2023 Fiscal Year Annual Research Report
レーダポーラリメトリによる超広域河川氾濫地域の被災度判定手法の開発
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22H01726
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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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) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 洪水 / 超広域観測 / 広域避難支援 / レーダポーラリメトリ / 合成開口レーダ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーダポーラリメトリを用いた超広域河川氾濫地域の被災度判定手法を開発するために、以下の研究を行った。
1) 簡易住宅モデルに対する偏波散乱解析
水害被災領域、特に人口が密集する市街地の被災領域の判定を良精度で実現するための基礎研究として、簡易住宅モデルに対する電磁界シミュレーションを重点的に行った。ここでは、被災前、被災中、被災後のモデルに対し、細かい入射条件（主に入射角、スクウィント角の変化）に対する偏波散乱特性を調査した（2022年度後半から継続）。解析の結果、水害により住宅が大きく破損したような場合は、主要散乱成分の変化（主に後方散乱電力の変化）やコヒーレンスの変化に加え、特定の偏波相関係数（特に位相）の被災前後の変化も有効な指標となりうることがわかった。一方、外観上は水害による住宅破損は観られないが、（水害後の泥や瓦礫の堆積により）住宅周辺の道路に大きな変化が見られるような場合は、主要散乱成分の偏波散乱電力特性の変化が小さいことが多く、被災前後の変化を見つけにくいことがわかった。このため、主要散乱成分以外の散乱成分の変化をとらえやすくするための簡易変化検出手法の開発をはじめることとした。
2) 簡易偏波検出手法の開発
被災前後の偏波行列（3x3行列）の固有値（散乱電力に相当）、固有ベクトル（散乱メカニズムに相当）に着目し、主要散乱メカニズムに対応する第１固有値/固有ベクトルだけでなく、第２、第３の固有値/固有ベクトルの変化にも着目した。ここでは、被災前後の各固有ベクトル間の`なす角'を調べることで変化検出を試みる簡易手法を開発した。この手法を実データ（ALOS-2/PALSAR-2データ）に適用し、害被災領域の変化検出を行ったところ、特定の被災領域において変化検出（被災領域と識別）できることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水害被災住宅を対象とした電磁界シミュレーションと偏波検出手法の開発に注力し、他の水害被災領域に対するシミュレーション研究は行えなかった。しかし、開発した簡易偏波検出手法は、解析対象の散乱モデルが異なっても適用可能と考えられるため、水害被災住宅に対して変化検出の精度、適用範囲（適用限界）をきちんと調べることができれば、他の水害被災領域の変化検出にも十分活用できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
`研究実績の概要'の2)の簡易変化検出手法を、様々な被災住宅に適用できるようにするため、さらに様々な被災住宅モデルに対する偏波散乱シミュレーションを行い、改良を加えていく予定である。さらに、橋梁や河川堤防等の水害被災で特徴的な対象、領域に対してもその有効性を確認していく。
また、上記手法は、フル偏波（HH, HV, VH, VV）のSARデータを想定した手法であるが、現在多く取得されているデュアル偏波（HH,HV あるいは VV, VH）のSAR データに適応できるような改良も予定している。
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