[S-TT39] 合成開口レーダーとその応用

[STT39-11] 時系列干渉PALSAR-2を用いた口永良部島の火山活動のモニタリング

*矢部 杜央¹、島田 政信¹ (1.東京電機大学)

キーワード：リモートセンシング、火山

口永良部島は鹿児島県の南方に位置する火山島であり、近年、随時噴火活動を繰り返すことから再噴火の危険性が高く警戒が必要である。そこで、JAXAのPALSAR2データを用いた時系列干渉処理を用いて、長期的な火山活動の監視や関連する地盤の変化の観測を行った。またSAR振幅画像とsentinel-2から得るNDVIの火山灰の関連性を調べた。
2016年3月から2021年3月までの期間に観測されたALOS-2/PALSAR-2の南行データを24シーン、北行データを12シーン分解析した。後段の干渉SAR処理では、複数の位相の加算処理が可能なように、全てのデータは基準軌道で得られたかのように再構成した（ゼロベースライン処理）。隣り合う二時期のSARデータから得られる変動量を求め、2016年3月から2021年3月までに含まれる隣接二時期の変動量を総和して全変動量を算出した（方法１）。口永良部島は標高が650mあり、独立峯の形状を有すことから気象の影響を受ける。方法１では、観測の最初と最後で気象の影響を受ける可能性がある。これを補正するために、各期間で得られる干渉位相に大気補正を行い、その後加算する方法を提案した（方法２）。方法２で行う大気補正は各期間において位相と標高の相関から近似線を最小二乗法で算出し各期間の大気の影響の回帰直線を作成するものである。これによって火山島特有の誤差要因を除去した口永良部島に適した干渉SAR時系列解析を行った。
方法1で干渉SAR時系列解析（2.5次元解析）を行ったところ5年間の総沈降量は3.81cmとなった。方法２で干渉SAR時系列解析（2.5次元解析）を行ったところ5年間で方向3.92cm沈降を算出した。精度検証のためGNSS点の変動量をSARから算出された鉛直方向の変動量に変換した。結果5年間で鉛直方向3.68cm沈降したことが分かった。GNSSを正解データとしたところ方法１で誤差率3.41パーセント、方法2で誤差率6.12パーセントとなり、ともに精度の高い値を算出した。
降灰により森林は非森林に変化し、(Normalized Difference Vegetation Index )NDVIを用いると、この変化を抽出できる。また、SAR振幅画像は降灰により電波の反射特性が変わる。従って、異なる２衛星から得られる画像を正確に位置合わせ比較・統計処理を行うことで、２情報から降灰域が推定できる可能性がある。そのために、sentinel-2データからNDVIを算出し、PALSAR2画像との対応関係を計測した。なお、SAR振幅画像は地形の勾配により反射係数が大きく変わる。この影響を軽減する為SAR振幅画像にオルソ勾配補正を施した。結果NDVI画像と振幅画像の両者に降灰の影響が現れた。NDVIと振幅ともに降灰後には、降灰前の画像と比較してNDVIおよび後方散乱係数の数値が低下することを確認した。