2020 Fiscal Year Annual Research Report
レーダポーラリメトリによる広域河川氾濫領域の被災状況把握および救助用陸路検出
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19H02389
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
佐藤 亮一 新潟大学, 人文社会科学系, 教授 (00293184)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 寛喜 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20251788)
山口 芳雄 新潟大学, 自然科学系, フェロー (50115086)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 被災地観測 / 自然災害 / レーダポーラリメトリ / 合成開口レーダ / リモートセンシング / 洪水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
はじめに、前年度測定機器の不具合で行えなかった「水害時の住宅-道路モデル」に対する偏波散乱測定の実施について検討した。平時、洪水発生時、洪水直後の住宅近傍の被災状況把握のために、アスファルト、水面、水分を含んだ土壌でできた道路モデル上に、コンクリート板で構築した簡易建築物を設置する住宅-道路モデルを構築し、このモデルに対する電波暗室での偏波散乱測定を計画した。しかし、モデル全体がかなりの重量となったことに加え、道路部分の設置/撤去に長時間かつ大人数を必要とすることが事前の設置実験によりわかった。このため、ソーシャルディスタンスを保ちながら電波暗室での本モデル設置作業は困難と判断し、今年度も測定を延期することとした。代替として、実PolSARデータの解析に加え、同モデルに対する偏波散乱解析を行なった。偏波解析には水平と垂直の両偏波入射時の計算結果を必要とするため、シミュレーションの計算時間短縮が課題だった。今年度はGPGPU環境に適した並列計算プログラムの改良を行い、特定条件での解析時間の大幅な短縮が実現でき、住宅-道路モデルに対する解析を入射角、スクィント角を変えて実行することができた。
道路/橋梁橋桁表面の亀れつ検出に関する研究では、異なる形状の亀れつが複数存在する場合の散乱についての解析を行なった。垂直偏波入射の場合について散乱特性を詳細に調べた。最終年度では水平偏波入射時の解析もすすめ、偏波散乱特性について調べ、道路状態把握に適した偏波指標を求める予定である。
洪水発生時に雨水を水田に一時的に貯留して洪水被害軽減を行う田んぼダムを想定した「水田モデル」に対して実施した偏波散乱測定のデータ分析も進めた。レーダ照射方向に対して水稲列が斜めに配置された水田に対する評価方法を確立させ、水稲生育状態把握までは概ね実現できた。今後は水位変化に対する偏波散乱特性の分析を進めていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度に河川氾濫領域と避難救助用陸路の状況把握を実現するための基礎モデル実験、基礎理論は進められたが、本年度は、新型コロナウィルス感染拡大もあり、予定していた「水害時の住宅-道路モデル」に対する偏波散乱測定を実施することができなかった。このモデルに対する通常観測時および緊急観測時での偏波散乱特性は、本研究の基礎データとして重要である。この測定データの不足により、都市部の平時、洪水発生時、洪水直後の状態把握を行うための適切な偏波指標の決定がまだできていない。代替として、同モデルに対する偏波散乱解析（コンピュータシミュレーション）を、高速化したコードとGPGPUを用いて進めてはいるが、災害発生時の緊急観測（任意のフライト方向とレーダ入射角）に対応する条件での詳細な解析・データ分析までは完了していない。
以上より、本年度までに予定していた洪水状況把握のための偏波指標の導出・決定が十分ではないため、民間で運用される航空機搭載 PolSAR を用いた緊急観測を模したデータ観測による最終検証の予定が立てられていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
災害発生時の緊急観測（任意のフライト方向とレーダ入射角）に対応する条件での水害時の各モデル（住宅-道路モデル、堤防モデル、橋梁モデル）に対する偏波散乱解析（コンピュータシミュレーション）を完了させることに注力する。この解析結果を考慮して、各領域の洪水状況把握のための偏波指標を決定する。
VNA等の測定装置配置の変更、ネットワークの利用、モデル軽量化等とともに、3密対策を徹底した上で、電波暗室でのモデル実験を実現し、コンピュータシミュレーション結果の妥当性を検証したい。
最後に、民間運用の航空機搭載PolSARにより複数フライト方向および広レーダ入射角に対して取得されるXバンド実PolSARデータ、あるいは日本および他国で運用する衛星搭載PolSARで取得されるL,C,Xマルチバンドの実PolSARデータを用いて、提案する洪水被災状況把握のための偏波画像解析手法の有効性を示したい。
以上で得られた成果を取りまとめ、国際会議（APSAR2021, InGARSS2021, ISAP2021等を予定）での口頭発表および論文誌での発表を行う予定である。
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