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[STT39-P01] ALOS-2観測データを用いた干渉SAR時系列解析による全国地殻・地盤変動監視（東日本）
キーワード：干渉SAR時系列解析、だいち２号、地殻変動、地盤変動
はじめに
国土地理院では、陸域観測技術衛星2号「だいち2号」（ALOS-2）の観測データを用いたSAR干渉解析を実施し、得られたSAR干渉画像により日本全国の地殻・地盤変動を監視している。しかし、SAR干渉画像には様々な誤差が含まれることから、微小な変動を検出することは困難であった。一方、2014年のALOS-2打ち上げから観測データが蓄積されたことで、多数のSAR干渉画像を統計的に処理することにより、変動検出精度を向上させる干渉SAR時系列解析が実施可能な環境が整ってきた。さらに、今後打ち上げ予定のALOS-2の後継機である先進レーダ衛星「だいち4号」（ALOS-4）による高頻度観測データにより、干渉SAR時系列解析の有効性が高まると期待されている。
このような背景から、国土地理院では、全国の地殻・地盤変動の監視、さらには測量の基準の維持・管理に活用するために、日本全国を対象としてALOS-2観測データを用いた干渉SAR時系列解析を実施している。これまでに、解析が完了した北海道地域の解析結果を2022年6月に、東日本における解析結果を2023年1月に地理院地図上で一般に公開した（https://www.gsi.go.jp/uchusokuchi/gsi_sar.html）。
本発表では、これまでに公開した解析結果のうち、東日本における干渉SAR時系列解析結果によって捉えられた変動の詳細について報告する。
観測データと解析方法
干渉SAR時系列解析には、2014年から2021年までの約7年間に南行・北行軌道で観測されたALOS-2データを使用した。
SAR干渉解析は、垂直基線長200m以内、観測間隔730日以内（南行軌道）、1095日以内（北行軌道）の条件に適合するペアについて行った。各干渉画像は、気象庁数値気象モデルを用いた対流圏遅延補正（小林ほか, 2014）、Split-Spectrum法による電離層遅延補正（Wegmüller et al., 2018）、GNSSデータによる長波長補正（GNSS補正；Kobayashi et al., 2011; 飛田ほか, 2005）を行っている。GNSS補正には、SARとGNSS間の差分補正のほか、2011年東北地方太平洋沖地震による余効変動等のテクトニックな広範囲かつ長期的な変動の推定・除去も含まれる。
干渉SAR時系列解析は、国土地理院で開発したGSITSA（小林ほか, 2018）を用い、時間方向のスムージングを組み込んだ位相最適化処理（SBAS法；Berardino et al., 2002）により解析を行った。また、2016年茨城北部地震の影響が見られる地域については地震時変動を推定除去した。さらに、南行・北行軌道の衛星視線方向の変位速度を用いて2.5次元解析（Fujiwara et al., 2000）を行い、準上下・準東西方向の変位速度を求めた。
解析結果
干渉SAR時系列解析の結果として、図1に東日本における南行軌道の衛星視線方向の変位速度分布を示す。平野部だけでなく山地においても概ね全面的に変位速度が得られており、全国の地殻・地盤変動を監視する上でLバンドSARの利用が不可欠であることを改めて示す結果となっている。従来の干渉SAR画像ではS/N比が低く明瞭に識別できなかった、ゆっくりと進行する微小な変動も、干渉SAR時系列解析の適用により明瞭に検出でき、特に、局所変動の検出力は大幅に向上している。
図2は両軌道の変位速度を利用した2.5次元解析の結果である。房総半島（千葉県）のほか、津軽平野（青森県）や越後平野（新潟県）において沈降が卓越した変動が見られた（図2-a, b）。これらは地盤沈下による変動だと考えられる。一方、八甲田山（青森県）、月山（山形県）、後烏帽子岳（宮城県）、八ヶ岳（長野県）においては、地形に沿った東西方向に卓越した変動が見られた（図2-c, d）。これらは斜面変動によるものと考えられる。なお、ここに示す図ではテクトニックな変動を除去しているため広範囲に及ぶ変動は見られない。
本発表では、本解析で捉えられた変動の時間推移などの詳細について報告する。
謝辞
解析に用いたALOS-2観測データは、「陸域観測技術衛星2号に関する国土地理院と宇宙航空研究開発機構の間の協定」に基づいて、宇宙航空研究開発機構（JAXA）から提供を受けた。原初データの所有権はJAXAにある。
気象庁数値気象モデルは、「電子基準点等観測データ及び数値予報格子点データの交換に関する細部取り決め協議書」に基づき、気象庁から提供を受けた。
GNSSデータの一部は、気象庁、防災科学技術研究所から提供を受けた。
国土地理院では、陸域観測技術衛星2号「だいち2号」（ALOS-2）の観測データを用いたSAR干渉解析を実施し、得られたSAR干渉画像により日本全国の地殻・地盤変動を監視している。しかし、SAR干渉画像には様々な誤差が含まれることから、微小な変動を検出することは困難であった。一方、2014年のALOS-2打ち上げから観測データが蓄積されたことで、多数のSAR干渉画像を統計的に処理することにより、変動検出精度を向上させる干渉SAR時系列解析が実施可能な環境が整ってきた。さらに、今後打ち上げ予定のALOS-2の後継機である先進レーダ衛星「だいち4号」（ALOS-4）による高頻度観測データにより、干渉SAR時系列解析の有効性が高まると期待されている。
このような背景から、国土地理院では、全国の地殻・地盤変動の監視、さらには測量の基準の維持・管理に活用するために、日本全国を対象としてALOS-2観測データを用いた干渉SAR時系列解析を実施している。これまでに、解析が完了した北海道地域の解析結果を2022年6月に、東日本における解析結果を2023年1月に地理院地図上で一般に公開した（https://www.gsi.go.jp/uchusokuchi/gsi_sar.html）。
本発表では、これまでに公開した解析結果のうち、東日本における干渉SAR時系列解析結果によって捉えられた変動の詳細について報告する。
観測データと解析方法
干渉SAR時系列解析には、2014年から2021年までの約7年間に南行・北行軌道で観測されたALOS-2データを使用した。
SAR干渉解析は、垂直基線長200m以内、観測間隔730日以内（南行軌道）、1095日以内（北行軌道）の条件に適合するペアについて行った。各干渉画像は、気象庁数値気象モデルを用いた対流圏遅延補正（小林ほか, 2014）、Split-Spectrum法による電離層遅延補正（Wegmüller et al., 2018）、GNSSデータによる長波長補正（GNSS補正；Kobayashi et al., 2011; 飛田ほか, 2005）を行っている。GNSS補正には、SARとGNSS間の差分補正のほか、2011年東北地方太平洋沖地震による余効変動等のテクトニックな広範囲かつ長期的な変動の推定・除去も含まれる。
干渉SAR時系列解析は、国土地理院で開発したGSITSA（小林ほか, 2018）を用い、時間方向のスムージングを組み込んだ位相最適化処理（SBAS法；Berardino et al., 2002）により解析を行った。また、2016年茨城北部地震の影響が見られる地域については地震時変動を推定除去した。さらに、南行・北行軌道の衛星視線方向の変位速度を用いて2.5次元解析（Fujiwara et al., 2000）を行い、準上下・準東西方向の変位速度を求めた。
解析結果
干渉SAR時系列解析の結果として、図1に東日本における南行軌道の衛星視線方向の変位速度分布を示す。平野部だけでなく山地においても概ね全面的に変位速度が得られており、全国の地殻・地盤変動を監視する上でLバンドSARの利用が不可欠であることを改めて示す結果となっている。従来の干渉SAR画像ではS/N比が低く明瞭に識別できなかった、ゆっくりと進行する微小な変動も、干渉SAR時系列解析の適用により明瞭に検出でき、特に、局所変動の検出力は大幅に向上している。
図2は両軌道の変位速度を利用した2.5次元解析の結果である。房総半島（千葉県）のほか、津軽平野（青森県）や越後平野（新潟県）において沈降が卓越した変動が見られた（図2-a, b）。これらは地盤沈下による変動だと考えられる。一方、八甲田山（青森県）、月山（山形県）、後烏帽子岳（宮城県）、八ヶ岳（長野県）においては、地形に沿った東西方向に卓越した変動が見られた（図2-c, d）。これらは斜面変動によるものと考えられる。なお、ここに示す図ではテクトニックな変動を除去しているため広範囲に及ぶ変動は見られない。
本発表では、本解析で捉えられた変動の時間推移などの詳細について報告する。
謝辞
解析に用いたALOS-2観測データは、「陸域観測技術衛星2号に関する国土地理院と宇宙航空研究開発機構の間の協定」に基づいて、宇宙航空研究開発機構（JAXA）から提供を受けた。原初データの所有権はJAXAにある。
気象庁数値気象モデルは、「電子基準点等観測データ及び数値予報格子点データの交換に関する細部取り決め協議書」に基づき、気象庁から提供を受けた。
GNSSデータの一部は、気象庁、防災科学技術研究所から提供を受けた。