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2013 Fiscal Year Research-status Report

土壌特性の解析による地雷検知センサ性能評価とその応用

Research Project

Project/Area Number 24612001
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高橋 一徳  東北大学, 東北アジア研究センター, 助教 (60431475)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 源之  東北大学, 東北アジア研究センター, 教授 (40178778)
Keywords地中レーダ / 地雷検知 / 不均質土壌 / 土壌特性
Research Abstract

当該年度では、不均質土壌の統計的特性とその地中レーダへの影響について、さらに詳細な考察を行った。前年度までは、不均質土壌をモデル化し、それによる散乱の大きさを異なる土壌へ適用した結果についての考察を行っていた。モデル計算による電波の散乱量と実際に観察された散乱量を比較することにより、モデルの適用性を評価できた。そこで、平均比誘電率・比誘電率の変動量・比誘電率の相関長を変化させながら様々な土壌不均質特性に適用し、変動量と相関長のうちどちらの分布特性がどのくらい電波の散乱に寄与しているのかについて評価を行った。その結果、ほとんどの場合において誘電率の変動量が大きく寄与するが、観測している電波の波長が土壌不均質の相関長の整数倍となるときに、相関長すなわち空間分布のスケールの寄与が大きくなることを示した。散乱量に対して変動量と相関長は複雑に関係しているため、どちらか一方の特性のみの比較による不均質土壌の地中レーダ性能に対する評価は難しく、よって本研究課題で提案しているモデル化した散乱量による評価法が有効であることを示した。
上記に加え、土壌特性を高精度に推定するために、既存の同軸管法を改良した測定法およびそのデータ解析の理論検討を行った。また、前年度に引き続き、コモン・ミッド・ポイント(CMP)測定法でのデータ解析手法の開発、および地上設置型合成開口レーダ(GB-SAR)における基本性能の検討・評価を行った。
地中レーダ特性と不均質土壌評価法について地雷検知に関する部分は、クロアチアで行われた地雷除去技術の国際会議に参加し、研究成果の発表および最新技術や動向についての情報収集を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究課題の目標である地中レーダ性能の推定法に関しては、定量的な評価ができる見込みがついており、さらに土壌不均質特性と電波散乱の関係に関する考察も行ったことで、この点に関しては当初の目標をほぼ達成したといえる。土壌特性の測定法についてはさらに研究を進める必要があり、次年度で重点的に実施する。

Strategy for Future Research Activity

土壌特性の測定法開発に関しては、まだ課題が残っており、この点について重点的に研究を行う。また、これまで行ってきた土壌による電波散乱モデリングもその実証のための実験および解析を継続する。
これら研究結果については、国際会議などで国連や各国地雷除去センターへの情報発信を積極的に行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

購入を計画していた土壌誘電率測定装置よりも安価で同等の性能の製品が見つかり、その製品を購入したため。
測定に必要な高周波部品等や消耗品の購入、また研究成果を広く公開するための会議の参加費等に充てる。

  • Research Products

    (37 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (28 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Influence of heterogeneous soils and clutter on the performance of ground-penetrating radar for landmine detection2014

    • Author(s)
      K. Takahashi, J. Igel, H. Preetz, and M. Sato
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      Volume: vol. 52, no. 6 Pages: 3464-3472

    • DOI

      10.1109/TGRS.2013.2273082

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 偏波GB-SARによるコンクリート壁内部損傷の非破壊センシングのための基礎実験2014

    • Author(s)
      高橋一徳, 岡村菜花, 佐藤源之
    • Journal Title

      電気学会論文誌A

      Volume: vol. 134, no. 4 Pages: 166-172

    • DOI

      10.1541/ieejfms.134.166

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measurement of dielectric permittivity and thickness of snow and ice on brackish lagoon using GPR2014

    • Author(s)
      H. Liu, K. Takahashi, and M. Sato
    • Journal Title

      IEEE Journal of Selected Topics in Earth Observations and Remote Sensing

      Volume: vol. 7, no 3 Pages: 820-827

    • DOI

      10.1109/JSTARS.2013.2266792

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Volume scattering power constraint based on the principal minors of the coherency matrix2014

    • Author(s)
      S. Kusano, K. Takahashi, and M. Sato
    • Journal Title

      IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters

      Volume: vol. 11, no. 1 Pages: 361-365

    • DOI

      10.1109/LGRS.2013.2258654

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Landmine and UXO detection using EMI and GPR - limitations due to the influence of the soil2013

    • Author(s)
      J. Igel, H. Preetz, K. Takahashi, and M. Loewer
    • Journal Title

      First Break

      Volume: vol. 31, no. 8 Pages: 43-51

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous observation of natural-disaster affected areas using ground-based SAR interferometry2013

    • Author(s)
      K. Takahashi, M. Matsumoto, and M. Sato
    • Journal Title

      IEEE Journal of Selected Topics in Earth Observations and Remote Sensing

      Volume: vol. 6, no. 3 Pages: 1286-1294

    • DOI

      10.1109/JSTARS.2013.2249497

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of soil properties on the performance of metal detectors and GPR2013

    • Author(s)
      K. Takahashi, H. Preetz, and J. Igel
    • Journal Title

      Journal of ERW & Mine Action

      Volume: Issue 17.1 Pages: 52-56

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Influence of antenna polarization on GPR signals of linear targets2014

    • Author(s)
      J. Igel and K. Takahashi
    • Organizer
      74th Annual Meeting of German Geophysical Society
    • Place of Presentation
      Karlsruhe, Germany
    • Year and Date
      20140310-20140313
  • [Presentation] 震災復興を促進するアレイ型地中レーダによる遺跡計測2013

    • Author(s)
      高橋一徳, 劉海, 佐藤源之,
    • Organizer
      第12回地下電磁計測ワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131122-20131123
  • [Presentation] 20GHz帯GB-SARによる構造物内部計測の基礎研究2013

    • Author(s)
      高橋一徳, 劉海, クリスチャン コヤマ, 佐藤源之
    • Organizer
      第12回地下電磁計測ワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131122-20131123
  • [Presentation] 墳丘の地中レーダによる遺跡調査2013

    • Author(s)
      佐藤源之, 高橋一徳
    • Organizer
      第12回地下電磁計測ワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131122-20131123
  • [Presentation] Investigation on 3D migration of non-gridded GPR data2013

    • Author(s)
      L. Yi, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      第12回地下電磁計測ワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131122-20131123
  • [Presentation] 電磁波を用いた建造物非破壊センシング技術の研究開発 ~25年度中間成果~2013

    • Author(s)
      佐藤源之, 高橋一徳, 劉海, クリスチャン コヤマ
    • Organizer
      第12回地下電磁計測ワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131122-20131123
  • [Presentation] Fundamental study of observation of landslide by GB-SAR observation; case study at Aratozawa2013

    • Author(s)
      L. Zou, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      第12回地下電磁計測ワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131122-20131123
  • [Presentation] Imaging of buried structures by a GPR combined with a self-tracking total station2013

    • Author(s)
      K. Takahashi and M. Sato
    • Organizer
      The 11th SEGJ International Symposium
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20131118-20131121
  • [Presentation] Archaeological survey of Dangoyama Kofun by 3DGPR2013

    • Author(s)
      L. Yi, H. Liu, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      The 11th SEGJ International Symposium
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20131118-20131121
  • [Presentation] Development of an array GPR system for large-scale archaeological investigations2013

    • Author(s)
      H. Liu, J. Chen, L. Zou, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      The 11th SEGJ International Symposium
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20131118-20131121
  • [Presentation] Fundamental study on measurement of concrete wall structure by GB-SAR2013

    • Author(s)
      M. Sato, S. Okamura, H. Liu, C. Koyama, and K. Takahashi
    • Organizer
      The 11th SEGJ International Symposium
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20131118-20131121
  • [Presentation] 地中レーダ計測における不要反射波モデリングの土壌季節変動に対する実験的実証2013

    • Author(s)
      高橋一徳, ヤン イーゲル, ホルガー プレーツ
    • Organizer
      電磁界理論シンポジウム
    • Place of Presentation
      青森
    • Year and Date
      20131114-20131116
  • [Presentation] Fundamental study on high-resolution inspection of damaged wooden building by synthetic aperture radar2013

    • Author(s)
      H. Liu, C. Koyama, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      電磁界理論シンポジウム
    • Place of Presentation
      青森
    • Year and Date
      20131114-20131116
  • [Presentation] Monitoring of displacement on a landslide slope by GB-SAR interferometry2013

    • Author(s)
      K. Takahashi, M. Matsumoto, and M. Sato
    • Organizer
      2013 Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      20130923-20130927
  • [Presentation] Unique decomposition of a POLSAR coherency matrix using a generalized scattering model2013

    • Author(s)
      S. Kusano, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      2013 Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      20130923-20130927
  • [Presentation] Long-term landslide monitoring by GB-SAR interferometry in Kurihara, Japan2013

    • Author(s)
      M. Matsumoto, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      2013 Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      20130923-20130927
  • [Presentation] Non-destructive inspection of buildings using radar polarimetry2013

    • Author(s)
      S. Okamura, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      2013 Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      20130923-20130927
  • [Presentation] 偏波GB-SARによるコンクリート壁内部損傷の非破壊センシングのための基礎実験2013

    • Author(s)
      高橋一徳, 岡村菜花, 佐藤源之
    • Organizer
      平成25年度電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20130912-20130913
  • [Presentation] Coherent scatterer selection based on coherence of interleaved sub-images for atmospheric correction of ground-based synthetic aperture radar interferometry2013

    • Author(s)
      K. Takahashi, M. Matsumoto, M. Sato
    • Organizer
      IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium
    • Place of Presentation
      Melbourne, Australia
    • Year and Date
      20130721-20130726
  • [Presentation] Advanced GPR for archaeological survey2013

    • Author(s)
      M. Sato, K. Doi, K. Takahashi
    • Organizer
      IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium
    • Place of Presentation
      Melbourne, Australia
    • Year and Date
      20130721-20130726
  • [Presentation] 3D GPR survey of an ancient tomb using a self-tracking total station2013

    • Author(s)
      K. Takahashi and M. Sato
    • Organizer
      Near Surface Geophysics Asia Pacific Conference
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      20130716-20130720
  • [Presentation] Development of array GPR for archaeological survey and disaster mitigation2013

    • Author(s)
      J. Chen, H. Liu, K. Takahashi, and M. Sato
    • Organizer
      Near Surface Geophysics Asia Pacific Conference
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      20130716-20130720
  • [Presentation] 震災復興に向けたアレイ型GPRによる遺跡調査2013

    • Author(s)
      佐藤源之, 高橋一徳
    • Organizer
      物理探査学会第128回学術講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130603-20130605
  • [Presentation] GB-SARを用いた壁内部構造計測のための基礎実験2013

    • Author(s)
      岡村菜花, 高橋一徳, 佐藤源之
    • Organizer
      物理探査学会第128回学術講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130603-20130605
  • [Presentation] 3次元GPR浅部地盤探査解析システム検討業務報告2013

    • Author(s)
      佐藤源之, 斎藤秀樹, 高橋一徳, 横田俊之, 鈴木浩一
    • Organizer
      物理探査学会第128回学術講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130603-20130605
  • [Presentation] Evaluation of electromagnetic scattering from heterogeneous soils for ground-penetrating radar measurements through a simple modeling2013

    • Author(s)
      K. Takahashi, J. Igel, H. Preetz, and M. Sato
    • Organizer
      2013 URSI Commission B International Symposium on Electromagnetic Theory
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      20130520-20130524
  • [Presentation] Evaluation of metal detector pinpointing accuracy under field conditions2013

    • Author(s)
      K. Takahashi
    • Organizer
      11th International Symposium Humanitarian Demining
    • Place of Presentation
      Sibenik, Croatia
    • Year and Date
      20130423-20130425
  • [Presentation] Lessons learned from the deployment of dual sensor ALIS for humanitarian demining in Cambodia2013

    • Author(s)
      M. Sato and K. Takahashi
    • Organizer
      11th International Symposium. Humanitarian Demining
    • Place of Presentation
      Sibenik, Croatia
    • Year and Date
      20130423-20130425
  • [Remarks] 東北大学 東北アジア研究センター 佐藤研究室

    • URL

      http://magnet.cneas.tohoku.ac.jp/satolab/satolab-j.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 合成開口処理を伴うセンサ、そのセンサの処理方法、および、プログラム2013

    • Inventor(s)
      佐藤源之、高橋一徳、松本正芳
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2013-150994
    • Filing Date
      2013-07-19

URL: 

Published: 2015-05-28  

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