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構造物やインフラ施設の非線形挙動を計測する新しいPS-InSAR手法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H02411
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分25030:防災工学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

松岡 昌志  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80242311)

研究分担者 三浦 弘之  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30418678)
劉 ウェン  千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (60733128)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2020年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード人工衛星 / 合成開口レーダ / 時系列干渉処理 / 2πアンビギュイティ / 数値シミュレーション / 地盤沈下 / 構造物被害 / NN-PSI / 周期的変動 / PS-InSAR / 時系列コヒーレンス / 地盤変位 / 構造物変位 / 被害検知 / レーダグラメトリ / 非線形変位
研究開始時の研究の概要

近年,人工衛星搭載の合成開口レーダ(SAR)によるPS-InSARは非線形挙動やマイクロ波の波長を超えるような大きな変位は計測が困難という欠点がある。本研究は,この欠点を解決するため差分SARトモグラフィを参考にして定式化し,散乱係数マップ(時系列コヒーレンスの分布)を用いたPS-InSAR改良手法を提案する。そして,手法の適用限界をシミュレーションおよび現地観測データとの比較に基づき検証を行う。また,面的拡張性の向上のために広域のDSM (Digital Surface Model)整備を目的としたレーダグラメトリ手法の開発を行うと共に散乱係数マップに基づく異常検知推定モデルを提案する。

研究成果の概要

これまでのPS-InSAR手法は都市域における大規模あるいは非線形的な変位の推定が困難であったが,本研究では対象地点の高さについては変位速度方向の時系列コヒーレンスの累積値から推定し,対象物の変位は,決定した高さに対して,観測条件のすべての変位速度の位相差について,時系列コヒーレンスで重み付けをして重ね合わせることで計算できる新しい手法(NN-PSI)を提案した。そして,様々な変動パターンおよび観測パラメータによる数値シミュレーション,さらに,建物および地盤を観測した実データに適用して推定精度や適用限界を検証した。また,地震による構造物やライフライン被害とコヒーレンスの関係について検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高度経済成長期に建設され長期間にわたって利用されてきた施設には老朽化したものが多く,その維持管理が喫緊の課題になっている,例えば,変形の計測には多大なコストと労力がかかり管理者の負担になっており,リモートセンシング技術への代替が期待されている。本研究は都市域における施設や地盤について,人工衛星の時系列InSAR手法ではこれまで計測が不可能であった非線形的で大規模な変位を計測することを可能にしたものであり,社会的な意義がある。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (23件) (うち国際共著 14件、 査読あり 22件、 オープンアクセス 20件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Backscattering Characteristics of SAR Images in Damaged Buildings Due to the 2016 Kumamoto Earthquake2023

    • 著者名/発表者名
      Cho Shinki、Xiu Haoyi、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 15 号: 8 ページ: 2181-2181

    • DOI

      10.3390/rs15082181

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Deep Learning Model for Road Damage Detection After an Earthquake Based on Synthetic Aperture Radar (SAR) and Field Datasets2022

    • 著者名/発表者名
      Karimzadeh Sadra、Ghasemi Mohammad、Matsuoka Masashi、Yagi Koichi、Zulfikar Abdullah Can
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing

      巻: 15 ページ: 5753-5765

    • DOI

      10.1109/jstars.2022.3189875

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Empirical estimation based on remote sensing images of insured typhoon-induced economic losses from building damage2022

    • 著者名/発表者名
      Miura Hiroyuki、Murata Yusuke、Wakasa Hiroyuki、Takara Tomotaka
    • 雑誌名

      International Journal of Disaster Risk Reduction

      巻: 82 ページ: 103334-103334

    • DOI

      10.1016/j.ijdrr.2022.103334

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] UAV Observations for Soil Volume Estimation of Debris Flows2022

    • 著者名/発表者名
      Miura Hiroyuki、Tanizaki Takuro
    • 雑誌名

      Proc. International Geoscience and Remote Sensing Symposium

      巻: 1 ページ: 1497-1497

    • DOI

      10.1109/igarss46834.2022.9884181

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Detection of Flash Flood Inundated Areas Using Relative Difference in NDVI from Sentinel-2 Images: A Case Study of the August 2020 Event in Charikar, Afghanistan2022

    • 著者名/発表者名
      Atefi Mujeeb Rahman、Miura Hiroyuki
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 14 号: 15 ページ: 3647-3647

    • DOI

      10.3390/rs14153647

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Use of Multi-Temporal LiDAR Data to Extract Collapsed Buildings and to Monitor Their Removal Process after the 2016 Kumamoto Earthquake2022

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Fumio、Liu Wen、Horie Kei
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 14 号: 23 ページ: 5970-5970

    • DOI

      10.3390/rs14235970

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 機械学習に基づく2018年北海道胆振東部地震における斜面崩壊の推定2022

    • 著者名/発表者名
      XIE Haoyang、LIU Wen、MARUYAMA Yoshihisa
    • 雑誌名

      土木学会論文集A1(構造・地震工学)

      巻: 78 号: 4 ページ: I_646-I_656

    • DOI

      10.2208/jscejseee.78.4_I_646

    • ISSN
      2185-4653
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of Aqueduct Bridge Failure in Wakayama City, Japan, Based on Uav Surveying Flights and High-Resolution Sar Data2022

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Fumio、Liu Wen、Furuya Takashi、Maruyama Yoshihisa
    • 雑誌名

      Proc. International Geoscience and Remote Sensing Symposium

      巻: 1 ページ: 497-500

    • DOI

      10.1109/igarss46834.2022.9883792

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Burned Area Detection Using Multi-Sensor SAR, Optical, and Thermal Data in Mediterranean Pine Forest2022

    • 著者名/発表者名
      Abdikan Saygin、Bayik Caglar、Sekertekin Aliihsan、Bektas Balcik Filiz、Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi、Balik Sanli Fusun
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 13 号: 2 ページ: 347-347

    • DOI

      10.3390/f13020347

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Damaged Building Extraction Using Modified Mask R-CNN Model Using Post-Event Aerial Images of the 2016 Kumamoto Earthquake2022

    • 著者名/発表者名
      Zhan Yihao、Liu Wen、Maruyama Yoshihisa
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 14 号: 4 ページ: 1002-1002

    • DOI

      10.3390/rs14041002

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Building Inventory Data in Ulaanbaatar, Mongolia for Seismic Loss Estimation2021

    • 著者名/発表者名
      Tumurbaatar Zorigt、Miura Hiroyuki、Tsamba Tsoggerel
    • 雑誌名

      ISPRS International Journal of Geo-Information

      巻: 11 号: 1 ページ: 26-26

    • DOI

      10.3390/ijgi11010026

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Earthquake Aftermath from Very High-Resolution WorldView-2 Image and Semi-Automated Object-Based Image Analysis (Case Study: Kermanshah, Sarpol-e Zahab, Iran)2021

    • 著者名/発表者名
      Omarzadeh Davoud、Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi、Feizizadeh Bakhtiar
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 13 号: 21 ページ: 4272-4272

    • DOI

      10.3390/rs13214272

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] What Would Happen If the M 7.3 (1721) and M 7.4 (1780) Historical Earthquakes of Tabriz City (NW Iran) Occurred Again in 2021?2021

    • 著者名/発表者名
      Ghasemi Mohammad、Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi、Feizizadeh Bakhtiar
    • 雑誌名

      ISPRS International Journal of Geo-Information

      巻: 10 号: 10 ページ: 657-657

    • DOI

      10.3390/ijgi10100657

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Preliminary Damage Assessment Using Dual Path Synthetic Aperture Radar Analysis for the M 6.4 Petrinja Earthquake (2020), Croatia2021

    • 著者名/発表者名
      Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 13 号: 12 ページ: 2267-2267

    • DOI

      10.3390/rs13122267

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Learning from multimodal and multitemporal earth observation data for building damage mapping2021

    • 著者名/発表者名
      Adriano Bruno、Yokoya Naoto、Xia Junshi、Miura Hiroyuki、Liu Wen、Matsuoka Masashi、Koshimura Shunichi
    • 雑誌名

      ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing

      巻: 175 ページ: 132-143

    • DOI

      10.1016/j.isprsjprs.2021.02.016

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Nationwide Road Quality Map: Remote Sensing Meets Field Sensing2021

    • 著者名/発表者名
      Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 6 ページ: 2251-2251

    • DOI

      10.3390/s21062251

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Earthquake Damage Region Detection by Multitemporal Coherence Map Analysis of Radar and Multispectral Imagery2021

    • 著者名/発表者名
      Hasanlou Mahdi、Shah-Hosseini Reza、Seydi Seyd Teymoor、Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 13 号: 6 ページ: 1195-1195

    • DOI

      10.3390/rs13061195

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Implementation of Non-Linear Non-Parametric Persistent Scatterer Interferometry and Its Robustness for Displacement Monitoring2021

    • 著者名/発表者名
      Ogushi Fumitaka、Matsuoka Masashi、Defilippi Marco、Pasquali Paolo
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 3 ページ: 1004-1004

    • DOI

      10.3390/s21031004

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inundation Assessment of the 2019 Typhoon Hagibis in Japan Using Multi-Temporal Sentinel-1 Intensity Images2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Wen、Fujii Kiho、Maruyama Yoshihisa、Yamazaki Fumio
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 13 号: 4 ページ: 639-639

    • DOI

      10.3390/rs13040639

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SAR and LIDAR Datasets for Building Damage Evaluation Based on Support Vector Machine and Random Forest Algorithms?A Case Study of Kumamoto Earthquake, Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Hajeb Masoud、Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10 号: 24 ページ: 8932-8932

    • DOI

      10.3390/app10248932

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Extraction of Land Information, Future Landscape Changes and Seismic Hazard Assessment: A Case Study of Tabriz, Iran2020

    • 著者名/発表者名
      Mohammadi Ayub、Karimzadeh Sadra、Valizadeh Kamran Khalil、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 号: 24 ページ: 7010-7010

    • DOI

      10.3390/s20247010

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ground Displacement in East Azerbaijan Province, Iran, Revealed by L-band and C-band InSAR Analyses2020

    • 著者名/発表者名
      Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 号: 23 ページ: 6913-6913

    • DOI

      10.3390/s20236913

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Remote Sensing X-Band SAR Data for Land Subsidence and Pavement Monitoring2020

    • 著者名/発表者名
      Karimzadeh Sadra、Matsuoka Masashi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 号: 17 ページ: 4751-4751

    • DOI

      10.3390/s20174751

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Sentinel-1 衛星の時系列干渉 SAR 解析による和歌山市六十谷水管橋の崩落前の変位2022

    • 著者名/発表者名
      松岡昌志,大串文誉
    • 学会等名
      日本地震工学会・大会ー2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 様々な自然災害に適用可能な空撮画像の深層学習による建物被害の把握技術の構築2022

    • 著者名/発表者名
      藤原隆太, 三浦弘之
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Extraction of bridge damage in the 2016 Kumamoto earthquake using airborne SAR data2022

    • 著者名/発表者名
      F. Yamazaki, W. Liu
    • 学会等名
      The Lifelines 2022 Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Detection of Building Damage due to the 2016 Kumamoto Earthquake using Texture Combinations of Single Post-event Airborne SAR Data2021

    • 著者名/発表者名
      Bellanie Lapian, Wen Liu, Fumio Yamazaki, Yoshihisa Maruyama
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar (APSAR)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Damage Extraction of the 2021 Off-Fukushima Earthquake based on PALSAR-2 Intensity Images2021

    • 著者名/発表者名
      Fumio Yamazaki, Wen Liu, Takanobu Suzuki
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar (APSAR)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Urban Flood Mapping of the July 2020 Kyushu, Japan Heavy Rain Based on Interferometric Coherence of Sentinel-1 Images2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Miura, Naoko Takeya
    • 学会等名
      2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Damage assessment of bridges due to the 2020 July Flood in Japan using ALOS-2 intensity images2021

    • 著者名/発表者名
      Wen Liu, Yoshihisa Maruyama, Fumio Yamazaki
    • 学会等名
      2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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