論文用コピー・、参考資料・用語等
JERS-1マイクロ波SARレーダは波長23cm(Lバンド)で、この波長は、 主に地形および地質成分の資源探査のために利用されるものです。 SARとは合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar)の略で、 衛星自らの進行によるドップラー効果を利用し、分解能の高い画像再生 を行う方式です。マイクロ波レーダは昼夜晴雨問わず利用でき、雲や、 少しの表皮を透過してしまい、資源探査のみならず軍事や惑星探査で も関心を集めています。
JERS-1の場合、衛星高度は578kmで、ラスタ画像（点情の濃淡で 映像を表現）のサイズは6000*6400*2バイト構成になっています。 １つの点は、地上分解能12.5m（処理レベル2.1の場合）を意味しま す。約600Kmというと、だいたい東京−青森間の距離ですが、その 距離で、物体が12.5mの粒状に見えるというのですから、たいへん 高性能な電波望遠鏡が宇宙にある、と考えていただければよいです。 私達は、この画像利用のために、5万分の1地形図を基準として精 密な幾何変換を行ったり、画像の輝度の統計調査をしたり、さらに、 ある構造物に着目して、なぜ衛星画像がそのように撮影されるのか を調べています。
SAR画像例
●幾何補正 SAR画像は、山岳地形のように起伏が激しいと、ファアショート ニングという幾何歪現象が現れ、地図のような位置に画像 が現れません。甚だしいときは、レイオーバーといって、遠くの 地点のデータが近くの位置にみな集まってしまい、せっかく採取 したその地点でのデータが信用できなくなります。SARにはこ のように、使える場所とそうでない場所があります。 起伏の少ない平坦な地形では、SAR画像をそのまま回転や平行移 動して、盛岡市街付近の例では、6.4km*6.4km区画では約3ピクセ ル以下の位置誤差（約30m位置誤差）で位置あわせができたようで す。一関近辺でも試みましたが、まだ正確な評価は終っていません。 山岳地形のように起伏差が大きい場合には、位置変換するサイズ をもっと小さくしないと、精度よい幾何変換ができないでしょう。 つまり、SAR幾何変換では、 切り出す画像サイズ＝ｆ（衛星位置、標高値の傾斜度，精度目標） という関係式があるのではないかと推測し、調査を続けています。 画像がもともと雑音が多く不明箇所が多く、難しいですが・・・
●後方散乱係数 SAR画像データの輝度は、電波の跳ね返り成分の大きさを示します。 これを後方散乱波といい、その値を後方散乱係数、シグマノート、 ＮＲＣＳ値 ともいいます。 この後方散乱の特性はまだよく知られていません。たとえていえば、 レントゲン写真映像が得られているが、白く光っているものが、何の 器質変化（病気）を意味しているかわからない、というのに似た未解 決の分類学があります。 かつて、盛岡市付近の牧草地を中心にＮＲＣＳ値を調査しましたが、 その経験をもとに、さらに岩手県南部−宮城県北部の調査を行い ました。 調査は、ある地学項目（水田とか住宅地）に対して、その項目領域 の画素値がどんなふうに分布しているかを調べます。分布は、住宅地 のような高輝度画像部分以外は、正規分布になります。分布形状がそ うなるために、平均、分散（標準偏差）の統計値で、地学項目が表現 できるのではないか、と推測しています。しかしそれを自信をもって いえるためには、なお数多くの試行実験の積み重ねが必要です。 もし地学項目が統計値で代表値表現できるなら、それからの差異は、 その地学項目でないか、また同じ地学項目なら、なんらかの理由で電 磁波特性が変化したもの、と考えることができます。つまり、地上項 目分類と、項目を一定にしたときの各種の物理特性の抽出に利用でき るのではないか、（特に含有水分など）と推測しています。
●構造物探査 以上の検討は、広がりのある面状の統計調査ですが、画素をひとつ ひとつ調べる研究分野もあります。 大型構造物、ダムやビル、橋梁等は、その内部材料物性や寸法、レ ーダ周波数、入射角により独特に光る画像を形成します。ただし、映 像にはスペックル雑音という粒状の点が多く混入し、不明さを一層増大 させます。 たとえば盛岡市の四十四田ダムでは、そのダムの形通りに映像が 現れず、ダムの前の鉄筋パイプのほうが強く光ったりし、なにか大型 構造物があるという予想はできますが、形の特定がうまくいかないの です。 一般にレーダー入射方向に垂直に面した金属物体、たとえば 高速道防音フェンスや、ガス貯蔵タンクなどは、スポット状に強く 光ります。 しかし入射方向に面していない金属物は、あたかもそこに何も無いよう な画像になります。金属だから強く光るとは一概にはいえません。 一関付近では、衣川村の構造改善区域の農道が、その寸法や傾斜の せいでしょうか、たいへん強く光りました。実物は単なる土壌ですが、 おそらく電波波長の整数比の長さで、しかも入射角度もちょうどよか ったのか（ブラッグ散乱）、新幹線橋脚をはるかに超える、強い反射 がありました。いずれ一言では整理できない複雑な因果関係がありそ うです。 SAR画像は、今日ではだいぶわかったことも多いと思いますが、上に 紹介したように、まだよくわからない部分も多いのです。しかも、 L バンドの電波は、アマチュア無線をしている方はよく経験すると思いま すが、建物の中を平気で透過します。建物や地面の表面に加えて、さら に内部の物理特性の反射も重なり、金属アクセサリをいっぱいつけた服 を着てレントゲン写真を撮ったかのような問題を抱えております。 SAR画像は、さまざまな透過写真を得る有力な手法であることは疑い ないですが、ランサットやノア映像のように、実用段階には至っており ません。
●ＳＡＲは未解決の問題が多い 一関高専では、以上紹介したように、いろいろな面から研究調査をし、 ひとつでも明確な現象や事実が定着するのなら、逆にその現象を画像か ら差し引いて、さらにこまかく探査をすすめるという姿勢で、取り組ん でおります。現在は、調査記録の報告を行うことが精いっぱいで、定着 できるほどの知見は得られていません。 Back to satok laboratory
本記事は、（財）リモートセンシング技術センターから、研究目的利用 データにもとずき、研究した成果の一部を公表したものです。 「衛星データ所有：通商産業省／宇宙開発事業団」 「衛星データ提供：宇宙開発事業団」 ＜参考／引用＞ （財）資源観測解析センター 合成開口レーダ（ＳＡＲ） 資源探査のためのリモートセンシング実用シリーズ（５） 図解リモートセンシング 日本リモートセンシング研究会編 社団法人日本測量協会 ・・・・・衛星データ利用を、より多くの人に・・・・・ 連絡先 一関工業高等専門学校 機械工学科 佐藤清忠