[S-TT39] 合成開口レーダーとその応用

[STT39-09] 時系列干渉SAR解析を用いた埼玉県における地表面変動箇所の抽出

*小圷 裕也¹、島田 政信¹ (1.東京電機大学)

キーワード：干渉SAR解析、GNSS、地表面変動

日本では都市を中心として地盤沈下が長期的に進んでいる。近年、地盤変動を観測する為に、干渉SAR解析という衛星から地表面の変動を高精度に検出する技術に注目が集まっている。しかし、解析には電離層の電子密度分布や水蒸気分布の違いによるノイズ、衛星の軌道誤差などが含まれ、微動の変動を検出することは困難である。また、LバンドSARは電離層の影響を受けやすく、特に広域を対象とする場合には空間的に低周波の波が現れる可能性があり、地盤変動の観測を難しくする。しかし、これらの電離層や水蒸気によるノイズはお互いに独立であり、多時期にわたるデータを用いることで統計的にノイズを低減できることが確認されている。干渉SAR解析においてこの電離層や水蒸気、軌道誤差の雑音問題を解決することは重要である。
干渉SAR解析では、天候に左右されず面的な広範囲の観測に優れる特徴を持ち、地殻変動を観測する重要な技術の1つである。また、国土地理院が設置したGlobal Navigation Satellite System (GNSS)連続観測点網では、固定点における日々の変動が高精度に計測されており、GNSSもまた地殻変動を観測する重要な技術である。面的な解析に優れるSARと点における変動の観測に優れるGNSSは補完的な関係にあると言える。この関係を用いることで、干渉SARのデータをGNSS点で実際の変動に合うよう校正することで、ノイズを低減させ地殻変動を広域かつ高精度に抽出することを試みた。
本研究では、ALOS-2/PALSAR-2を用いて、干渉SARの時系列解析を行い、連続して得られる各シーンの位相差画像を、GNSSを用いて校正し、それらの位相加算を行うことで、長期にわたる地盤の時間的・空間的な変動をより詳細に抽出する手法を提案する。
埼玉県東部2015年から2020年までの約5年間を対象とし、ALOS-2/PALSAR-2の北行軌道12シーン、南行軌道15シーンを解析に用いた。各シーンに含まれるGNSSデータを用いて、実際の地盤変動が線形な変動面であると近似し補間することで、干渉SAR解析から求まる変動面を最初二乗法により補正した。解析では、埼玉県の幸手市・久喜市周辺の広範囲において、2015年から2020年の間で平均4mm/yearの沈降、最大で12mm/yearの沈降箇所を確認した。また、沈降パターンと水準測量のデータに相関性があることも確認した。GNSS点を用いSARデータを調和的に校正することはノイズの低減につながり、地盤変動を広域かつ高精度に抽出することを可能にする。