国土防災リモートセンシング研究会
ワークショップ
2014.11.27

InSARによる変動計測技術の紹介
株式会社NTTデータCCS

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SAR（合成開口レーダ）とは？
・マイクロ波レーダ
・全天候型
・昼夜観測可能・地形の強調効果（植生を透過する）
・干渉性を利用した
地殻変動抽出Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation

2光学センサとの違い（METI/JAXA)（METI/ERSDAC)

ASTER画像（富士山周辺）

JERS-1画像（富士山周辺）

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Spaceborne SAR Sensors
Satellite

SensorOperator

Launched

Operation
statusResolution(m)

Observation
width(km)Repeatcycle(days)

Band

ERS-1

AMI

ESA
(Europe)

July 10, 1991

Ended March 10, 2001

3010035C

ERS-2

AMI

ESAApril 21, 1995

March 19, 2003

3010035C

ENVISATASAR

ESAMarch 1, 2002

Ongoing

3010035C

RADARSATSAR

MDA(Canada)

November 4, 1995

Ongoing

85024

C

RADARSAT２SAR

MDA(Canada)

December 14, 2007

Ongoing11824

CJERS-1SAR

NASDA(Japan)

February 11, 1992

Ended October 12,
1998

1875

44

L

ALOS

PALSARJAXA(Japan)January 24, 2006

Ended May 12,2011107046

L

TerraSAR-X

TerraSAR-x

DLR(Germany)

June 15, 2007

Ongoing

0.6

511X

CosmoskymedSAR

ASI(Italy)

June 7, 2007
December 9, 2007
October 24, 2008November 6, 2010

Ongoing

11016X

ALOS2SARJAXA(Japan)

May 24,2014

Ongoing

35014L

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SAR: Synthetic Aperture Radar
Synthetic Aperture: A dataacquisition techniquethat improves the radar
resolution
by simulating a very largeantenna while actuallyusing a much smaller
device.

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SAR data (Single look complex image)around Mt. Fuji ( All weather day / night operation)
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InSARへの応用〜Interferometry手法を用いた地殻変動抽出事例〜

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SAR interferometry to capture the movements
produced by the 1992 earthquake in Landers, California.

ランダース地震（1992）
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兵庫県南部地震（1995）
8Application examples of Differential Interferometry

This image indicates that SAR
captured the fault motion by theKagoshima earthquake (1997.3
M6.3).

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InSARの原理〜シミュレート画像を通してInSARの原理を理解する〜

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SAR
Master ImageInSAR/D-InSAR: 処理フロー
SAR
Slave Image

DEM
干渉処理

Phase Unwrapping

初期干渉画像

軌道縞の除去変動縞

地形成分
地形縞の除去11Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation

dφ=4π(R-R’)/λCopyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation

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干渉SARシミュレート位相

マスター画像の位相

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スレーブ画像の位相（横に50mシフト）

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←50m→

Sat2
Sat1

←50m→衛星軌道が横に50mシフトした干渉縞

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Sat2

↑
10m
↓ ←50m→

Sat1←50m→衛星軌道が横に50mシフト、天頂方向に10mスライドした干渉縞

15Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation

Sat2↑
10m↓ ←50m→

Sat1←50m→衛星軌道が横に50mシフト、天頂方向に10mスライドした干渉縞

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干渉SARシミュレート差分位相軌道縞をシミュレートした干渉縞

初期干渉縞から軌道縞を除去した地形縞

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DInSAR 処理概念図②シミュレートした
軌道縞断面図③地形縞断面図⑤DInSAR断面（変動なし）⑥DInSAR断面（地形縞残存）①InSAR観測位相断面図
結果④シミュレートした
地形縞断面図⑦DInSAR断面（変動あり）

Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation⑧DInSAR断面（軌道推定失敗）18雲仙普賢岳への適用〜JERS-1データを用いた火山変動の抽出〜

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初期干渉画像（島原半島）
921214-930127
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干渉画像（島原半島）
921214-930127
Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation21

火山変動の抽出 [雲仙普賢岳（1992.12ー1993.1）]

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22衛星間の位置関係
衛星１
Baseline
衛星2

B⊥
ベースラインの垂直成分（地形縞／軌道縞に影響する）

視線方向B〃

視線方向

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千葉県房総半島における地盤沈下の検出〜年数cmの変化を捉えることは可能か？〜

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地盤地域へのInSAR手法の有効性

断層運動

地盤沈下
θ

Ｒ：変動前

Ｒ‘：変動後

Ｒ：変動前

δR =R’ - R=0

Ｒ‘：変動後δR =R’ - Rd

δRd = δR/cosθ
d:真の地盤沈下量

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平成16年度 地盤沈下分布

引用：環境省ホームページ（http://www.env.go.jp/）
Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation26地盤沈下量一覧

引用：環境省ホームページ（http://www.env.go.jp/）
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水準測量データ分布

水準点:810点

出典: 千葉県水準測量成果表（毎年千葉県が発行）Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation

期間:1993.1.1-1998.1.1
2828

水準測量による地盤変動マップ
期間1995.1.1-1998.1.1

差分干渉SAR画像による地盤変動マップ
期間1995.1.27-1998.3.16
29
29

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地盤沈下鳥瞰図

北東からみた千葉県の地盤変動鳥瞰図
コンター:
水準地盤沈下量
単位：[mm]-190

0150[mm]

差分干渉SAR画像による地盤変動マップ
期間1995.1.27-1998.3.16

30

南西からみた千葉県の地盤変動鳥瞰図
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Ground-water Pumping in Japan
BA

A

A’

B

B’

A’
+100mmB’
Method ofMeasurement-100mmDensity ofMeasurements

Leveling

1 point / km2

InSAR1111 points/km2(Resolution 30m)

Leveling does not capture peaks of height change.
31
31

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差分干渉画像（ERS-2）
地盤沈下マップ（2002年1月1日〜2003年1月1日）

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Copyright © 2013 NTT DATA CCS Corporation32

東北地方の地盤沈下事例〜地盤沈下と地方自治体の対応〜

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地盤沈下への適用事例（宮城県、山形県）-π

宮城県
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山形県

0π

山形県
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地盤沈下に対する地方自治体の対応
地盤沈下把握地盤沈下要因備考

例１

有名な地盤沈下地域に対する経年変化を水準測量によって観測している。

農業用水汲み上げ

それ以外の地盤沈下に対して対応する予算がない。

例２

井戸水の水位観測データがあるのみでどこで地盤沈下が発生しているか把握していない。

生活用水汲み上げ
融雪装置

住民は、地盤沈下の原因およびどこで発生しているかについては把握している。

例３

毎年水準測量を行っており、水準点も必要に応じて増やす計画もある。

融雪装置

効率の良い水準測量を実施できるならば興味がある。

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まとめ

・以前は、SARデータやソフトが高額で、InSARを始めることは、非常に困難であった。しかし、現在では、フリーのソフト(GMTSAR)がソースコード付きで入手可能である。
・センサーの精度向上や軌道制御により干渉可能なデータの割合が向上した。
・最近は、複数のInSARデータから時系列解析をして精度を向上させる手法も出て来ており、点の変動解析が可能となっている。

InSARを使ってみませんか？

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ご清聴ありがとうございます
株式会社NTT データ CCS

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