インバース法を用いた海洋リモートセンシング解析アルゴリズムの開発研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440169
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 大石 友彦 東海大学, 理学部, 助教授 (20231730)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 萩原 直樹 東海大学, 海洋学部, 講師 (50198652) ; 斎藤 寛 東海大学, 海洋学部, 講師 (50235066)
• Keywords: 海洋光学 / リモートセンシング / インバース法 / アルゴリズム / 光吸収 / 光散乱

Research Abstract

光は海水中に含まれる物質の種類や濃度によって、散乱や吸収の仕方が異なる。この光学的特性は、吸収係数と散乱関数で表される。すなわち、これらがわかれば原理的には海水に含まれる物質の種類や濃度が決定できる。水中照度場は、海面からの入射光の状態(太陽高度、雲や風による海面の状態等)と光学的特性によって決まる。照度場からこれらのパラメータを決定できれば、採水後、吸収計や散乱計などで測定する従来の方法よりも平均的な値を得ることができる。また、これらの光学的パラメータは基礎生産や太陽エネルギーの熱収支、物質循環などの研究に極めて有効である。この方法の確立は可視域リモートセンシングにも応用できる。現在まで深い所での照度から光学的特性を得る方法は提出されているが、我々の興味の対象である浅い所での方法は提出されていない。本研究は、照度場からのこれらの情報の抽出方法および照度測定時に問題となる船影の影響のモデル開発と現場検証、さらにその解析を行った。
インバースモデルには、Aasによって提出された数学的に厳密で完成度の高い照度の2流モデルを採用した。しかし、このモデルの問題点は方程式の数に対して未知数が多いことである。そこで、新たな近似式を用いてこの問題を解決し、吸収係数、下向き後方拡散係数、後方散乱係数を推定するアルゴリズムを開発した。その結果、深い所から浅い所まで吸収係数と下向き後方拡散係数は精度良く求めることができた。後方散乱係数は、深い所やこの値が大きい時に求めることができた。また、Forwad Monte Carlo法を用いた照度場における船影の影響を求める数値計算アルゴリズムを開発した。現場検証の結果、このアルゴリズムが船影の影響を充分に再現している事がわかった。