(2) フィルタリング（事前データ選別処理）
日照域におけるリトリーバル処理投入は、SWIR のフィルタリングと同様に CAI 雲判別結果（CAI レベル 2 雲フラグプロダクト）により晴天と判別されたデータを選別する。一方、日陰域
では CAI 雲判別結果が存在しないため、TIR スペクトルから解析される TIR 雲判別結果を用いて

6-39

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト選別される。TIR 独自の雲判別には、スライシング法とスプリットウィンドウ法とがある。
(3) 地表面温度および放射率の推定
陸上では土壌タイプや雪氷面積、植生指数により、海上では海氷密接度や風速による白波の影
響により放射率が異なる。そこで、放射率データベース（MODIS 及び ASTER（Advanced Spaceborne
Thermal Emission and Reflection radiometer）のデータベース）から土地被覆分類と対応づけて地表
面放射率の初期値とし、地表面温度を推定する。地表面温度及び放射率の推定結果は CO2・CH4
リトリーバル処理において、地表面状態の初期値として使用する。
(4) CO2 及び CH4 リトリーバル処理
乾燥空気中における CO2 及び CH4 の各高度層の平均混合比を算出する。
TIR のデータから CO2 と CH4 の濃度プロファイルを推定するために、ベイズ理論に基づいた最大事後確率推定法（Maximum A Posteriori ; MAP 法）を用いる。MAP 法リトリーバルとは、先験情報の誤差分散・共分散行列で決定される事前確率が与えられた場合に、正規分布に従う誤差を含んだ観測スペクトルから、事後確率が最大となるような解を求める手法である。最適な解を推定するには、目的関数を極小にする大気状態を求める。そのためにガウス−ニュートン法を用いた非線形 MAP 法による繰り返し計算を実施し、解の収束判定を行う。
推定時のフォーワードスペクトルの計算には、高精度に気体吸収線を再現するためにラインバ
イライン放射モデル（Line-By-Line Radiative Transfer Model ; LBLRTM）及び HITRAN データベース（HIgh resolution TRANsmission molecular absorption database）を用いる。処理の高速化の工夫として、対象となる気体と鉛直層構造の情報量の大きい順にリトリーバルで使用するチャンネルを選択する。
(5) スクリーニング（事後データ選別処理）
誤差評価結果などを用いて、品質の良いリトリーバル結果を選別する。スクリーニングにより選別されたリトリーバル結果のみを TANSO-FTS TIR レベル 2 プロダクトとしてユーザに提供する。

6.6.3 TANSO-CAI レベル 2 雲フラグ 処理アルゴリズム
雲フラグを構成する晴天信頼度は CAI レベル 1B データを入力として計算する。本フラグは CAI
フレーム単位で、HDF5 形式のファイルに格納し提供される。
FTS レベル 2 処理における誤差低減及び正確な雲判断のために雲フラグを用い、同処理におけるフィルタリングにおいて、晴天信頼度を参照し定められた閾値によって晴天域 / 雲域を識別する。
図 6.6-4 に処理フローを示す。また、以下に処理概要を記す。
なお、アルゴリズムの詳細については、 GOSAT TANSO-CAI L2 雲フラグ算出処理アルゴリズ
ム基準書（NIES-GOSAT-PO-015） を参照のこと。

6-40

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第 6 章 GOSAT プロダクト

CAIセンサ情報
スキャンジオメトリ情報(1) データの読み込み

アルゴリズム特有情報(2) 前処理
アンシラリ情報NDSIによる
積雪面可能性の判定

Yes（雪）

雪フラグ付加No(3) 各判定テストにおける晴天信頼度の計算(4)総合的晴天信頼度の算出(5) 雲判別結果の出力

CAI レベル2雲フラグ

図 6.6-4 TANSI-CAI レベル 2 雲フラグの処理フロー(1) データの読み込み
以下の各データを読み込む。


CAI センサ情報：CAI レベル 1B データ（放射輝度）、飽和フラグ。



スキャンジオメトリ情報：太陽天頂角、衛星天頂角、相対方位角、WGS84 世界測地系における緯度、経度、観測日と時刻。



アルゴリズム特有情報：各判定テストの閾値（(3)参照）。



アンシラリ情報：バンド 2 または 3 における地表面反射率データベース及び全球水域／陸域
フラグ（アメリカ合衆国地質調査所が提供している 1 km Land-Sea Mask を適用）。前者の代替データとして、MODIS や ADEOS-II の GLI データから作成される気候値を用いることも
ある。

6-41

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第 6 章 GOSAT プロダクト(2) 前処理
入力データから、夜間／日中の識別、水域／陸域の識別、サングリント領域の識別を行う。
また、CAI 観測輝度と太陽照度データから反射率を計算し、(3)の判定テストに使用する。その際、各バンドの飽和フラグが 1 つでも飽和を示している場合は、雲によって輝度が飽和していると判断して総合晴天信頼度を 0 とする。
更に、正規化土壌指数（Normalized Difference Soil Index ; NDSI）から積雪面可能性の判定を行う。
（前処理の詳細については、 GOSAT TANSO-CAI L2 雲フラグ算出処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-015） 6(b)項を参照のこと。
）(3) 各判定テストにおける晴天信頼度の算出
以下の各判定テストにより晴天信頼度を算出する。晴天信頼度の判定基準として、各判定テス
ト別、水域／陸域別に閾値が設定されている。
（各判定テストにおける晴天信頼度の算出の詳細については、 GOSAT TANSO-CAI L2 雲フラグ算出処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-015） 6(c)項を参照のこと。）


テスト 1：R(B1)（陸域の場合） または R(B3)（水域の場合）→ 晴天信頼度 F1



テスト 2：R(B3) / R(B2) → 晴天信頼度 F2

テスト 3：NDVI = (R(B3) - R(B2)) / (R(B3) + R(B2)) → 晴天信頼度 F3



テスト 4：R(B3) / R(B4)（陸域のみ）→ 晴天信頼度 F4

R

：反射率

B

：バンド

Fn

：晴天信頼度(4) 総合的晴天信頼度の算出
上記の各判定テストにおける晴天信頼度 Fn から、以下の式を用いて総合晴天信頼度 Q を求める。

Q  1  ( 1  F1 )( 1  F2 )( 1  F3 )(1  F4 )式 6.6-1
算出した信頼度 Q が 1 の場合は晴天域、0 の場合は雲域を表す。各判定テストの結果 Fn のうち、どれか 1 つでも 1 であれば、他の判定テストの結果如何に関わらず、Q は 1 となる。
算出された晴天信頼度は 4 バイト実数でプロダクトに格納する。

6-42

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第 6 章 GOSAT プロダクト(5) 雲フラグの出力
総合晴天信頼度などを全てビット表示した雲フラグを作成する。1 画素当たり 32 ビットを使用する。
（雲フラグの出力の詳細については、 GOSAT TANSO-CAI L2 雲フラグ算出処理アルゴリズム
基準書（NIES-GOSAT-PO-015） 6(e)項を参照のこと。）

6.6.4 TANSO-FTS SWIR レベル 3 全球 CO2・CH4 カラム平均濃度 及び TIR レベル 3 全球
CO2・CH4 濃度 処理アルゴリズム
FTS レベル 3 プロダクトは、全球を 2.5 度×2.5 度の格子に分割し、各格子に CO2・CH4 濃度データを格納したメッシュデータである。
各格子には、クリギング法による補間計算で推定した値を格納する。補間計算の入力には FTS
レベル 2 プロダクト（SWIR CO2・CH4 カラム量及び TIR CO2・CH4 濃度プロファイル）１ヶ月分を用いる。
プロダクトは１ヶ月単位で、HDF5 形式のファイルに格納し提供する。なお、TIR レベル 3 全
球 CO2・CH4 濃度プロダクトについては、鉛直成分を 7 層（1000, 700, 500, 300, 100, 50, 30hPa）に分割し、各層に対応したデータが格納されている。ただし、レベル 3 プロダクトに確認される層数・圧力高度面ともに TBD とする。
図 6.6-5 に処理フローを示す。また、以下に処理概要を記す。
なお、アルゴリズムの詳細については、 GOSAT TANSO-FTS L3 処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-017） を参照のこと。

6-43

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第 6 章 GOSAT プロダクト(1)FTS L2プロダクトの読み込み

FTS L2 プロダクト(2)FTS L2プロダクト スクリーニング

YES

推定済みの補間モデル
パラメータを使用する?

NO

探索範囲定義ファイル(3)補間モデルパラメータの推定(海域、陸域)

パラメータファイル読み込みNO推定できたか？

規定パラメータの使用

YES(4)補間計算 <クリギング(1回目)>

YES

全格子において補間できたか？

NO(5)補間計算 <クリギング(2回目)>
補間結果を入力データとして再度補間計算を行う

YES

全格子において補間できたか？

NO(6)3回目の補間計算
近傍の格子最低4点を用いた平均による補間計算(7)統計値の計算(各格子内のFTS L2 データ平均値)(8)マスクの生成

FTS L3 プロダクト出力

FTS L3 プロダクト

図 6.6-5 TANSO-FTS SWIR 及び TIR レベル 3 の処理フロー

6-44

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第 6 章 GOSAT プロダクト(1) FTS レベル 2 プロダクトの読み込み
入力データとして 1 ヶ月分の FTS レベル 2 プロダクトを読み込む。
(2) FTS レベル 2 プロダクトのスクリーニング
FTS レベル 2 プロダクトのうち、極端に高いまたは低い値を持つ観測点は、クリギングによる補完の精度を著しく低下させるため、このような観測点は除去する。これをスクリーニングという。スクリーニングは FTS レベル 2 データの分布が正規分布に近づくまで繰り返し行う。
（スクリーニングの詳細については、 GOSAT TANSO-FTS L3 処理アルゴリズム基準書（NIES-GOSAT-PO-017） 2.2.5(2)項を参照のこと。）(3) 補完モデルパラメータの推定「陸域」の温室効果ガスの分布傾向と、「海域」の温室効果ガスの分布傾向には、大きな差があるため、FTS レベル 3 処理では陸域と海域それぞれで補完モデルパラメータを求める。
（補間モデルパラメータの推定の詳細については、 GOSAT TANSO-FTS L3 処理アルゴリズム
基準書（NIES-GOSAT-PO-017） 2.2.5(3)項を参照のこと。）(4) 補間計算＜クリギング（1 回目）＞
補間モデルパラメータを用いて、全格子の値を補間計算する。
クリギング法は理論的には観測された全点（既知の確率場の全点）を用いて補間値を求めるが、FTS レベル 3 処理では計算対象の格子の近傍から順に探索し、一定範囲内に存在する観測点を用
いてクリギングを行う。
ただし、この手法では欠損が生じるため、次項(5)及び(6)によって欠損を埋める計算を繰り返す。
（補間計算＜クリギング（1 回目）＞の詳細については、 GOSAT TANSO-FTS L3 処理アルゴリ
ズム基準書（NIES-GOSAT-PO-017）

2.2.5 (4)項を参照のこと。
）(5) 補間計算＜クリギング（2 回目）＞
2 回目のクリギングでは、1 回目のクリギングの欠損領域の格子についてのみ 1 回目と同様に観測点を入力としたクリギングを再度行い補間する。ただし、1 回目とは異なり探索範囲を限定しない。
（補間計算＜クリギング（2 回目）＞の詳細については、 GOSAT TANSO-FTS L3 処理アルゴリ
ズム基準書（NIES-GOSAT-PO-017）

2.2.5 (5)項を参照のこと。
）(6) 補間計算＜クリギング（3 回目）＞
3 回目の補間計算では、2 回目のクリギング計算までに生じた欠損領域の格子に対して、少なく
とも 4 点の欠損でない近傍格子の値から線形補間を行う。
（補間計算＜クリギング（3 回目）＞の詳細については、 GOSAT TANSO-FTS L3 処理アルゴリ
ズム基準書（NIES-GOSAT-PO-017）

2.2.5 (6)項を参照のこと。
）

6-45

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第 6 章 GOSAT プロダクト(7) 統計値の計算
2.5 度の格子内に存在する観測点の解析値について、平均値、最大値、最小値、メジアン（中央値）、モード（最頻値）、及び標準偏差をそれぞれ計算する。
（ 統 計 値 の 計 算 の 詳 細 に つ い て は 、 GOSAT TANSO-FTS L3 処 理 ア ル ゴ リ ズ ム 基 準 書（NIES-GOSAT-PO-017） 2.2.5 (7)項を参照のこと。
）(8) マスクの作成
FTS レベル 3 処理は全球の格子の値を推定可能だが、観測点が極端に少ない領域については高い信頼性が得られない。そのため各格子の中心点から最も近い FTS レベル 2 データの観測点が一定の距離以上離れている場合に、その格子をマスクする。この距離は 500km とする。

6.6.5 TANSO-CAI レベル 3 全球輝度（雲あり） 処理アルゴリズム
CAI レベル 1B+プロダクトの連続した 3 日間の観測データを入力とし、CAI レベル 3 全球輝度
プロダクトを作成する。全球（3 日毎）単位で、HDF5 形式のファイルに格納し提供する。CAI レ
ベル 3 全球輝度プロダクトを画像化すると、全球の雲の分布をみることができる。
図 6.6-6 に処理フローを記す。また、以下に処理概要を記す。
3 観測日分の CAI
レベル 1B+プロダクト(1) データの読み込み(2) バンド毎の走査幅の調整(3) 地図投影と画素の選択(4) 極域での軌道選択(5) 複数パスの画素から選択
CAI レベル 3
全球輝度プロダクト
図 6.6-6 TANSO-CAI レベル 3 全球輝度の処理フロー(1) データの読み込み
CAI レベル 1B+プロダクトの連続した 3 日間の観測データを入力とする。GOSAT は 3 日回帰の軌道であるため、3 日間で全球をカバーできる。CAI レベル 1B+プロダクトはパス単位で 1 観測

6-46

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

日ごとに用意する。
(2) 各バンド毎の走査幅を揃える
CAI の走査幅はバンド毎に少しずつ異なり、バンド 4 が最も狭い。複数のパスを重ねてプロダ
クトを作るためには各バンドの幅を揃える必要があるため、最も幅の狭いバンド 4 に合わせて端を切り取る。
(3) 地図投影と画素の選択
全球輝度プロダクトは正距円筒図法上で 0.125 度格子の値として作成される。
入力となる CAI レベル 1B+プロダクトは、地図投影法が高緯度ではポーラステレオ図法、低緯度ではメルカトル図法により作成されているため、これらから正距円筒図法で変換した 0.125 度
格子の中心の緯度経度に最も近い画素を選択し、格子の値として格納する。
(4) 極域での軌道選択
昇交軌道は降交軌道に比べ太陽高度が低く暗いため、降交軌道のデータのみを使用する。
(5) 複数パスの画素から選択
1 つの 0.125 度格子に複数のパスの画素が該当する場合は、時間的に最も新しい画素を選んでファイルに格納する。すなわち、最新の観測データで上書きしていくことになる。

6.6.6 TANSO-CAI レベル 3 全球反射率（雲なし）処理アルゴリズム
1 ヶ月分の CAI レベル 1B プロダクトを入力とし、0.125 度メッシュ内の日毎最小反射率を算出する。次に 1 ヶ月分の日毎最小反射率から最小反射率を算出し出力する。
全球（3 日毎）単位で、HDF5 形式のファイルに格納し提供する。
処理フローを図 6.6-7 に示す。また、以下に処理概要を示す。CAI レベル 3 全球反射率（雲なし）プロダクトを画像化すると、多くの領域で雲が取り除かれた地球表面の様子を観察できる。

1 ヶ月分の CAI
レベル 1B プロダクト(1) 日毎最小反射率算出(2) 月毎最小反射率算出
CAI レベル 3
全球反射率
プロダクト
図 6.6-7 TANSO-CAI レベル 3 全球反射率（雲なし）の処理フロー

6-47

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第 6 章 GOSAT プロダクト(1) 日毎最小反射率算出
1 日分の CAI レベル 1B プロダクトから放射輝度を取出し、指定間隔（0.125 度）の全球メッシ
ュに割り当て、1 日分の最小反射率を算出する。割り当て方は、まずバンド 2 だけで 1 メッシュの中に複数あるピクセルでの最小反射率を求める。1 日分の最小反射率を割り当てる際に、該当メッシュ内に複数のパスが重なる場合がある。その場合は、すべてのパスのデータを用いて、最小反射率を算出する。
次にバンド 2 での最小反射率に対応した時刻・位置のバンド 1、3、4 の反射率を各バンドの最小反射率として採用する。これは、バンド 2 において陸の方が雲よりも反射率が低いため、最小値の選択が雲の除去を表しているためである。
なお、上記の処理で放射輝度から反射率を算出する際には太陽照度・太陽天頂角・地球太陽間距離を考慮して変換する。
海岸線付近などでは（CAI の画素サイズで考えると）陸海が混在するため、日毎最小反射率は
陸域用と水域用の 2 種類を作成する。
水域用の日毎最小反射率は、該当 0.125 度メッシュ内にあり、かつ USGS 陸海フラグ（約 1 km
分解能、海・湖・河川を考慮）で水域と判定した CAI 画素だけを使って作成する。陸域用の日毎
最小反射率は、該当 0.125 度メッシュ内にあり、かつ USGS 陸海フラグ（約 1 km 分解能、海・湖・河川を考慮）で陸域と判定した CAI 画素だけを使って作成する。
(2) 月毎最小反射率算出
a. 指定日数分日毎最小反射率取得

指定日数分の日毎最小反射率ファイルを取得する。観測日を含む過去 30 日分の日毎最小反射率ファイルを指定する。
b. 最小反射率算出

取得した 30 日分の日毎最小反射率ファイルを入力とし、日毎最小反射率を求めた時同様に、バンド 2 を基準として、最小反射率を算出する。
6.6.7 TANSO-CAI レベル 3 全球植生指数処理アルゴリズム
レベル 3 植生指数プロダクトでは、データ容量が大きいため、全球を 36 分割して提供する。
区域ごとに等緯度等経度の 15 秒の格子に分割し、1 日（約 15 パス）ごとにバンド 2 とバンド 3の最小反射率を求め、その後 15 日分のデータを用いて格子ごとに最小反射率を求める。その最小反射率に大気補正を施した後、植生指数を算出する。

6-48

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第 6 章 GOSAT プロダクト

15 観測日分の CAI
レベル 1B プロダクト(1) 領域分割(2) 格子の位置情報設定(3) 最小反射率算出と格子の補間(4) 大気補正(5) 植生指数算出
CAI レベル 3 全球
植生指数プロダクト
図 6.6-8 TANSO-CAI レベル 3 全球植生指数の処理フロー(1) 領域分割
区域は、経度方向には、西経 25 度から 60 度ごとに区切り、緯度方向には北緯 90 度から 30 度
ごとに区切った領域で分割する。各区域の区域番号を図 6.6-9 に示す。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

図 6.6-9 分割区域と区域番号6-49

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第 6 章 GOSAT プロダクト(2) 格子の位置情報設定
等緯度等経度で格子を設定する。一つの区域に対し、経度方向に 14400 格子、緯度方向に 7200
格子とし、格子間隔は、15 秒である。各区域の北西端を格子の北西端とし、各々緯度方向、経度
方向に等格子間隔に設定する。区域１での北西端の例を図 6.6-10 に示す。

図 6.6-10 区域 1 での北西端における格子の設定例（格子間隔は 15 秒）(3) 最小反射率算出と格子の補間
a. 最小反射率算出
1) 設定する格子の中心が含まれる海陸マスクの値を取得する。海陸マスクデータには USGS
Global Land 1-KM AVHRR Project で公開されている Land-Sea Mask を用いる。
2) 該当する格子が陸か海かの判定を行い、海の場合は無効値を設定する。陸の場合は次の処理に移る。
3) CAI レベル 1B プロダクトのバンド 2 のピクセルの中心位置が入る格子を特定する。その後、格子に対応したバンド 2 とバンド 3 の輝度からそれぞれの反射率を式 6.6-1 より求める。合わ
せて、太陽天頂角・方位角、衛星天頂角・方位角、オゾン濃度、地表面気圧を求める。特定された格子で、バンド 2 の反射率が既に求まっている場合、その値よりも小さいならば、値を入れ替える。同時に、バンド 3 の反射率、太陽天頂角・方位角、衛星天頂角・方位角、オ
ゾン濃度18、地表面気圧も入れ替える。各格子において 15 日分（5 回帰）のデータを用いて、バンド 2 とバンド 3 の最小反射率を求める。
反射率は、太陽地球間距離を考慮して、以下のように求める。

ref 

18

rad R 2
irad cos  

オゾン濃度は欠測値の場合、気候値（300 D.U.）に設定。
6-50

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第 6 章 GOSAT プロダクト

式 6.6-1R：太陽地球間距離（A.U.）：天頂角（rad）

ref

：反射率

rad

：輝度（W/m2/m/sr）

irad：太陽照度（W/m2/m）

4) 5 日分の値がない格子には無効値を格納する。
5) バンド 3 の最小反射率の値を、
バンド 2 において同じ位置にあるピクセルについて選定する。
b. 格子の補間
CAI レベル 1B のピクセル中心位置が入る格子に値を設定していくと、値が設定されない格子がある。
（バンド 2 とバンド 3 のピクセル幅は約 500 m で、設定した格子の経度 15 秒の距離は赤道域で約 460 m である。
）区域 1〜6（北緯 60 度以北）については、値が格納されない NDVI の格子の近傍 24 格子に入る CAI レベル 1B ピクセルの中心位置の中で、最も該当格子の中心位置から近いピクセルの値を格納する。
区域 7〜30 については、値が格納されない NDVI の格子の最近傍 8 格子に入る CAI レベル 1B ピクセルの中心位置の中で、最も該当格子の中心位置から近いピクセルの値を格納する。区域 31〜36 については、無効値が入る。
(4) 大気補正
計算時間を短縮するために、植生指数の算出前に各格子で大気補正を行う。
(5) 植生指数算出
a. 算出方法
以下の式により、各格子において植生指数を算出する。

NDVI 

ref 3  ref 2
ref 3  ref 2
式 6.6-2

NDVI: 植生指数

ref2, ref3: バンド 2, 3 の大気補正を行った最小反射率b. 無効値の設定
以下の場合、植生指数を無効値とする。
 植生指数が、-0.2 より小さい
 植生指数が、1 より大きい

6-51

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第 6 章 GOSAT プロダクト

 バンド 2、もしくはバンド 3 の最小反射率が負である。
 バンド 2 とバンド 3 の反射率の和が 0 である。

6.6.8 レベル 4 処理アルゴリズム
レベル 4 プロダクトには、全球を 64 分割した亜大陸規模の地域（数千キロ四方）における二酸
化炭素の月毎の吸収排出量（レベル 4A プロダクト）と、それに基づいて計算された二酸化炭素の三次元濃度分布（レベル 4B プロダクト）がある。
レベル 4A プロダクトに格納される各地域の吸収排出量は、FTS レベル 2 プロダクトと地上測定局の二酸化炭素の濃度データからインバースモデル解析によって算出される。インバースモデ
ル解析では、ベイズ統計学に基づくアルゴリズムにより大気輸送モデルを用いて計算した大気中の二酸化炭素濃度分布と観測結果を一致させるように、アプリオリとして与えられる地域ごとの吸収排出量を調整する。このようにして算出される吸収排出量データをレベル 4A プロダクトとして提供する。
更にこの吸収排出量データを大気輸送モデルへ入力し計算を行うと、全球三次元での二酸化炭
素濃度の分布が得られる。このようにして得られた地表面付近から大気上端までの代表的な高度における二酸化炭素分布データをレベル 4B プロダクトとして公開する。
現在（2010 年 12 月）はレベル 4 処理アルゴリズムの調整段階であるため、本ハンドブックでの詳細な説明は省略する。

6.7 校正・検証
校正はレベル 1 プロダクトを対象とし、検証はレベル 2 以上のプロダクトを対象とする。GOSAT
プロダクトの校正・検証結果は、後述する NIES の GOSAT プロダクト提供サイト GUIG に掲載されている（参照方法は 7.3.1 (4)を参照）。

6.7.1 校正
6.7.1.1 校正計画の概要
校正とは、標準プロダクトであるレベル 1 プロダクトを対象として、センサの特性を明確にするとともに、輝度精度、幾何精度、スペクトル精度、画質精度等が目標精度内にあることを確認するための評価である。その評価は、打上げ前の地上試験（PFT : Pre-Flight Test）、打上げ後の校正モードデータによる軌道上校正、観測データ等を用いた代替校正により実施される。
精度向上のために校正係数は改定され、レベル 1 処理アルゴリズムのバージョンアップに反映される。
これまでに見直された処理、パラメータの変更の内その抜粋を以下に示す。

6-52

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第 6 章 GOSAT プロダクト

FTS
 SWIR 処理アルゴリズムの改良（位相補正用窓関数の最適化、バンド 1 のゲイン M デー
タのディレイマッチ最適化）
 TIR 処理アルゴリズムの改良（深宇宙・黒体校正データ選択方法の改良、ポインティン
グミラー偏光反射率を考慮した校正式の改良、校正データの時間補間の追加）
 スパイクノイズフラグの詳細化
 飽和フラグの最適化（ZPD 飽和判定閾値の改良、および、低周波成分による飽和判定の追加）
 低周波補正の改善

CAI
 画像位置情報の算定（視線ベクトルの導出）における幾何モデルの係数を変更。
 代替校正係数（L1B+および L2 処理へ適用済）

6.7.1.2 校正スケジュール
校正データの評価は初期機能確認運用期間（衛星打上げから打上げ 3 ヶ月後）に、観測データによる評価は初期校正検証運用期間（衛星打ち上げ 3 ヶ月後〜打上げ 6 ヶ月後）に実施した。その結果を反映した初期校正済レベル 1 プロダクトを打上げ 9 ヶ月後に公開した。
その後の定常観測運用においては、定期的にレベル 1 プロダクトの校正評価およびバージョン
アップを実施しており、定常の運用計画に沿って校正に必要なデータを取得している。校正運用の実施頻度については第 3 章を参照のこと。

6.7.1.3 校正項目
TANSO-FTS の校正は、輝度評価、幾何評価、分光特性評価の 3 つの観点から実施している。校正項目の概要を表 6.7-1 に示す。SWIR は太陽散乱光輝度を観測するのに対し、TIR は放射温度輝度を観測するという点で、輝度精度評価に関してその評価手法はバンド毎に異なる。
TANSO-CAI の校正は、輝度評価、幾何評価、画質評価の 3 つの観点から実施している。校正項
目の概要を表 6.7-2 に示す。なお、校正運用の詳細については第 3 章を参照のこと。

6-53

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第 6 章 GOSAT プロダクト

表 6.7-1 TANSO-FTS 校正項目の一覧
評価項目
電気校正
太陽照度校正目的
輝度評価
バンド検出器、設定ゲイン毎に、電気校正データのチェック
バンド検出器毎に、太陽照度校正データのチェック

月校正

月面平均輝度が極大の時期に月を指向し、月全体を用いた絶対輝度の評価

暗時出力

バンド検出器、設定ゲイン毎に、暗時データ特性、安定性の評価
温度依存性の評価
高輝度、低輝度の一様なターゲットの観測データを評価

リニアリティ

絶対輝度精度（代替校正）センサ間相対輝度

絶対幾何精度（指向精
度）
指向安定度

センサ間相対レジス
トレーション
バンド間レジストレーション（参考）

校正係数、輝度校正の評価
現場データを利用した校正（地表面反射率測定実験を伴う校正）
全球データを利用した校正（DB、他衛星センサ、定常観測等を利用した校正）
他センサとの同期観測（同等波長センサ）
1.6m 帯（FTS バンド 2 及び CAI バンド 4）の相対評
価
幾何評価
軌道姿勢決定精度とアライメント精度（バイアス＋変動成分）の長周期での安定度評価、ポインティング機
構のレゾルバ精度
1 インターフェログラム取得中のアライメント変動、
ポインティング機構によるイメージモーションコンペ
ンセーションの精度、ミラー静定精度の評価
同時観測された FTS 及び CAI基準バンド間の相対的なレジストレーションの評価

装置関数

FTS 基準バンドとその他バンド間の相対的なレジスト
レーションの評価
分光特性評価1.55m レーザ波長光出力評価（バンド 2）

波長校正

既知である大気吸収線の波数位置の評価

偏光感度

バンド毎に偏光特性が既知であるターゲットの観測データの評価
サンプリングジッタの評価
温度依存性の評価（特に 1.31m サンプリングレーザのモニタ温度との関係）
バンド検出器、ゲイン毎に一様ターゲットの観測デー
タの評価
温度依存性の評価

波長安定度

SNR

6-54

使用データ等
PFT データ
L1 校正データ（電気校正）PFT データ
L1 校正データ（太陽照度校正）
PFT データ
L1 月校正データ
FTS 視野モニタカメラ静止画
PFT データ
L1 校正データ（深宇宙）等
PFT データ
L1 観測データ（深宇宙、海上、
砂漠等）
PFT データ
L1 観測データ（校正サイト）
校正実験データ
反射率 DB
他衛星データPFT データ
L1 観測データ（FTS、CAI）
PFT データ
L1 観測データ
FTS 視野モニタカメラ画像
L1 観測データ
FTS 視野モニタカメラ画像
PFT データ
L1 観測データ（FTS、CAI）
FTS 視野モニタカメラ画像
打上げ前試験（PFT）データ

PFT データ
L1 校正データ
PFT データ
L1 校正データ
L1 観測データ
PFT データ
L1 校正データ（太陽照度校正）
PFT データ
L1 校正データ
L1 観測データ
PFT データ
L1 観測データ（砂漠等）

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第 6 章 GOSAT プロダクト

表 6.7-2 TANSO-CAI 校正項目の一覧
評価項目
電気校正
月校正
オフセット

リニアリティ

絶対輝度精度（代替校正）センサ間相対輝度

絶対幾何精度（指向精度）
バンド間相対レジス
トレーション
センサ間相対レジス
トレーション

画素間感度校正MTF（参考）

SNR

目的
輝度評価
バンド検出器、設定ゲイン毎に、電気校正データのチェック
月面平均輝度が極大の時期に月を指向し、月全体を用いた絶対輝度の評価
バンド検出器、設定ゲイン毎に、光学ブラック出力特性、暗時データ特性、安定性の評価
温度依存性の評価

使用データ等

PFT データ
L1 校正データ（電気校正）PFT データ
L1 月校正データ
PFT データ
L1 校正データ（夜間）L1 観測データ（バンド 4 光学ブ
ラック素子）
高輝度、低輝度の一様なターゲットの観測データを評 PFT データ
価
L1 観測データ（夜間、海上、砂漠等）
校正係数、輝度校正の評価
PFT データ
代替校正実験（地表面反射率測定）
L1 観測データ
全球観測データ、DB を利用した校正（エアロネット、 実験データ
スカイネット、反射率 DB の利用）
反射率 DB
他センサとの同期観測（同等波長センサ）
1.6m 帯（CAI バンド 4 及び FTS バンド 2）の相対評 PFT データ
価
L1 観測データ（CAI 、FTS）
幾何評価
軌道姿勢決定精度とアライメント精度（バイアス＋変 PFT データ
動成分）の長周期での安定度評価
L1 観測データ
CAI 基準バンドとその他バンド間の相対的なレジスト PFT データ
レーションの評価
L1 観測データ
同時観測された CAI及び FTS 基準バンド間の相対的な PFT データ
レジストレーションの評価
L1 観測データ（CAI、FTS）
FTS 視野モニタカメラ画像
画質評価
ストライプノイズ除去
PFT データ
L1 観測データ（砂漠等）
バンド検出器、ゲイン毎に幾何補正済み画像の変調伝 PFT データ
L1 観測データ（海岸線、島等）
達関数を評価・線像分布関数（エッジスペクトル）
・点像分布関数（点スペクトル）
バンド検出器、ゲイン毎に一様ターゲットの観測デー PFT データ
タの評価
L1 観測データ（砂漠等）
温度依存性の評価

6-55

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第 6 章 GOSAT プロダクト

6.7.2 検証
6.7.2.1 検証計画の概要
GOSAT プロダクトの「検証」とは、レベル 2 プロダクトの不確かさ（バイアスやバラつき）をこれらとは独立に得られたより不確かさの小さいデータを用いて評価することを言う。検証には地上観測や航空機観測によるデータを用いる。検証の概念を下図に示す。
レベル 3、4 については、計算過程の確認、他データとの比較を行う。

図 6.7-1 GOSAT プロダクトの検証の模式図
検証は GOSAT プロダクトのデータ品質の評価を目的とするが、同時にデータ処理アルゴリズ
ムの妥当性を評価する意義を有している。検証の結果、不確かさが大きい場合は、その要因を明らかにしアルゴリズムなどの改良に反映する。
レベル 3 及びレベル 4 プロダクトはレベル 2 プロダクトとモデルなどを用いて推定することか
ら、レベル 2 プロダクトの検証が基本となる。よって検証の優先順位は以下の通りとしている。
（1）レベル 2 SWIR CO2 カラム量、レベル 2 SWIR CH4 カラム量（2）レベル 2 TIR CO 2 濃度プロファイル、レベル 2 TIR CH4 濃度プロファイル（3）レベル 3 SWIR CO2 カラム量全球分布、レベル 3 SWIR CH4 カラム量全球分布（4）レベル 4A CO2 フラックス全球分布（5）レベル 4B CO2 濃度全球分布
検証データとしては、世界各地で定常的に取得されている多様な観測データを優先的に利用する。その際、複数の特定観測地点のスーパーサイト化（検証に必要な観測機器を設置し、重点的・定常的に観測を行うサイト）を図り、検証に必要なデータを取得する。また、種々の気象条件下

6-56

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第 6 章 GOSAT プロダクト

での航空機観測を含んだキャンペーン観測を実施する。
検証の対象とするデータは、以下に示す地域・気象条件下で取得されたデータとする。ただし、厚い雲に覆われた場所は対象としない。
陸域（快晴時）海域（快晴時）（サングリント観測）

陸域で薄い巻雲・エアロソルがある場合



海域で薄い巻雲・エアロソルがある場合（サングリント観測）

処理バージョン V01.xx の検証結果については、GUIG に掲載されているので参照のこと。

6.7.2.2 アルゴリズム検証のための観測実験
衛星観測を模した実験、すなわち地上の高所定点や航空機搭載フーリエ変換分光器（衛星搭載
類似センサ）によって地上からの太陽反射光を観測し、FTS レベル 2 CO2 カラム量を導出するア
ルゴリズムの検証を行う。以下にそれらの概要を記す。
(1) 地上観測
高所の山頂などに TANSO-FTS に類似したフーリエ変換分光器（以下、「分光器」）を設置して観測実験を行う。この実験では、分光器の観測による CO2 濃度を検証するために、CO2 濃度計を搭載した航空機を低所から上空に飛ばして CO2 を直接観測し、分光器の観測結果と比較する。
2005 年と 2006 年に筑波山の山頂付近（800m）で実施された観測実験では、分光器により高度3km 以下の気層の CO2 カラム量が約 1%の精度で観測できることが確認された。
(2) 航空機観測
高高度を飛行する航空機に分光器と CO2 濃度計を搭載し、両者の観測結果を比較することで、アルゴリズムの検証を行う。この手法は高所定点観測に比べると航空機の振動の問題はあるものの、衛星と同様に直接下方視観測できるメリットがある。
(3) キャンペーン観測
衛星観測と同期して、高高度まで上昇可能な航空機で CO2 の直接観測を行い、高精度の CO2 濃度カラム量を算出し、それぞれの機器の精度に時間的変化がないか評価する。併せて、誤差要因となるエアロソルの直接観測を実施する。
航空機の到達限界より上空の CO2 濃度は圏界面高度によって変化するので、圏界面高度を正しく求める必要があり、その際、レーウィンゾンデによる同時観測データや客観解析データを参照
する。
航空機で測定不可能な最低観測高度以下の地表付近に関しては、地上で CO2 濃度の測定を行い、データを補完する。

6-57

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第 6 章 GOSAT プロダクト

6.7.2.3 TANSO-FTS SWIR プロダクトの検証(1) SWIR 観測による CO2 及び CH4 のカラム量の検証
CO2 及び CH4 のカラム量の検証に用いる観測装置は、十分に確立された技術に基づいたもので、そのデータ質は保証され、バイアスがなく、1％程度より優れた観測精度を有することが必須である。カラム量の直接的な観測手段としては、太陽直達光を光源とする吸収法が最も優れており、現在利用可能な測器の中では地上設置の高分解能 FTS が適している。FTS による観測は 10 分間
程度の太陽直達光があれば常時可能である。
検証データ収集の方針は以下の通りである。


複数の特定観測地点に必要な観測装置（高分解能 FTS、ライダー、スカイラジオメータ）を整備して重点的に観測を行う「観測地点の重点化」を行う。

「観測地点の重点化」で網羅出来ない気象条件や地表面条件については、「航空機を含むキャンペーン観測」により検証を行うことも有効である。



GOSAT の観測は全球にわたることから、定常的に得られている観測データ（既存地上高分
解能 FTS、航空機観測データ、地上観測データ（世界気象機関（World MeteorologicalOrganization ; WMO）/温室効果ガス世界資料センター（World Data Center for Greenhouse
Gases ; WDCGG）より）等）を活用する。



海域においてはサングリント観測によりカラム量が導出される。海域では陸域より濃度の変動が小さいため、風向を考慮して海の近くの陸域検証地点のデータが利用できる。また、島嶼や船舶における観測データを間接的な評価に用いることができる。

以上の方針に基づいて典型的な観測地点でのデータ取得を行うが、観測地点の選択の指標としては次のような分類が考えられる。


緯度：低緯度、中緯度、高緯度



水蒸気：多い地点、少ない地点



アルベド

：均一な地点、不均一な地点



エアロソル ：変動のある地点、変動があまりない地点

現在、地上 FTS で 10 ヵ所、航空機観測で 10 ヵ所程度を検証地点として確保できれば最低限の条件は網羅できると考えられる。ただし、検証の必須条件を満たす簡便な検証観測装置が開発されれば、多数展開を行う可能性はある。
各地点のデータについては、時空間変動を考慮した評価を行い、プロダクトの不確かさを明らかにする。ただし、バイアスの評価には季節変動のないところで 3 ヶ月程度、一般には半年程度の時間が必要である。これらの評価を基に上記の条件を基準にグルーピングして品質保証を与える。これが困難な場合は、時空間変化を考慮したトラジェクトリ解析や地域 CO2 輸送モデルを用いた検証・解析を行うことが有効と考えられる。

6-58

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第 6 章 GOSAT プロダクト

以下に具体的な観測及びデータ取得計画について述べる。
a. FTS 観測による検証
1) 地上高分解能 FTS による観測
国内複数地点において、地上設置の高分解能 FTS による定常観測を実施する。検証においては、
地上高分解能 FTS の観測データを、TANSO-FTS のデータ処理アルゴリズム（放射伝達の式）を用いて解析を行い、評価することも有効である。
2) 地上高分解能 FTS ネットワーク等のデータ利用
地上高分解能 FTS の観測ネットワークからデータを取得する。これらのデータについては、データ提供機関との直接交渉や研究公募（Research Announcement ; RA）に基づく研究協力などにより、データ利用できるよう調整を進める。
検証データ取得地点の選定においては、TANSO-FTS のフットプリントが 10.5km と広いことから、その範囲内で平坦で地表面被覆状態が一様な場所が誤差要因も少なく、初期段階の検証観測点として望ましい。従って、以下の条件をもとに検証地点を選択する。
・季節変動：小さい（南半球）→ 大きい（北半球）・大気汚染：軽微 → 甚大
・地表面：単純 → 複雑
オプションとしては以下の 2 つがある。
・サングリント・雪氷3) 小型 FTS による観測
小型 FTS については、測定精度などのデータ質や運用安定性を評価した上で、移動観測が必要な場合に活用する。
b. 航空機観測及び大気球観測による検証
1) 航空機観測データの利用
航空機搭載の CO2 濃度連続観測装置は水平飛行時だけでなく、離着陸（上昇・下降）時にも測定できるため、高高度レベルでの CO2 濃度の空間（水平）分布データと空港周辺の濃度プロファ
イルが得られる。
なお、航空機は高度約 10km の定高度飛行までの上昇時に約 100km、定高度飛行からの下降時に約 200〜300km 水平移動することから、濃度の空間代表性などを解析時に考慮する必要があるが、これについては輸送モデルを用いた評価が可能である。また、空港周辺の大気下層は都市大気などにより高濃度になっている場合が多いことから、風向を考慮して利用可能なデータである

6-59

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第 6 章 GOSAT プロダクト

かどうかを判断する必要がある。更に、航空機到達高度より上空の CO2 濃度の変動を評価する必要がある。大気球による成層圏の観測の知見によれば、荒く見積もっても 0.5％のカラム量変動に留まることがわかっているが、今後詳細な検討を進めていく。
2) 大気球観測データの取得
大気球観測データは、航空機観測を行う範囲より上空の CO2 カラム量の変動特性を把握するた
めに過去のデータも含めて取得する。
c. その他
1) 小型気球による観測
現在研究開発中の小型気球用 CO2 ゾンデについて、測定精度などのデータ質や運用安定性を評
価し、費用等も含めて実用レベルに達していると判断出来れば、検証に利用する。
2) 小型分光測定装置による観測
現在研究開発中のファブリーペローエタロンについて、測定精度などのデータ質や運用安定性を評価し、費用等も含めて実用レベルに達していると判断出来れば、検証に利用する。
(2) SWIR 観測に基づく CO2 及び CH4 カラム量の全球分布の比較
レベル 3 プロダクトは、検証されたレベル 2 プロダクトを基に時間・空間平均統計操作により算出されるものであり、統計的なアルゴリズムによる計算過程に誤りがないことを確認する。
(3) CO2 フラックスの比較
レベル 4A プロダクトは、全球を 64 の領域に分割し、領域毎の月平均の CO2 のフラックスを推定したものである。
レベル 4A プロダクトの観測データとの比較は、海域（緯度 5°× 経度 5°）についてほぼフラックスが一様であると考えられるので、船舶による観測データの利用が有効である。
一方、陸域については、領域内のフラックス分布パターンを仮定して、緯度 1°× 経度 1°のメッシュサイズでフラックスの分布が算出される。これに比べて CO2 フラックスの地上観測は「点」であり、フラックスの地域差が大きく、かつ観測点が少ない上に分布が空間的に偏っているため、レベル 4A の検証に直接用いることは困難である。これに対処するには陸域生態系モデルを用いたスケールアップの手法が必要である。これまで、わが国を含め各国でこれについて研究されている。
(4) CO2 全球濃度分布の比較
レベル 4B として提供予定のプロダクトは、緯度 1°× 経度 1°のメッシュサイズの 1 ヶ月平均の 3 次元濃度分布データである。レベル 4B と他の観測データの比較には、その基となる緯度 1°
× 経度 1°のメッシュサイズの 1 時間値または月平均値を用いる。比較用データとしてはレベル

6-60

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

2 の検証に用いたデータ（地上設置 FTS などによるカラム量、航空機観測などによる濃度プロファイル）や地上及び海上の観測で得られるデータを総合的に活用する。
(5) 他衛星との比較
CO2 や CH4 のカラム量を観測する他衛星との比較は、GOSAT プロダクトのデータ質の評価に有効である。その対象としては環境観測衛星 Envisat 搭載の SCIAMACHY（SCanning Imaging
Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartography）が代表的である。

6.7.2.4 SWIR 観測の誤差要因に関連するパラメータの検証
SWIR 観測の誤差要因に関するパラメータとしては、以下を検討中である。
(1) エアロソル・薄い巻雲
TANSO-FTS（SWIR）のレベル 2 アルゴリズムの妥当性を評価するために、プロダクトのデー
タ質の検証に加えて誤差要因に関連するパラメータであるエアロソルの光学的特性（光学的厚さ、波長指数及び一次散乱アルベド）や高度プロファイルを利用する。
また、FTS 観測あるいは航空機観測を行っている地点には、スカイラジオメータやライダーを設置する必要がある。
ライダーはエアロソルや薄い巻雲の高度分布を 15m 程度の精度で測定でき、偏光解消度から球形／非球形が区別できるため、これにより雨雲か巻雲か、砂塵かを区別できる。
スカイラジオメータは、太陽直達光及び天空の前方散乱を測定するが、これらから光学的厚さ、粒径分布、複素屈折率が導出でき、更に一次散乱アルベド、位相関数を求めることができる。こ
れらのデータは TANSO-CAI の検証にも利用する予定である。
(2) 地表面反射率
SWIR のリトリーバルの結果としての地表面反射率の精度確認のために MODIS や ASTER のデータを取得する。その際、対象地域は地表面が均質な場所を選ぶ。
(3) 酸素カラム量
バンド 1（O2 A バンド）から得られる酸素カラム量を検証する。
a. 地上気圧及びレーウィンゾンデデータ
定常的に観測を行っている高層気象観測地点のデータを利用し、必要に応じて観測を実施する。
レーウィンゾンデデータは、他の検証にも利用する予定である。
b. 客観解析値
高層気象観測地点の分布は海洋や発展途上国、極地でまばらであり均一ではないことから、客観解析値も検証に利用する。

6-61

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 6 章 GOSAT プロダクト

6.7.2.5 TANSO-FTS TIR プロダクトの検証
レベル 2 TIR CO2 及びレベル 2 TIR CH4 プロダクトの検証には、SWIR CO2 及び SWIR CH4 プロ
ダクトの検証用に収集・取得したデータを活用する。更に、気温、気圧、湿度のプロファイル、
地上の射出率データを加えれば有効である。夜間のデータについては取得されたデータを可能な限り活用する。

6.7.2.6 TANSO-CAI プロダクトの検証
CAI は、雲の有無やエアロゾルといった FTS プロダクトの誤差要因となるパラメータの測定を行う。FTS レベル 2 プロダクトの導出には、観測光路上の雲の存在を判定し、有効な FTS データの識別を行う必要がある。この有効な FTS データの識別は、CAI レベル 2 雲フラグプロダクトを用いて行う。そのため、CAI レベル 2 雲フラグプロダクトの検証が行われた。
検証の結果、CAI レベル 2 雲フラグにはアルゴリズム上の大きな問題は無く、極域・サングリ
ント領域を除いて、雲判別は概ね正常に行われていることが CAI 原画像との目視による比較によって確認されている。
また、FTS のフットプリントでの雲被覆の状況は FTS ブラウズデータを参照することによって確かめることができる。なお、FTS ブラウズデータは CAI 観測データから作成される。FTS ブラ
ウズデータの例を図 6.7-2 に示す。図中の赤い円が FTS の視野範囲、緑の矢印が GOSAT 衛星位
置の方位、橙色の矢印が太陽位置の方位を表す。

図 6.7-2 FTS ブラウズデータの例

6-62地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

第7章 GOSAT プロダクトの提供
7.1 プロダクトの保存
ユーザに提供するレベル 1 以上のプロダクトは、NIES GOSAT DHF で保存・管理する。GOSAT
運用予定期間の 5 年間のデータ量は、気象データなどの参照データや検証データを含めて、400TB程度となる見込みである。

7.2 プロダクト提供方針
7.2.1 データポリシー(1) GOSAT データポリシーの背景
a. 国連リモート・センシング原則における「非差別的な基本（Non-discriminatory basis）」に従い、
GOSAT データを配布する。
b. 国内外の協力を得て、迅速にデータ処理したうえで、広くデータ提供を行い、利用を促進する。
c. GOSAT データポリシーは、今後の研究開発の展開へ向けて、打上げ後に得られる GOSAT デー
タを、国際協調と国益とのバランスを保ちつつ利用していく方策を取り込んだものとする。
d. GOSAT データポリシーは、JAXA、NIES 及び環境省（以下、「3 機関」という。
）の以下の使命を最大限配慮する。
1) JAXA は、宇宙機関として、すべてのユーザに対して早期に多量のデータ配布を行って国内外の利用拡大をすすめ、GOSAT の成果を出す。
2) NIES は、データの質を評価した上で、また、データ配布を行って、信頼性の高い科学研究利用の拡大をすすめ、GOSAT の成果を出す。
3) 環境省は、国際協調と国益のバランスを保ちつつ、GOSAT データが国内外で科学研究に利用され、地球温暖化に関する不確実性が低減することにより、環境行政へ活用する。
(2) GOSAT データの配布時期の考え方について
a. 校正、検証作業が終了次第、迅速に全ユーザへのデータ配布を開始する。
b. 内部利用、研究公募に採択された研究者又は研究機関（RA ユーザ）、サイエンスチーム及び協定機関（センサ開発協力・研究協力･データ処理協力・必須データ提供協力）へは、校正や検証など GOSAT のデータ処理作業に必要な場合や GOSAT のセンサ開発やデータの利用研究に対する貢献を行う場合、その他のユーザよりも早くデータを配布するという優遇措置を行う。
(3) GOSAT データの配布方法
提供相手方と JAXA 又は NIES との間で協定/契約/オンライン約款同意方式等により取り決めを締結し下記(6)の利用条件を遵守させたうえで、原則オンラインで提供する。
データの件数が多数の場合、
JAXA 又は NIES が選定する民間提供機関から提供することがある。

7-1

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供(4) GOSAT データの配布価格
a. 地球観測システム開発及び地球科学研究目的利用の場合
データの複製等のために新たに発生する実費とする。ただし、オンラインによる提供の場合は無償とする。なお、3 機関の事業に資する広報・教育目的の利用については、限定量無償で配布する。
b. 上記 a 以外の目的の利用の場合（商業利用）
データの複製等のために新たに発生する実費に加え、提供数に応じた利用料等を徴収する。
(5) GOSAT データに対する権利
a. 3 機関は、提供する全てのデータについて、著作権その他一切の知的財産権を有する。
b. ユーザが高次付加価値データ・製品19を作成した場合、3 機関は当該データについて自己の保有する著作権（一次著作物の著作権者としての権利）を行使せず、利用者は高次付加価値データの作成者の保有する著作権に基づいて利用できる。ただし、商業利用の場合は、上記(4)b のと
おり、利用料等を徴収する。
c. 3 機関は、3 機関が地球観測システム開発及び地球科学研究目的に利用する場合において、RA及び AO1 が商業利用以外の目的で作成した高次付加価値データ・製品を利用できる権利を有する。
(6) データ利用条件
a. 平和利用目的に反する利用の禁止
b. 目的外利用の禁止
c. 第三者への再配布の禁止。
（JAXA 又は NIES と協定等を締結したデータ配布機関は第三者への再配布が可能だが、データ配布機関からデータを入手した者の第三者への再配布は禁止する。）
d. GOSAT データを利用し、成果を公表する際は以下のいずれかのデータの出所表示を義務付ける。
©JAXA/NIES/MOE
Copyright: JAXA/NIES/MOE©宇宙航空研究開発機構/国立環境研究所/環境省
Copyright: 宇宙航空研究開発機構/国立環境研究所/環境省
なお、高次付加価値データ・製品を作成し、第三者へ提供（公表含む）する場合についても
JAXA/NIES/MOE が原初データの提供者である（Original data provided by JAXA/NIES/MOE）旨の表示を義務付ける。
e. 3 機関の同意なく共同実施（京都議定書第 6 条）
、クリーン開発メカニズム（京都議定書第 12条）及び国際排出量取引（京都議定書第 17 条）のために GOSAT データ及び高次付加価値デー
タ・製品を利用することを禁止する。この目的のために利用する場合は、3 機関の同意を得て
19

改変データのうち、高度なデータ処理（データ解析または複数衛星データの組合せ、データ以外の外部情報に基づく画像処理、物理量変換等を行うこと）を施し改変したデータで、かつ原初データに復元不可能なものをいう。
7-2

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第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

取り決めを締結の上、利用することができる。
f. 地球観測システム開発及び地球科学研究目的利用の場合、成果の報告又は公表を義務付ける。
なお、打上げ後 3 ヶ月から打上げ 9 ヶ月後までの間について、ユーザが GOSAT データを利用した成果を公表する場合は、成果の写しを 3 機関に送付することを義務付ける。
g. 衛星及び地上設備の問題によるデータの欠損、品質の低下、提供時期の遅延のほか、データ提供が不可能になった場合、3 機関はその責任を負わない。
(7) データ提供先の個別情報の取り扱い
データ提供先の個別情報については JAXA と NIES の間で相互に交換しない。必要に応じて、
JAXA 又は NIES はデータ利用者のタイプと配布したデータの利用実績の統計情報を相手方に提供する。

7.2.2 ユーザ区分
GOSAT データのユーザ区分を表 7.2-1 に示す。
表 7.2-1 ユーザ区分
ユーザ区分
プロジェクトスタッフ（Project Staff ; PS)

説明
GOSAT プロジェクトの実施主体である 3 機関に所属し、GOSAT プロジェクトに関わる研究者、職員など。また、3 機関よりの委託を受けて GOSAT プロジェク
トに関わる他機関の研究者や職員など。

RA 研究者
PI 及び CI20で、3 機関が認め、登録した研究者。
（RA Investigator ; RA）
RA*研究者(RA*)
RA 研究者の中でアルゴリズム研究・校正・検証に関わる研究課題を実施し、3（RA* Investigator ; RA*）
機関が認め、登録した研究者。
サイエンスチームメンバ
3 機関が運営する GOSAT サイエンスチームのメンバー。
（Science Team member;ST） （ワーキンググループのリーダ及びサブリーダを含む）
サイエンスチームメンバ*
GOSAT サイエンスチームのメンバーの中で、アルゴリズム研究・校正・検証に（ Science Team member* ;関わる研究課題を実施し、3 機関が認めたメンバー。
ST*）
協定機関（センサ開発協力、 GOSAT プロジェクトに対して、センサ開発、研究、データ処理の面で協力を行研究協力、データ処理協力、 うために、または GOSAT のデータ処理に必須なデータを提供するために、3 機関と協定を締結した機関。
必須データ提供協力）（Alliance Organizations 1 ; なお、AO1 が当該作業の実施のみを目的として契約し、3 機関が把握している研AO1)
究者21については、AO1 の一員とみなす。
協定機関（アルゴリズム研
究、校正検証協力）
AO1 の中で GOSAT プロジェクトに対して、アルゴリズム研究、校正・検証の面（Alliance Organizations 1* ; で協力を行うために、3 機関と協定を締結した機関。
AO1*）
協定機関（データ配布協力）
GOSAT プロジェクトに対して、GOSAT データの配布の面で協力を行うために、（Alliance Organizations 2 ;3 機関と協定を締結した機関。
AO2）
一般ユーザ
上記以外の一般のデータユーザ（General user ; GU）

ユーザ区分によって、入手できるプロダクトが異なる。詳細については 6.2 項を参照されたい。
20

Principal Investigator 及び Co Investigator の略。RA に採択された研究課題を実施する研究者のうち、その研究課
題の研究代表者及び研究分担者を表す。
21
研究者とは、AO1 が処理した高次処理データを利用する者を含む。
7-3

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第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

7.2.3 処理バージョン
校正・検証結果を元に処理アルゴリズムは変更される。この変更内容に応じた各段階を処理バ
ージョンとして定義する。
GOSAT プロダクトではアルゴリズム改訂に際して、その変更の種類や規模によりメジャーバー
ジョンとマイナーバージョンを定義する。
なお、 標準プロダクトのバージョンによる違い 、 観測期間とバージョンの関係 に関する情報は 7.3 で後述する GOSAT プロダクト提供サイト GUIG から提供される。
更新された処理バージョンで過去の観測データの再処理が断続的に行われており、同じ観測日で異なる処理バージョンのプロダクトが存在するため、GUIG でのデータ検索の際には処理バー
ジョンの選択に留意する必要がある。
また、各プロダクトのファイル名には処理バージョンが含まれる。ファイル名定義については
6.3 項を参照のこと。
一般ユーザが入手可能な標準プロダクトの処理バージョンの定義について以下に記す。

7.2.3.1 TANSO-FTS レベル 1B プロダクトのバージョン
TANSO-FTS レベル 1B プロダクトのバージョンは、以下のように定義される。
【 AAAPPP 】
AAA ：アルゴリズムバージョン
PPP：パラメータバージョン

AAA、PPP とも 1 桁目はメジャーバージョン、2，3 桁目はマイナーバージョンを表す。

7.2.3.2 TANSO-CAI レベル 1B、1B+ 及び高次プロダクトのバージョン
TANSO-CAI レベル 1B、1B+ 及び高次プロダクトのバージョンは以下のように定義される。
【 VMM.NN 】
V

：固定値

MM

：メジャーバージョン

NN：マイナーバージョン

7.2.4 校正ステージ及び検証ステージ
標準プロダクトには、プロダクトの校正・検証段階に応じたステージがある。標準プロダクトのうち、レベル 1 プロダクトには 4 段階の校正ステージがあり、レベル 2 及びレベル 3 プロダク
トにはそれぞれ 4 段階、3 段階の検証ステージがある。
それぞれの校正ステージ及び検証ステージの定義を表 7.2-2〜4 に示す。表のうち、「確定（C）」

7-4

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供が一般ユーザへの公開対象である。
なお、研究プロダクト及びインターナルプロダクトには、ステージは定義されない。
表 7.2-2 レベル 1 標準プロダクトの校正ステージの定義
校正ステージ
未チェック(U)Unchecked
Preliminarily
未校正(P)
checked
初期校正済みCalibrated
(Ca)
確定(C)

Confirmed

ステージの定義
観測データを処理しただけのプロダクト。
観測データを処理し、目視レベルで確からしい結果が得られたプロダクト。
センサの校正を終え、その妥当性が確認されたプロダクト。
校正済みプロダクトを一定期間、限られたユーザが利用し、報告された問題に対処したプロダクト。

表 7.2-3 レベル 2 標準プロダクトの検証ステージの定義
検証ステージ
未チェック(U)Unchecked

初期チェック済み(P)Preliminarily
checked

検証済み(V)

Validated

確定(C)Confirmed

ステージの定義
レベル 1 プロダクトを処理しただけのプロダク
ト。
レベル 1 プロダクトを処理し、目視レベルで確からしい結果が得られたプロダクト。
検証データ（地上観測データなど）との比較解析を終え、その妥当性が確認されたプロダクト。
検証済みプロダクトを一定期間、特定ユーザが利用し、報告された問題に対処したプロダクト。

表 7.2-4 レベル 3 標準プロダクトの検証ステージの定義
検証ステージ
未チェック(U)Unchecked

評価済み(E)

Evaluated

確定(C)Confirmed

ステージの定義
レベル 1 またはレベル 2 プロダクトを処理しただけのプロダクト。
レベル 1 またはレベル 2 プロダクトを処理し、目視レベルで確からしい結果が得られたプロダ
クト。
評価済みプロダクトを一定期間限られたユーザが利用し、データに関する問題が報告されなかったプロダクト。

7.2.5 データ利用目的
GOSAT データの利用目的は、以下の区分とする。
(1) 地球観測システム開発及び地球科学研究目的利用（商業利用を除く）
a. 技術開発
地球観測技術に資する衛星及び搭載センサの評価、解析技術の高度化及び次期地球観測衛星システム、地上システム技術への還元
b. 実利用化研究/実利用実証
地球環境分野におけるデータの実利用化研究、実利用実証
c. 地球科学研究等

7-5地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

地球環境変動メカニズムの把握等、地球科学の進展や地球規模の環境問題への対処に貢献するための地球科学研究
d. その他、JAXA、NIES、環境省事業に資するもの
JAXA、NIES、環境省の事業の普及、啓発に資する広報、教育目的等、3 機関の事業に資するデータ利用(2) 上記以外の目的の利用（商業利用）

7.3 データ検索及び注文
研究公募に採択された研究者、協定機関の研究者、及び一般ユーザへのプロダクトの提供はGUIG を通して行う。以下では一般ユーザを対象として記述する。
GUIG へのアクセスは GOSAT プロジェクト トップページより行う（図 7.3-1 参照）。 GOSAT
プロジェクトでは GOSAT の最新情報、技術情報、事業成果などの情報を入手できる。以下にGOSAT プロジェクトの URL を記す。
GOSAT プロジェクト URL http://www.gosat.nies.go.jp/
図 7.3-1 の赤枠で示したメニューをクリックすることで、GUIG にアクセスできる（図 7.3-2 参照）。
GUIG ではデータ検索・注文の他、プロダクトの仕様など GOSAT プロダクトの技術情報を入手
できる。

7-6

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

クリックし、GUIG へ
アクセスする。

図 7.3-1 GOSAT プロジェクトのウェブサイト

図 7.3-2 GUIG （NIES の GOSAT プロダクト提供サイト）トップページ

7-7

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

7.3.1 GUIG の機能概要(1) 利用者管理
ユーザ情報の登録・更新や、パスワードの再発行を行う。これらの操作は図 7.3-3 のユーザ認証画面より行う。
(2) プロダクト検索・注文
検索条件を入力・指定し、データベースよりプロダクト単位で観測データを検索し、任意のデータを注文する。
これらの操作は図 7.3-4 メニュー選択画面の プロダクト提供 ＞ L1・L2 プロダクト検索・注文

または

L3・L4 プロダクト検索・注文より行う。

(3) プロダクト観測データ取得
注文したプロダクト観測データをオンラインでダウンロードする。
操作は図 7.3-4 メニュー選択画面の プロダクト提供＞

プロダクト取得より行う。

(4) 情報提供
GOSAT プロダクトの仕様、アルゴリズム、パスカレンダー等の情報を提供する。図 7.3-4 メニ
ュー選択画面のドキュメントまたは

観測情報 からアクセスする。

本ハンドブックで参考文献としている文書の大半を GUIG より入手可能である。
2010 年 12 月現在公開中の情報を以下に列挙する。
a. ドキュメント（GUIG よりダウンロード可能）
1) ATBD（アルゴリズム基準書; Algorithm Theoretical Basis Documents）、プロダクトフォーマット
説明書、プロダクト説明、検証結果
2) 標準プロダクトのバージョンによる違い
3) 提供中のプロダクト一覧、観測期間とバージョンの関係
4) FTS SWIR レベル 2 プロダクト月別留意事項
b. 観測情報（GUIG で閲覧可能）
1) パスカレンダー
2) 観測運用状況
3) SWIR レベル 2 全球分布
上記メニューはゲストユーザログインでもダウンロードまたは閲覧が可能である。

7-8

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第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

図 7.3-3 ユーザ認証画面

図 7.3-4 メニュー選択画面（図 7.3-3 に示すユーザ認証画面でログインした後に表示）

7.3.2 プロダクト検索、注文及びデータ取得
プロダクトの検索、注文及びデータ取得の流れを図 7.3-5 に示す。
プロダクト種、観測期間、観測領域等の条件を入力して検索対象を選択し、表示された結果より注文を行う。また、観測 ID が予め分かっている場合は、直接 ID を指定し検索できる。
なお、検索のみならば、ユーザ登録を行わず、ゲストユーザログインで可能である。

7-9

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

GOSAT User Interface Gateway

ユーザ認証

メニュー選択検索条件の選択

プロダクト検索(STEP1)

観測 ID の指定

検索対象の選択(必須)

プロダクト検索(STEP2)

プロダクトバージョンの指定

観測期間の選択(必須)

プロダクト検索(STEP3)
観測地域の選択(必須)

プロダクト検索(STEP4)
詳細指定(任意)検索結果

注文受付確認

注文受付完了プロダクト生成完了メールの受信

データの取得図 7.3-5 プロダクトの検索、注文及びデータ取得のフロー

7-10地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

検索・注文方法の詳細については、GUIG トップページより、「このサイトの利用手引」> 「操作マニュアル」を参照されたい（図 7.3-6）。

図 7.3-6 一般ユーザ向け操作マニュアル
注文後、プロダクト生成が完了すると、図 7.3-7 のようなプロダクト生成完了メールが登録アドレスに自動送信されるので、GUIG にログインし、生成済みとなったプロダクトをダウンロード
する（図 7.3-8 参照）。

図 7.3-7 プロダクト生成完了メール

7-11

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）初版
第 7 章 GOSAT プロダクトの提供

図 7.3-8 プロダクトの取得方法
取得したプロダクトの表示ツールに関して、GUIG トップページ >「ツール」に参考情報が掲載されているので、参照されたい（図 7.3-9 参照）。

図 7.3-9 GOSAT プロダクトの表示ツールに関する参考情報

7-12

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第 8 章 問い合わせ

第8章 問い合わせ
8.1 ハンドブックについて
宇宙航空研究開発機構〒305-8505

宇宙利用ミッション本部 衛星利用推進センター

茨城県つくば市千現 2-1-1

TEL：029-868-4097、FAX：029-868-5987
E-mail：GOSAT@jaxa.jp

8.2 データについて
国立環境研究所〒305-8506

GOSAT プロジェクトオフィス

茨城県つくば市小野川 16-2

受付時間：平日 10:00 - 17:00 (JST)、土日祝日を除く○全般（一般的な内容）
TEL：029-850-2966、E-mail：gosat-prj1@nies.go.jp○RA 関連TEL：029-850-2966、E-mail：gosat-prj1@nies.go.jp○プロダクト＆サービスについて
TEL：029-850-2568、E-mail：gosat-support@nies.go.jp

8-1

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初版
付録

付録 A1 略語集
ADEOS

： ADvanced Earth Observing Satellite
地球観測プラットフォーム技術衛星「みどり」

ADEOS-Ⅱ： ADvanced Earth Observing Satellite -Ⅱ
環境観測技術衛星「みどりⅡ」

ALOS： Advanced Land Observing Satellite
陸域観測技術衛星「だいち」

AMSR-E： Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS
改良型高性能マイクロ波放射計

AO1： Agreement Organization 1
協定機関（センサ開発協力、研究協力、データ処理協力、必須データ提供協力）

AO1*： Agreement Organization 1*
協定機関（アルゴリズム研究、校正検証協力）

AO2： Agreement Organization 2
協定機関（データ配布協力）

AOCS： Attitude & Orbit Control System
姿勢軌道制御系

APID： Application Processor ID
アプリケーション・プロセス ID

ASP： Analog Signal Processor
アナログ処理部

ASTER： Advanced

Spaceborne

ThermalEmissionradiometer
アスター
AT： Along Track
アロングトラック

ATBD： Algorithm Theoretical Basis Documents
アルゴリズム基準書

AVHRR： Advanced Very High Resolution Radiometer
改良型超高分解能可視赤外放射計

CAM： CAMera
モニタカメラCCSDS： Consultative Committee for Space Data System
宇宙データシステム諮問委員会

CI： Co Investigator

付-1

and

Reflection

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付録

研究分担者
CT

： Cross Track
クロストラック

DEM： Digital Elevation Model
数値標高モデルDN： Digital Number
デジタル値

DT

： Direct Transmission
直接伝送系

ECMWF

： European Centre for Medium-range Weather Forecasts
ヨーロッパ中期予報センター

EIS： EORC Information System
EORC 情報システム

EOC： Earth Observation Center
地球観測センター

EPS： Electrical Power System
電源系

FFT

： Fast Fourier Transform
高速フーリエ変換

GCP： Ground Control Point
地上基準点

GLI

： GLobal Imager
グローバルイメージャ

GOSAT： Greenhouse gases Observing SATellite
温室効果ガス観測技術衛星（いぶき）GOSAT MMO

： GOSAT Mission Management and Operation system
GOSAT ミッション運用管理設備

GPS： Global Positioning System
全地球測位システム

GU： General User
一般ユーザ

GPV

： Grid Point Value
格子点データGUIG： GOSAT User Interface Gateway
GOSAT ユーザインタフェースゲートウェイ

HDF5： Hierarchical Data Format Version 5
階層型データフォーマット バージョン 5

付-2

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付録

HITRAN： HIgh resolution TRANsmission molecular absorption database
高分解能分子吸収スペクトルデータベース

HK： House Keeping
ハウスキーピング

IMC： Image Motion Compensation
移動補正

InGaAs： Indium Gallium Arsenide
インジウム ガリウム ヒ素

INT： INTegration hardware
計装系

JAXA

： Japan Aerospace eXploration Agency
宇宙航空研究開発機構

KSAT： Kongsberg Satellite Services
コングスバーグ衛星サービス社

L： Levelレベル

LBLRTM： Line-By-Line Radiative Transfer Model
ラインバイライン放射モデル

LLM： Light Load Mode
軽負荷モードMAP： Maximum A Posteriori
最大事後確率推定法

MDHS： Mission Data Handling System
ミッションデータ処理系

MDP： Mission Data Processor
データレコーダ

MODIS： MODerate resolution Imaging Spectroradiometer
モディス

MOE

： Ministry Of the Environment
環境省

MOS-1

： Marine Observation Satellite-1
海洋観測衛星「もも 1 号」

NASA

： the National Aeronautics and Space Administration
アメリカ航空宇宙局

NCSA： National Center for Supercomputing Application
米国スーパーコンピュータ応用センター

NDSI： Normalized Difference Soil Index

付-3

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付録

正規化土壌指数
NDVI： Normalized Difference Vegetation Index
植生指数

NetCDF： Network Common Data Form
ネットシーディーエフ

NIES： National Institute for Envionmental Studies
国立環境研究所

NIES GOSAT DHF： NIES GOSAT Data Handing Facility
NIES GOSAT データ処理運用施設

NOAA： National Oceanic and Atmospheric Administration
米国海洋大気庁

OMI： Ozone Monitoring Instrument
オゾン観測装置

PC-MCT： PhotoConductive -Mercury Cadmium Tellurium
光導電型水銀 カドミウム テルライド

PDL： PaDdLe
太陽電池パドル系

PFT

Pre-Flight Test
打ち上げ前地上試験

PI： Principal Investigator
研究代表者

PS

： Project Staff
プロジェクトスタッフ

RA： Research Announcement
研究公募： RA Investigator
RA 研究者RA*： RA* Investigator
RA*研究者

RCS： Reaction Control Subsystem
推進系

SCIAMACHY： SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric
CHartographY
スキアマキーSi： Silicone
シリコン

S-LLM

： Super Light Load Mode

付-4

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）
初版
付録

超軽負荷モードSMACS： Spacecraft MAnagement Control System
衛星管制システム

SNR： Signal to Noise Ratio
SN 比

ST

： Science Team member
サイエンスチームメンバ

ST*： Science Team member *サイエンスチームメンバ*

STR： STRucture
構体系

SvalSat： Svalbard Satellite station
スバルバード局

SWIR： Short Wave InfraRed
短波長赤外

TANSO

： Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation
タンソ

TANSO-CAI： TANSO-Cloud and Aerosol Imager
雲・エアロソルセンサ

TANSO-FTS： TANSO-Fourier Transform Spectrometer
温室効果ガス観測センサ

TCS： Thermal Control System
熱制御系

TEDA

： Technical Data Acquisition Equipment
技術データ取得装置

TIR： Thermal InfraRed
熱赤外

TKSC

： TsuKuba Space Center
筑波宇宙センター

TT&C： Tracking Telemetry and Command
テレメトリ追跡及びコマンド

TTC-DH： Telemetry Tracking and Control subsystem-Data Handling
テレメトリ・トラッキング・コマンド系 - データハンドリン
グ部

TTC-RF： Telemetry Tracking and Control subsystem-Radio Frequency
テレメトリ・トラッキング・コマンド系 - RF 部

uFDS： unified Flight Dynamics System

付-5

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初版
付録

統合型軌道力学系システム
USGS： United States Geological Survey
アメリカ地質調査所

WDCGG： World Data Center for Greenhouse Gases
温室効果ガス世界資料センター

WMO： World Meteorological Organization
世界気象機関ZPD： Zero Path Difference
光路差ゼロ

付-6

地球観測データ利用ハンドブック（GOSAT / いぶき）
初版
付録

付録 A2 用語の定義(1) インターフェログラム
フーリエ干渉計を利用して、装置に入射する光を 2 つに分離し、一方の光路の長さを徐々に変化させて、再び 2 つの光を干渉させることによって得られる干渉光パターン。
(2) サングリント
一般には太陽光の水面における鏡面反射現象をいう。鏡面反射点は太陽、センサ、鏡面反射点が同一面内にあり、入射角と反射角が等しいところをさす。センサヘの入射光が最も強くなるのは鏡面反射帯を含む一帯になるので、FTS の水面の観測では鏡面反射点近傍を観測する。
(3) サングリント発生領域
サングリント発生領域とは、地理的にサングリントが発生すると判定された領域である。通常は海表面が指定されることを想定している。本情報は、以下の様な形で提示される。


地表面上の緯度経度で指定されたポリゴンとする。



緯度経度は WGS84 とする。



ポリゴンの 2 点間の辺は、等緯経度図法上での直線とする。

(4) サングリント運用範囲
サングリント運用範囲とは、サングリント運用を行う衛星位置の範囲を示したものである。
通常は衛星直下が海の区間が指定されることを想定している。本情報は、以下の様な形で提示されるものとする。


44 パスの各周回における、観測開始緯度引数と観測終了緯度引数を観測点数のモード別に指定されたもの。例えば、パス 1 については、1 点〜9 点観測モードのそれぞれの場合の観測開始緯度引数と観測終了緯度引数が指定される。緯度引数は、真緯度引数での指定とする。

(5) 運用段階定義
運用段階

定義

打上げ準備段階

追跡管制隊発足から打上げ 4 時間前まで

打上げ段階

打上げ 4 時間前から打上げ後衛星分離まで

初期段階

定常段階

クリティカル運用期間

備考

衛星の初期チェックアウトを行う期間

3 ヶ月

初期校正検証運用期間

初期校正、検証を行う期間

3 ヶ月

定常観測運用期間

定常観測を行う期間

4.5 年

設定運用期間以降の運用

打ち上げ後 5 年以降

初期機能確認運用期間

後期利用段階付-7

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付録(6) 平均緯度引数
平均緯度引数（φm）は、昇交点から経過時間（t）に比例する昇交点からの角度を表すパラメータであり、以下の式で表される。


φm = 2π× t/T (rad.)φm：平均緯度引数 (rad.)t：昇交点からの経過時間 (sec.)T：衛星軌道周期 (sec.)
衛星位置

昇交点からの経過時間 t (sec)

昇交点

赤道面
地球

周期 T (sec)(7) 真緯度引数
真緯度引数（φf）は、軌道面座標系での昇交点からの角度を表すパラメータであり、以下の式で表される。
φf = ω+ f

φf：真緯度引数 (rad.)ω：近地点引数 (rad.)f：真近点離角 (rad.)
衛星位置
近地点
f (rad.)ω(rad.)
昇交点

赤道面
地球

衛星軌道

付-8

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初版
付録

付録 A3 参考文献


プロダクト仕様関連の源泉資料
 JAXA GOSAT プロダクト定義書（技術資料番号：NEB-060004）
 NIES GOSAT プロダクト定義書（文書番号：NIES-GOSAT-PO-001）
 GOSAT レベル 1 プロダクトフォーマット説明書（技術資料番号：MAS-1000066）
 NIES GOSAT プロダクトフォーマット説明書（文書番号：NIES-GOSAT-PO-005）
 GOSAT データポリシー

処理アルゴリズム関連の源泉資料
 GOSAT TANSO アルゴリズム基準書（技術資料番号：SAT-060021）
 GOSAT TANSO-CAI L1B 処理アルゴリズム基準書（文書番号：NIES-GOSAT-PO-009）
 GOSAT TANSO-CAI L1B+処理アルゴリズム基準書（文書番号：NIES-GOSAT-PO-011）
 GOSAT TANSO-FTS SWIR ガス濃度算出処理アルゴリズム基準書（文書番号：NIES-GOSAT-PO-013）
 GOSAT TANSO-FTS L3 処理アルゴリズム基準書（文書番号：NIES-GOSAT-PO-017）
 GOSAT TANSO-CAI L2 雲フラグ算出処理アルゴリズム基準書（文書番号：NIES-GOSAT-PO-015）
 研究公募 添付資料 B GOSAT/TANSO 校正・検証計画及び処理アルゴリズム概要



データ検索及び注文サービスに関する源泉資料
 GUIG 操作マニュアル

付-9

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行

日：2011 年 3 月 初版発行

企画・発行：独立行政法人 宇宙航空研究開発機構