リモートセンシングによる
地質マッピングと環境モニタリング
Geological Mapping and Environmental
Monitoring by Remote Sensing

名古屋大学 大学院環境学研究科
山口 靖 Yasushi Yamaguchi
最終講義 2021年3月6日
Last Lecture on 06 March 2021
08 Sept. 2014
Goldfield, NV, U.S.A.

本日の講義内容 Contents
1．私の研究履歴 （15分）
My Research History

2．ASTERプロジェクトについて （15分）
ASTER Project

3．地質マッピングのための多バンドデータ処理 （35分）
Multiband Processing for Geological Mapping

4．環境モニタリング （７分）
Environmental Monitoring

5．おわりに （８分）
Concluding Remarks

合計 80分

1. 私の研究履歴
My Research History

研究テーマの推移

1996年名大赴任直後

研究テーマの推移

ASTER
打ち上げ

環境学研究科創設

2021年3月時点

かぐや 研究科長
打ち上げ 就任

定年退職

出版した論文の引用回数：

Google Scholar

山口（1981）

1976年～1980年： 卒業論文・修士論文
北部北上山地の地質構造
・伝統的な構造地質学・層位学
・地質構造帯区分の見直し（北上外縁帯）
・合計約200日間の地質調査

1980年4月: 工業技術院 地質調査所に入所
地殻熱部 地殻熱探査課
1980年10月～1982年4月（1年6ヶ月）：
新エネルギー総合開発機構（NEDO)出向
・航空機搭載合成開口レーダ（SAR)による日本全国の地熱資源調査を担当
・リモートセンシングとの出会い
・SAR画像からのリニアメントや火山層序の解析Nationwide Radar Mapping for Geothermal Exploration(1980-1983)

Flight path map

Aero Service Co.’s GEMS
Airborne SAR System
X-band (9.6 GHz or 3 cm)
Resolution: 10 m X 12 m
Off-nadir: 55 - 80 deg.
Swath: 37 km

低伏角SAR画像では、照射方向に対して約30度のリニアメントを選択的に強調 （山口, 1984）（日本リモートセンシング学会論文奨励賞）

しかし、リニアメント解析には限界を感じる。

1984年11月～1986年3月 （1年5ヶ月）：
米国スタンフォード大学
Ronald J. P. Lyon 教授の元に留学（地質リモートセンシングの権威）

・リモートセンシングの基礎の勉強
・岩石・鉱物の反射スペクトル測定
・地質マッピングのための画像処理法

Dar Roberts

Prof. Ron Lyon

衛星データが入った
1600 bpiのCCT（磁気テープ；40 MB）
IBM XT

Dave Mouat

メインフレーム時代にIBM PCを使って衛星データの画像処理を行い、雑誌に掲載された。
“PC in the Sky”

スタンフォード大学構内（1985年頃）

スタンフォード大学の屋上で反射スペクトル測定中
Lyon教授の娘のアンさんと1986年～19９6年頃: 地質調査所での研究(1) リモートセンシングによる地質解析
・ 航空機SARデータの解析
・ 地球資源衛星1号（JERS-1）の開発

地球資源衛星1号（JERS-1)
1992年2月11日： JERS-1打ち上げ（1998年10月12日まで運用）

Japanese Earth Resources Satellite (JERS-1)
February 11, 1992 (Launch) to October 12, 1998
Sun-synchronous polar orbit, 10:45 AM local time566 – 570 km altitude, 44 days revisit
Synthetic Aperture Radar (SAR)
Optical Sensor （OPS)© JAXA

198９年11月： 理学博士（東北大学）「Discrimination of Lithology Using Remote Sensing
Data in the Visible and Near-Infrared Regions」（可視－近赤外域のリモートセンシングデータによる岩相識別）

・ 地球資源衛星1号（JERS-1)の光学センサ（OPS)を想定した、スペクトル指標による
岩相識別法 (Yamaguchi, 1987) など。
・ しかし、OPSデータには問題があり、この方法の実データへの本格的な適用は、ASTERの出現まで待つ必要があった。

1986年～19９6年頃: 地質調査所での研究(1) リモートセンシングによる地質解析
・ 航空機SARデータの解析
・ 地球資源衛星1号（JERS-1）の開発
・ ASTERの開発 →次章で詳しく説明
・ 月レーダーサウンダー(LRS)の提案 →後で説明
・ インドネシアの地すべり危険度評価
・ 中国遼寧省の衝突クレータの発見 →次に説明(2) 地熱資源評価
・ 日本全国の地熱資源量評価
・ 奥日光～南会津地域の地熱資源評価
・ 東北地方の中新世のカルデラ形成史

中国遼寧省岫岩の衝突クレータ

山口（1993）

1987～1990年頃
中国地質砿産部地質遥感中心との共同研究

5 km

中国遼寧省岫岩の衝突クレータ

1988年9月撮影

共同研究の報告書で衝突クレータの可能性を指摘Yamaguchi, Y. (1989) Origin of
Luoquangou circular structure in Xiuyan
Area, Liaoning Province, northeast China.
Report ITIT Project No. 8713, pp. 73-81.

中国側から提供された
20万分の1地質図

Chen (2008)

1996年4月：
名古屋大学 大学院 理学研究科へ異動
2001年4月：
名古屋大学 大学院 環境学研究科へ異動
2021年3月：
名古屋大学を定年退職

2. ASTERプロジェクトについて
ASTER ProjectASTER (ITIR) プロジェクトの開始
1986～1987年頃：ITIR (ASTER) プロジェクトの立ち上げ
・ JERS-1に搭載した光学センサ（OPS）の後継センサとして、通産省が ITIR を NASA のEOS計画の衛星搭載機器候補として提案（ITIR: Intermediate and Thermal Infrared Radiometer）
センサ開発は通算省
衛星本体，打ち上げ・追跡管制は NASA
データ処理・配布は通産省と NASA・ 工業技術院傘下の研究所メンバーが参加
地質調査所、電子技術総合研究所、計量研究所など

Intermediate Thermal Infrared Radiometer (ITIR)
Proposal by MITI and JAROS in 1987

5th ITIR/TIGER Science Team Meeting
Sanjo-kaikan, Univ. Tokyo (28 Nov. 1989)
秋山佐藤Salisbury Gillespie Rowan
Lang
Abrams

二宮

Kieffer小野

六川

津

Palluconi
Kahle

藤定

橋本

横山

渡辺

石井

湯川

山口
通訳？

Conceptual Design and Cost Review (CDCR)
at GSFC, Build. 28, Rm W291 (30 May 1990)

山口

Kahle: JPL

横田:通産省秋山:
ERSDAC津:地調

藤定:電総研橋本:JAROS

Soffen:GSFC

工藤:
JAROS

小野:計量研
奈倉:NECASTER Characteristics• Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection
Radiometer on NASA’s Terra (EOS AM-1) spacecraft• Launched on 18 December, 1999
• Mass at the launch•

Terra; 5,190 kg, 3.5 × 6.8 m(ASTER; 450 kg)
MODIS
ASTER (TIR)
ASTER (SWIR)
ASTER (VNIR)MISR
MOPITT
CERES

Instruments
on TerraASTER Characteristics• Wide Spectral Coverage
3 bands in VNIR (0.52 – 0.86 μm)
6 bands in SWIR (1.6 – 2.43 μm)
5 bands in TIR (8.125 – 11.65 μm)• High Spatial Resolution
15 m for VNIR bands
30 m for SWIR bands
90 m for TIR bands• Along-Track Stereo Capability
Base / Height 0.6
Stereoscopic Interpretation
Digital Elevation Model (DEM)

Backward

Nadir

ASTER Spectral Bandpass
VNIR

SWIR

TIR

SWIR Bandpass Arguments
OHP slide by Yamaguchi in 1992

Mineralogical Mapping by ASTER
SpectralIndices Image
R: Alunite Index
G: Calcite Index
B: Kaolinite Index

Kaolinite

Alunite Hills

Yamaguchi & Takeda (2003)

Limestone (calcite)

1km
Cuprite, Nevada, USATerra Launch from VAFB, 18 December 1999

photo by Bill Ingalls/NASA Headquarters

Terra Launch@Vandenberg AFB(18 Dec. 1999)

Melco
赤尾

ERSDAC
渡辺

通訳
グレース

山口

ASTER First TIR Images

Red Sea Coast in Eritrea
acquired on Feb. 6, 2000

Erta Ale Volcano in Ethiopia
acquired on Feb. 6, 2000

ASTER Image Examples
40,000,000 ASTER files (products)
were downloaded from USGS and
AIST (Japan) in Fy 2018.

中央上：Yamaguchi and Takeda(2003）

右上：山口（2006）

左下：山口・加藤（2014）

右下：NASAASTER の運用シナリオ作り
Preparing the ASTER Operation Scenario

1．ASTERの運用には様々な制約がある。
データ量、電力など → Duty Cycle 8%

2．ASTERは3つのサブシステムからなる。
運用モードを定義、最適なゲイン設定、ポインティング変更

3．データ取得は、ユーザからの要求に基づく。
様々なユーザカテゴリー；優先度付け、観測リソース配分
データ取得要求を予めデータベースに収納
緊急観測要求（災害など）に対応

4．雲予報に基づく観測計画の変更→ 自動的に毎日の観測スケジュール(ODS)を作成

An example of ASTER
One Day Schedule (ODS) Nov.11, 2001

STARs in North America
Completed and Observed as of Oct.20, 2001

AOI
Scenes based on Completed or Observed STAR-Global
Except Red Scenes

Global Volcano Monitoring by ASTER

Observation frequencies depend on the ranks△ Rank A (104)△ Rank B (220)△ Rank C (640)The number of scheduled scenes
Since 2000/2/28

2/19- 3/1ASTER operated in Safe mode

SWIR data off 2013/8/22

TIR Observation Time in 2-orbit was expanded from 11.5 min to 16 min.

3,591,449
3,413,964
2,630,465

780,925
1,260,148
801,268

41
As of Jun 1, 2019

50th Japan-US ASTER ScienceTeam Meeting@ Kikai Shinko Kaikan,Tokyo,Japan, Jun 10-11, 2019

ASTER VNIR Scene Mosaic

ASTER had acquired 3.6 million
scenes (as of June 2019).

We celebrated;
Oct.6, 2018: Terra 100,000 orbits
June 2019: 50th ASTER Science Team mtg.
Oct.7, 2019: W.T. Pecora Award to Terra Team
Dec.18, 2019: Terra launch 20th anniversary
ASTER has obtained 3.6 million scenes.
50th ASTER Science Team Mtg. in June 2019

4th ASTM in 1992

Technoscientifc Diplomacy
Plafcan (2011) コーネル大の博論
The practice of technoscientificdiplomacy was central to Japan’s
and the United States’ joint
development of the ASTER remotesensing system

3. 地質マッピングのための
多バンドデータ処理
Multiband Processing for
Geological Mapping内容 (CONTENTS)
3.1 はじめに (Introduction)
3.2 バンド比 (Band Rationing)
3.3 直交変換:PCA と Spectral Index(Orthogonal Transformation）

3.4 SAM と MSAM
3.5 酸化鉄量の見積り(Estimation of Iron Oxide Abundance)

3.6 データの統合表示(Data Integration and Visualization)

鉱物のASTERバンド応答 (ASTER Spectral Responses for Minerals)
スペクトルパターン → 表面物質の識別／同定／定量化
Spectral Patterns
Discriminate / Identify / Quantify Surface Materials
粘土鉱物と炭酸塩鉱物のASTER
SWIRバンド応答

Reflectance(%)

Reflectance(%)(ASTER SWIR Band Responses of Clayand Carbonate Minerals)
alunite

50

50

45

45

40

40

35

35

30

5

6

7

8

9

Band

kaolinite

44

30

50

40

45

38

40

36

35

5

6

7

8

5

9

Band

30

6

8

9 Band8

9 Band7

calcite

55

42

34

montmorillonite

5

6

7

Yamaguchi and Naito (2003)

観測の模式図 (Schematic Diagram of Observation)
The SunSatellite
Path Radiance

The Atmosphere

Topo. EffectMixing EffectSurface Rocks and Minerals

Grain Size Effect

考慮すべき効果 (Effects We Should Consider)
抑制・除去すべき効果
Effects we should consider (suppress / remove):(1) 地形効果 (Topography /Slope Effect): 掛算 (Multiplicative)(2) パスラジアンス (Path Radiance):

足算 (Additive)(3) 粒度の効果 (Grain Size Effect):

足算 (Additive)(4) 混合の効果 (Mixing Effect):

足算 (Additive)

地形効果 (Topography Effect)
Noda and Yamaguchi (2017)

放射輝度や反射率は、異なる地形傾斜に対して全波長域で同じ比率で変化
Radiance or reflectance changes at a constant rate for different slopes

地形効果は掛算的 (Multiplicative)計算ルール (Calculation Rule)
一般的な計算ルール (general rule)：“掛算(割算)は足算(引算)より先に行う”
Multiplicative calculation before additive.

2 ＋ 3 × 4 ＝ 2 ＋ 12
＝ 14

多バンドデータ処理では (for multiband processing) :“足算(引算)は掛算(割算)より先に行う”
Additive calculation before multiplicative.

(2 ＋ 3) × 4 ＝ 5 × 4＝ 20

内容 (CONTENTS)
3.1 はじめに (Introduction)
3.2 バンド比 (Band Rationing)
3.3 直交変換:PCA と Spectral Index(Orthogonal Transformation）

3.4 SAM と MSAM
3.5 酸化鉄量の見積り(Estimation of Iron Oxide Abundance)

3.6 データの統合表示(Data Integration and Visualization)

バンド比による植生指数 (Ratio Vegetation Index)

ASTER false color image(BGR: bands 1, 2, 3)
RVI: ASTER band 3 / band 2

RVI : Ratio Vegetation Index
ASTER band 3 / band 2

地形効果 (Topography Effect)
Same material

Topo Effect

ReflectanceBand 2 Band 3

Same materialBand 3 Topo EffectWavelength (band)

Another material

Slope = Ratio

Band 2

Topo effect is multiplicative and constant regardless of wavelength.
↓
Same material has a constant ratio even if its apparent reflectancechanges due to the topo effect.
↓
Top effect can be suppressed by band ratio.

パスラジアンス効果 (Path Radiance Effect)
Same materialBand 3 Topo EffectAnother material

Slope = Ratio

Band 2Same material

Path Radiance

Band 3

Path Radiance

Another materialBand 2Path radiance is often wavelength dependent.
(The shorter the wavelength, the higher the path radiance.)↓
Same material has different band ratios due to different path radiances.
↓
Path radiance (additive term) must be removed before band rationing.

バンド比による地形効果抑制 (Suppressing Topography Effect by Band Rationing)

ASTER false color image(BGR: bands 1, 2, 3)

RVI without path radiance correction

Band 3 / band 2(RVI) after
path radianceremovalバンド比演算 (Band Rationing)
注意点（Caution):- パスラジアンスを引いてから比を取ること（Remove path radiance before rationing)

利点 (Advantages):- 簡単 (Simple)- 地形効果の抑制 (Suppress the topo. effect)
欠点 (Disadvantage):- 一度に扱えるバンド数に上限(Limitation of bands to be handled simultaneously)内容 (CONTENTS)
3.1 はじめに (Introduction)
3.2 バンド比 (Band Rationing)
3.3 直交変換:PCA と Spectral Index(Orthogonal Transformation）

3.4 SAM と MSAM
3.5 酸化鉄量の見積り(Estimation of Iron Oxide Abundance)

3.6 データの統合表示(Data Integration and Visualization)直交変換: 主成分分析 (Orthogonal Transformation: PCA)
• バンド数に上限なし。多バンドデータを直交座標系で扱い、直交性を保ったまま座標を回転。
No band number limitation. Rotate orthogonal axes for multiband data.

• 主成分分析（PCA)は、分散が最大となるように軸を回転
PCA rotates the axes to maximize variance.

• 変換軸（係数）はデータに依存し、変換結果の物理的意味は不明
Transformation axes (coefficients) aredata dependent. Physical meaningsof transformed results are unclear.

• PCA-1は明るさ（地形）を示し、PCA-2以降は地形効果を抑制(？)
PCA-1 indicates brightness (topography)
and PCA-2 suppress the topo. effect (?)

主成分分析の概念(PCA Concept)

直交変換: 主成分分析 (Orthogonal Transformation: PCA)
直交座標系 (Orthogonal)

Band j

PCA-2

PCA-1
同じ物質が異なる
傾斜の斜面に分布している場合、
異なる値となる。

Band i• 直交変換は、地形効果を完全には抑制できない。Orthogonaltransformation cannot suppress the topography effect completely.

Suppress Topo. EffectPhysical Meaning△×直交変換: 主成分分析 (Orthogonal Transformation: PCA)
主成分分析
Principal
Component
Analysis
R: PCA-2

G: PCA-3
B: PCA-4

Cuprite, Nevada, USA直交変換: スペクトル指標 (Orthogonal Transformation: Spectral Index)• スペクトル指標は、対象物のスペクトルパターンに基づいて変換軸を決定。Tasseled Cap Transformation (Kauth andThomas, 1976) が起源。
Spectral indices determine the transformation axes based upon
the spectral pattern of target materials. Tasseled Cap Transformation(Kauth and Thomas, 1976) is the origin.

• 変換軸（係数）は、予め決めておくため、データに依存しない。
変換結果の物理的意味付けが明確。
Transform axes (coefficients) are pre-determined and data
independent. Physical meanings of transformed results are clear;“Physically-based transformation” (Crist and Cicone, 1984).

• Yamaguchi (1987) は、JERS-1 OPS用のスペクトル指標を提案。
Yamaguchi (1987) proposed the spectral indices for JERS-1 OPS.

スペクトル指標の概念 (Concept of Spectral Index)
Yamaguchi and Naito (2003)

Band K2

Mineral A

*

3
K
d
n
Ba
☆
Mineral B'

Brightness
Vector (Axis)

Ba n d K 1★

Mineral B

ASTER SWIR用変換係数 (Transform Coefficients for ASTER SWIR)(Alunite Index)ij = - 0.511 × (RBand5)ij - 0.003 × (RBand6)ij + 0.802 ×(RBand7)ij+ 0.059 × (RBand8)ij - 0.304 × (RBand9)ij
Spectral
Index

Band 5

Band 6

Band 7

Band 8 Band 9

Brightness

0.460

0.452

0.427

0.458

0.438

Alunite-0.511-0.003

0.802

0.059

-0.304

Kaolinite

0.663-0.3360.387-0.511-0.191

Calcite-0.232

0.478

0.072

-0.723

0.436

Residual

0.184

0.674

-0.141-0.050-0.699

Yamaguchi and Takeda (2003)
Yamaguchi and Naito (2003)

ASTERスペクトル指標画像 (ASTER Spectral Index Images)
Alunite Index

Kaolinite Index

Calcite Index

Cuprite, Nevada, USA
Yamaguchi and Takeda (2003)

ASTERスペクトル指標画像 (ASTER Spectral Index Images)
SpectralIndex Image
R: Alunite Index
G: Calcite Index
B: Kaolinite Index

Kaolinite

Alunite Hills

Yamaguchi and Takeda (2003)

Limestone (calcite)

1km
Cuprite, Nevada, USA

Alunite Hills, Nevada, U.S.A.

Sept. 2013

スペクトル指標 (Spectral Index)
利点 (Advantages):- 一度に扱うバンド数に上限なし（No limitation of bands to be handled simultaneously)- 変換結果の物理的意味付けが明確（Physical meaning of transformed results is clear).

欠点 (Disadvantage):- 地形効果を完全には除去できない。
（Cannot suppress the topo. Effect completely.)

Physical Meaning
Suppress Topo. Effect

PCA

Spectral Index

×
△

〇
△

内容 (CONTENTS)
3.1 はじめに (Introduction)
3.2 バンド比 (Band Rationing)
3.3 直交変換:PCA と Spectral Index(Orthogonal Transformation）

3.4 SAM と MSAM
3.5 酸化鉄量の見積り(Estimation of Iron Oxide Abundance)

3.6 データの統合表示(Data Integration and Visualization)

Spectral Angle Mapper (SAM)

Reflectance of Band k

Reference spectrum
Topo-effectθ•Treat multi- and hyperspectral data as vectors in
N-dimension.
Calculate an angle
between a target spectrum(vector) and reference
spectrum (vector) byusing inner products ofthe two vectors.

•

Target pixel

Reflectance of Band im

SAM index value

cos

i 1
m
i 1

MP

M

i

2
i

m
i 1

i

P

2
i

Kruse et al. (1993)

粒度の効果 (Grain Size Effect)
Fine grain

Reflectance

Pure calcite (100%) powder

Calcite spectra of different particle sizes
Hunt et al. (1972)

0-5 μm0-74 μm
74-250 μm
250-1200 μm

Coarse grain

band5 band6 band7 band8 band9
ASTER responses for different grain sizes

As grain size decreases, reflectance increases,
andabsorption
depth
Calcitespectra of different
particledecreases.
sizes

Additive

Hunt et al (1972)

Vector directions change due to the grain size effect.

SAM cannot suppress the grain size effect.

Modified SAM (MSAM)
Kodama et al. (2010)

粒度が変わると反射率が変わる。

粒度が変わるとベクトル方向が変わる。

単位ベクトル化
ASTER spectra of dolomite for various grain sizes

平均値からの差を取る。

SAM (unit vector)
粒度が変わってもベクトル方向は同じ。

単位ベクトル化
wavelength

MSAM (unit vector)

deriving from the spectral reflectance and theaverage reflectance of the spectrum

MSAM法は、鉱物の粒度の違いを除去できる。

Modified SAM (MSAM)

MSAM
Topography Effect

SAM(Kodama et al., 2010)

SAMとMSAMによる鉱物マッピング (Mineralogical Mapping by SAM & MSAM)

Result by MSAM

Oshigami et al. (2013)

Result by SAM

SAMとMSAMによる鉱物マッピング (Mineralogical Mapping by SAM & MSAM)

Result by MSAM

Oshigami et al. (2013)

Swayze et al. (2014)

Modified SAM (MSAM)
利点 (Advantages):- 一度に扱うバンド数に上限なし(No limitation of bands to be handled simultaneously)- 地形効果を抑制(Suppress the topo. effect)- 粒度の効果を抑制(Suppress the grain size effect)
SAM

MSAM

Suppress Topo. Effect〇Suppress Grain Size Effect×〇〇手法の比較 (Comparison of the Methods)
外部情報なしでデータを処理比演算型

バンド比演算(Band Rationing)
・計算が容易・地形効果を除去可・処理バンド数に制約

地形効果を
除去できる

目的鉱物のスペクトルパ
ターンを基にデータを処理

SAM

MSAM

・計算が容易粒度効果除去・多次元に拡張可・地形効果を除去可・処理結果の解釈可
多次元に拡張

直交変換型

地形効果を完全に除去することはできない

主成分分析 (PCA)・多次元に拡張可・数学的基盤あり
・結果の解釈が困難
・地形効果の除去不可スペクトル指標(Spectral Index)
・多次元に拡張可・処理結果の解釈可
・地形効果の除去不可
・反射率変換が必要

処理結果の物理的意味

内容 (CONTENTS)
3.1 はじめに (Introduction)
3.2 バンド比 (Band Rationing)
3.3 直交変換:PCA と Spectral Index(Orthogonal Transformation）

3.4 SAM と MSAM
3.5 酸化鉄量の見積り(Estimation of Iron Oxide Abundance)

3.6 データの統合表示(Data Integration and Visualization)

Hematite
Cuprite, NV, USA, Sept. 2014

粒度の効果 (Grain Size Effect)
Noda and Yamaguchi (2017)

Absorption depth (900D)
changes due to iron oxideabundance.

Fine grain(Hunt and Ashley,1979)

Coarse grain
Rock powder containing 5-10% goethite.

As grain size decreases, reflectance of the entire wavelength region
increases, and absorption depth is constant or decreases.

2つの効果によるスペクトル変化 (Spectra Change by Two Effects)
Noda and Yamaguchi (2017)

粒度の効果（足算的）

地形の効果（掛算的）Grain Size Effect (additive) Topography Effect (multiplicative)
7
6
5
4
3
2
1

A
B
C

7
6
5
4
3
2
1

Wavelength

A

B
C
Wavelength

Additive ⇒ Multiplicative (◯)
Multiplicative ⇒ Additive (×)

Additive effect must be corrected prior to multiplicative effect.

酸化鉄量の見積り (Estimation of Iron Oxide Abundance)
Noda and Yamaguchi (2017)

Reflectance Spectra
Wavelength: 450-1250nm

Slope method（Difference）

Continuum-removal method （Ratio）
Wavelength: 760-1250nm

MCR-900D
Iron Oxide Abundance酸化鉄量の見積り (Estimation of Iron Oxide Abundance)
Iron Oxide Abundance derived from MCR-900D

0Iron oxide (wt%)

Noda and Yamaguchi (2017)6・Maximum iron oxide abundance is about 6wt% in the jarosite area.
・Less iron oxide in the hematite area (about 1~2wt%).

内容 (CONTENTS)
3.1 はじめに (Introduction)
3.2 バンド比 (Band Rationing)
3.3 直交変換:PCA と Spectral Index(Orthogonal Transformation）

3.4 SAM と MSAM
3.5 酸化鉄量の見積り(Estimation of Iron Oxide Abundance)

3.6 データの統合表示(Data Integration and Visualization)統合と可視化 (Integration and Visualization)
Kurata and Yamaguchi (2019)

Integration and visualization of mineralogical andtopographical information derived from ASTER and DEM data.

統合画像 (Integrated Image) Ih-Ulziit Area, Mongolia
Batbayar et al. (2019)86手法の比較 (Comparison of the Methods)
MethodSuppress
Topo EffectSuppress
Grain Size
EffectSimpleCalculation

Band
NumberLimitation

Interpretability

Band Rationing

○

×

◎

×

○

PCA

△

×

○

○

×

Spectral Index

△

×

〇

〇

○

SAM

○

×

○

○

○

MSAM

○

○

○

○

○

Iron Oxide
Abundance

○

○

△

NA

◎

Integration &Visualization

○

△

×

NA

◎

地質マッピングや自然災害に関する研究
１．スペクトルデータによる鉱物・岩石の識別・マッピング
栃倉（2020M）、田中（2019D）、平井（2018M）、Batbayar（2018M）、倉田（2017M）、野田（2015M）、淺野（2015M）、石徹白（2014M）、矢島（2013D）、上里（2011M）、押上（2010-2011）、竹田（2001M）、内藤（1999M）、岩田（1998B）、平家（1997B）
２．土石流、岩屑流、地すべり、洪水、カルデラ、氷河、リニアメントなど
石橋（2020B）、佐能（2017B）、中元（2013B）、Ho（2012D）、
川上（2007D）、永井（2007B）、渡辺浩行（2004B）、Adhikary（2002D)、
Begun（2002D）、Islam（2000D）、Zhang（2000D）、Wafid（2000M）、小田島（1997D）、大竹（1997）、丹羽（1996M）、土田（1989）
３．月の地質マッピング
白井（2011M）、渡辺志穂（2009M）、奥野（2008M）、望月（2008M)、
押上（2007-2009）、今村（2006M）、児玉（2003D）、牧野（2003M）、
小野高幸先生（東北大）他との月レーダサウンダーによる研究

月レーダサウンダー（Lunar Radar Sounder）
東北大の小野高幸先生らと提案 （1993年～19９5年頃）

月探査衛星 Kaguya (SELENE)
Magnetometer Mast
子衛星
50kg×2

科学衛星
3,000kg
観測機器
300kg

Lunar Radar Sounder Antenna© JAXA2007年9月17日打ち上げ

海のリッジの成因

Ono et al.(2009), Kobayashi et al.(2012)
薄い溶岩層が堆積（～数100m)
その後長時間かけて
レゴリス層が堆積

緯度

溶岩層・
レゴリス層が順次堆積

全球的な冷却で水平方向に圧縮28.4億年前まで冷却による地形変形

4. 環境モニタリング
Environmental Monitoring環境モニタリングに関する研究
１．植生モニタリング
Arjasakusuma（2018D）、Zhou（2018D）、加藤杏奈（2011M）、横山（2011M）、西岡（2011B）、丸山（2001-2011）、Shakya（2008D）、曽根（2008B）、
若林（2006B）、加藤晃義（2005M）、香川（2003B）、鈴木（2003B）、原田（2002B）、川畑（1999B)
２．炭素循環、生態系モデル、シンプルモデル
帯川（2013B）、水田（2013M）、杉山（2013M）、相庭（2012M）、仲井（2012M）、脊戸山（2012M）、山田大輔（2012B）、本庄（2010M）、村上（2009D）、
川合（2009M）、槌井（2009B）、Kafle（2008D）、赤池（2006M）、松崎（2006M)、
佐々井(2005D）、岡本（2005M）、田村（2005M）、東島（2005B）、蜂須賀（2002B）、市井（2001D）
３．都市域・土地被覆の変化、ヒートアイランド
海老原（2019B）、渡辺祥汰（2017B）、北川（2016B）、木澤（2014B）、Chen（2012D）、 Pham（2009D）、蔡（2008M）、Dewan（2006-2008）、
加藤創史（2006D）、野田明子（2006D）、山田由紀江（2000B）、深谷（1999M）
４．大気、水域など
Shi（2013D）、 岡田（2008M）、平川（2002M）、猪飼（1999B）

Vegetation Monitoring; Climate Change
Global distribution of interannual changes
in annual NDVI (Kawabata et al., 2001)

Correlation between NDVI andclimate (Kawabata et al., 2001)

1200

0.30

1000
0.25

NDVI

800
600

0.20

400

Change trends of NDVI and temperature in
May to August (Chen and Yamaguchi, 2013)

NDVI trend from 1999 to 2010

0.15

Precipitation

200
0

0.10
82

84

86

88

90

92

94

96

98

Temperature trend from 1999 to 2010

Vegetation Monitoring; Drought
Shakya and Yamaguchi (2010)

Vegetation, water and thermal stressindex (VWTCI) to monitor drought

VWTCI of Nepal and northeastern India

Vegetation Monitoring; Human Impact
Zhou and Yamaguchi (2018)

Trends in Inner Mongolia

Precipitation

Temperature

Livestockdensities

Correlation with above ground biomass

Carbon and Heat Flux Model
Latent heat flux derived from MODIS data

Okamoto (2006)

Urban Area; Heat Island Effect
Kato and Yamaguchi (2007)

Storage Heat Flux (ΔG) in the central urban area of Nagoya

ΔG in the central urban area is higher positive in daytime andhigh negative in nighttime. ← higher heat capacity of buildings

Urban Area; Urban Growth (1)Noda and Yamaguchi (2008)

Urban growth patterncharacterized by “Spatial
Metrics” in Iwata area
(2 km by 2 km) in
Toyohashi, Japan
Outlying growth was
replaced with infill
growth around 1985.
80

proportion

60
Outlying

40

Expansion
Infill20019721979

1979- 1985- 19901985
1990
1996
Time period

19962002

Urban Area; Urban Growth (2)Urban growth of Nagoya (Kizawa and Yamaguchi, 2015)

Urban sprawl
characterized by“Sprawl Elasticity”(Watanabe, 2018)

5. おわりにConcluding Remarksこれまでの研究を振り返って(1) リモートセンシングは様々な分野で有効なツールである。
・ 地質マッピング、環境モニタリング（植生、都市化・・・・・）など
・ ツールの使い方を知っていれば、新しい分野へ挑戦しやすい(2) 多バンドデータの処理では以下の点が重要
・ 地形、粒度などの効果を軽減・除去すること（“足算(引算)は掛算(割算)より先に行う”）

・ 処理結果の（地質学的な）解釈が容易な方法を使うべき(3) ASTERプロジェクトは、ユーザ主導で実施してきた。
・ 構想段階から開発、運用、データ利用まで全て関われたのは幸運だった。
・ ASTERとTerraが、私の定年退職後まで運用するとは予想しなかった。
・ ASTER後継のマルチスペクトルセンサが無いのは残念。
（マルチスペクトルでは民間のWV-3、経産省としてはHISUIが後継）

A Proposal for Joint Development, Launch, and Operation ofa Landsat/ASTER Follow-On Mission

Submitted to NASA, METI,
USGS, ERSDAC
on 16 April 2004
with approximately
200 proposal signatories

衛星データ利用に際しての課題・問題点（１）
内閣府宇宙開発戦略本部 宇宙開発戦略専門調査会
リモートセンシング政策検討WG 第2回会合（ヒヤリング）

2011年3月10日

科学研究分野における利用状況と今後の取組みや意見等(1) 継続性の確保
・ データの継続性は、ユーザにとって最重要な関心事項
・ 長期間のデータアーカイブは、変化の検出に不可欠・ 技術開発とのバランス
基本的なデータスペックは変えずにシリーズ化できないか(2) 日本が得意なセンサの継続的な開発・運用
・ 降水レーダ、マイクロ波放射計、フーリエ変換分光計、Ｌバンド合成開口レーダ等

衛星データ利用に際しての課題・問題点（２）(3) 迅速なプロジェクト実施
・ ハードウェア開発期間の短縮
・ シリーズ化、小型化による経費節減(4) データの安定的な提供
・ 無差別データ公開原則を堅持
・ 科学研究および教育目的でのデータ利用は、無償で・ データアーカイブセンターの設置
基本データは、国として責任を持って保管維持する
米国ではNASAが取得したデータを内務省下のUSGSが保管

・ リモートセンシング専門家以外も使いやすいデータ・情報の提供(5) ユーザコミュニティの運営・支援
・ リモートセンシング・タスクフォースの活動の継続
・ 科学者からのプロジェクト提案（センサ開発含む）を実現する仕組み
・ 研究資金の支援

最後にリモートセンシングを地質マッピングや環境モニタリングなどの有効なツールとして、多くの皆さん（研究者に限らず）に使っていただきたい。
そのためには・ データの継続性と安定的な供給・ エンドユーザが使いやすいデータまたは情報の提供

私の退職後の予定 (My plan after retirement)• 科学技術振興機構（JST）の地球規模課題対応国際
科学技術協力プログラム（SATREPS）の研究主幹を非常勤で務める予定
I plan to work part-time as a research supervisor of the
SATREPS program of Japan Science & Technology
Agency (JST).
https://www.jst.go.jp/global/pd_po.html• ASTERサイエンスチームの日本側リーダーも、ASTERが動いている間は、引き続き務めるつもり
I will continue the Japan ASTER Science Team leader.

• その他の時間は、山登りや旅行を楽しみたい
I plan to spend rest of the time for travel and trekking.

皆さんへお願い• コロナ禍のため、最終講義の後の祝賀会は、開催できません。
皆さんとお話しできないのは、とても残念です。
• 祝賀会で懇談する代わりに、4月末頃までを目処に、次のアドレス宛にメッセージを送っていただければ幸いです；
yasushi@nagoya-u.jp• ワード、pdf、e-mailメッセージ、写真など何でも構いません。
編集して希望者に配布します（他の人とシェアしたくない場合
は、その旨お知らせください）。
• Because we cannot hold a celebration ceremony due to COVID19, I would like to request you to send me a message by April 10
or so to the following e-mail address. Any format including Word,pdf, photo or an e-mail message will be fine. I will edit anddistribute it to those who are interested. yasushi@nagoya-u.jp

ご清聴ありがとうございました。

22 October, 2019
Alunite Hill in Cuprite, NV, U.S.A.