ハイパースペクトル及び熱赤外データの統合処理による鉱物・岩相マッピング法開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04225
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山口 靖 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (80283472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 英一 名古屋大学, 博物館, 教授 (30324403)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: リモートセンシング / ハイパースペクトルセンサ / 地質マッピング / ASTER / AVIRIS

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、熱水変質鉱物や炭酸塩鉱物などの識別・同定に有効な可視～短波長赤外域のリモートセンシング・データと、珪酸塩岩等の識別に有効な熱赤外域のデータを統合して処理し、効率的な地質マッピングを行える手法を開発することにより、広域的な地質調査や鉱床探査等に有効な鉱物・岩石マッピング法として確立することを目的としている。
本年度は、可視～短波長赤外域の航空機搭載ハイパースペクトルセンサのAVIRISのデータを用いて、アンミキシング法におけるエンドメンバー決定法の検討を行い、従来使われてきたPPI方法を改良してICRPPI法と呼ばれる方法を開発した。２つの方法の基本的な違いは、前者が複数回のエンドメンバー候補抽出の共通集合からエンドメンバーを決めるのに対して、後者では和集合からエンドメンバー候補を抽出する点である。この方法により従来よりも安定してエンドメンバーが決定できることが分かった。
熱赤外域については、衛星搭載マルチスペクトルセンサのASTERデータを対象として、解析対象地域の季節の異なる昼夜のデータセットを可能な限り多く収集し、それらの温度変化の状況を検討した。その結果、夏の昼間と冬の夜間にそれぞれ年間の最高および最低温度に収束する傾向があることが認められたため、夏の昼間と冬の夜間のデータから温度差を求め、それらから見掛け熱慣性の導出が可能であることを示した。この方法は、可視～短波長赤外域データからは困難な沖積層の識別が可能であることが示された。
これらの結果は、米国ネバダ州Cuprite地域を対象としているが、現地調査によってデータ処理結果の妥当性の確認を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

可視～短波長赤外域のデータ処理アルゴリズム開発については、アンミキシング解析の中の最重要部分であるエンドメンバー抽出に関して、従来の方法よりも優れた方法の提案を行うことができた。熱赤外域については、地質マッピングに有効であるとされる見掛け熱慣性について、従来は適当な昼夜データセットが入手できないことが最大の問題点であったが、本研究により夏の昼間と冬の夜間データのペアから信頼のおける見掛け熱慣性が導出できることが明らかとなり、熱赤外域の温度データを利用した地質マッピングに大きな進展をもたらすものと思われる。
また本年度は、米国ネバダ州Cuprite地域を対象として、熱水変質帯の分布や主要な岩相などの確認のための地質調査を実施した。現地調査による採取試料は、実験室内でスペクトロメータによって反射スペクトルを取得し、画像上でのスペクトルと比較することができた。これらの結果は、データ解析アルゴリズムとデータ解析結果が妥当であることを示している。以上のことから、本研究は、予定通り順調に進捗していると判断される。
これまでの研究成果について、日本リモートセンシング学会秋季学術講演会においてポスター発表を行った。

Strategy for Future Research Activity

可視～短波長赤外域については、アンミキシング解析の中のエンドメンバー抽出法の目途が立ったため、鉱物の粒度や風化・表面コーティングの影響等を考慮して、各画素内の地表面における各鉱物の存在量をある程度まで定量化できる方法を検討する予定である。熱赤外域については、夏の昼間と冬の夜間の温度データから見掛け熱慣性を導出する方法の目途が立ったため、次は熱赤外における分光放射率パターンを利用した岩相識別を検討し、見掛け熱慣性と相補的に組み合わせて統合することにより、地質マッピングに利用できる可能性の検討を行う必要がある。
さらにこれらの解析方法は、それぞれ異なる波長毎において別個に解析を行っているため、２つの波長域の解析結果について、空間分解能の違いを考慮しつつ統合できる方法を検討する予定である。
米国ネバダ州Cuprite地域については、現地調査による解析結果の確認を引き続き行う。モンゴル国については、ASTERデータ解析と現地調査の結果に基づいて絞り込んだテスト地域について、ASTERデータの解析を継続し、将来打ち上げられる予定のHISUIのデータ解析に備える予定である。

Research Products

• [Journal Article] Earth observation mineral indicators for weathering, deposition, erosion and desertification (2016)
  • Author(s): Cudahy, T., Caccetta, M., Thomas, M., Hewson, R., Abrams, M., Kato, M., Kashimura, O., Ninomiya, Y., Yamaguchi, Y., Collings, S., Laukamp, C., Ong, C., Lau, I., Rodger, A., Chia, J., Warren, P., Woodcock, R., Fraser, R., Rankine, T., Vote, J., Caritat, P., English, P., Meyer, D., and Doescher, C.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1038/srep23702
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 地形と粒度の影響を抑制した地表の酸化鉄量の推定 (2015)
  • Author(s): 野田周帆，山口 靖
  • Organizer: 日本リモートセンシング学会第59回（平成27年度秋季）学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2015-11-26 – 2015-11-27
• [Presentation] ASTER TIRデータによる熱慣性を用いた地質マッピング (2015)
  • Author(s): 淺野友紀瑛，山口 靖，児玉信介
  • Organizer: 日本リモートセンシング学会第59回（平成27年度秋季）学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2015-11-26 – 2015-11-27