熱赤外域分光リモートセンシングによる都市空間の気温分布の逆推定手法の構築

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H03353
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 淺輪 貴史 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (50361796)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 秀樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 北極環境変動総合研究センター, グループリーダー代理 (10392961)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: リモートセンシング / 熱赤外分光放射計 / 気温分布 / 逆推定

Outline of Annual Research Achievements

研究2年目である本年度は、理論的・実験的に逆問題固有の誤差への対応を検討するとともに各種要因の感度分析を行い、手法の有効性を検討した。
リモートセンシングを用いた大気からの熱赤外域の分光放射量の測定結果から気温分布を逆推定する際に、逆問題固有の誤差を回避し解を安定化させる方法としてMAP推定（最大事後確率推定、Maximum a posteriori）を用い、その解の安定性を検討した。また、気温分布の空間分解能を表す指標としてAveraging Kernelを用い、水平方向の観測における測定距離、離散化間隔・離散化数、使用波長帯、パス内の気温差が気温分布の逆推定結果に及ぼす影響を評価した。
まず、大気放射伝達モデル（MODTRAN5）を用いた数値実験を実施しパラメータの感度をあらかじめ確認したたうえで、パス内に気温差が生じている実際の街路空間を対象に屋外検証実験を実施した。実験は、すずかけ台キャンパス内の街路とし、熱赤外分光放射計を用いて100～150m程度のパスを3つ設定し観測を行った。境界面は建物壁面とし、熱赤外放射カメラを用いて、放射エネルギー量を観測した。また、真値のデータとして、パス内の4地点において気温の測定を行った。MAP法の事前分布には、熱赤外分光放射計近傍で計測した温湿度データを用いた。
得られた主要な結果としては、熱赤外分光放射計で観測した全チャンネルを用いた結果、離散化した各層の情報量は多くなったが、無用なノイズにより気温推定値であるMAP解にバイアスが生じる結果となった。一方、全チャンネルから相互情報量の多い10チャンネルを選択し逆推定を行ったところ、0.5～1.3℃の精度で、気温分布の逆推定が可能なことを示した。ただし、パスによってはバイアスが修正されない場合もあり、離散化による精度向上などを課題とした挙げた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

遅延なく、当初の計画通りに進展している。現時点までに、当初予期していない事態は発生していない。

Strategy for Future Research Activity

研究の最終年度は、当初の計画に従い、構築した手法の都市空間への適用の有効性と、適用範囲や限界、今後の課題について提示してゆく予定である。