マイクロ波散乱理論に基づく多入射角・多偏波計測による土壌水分・粗度の同時逆推定

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09305034
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 虫明 功臣 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50011060)
• 研究分担者: 砂田 憲吾 山梨大学, 工学部, 教授 (20020480) ; 三枝 健二 日本大学, 理工学部, 講師 (50196028) ; 長谷部 望 日本大学, 理工学部, 教授 (30013121) ; 仲江川 敏之 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (20282600) ; スリカンタ ヘーラト 東京大学, 生産技術研究所, 客員教授 (80240737)
• キーワード: 合成開口レーダ / RADARSAT / 土壌水分-地表面粗度 / 多周波数、多偏波、多入射角 / 逆推定 / 誘電特性

研究概要

本年度は第一年度であり、現在までに蓄積されたデータを利用して、能動型マイクロ波センサーを用いた土壌水分計測のまず研究の現状をまとめ、以下の結論が得られた。
(i)Xバンドの既往の結果と異なりHV偏波よりもHH偏波の方が後方散乱係数の土壌水分感度が高かった。また、既往の結果通り、対象土壌面が滑面と粗面とでは、後方散乱係数に非常に大きな差が生じた。
(ii)屋外実験の結果から、実験サイト毎に後方散乱係数と土壌水分量関係は大きく異なる。これには地表面の粗度と植生が非常に大きな影響を与えている。土壌種類よりも地表面粗度の方が後方散乱係数と土壌水分量関係に大きな影響を与えており、粗度を定量的に評価しなければならない。
(iii)合成開口レーダの地上検証同期実験を行なった結果から、E ERS-1 AMIの後方散乱係数と土壌水分量の間には、高い相関が見られ、異なる地表面被覆、地表面粗度の影響はあまり大きくなかった。J ERS-1 SARの後方散乱係数と飽和度の間には、高い相関が見られたが、体積含水率に対する感度は非常に低く利用し難い。以上から、可視・近赤外で行なった土地被覆分類図と、合成開口レーダセンサーのデータを組合わせることにより、土壌水分の時系列変化地図を作成することができた。
これを基に、多偏波・多入射角観測にによる土壌水分-地表面粗度の同時推定アルゴリズム開発のための地上散乱実験を、建設省土木研究所構内と、東大生研千葉実験所で合計8回行なった。このデータについては、現在解析中であり、来年度も実験、解析を並行して行なう予定である。
また、衛星への適用を考え、現在運用されているSAR衛星で唯一マルチパラメータ(多入射度)でデータが取得可能なRADARSAT同期実験を、合計8回行なった。同期実験ではグラウンドトル-スとして、土壌水分、地表面粗度、植覆状況を計測した。現在、基本的な画像処理を終えた形でのデータの蓄積すると共に、水田での後方散乱係数の季節変化を解析中である。また地上散乱実験からアルゴリズムが開発され次第、本衛星データに適用し、同時推定を行なう予定である。

研究成果

• [文献書誌] 虫明功臣、小池雅洋、沖大幹、仲江川敏之: "能動型マイクロ波リモートセンシングによる表層土壌水分計測I。室内実験と散乱理論との比較" 水文・水資源学会誌. Vol.10,No.6. 577-587 (1997)
• [文献書誌] 虫明功臣、仲江川敏之,小池雅洋、沖大幹、: "能動型マイクロ波リモートセンシングによる表層土壌水分計測II。屋外実験" 水文・水資源学会誌. Vol.10,No.6. 588-596 (1997)
• [文献書誌] 虫明功臣、沖大幹、仲江川敏之、小池雅洋: "能動型マイクロ波リモートセンシングによる表層土壌水分計測III。合成開口ロレーダ搭載衛星検証実験と土壌水分分布図の作成" 水文・水資源学会誌. Vol.10,No.6. 597-606 (1997)
• [文献書誌] T.Nakaegawa, T.Oki and K.Musiake: "Estimation of Surface soil Moisture and its Mapping by ERS-1/AMI" In ′96 Workshop on GAME-Tropics in Thailand Proceedings,P.43,National Sub-Committee for GAME-Tropics and Japan Sub-Committee for GAME-Tropics. 43- (1997)
• [文献書誌] 仲江川敏之、六田典夫、沖大幹、小池雅洋、虫明功臣: "能動型マイクロ波センサーによる水資源環境モニタリング" 第5回水資源に関するシンポジウム論文集、水資源に関するシンポジウム委員会. 767-772 (1997)
• [文献書誌] 池田聡司、高橋彌、虫明功臣、仲江川敏之、小池雅洋、三枝修平: "マイクロ波散乱計を用いた多偏波面観測による土壌水分量と地表面粗度の同時推定に関する研究" 水文・水資源学会1997年研究発表会要旨集. 203-204 (1997)
• [文献書誌] 六田典夫、虫明功臣、仲江川敏之: "多時期SARデータを用いた灌漑・非灌漑水田の状況の比較" 水文・水資源学会1997年研究発表会要旨集. 109-110 (1997)
• [文献書誌] 六田典夫、虫明功臣、仲江川敏之: "多時期SARデータによる地表水の面積変動抽出法に関する基礎的研究" 土木学会第52回年次学術講演会講演概要集、II(A). 388-389 (1997)
• [文献書誌] 三枝健二、長谷部望: "マイクロ波リモートセンシングによる土壌水分検出-関東ロームの誘電率評価-" 日本リモートセンシング学会誌. Vol7.No.4. 24-33 (1997)
• [文献書誌] 砂田憲吾・長谷川哲郎: "NOAAデータを用いた広域蒸発散量推定モデル" 水工学論文集. 41. 203-208 (1995)
• [文献書誌] 砂田憲吾・伊藤強・宮野裕二: "裸地表層土壌水分の空間分布特性" 水文・水資源学会誌. 8-2. 210-216 (1995)
• [文献書誌] 砂田憲吾・中辻啓二: "水理学・水文学における地球環境研究" 土木学会論文集. 558. 1-12 (1997)
• [文献書誌] 砂田憲吾・内藤ゆう子・田中賢治: "裸地・灌漑水田における蒸発散量の空間分布の推定" 水工学論文集. 41. 55-60 (1997)
• [文献書誌] 砂田憲吾・伊藤強、宮野裕二: "TDR土壌水分計による表面土壌水分量調査" 水文・水資源学会研究発表会要旨集. 18-19 (1995)
• [文献書誌] 宮野裕二・砂田憲吾・伊藤強: "裸地表層土壌水分の空間分布に関する調査と解析" 土木学会年講. 92-93 (1995)
• [文献書誌] 砂田憲吾・管 和利・宮野裕二・内藤ゆう子: "圃場の土壌水分分布が領域平均蒸発量に与える影響について" 水分・水資源学会研究発表会要旨集. 88-89 (1996)
• [文献書誌] 内藤ゆう子・砂田憲吾・宮野裕二: "水田・校庭での表層土壌水分の空間分布特性について" 土木学会年講. 804-805 (1996)
• [文献書誌] 内藤ゆう子・砂田憲吾・坂本国秀: "水稲灌漑田における蒸発散量の空間分布推定について" 土木学会講. 348-349 (1997)
• [文献書誌] 深見和彦、他: "タイ国クローン・ルアン川流域におけるGISを活用した水文循環モデリング" 第5回水資源に関するシンポジウム論文集. 761-766 (1997)