衛星画像を用いた広域地盤変動解析について 環境省 水・大気環境局 土壌環境課 地下水・地盤環境室 長面智志、 藤塚哲朗、 佐藤郁太郎 １．はじめに （１）調査の目的 近年、リモートセンシング（RS）技術の発展はめざましく、衛星画像を解析することによって、短時間で の地盤変動や地上の水準点がない地域の地盤変動を高精度に把握することが可能となっている。広域的な地 盤変動量の把握にこの技術を取り入れることは経済性からも期待されるが、適用条件等が整理されておらず、 都道府県等による実施例はない。 本論文では、水準測量により地盤沈下の監視を行っている愛知県北東部において、衛星画像解析により地 盤変動量を求め、地表面変動観測の精度や経済性などの特徴を水準測量成果と比較検討することにより､今後 の衛星画像解析による広域地表面変動監視への適用可能性等を検討した結果について報告する。 （２）検討内容 a)衛星画像解析による地盤変動測量調査 水準測量により地盤沈下監視を行っている愛知県犬山市地域において、以下に示す条件で一定期間内の 地盤変動量を求める。 ・ 解析対象範囲：愛知県犬山市を中心とする南北約 16.5km・東西 23.5km=387.75km2 ・ 解 析 精 度：1mm 単位 ・ 解 析 期 間：平成 16 年 6 月 26 日 ∼ 平成 18 年 12 月 25 日 b)衛星画像解析による地盤変動測量結果の分析 ①解析精度整理 解析精度の分析を行い特徴を整理する。 ②衛星画像解析による特徴 衛星画像解析の特徴を水準測量の特徴と比較し、問題点・課題点を抽出する。 c)地盤変動の確認 地盤変動の範囲、程度を整理する。 d)地盤沈下の原因究明 解析期間①の結果から、地盤沈下の面的変化や季節変動について整理し地盤沈下の原因について考察す る。 e) 衛星画像解析の水準測量の補完検討及び実用性検討 衛星画像解析による水準測量の欠測補完の可能性とその手法について検討する。また、上記の検討結果 および各種資料より、衛星画像解析の精度、経済性、適用条件等の観点からメリット・デメリットを評価 し、水準測量の代替としての実用化の可能性について検討する。 ２．解析手法（PSInSAR）について ここで使用した地表面変動履歴観測の手法は、1992 年頃からヨーロッパや日本の人工衛星により取得さ The Experimental Approach of the Regional Surface Deformation Using Satellite Radar Data Satoshi Nagaomo Office of Groundwater and Ground Environment, Environmental Management Bureau Ministry of the Environment れている合成開口レーダ（SAR：Synthetic Aperture Radar）画像を使用し、変動履歴を 1992 年以降取得 された SAR 画像を使用して過去の地表面変動履歴を算出する手法であり、国内においても多くの実績によ り精度と非接触の観測手法として建設プロジェクトや地震時の地盤変動並びに広域地盤沈下の観測に活用 されつつある。 その観測手法は、イタリアにおいて開発され、EU の多くのプロジェクトでその偉力を発揮している。こ の技術は PSInSAR（Permanent Scatterers Interferometry SAR）と呼ばれ、そのアルゴリズムの合理性や 精度検証、各種の防災技術への適用について多くの論文により報告されている。 永久散乱体(Permanent Scatterer)を用いたこの PSInSAR と呼ばれる干渉 SAR 解析の新手法は、一般に は 30 枚以上の SAR データの時空間系列に対して、標高補正と変位場を未知パラメータとする位相モデル を当てはめて、逐次的な最小二乗法によって推定する手法である。従来の干渉 SAR 解析ではコヒーレンス の劣化のために捨てられた長基線データも無駄にせず、シグナルの検出を可能にする。また、数値モデル や GPS 等から得られる水蒸気データを用いずに、干渉 SAR における遅延ノイズを避けることも出来る。 PSInSAR では広域に面的地表面変動が捉えられるため、従来は地表面変動の計測対象となっていなかっ た場所での変動が見つかる可能性がある。局所的な変動、また事前に予測不能で水準測量や GPS での計測 が実施されていない箇所における変動を発見することができる。たとえば都市部におけるトンネルなどの 地下構造物建設による地盤沈下の発生・その影響範囲は PSInSAR 技術を用いて容易に計測可能である。 PS の取得点は、人工構造物や露岩などが主体である。人工構造物では、家屋、道路標識、鉄道標識、橋 梁などである。取得できない場所の特徴は、植生の深い場所で反射波が弱いエリア及びコンクリートの平 面、即ち滑走路やビルの屋上の平坦面である。これらは、衛星からの電波を衛星に向かって反射すること なく、入射角度と同様の角度で衛星の反対側へ電波を反射するため、PS の取得は困難である。 PSInSAR の処理の概念図を図２−１に示す。干渉 SAR で行われている基線長補正は、ここではマスター 画像に対するベースラインの補正を個々の画像に行うことにより、m 単位の補正が最初の段階の補正とな る。この時点で地形による影響を衛星画像の DEM データから補正する。 図２−１ 累積画像 1m以下の精度補正 mm単位の精度補正 衛星軌道基線 a)それぞれのPSの相対的な高さは，衛 星軌道の基準線（ベースライン）基準線に 関する位相干渉の線形回帰によって推定 される． b)それぞれのPSの相対的な直線的な 変動構成要素は，時間に関して位相干渉 直線回帰によって推定される． c)それぞれのPSの残留位相（差分干 渉)は，大気，散乱，幾何学的な非相関， 時間変化による結果である． Pi Po PiとP0は任意ピクセル PS = 僅かな残留位相 PSInSAR における幾何学補正ならびに画像処理の概念図 次のステップでは位相を線形モデルとし、この位相の量が非線形変動と大気位相項(大気・散乱の影響)お よびノイズの 3 つの総和として求められることから、大気の補正フィルタを仮に取得した PS により作成し、 各画像に含まれるノイズを除去する処理を行って、僅かな残留位相を求める。 ３．解析条件 解析に使用する衛星画像について、解析期間（平成 16 年 6 月 26 日∼平成 18 年 12 月 25 日）内における ２９枚の画像を使用して水準測量結果と比較するものとする。 ４．水準測量による地盤変動の状況 愛知県独自の測量は 1993 年度から実施されており、図４−１はこの時点を初期値とする地盤変動量を示 している。全体の測量成果が 1cm 以上の上下変動を示した年度が 4 回あり、平均的な変動量をどのように 捉えるかが困難である。大きなスケールで見れば、図にはないが 1974 年以降については数 cm 単位の変動 量はなく、愛知県での測量が実施された 1993 年度からは沈下曲線として収束傾向が見られる。しかし､平 成 11 年度(1999 年度)、平成 17 年度(2005 年度)の広域の地盤沈下により、収束傾向が不明瞭になった。 図４−２には平成 17 年度の 1cm 以上沈下が生じた点を含む犬山市周辺域の水準測量成果と地質分布を示 した。沈下の大きい箇所は解析領域の東側で、沖積層などの圧縮性の高い地盤が分布するエリアではない。 A 310 A 311 A 312 A 313 A 314 A 315 A 316 A 317 A 318 A 319 A 364 木庄流 31 木庄流 37 A 380 A 381 A 382 182-1 182-2 183 183-1 184 3405 3408 3411 4357 4358 4360 4362 4688 181 181-1 182 1035 4377 4391 4376 4392 4375 1036 4365 4363 犬山市周辺域水準測量成果（初期値1993/12/1) 1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 地盤変動量(cm) -1.50 -2.00 -2.50 -3.00 -3.50 -4.00 -4.50 -5.00 1993年12月 1996年11月 1999年11月 2002年11月 2005年11月 年月日 図４−１ 1993 年度を初期値とした過去 14 年間の水準測量成果 坂祝町 坂祝町 TN 各務原市 各務原市 H HA A ■4358 ■4358 -21 -21 岐南町 岐南町 A310 A310 -16 -16 ■183-1 ■183-1 11 ■4357 ■4357 -17 -17 A311 A311 -12 -12 犬山市 犬山市 川島町 川島町 ■182-2 ■182-2 00 A312 A312 -10 -10 ■183 ■183 11 ■182-1 ■182-1 22 A103 A103 369 369 木曽川町 00 22 木曽川町 A408 A408 -4 -4 ■3411 ■3411 -2 -2 ■182 ■182 44 A313 A313 -8 -8 A104 A104 11 --55 km 22km ■181 ■181 11 36 36 33 A382 A382 -7■4362 -7 ■4362 -10 -10 ■3408 ■3408 -8 -8 ■4375 ■4375 -4 -4 00 11 木庄流31 木庄流31 ■3405 ■3405扶桑町 扶桑町 -11 -11 -11 -11 ■4360 ■4360 -10 -10 A364 A364 -7 -7 A314 A314 -6 -6 江南市 江南市 ■4392 ■4392 -7 -7 ■4376 ■4376 -7 -7 A303 A303 -3■4391 -3 ■4391 -3 -3 ■181-1 ■181-1 22 --1100 00 ■3406 ■3406 -12 -12 一宮市 一宮市 A296 A296 -2 -2 A297 A297 11 図４−２ A372 A372 -2 A298 -2 A298 -3 -3 ■4377 ■4377 -3 -3 A105 A105 44 A381 A381 -12 -12 A315 A315 -9 -9 大口町 大口町 木庄流37 木庄流37 -12 -12 ■4363 ■4363 -7 -7 A380 A380 A316 A316 -6 -6 -5 A317 -5 A317 -9 -9 ■4365 ■4365 -4 -4 A319 A319 -3 -3 A318 A318 -3 -3 A320 A320 -3 -3 小牧市 小牧市 水準測量成果と地質分布（青太線；旧海底面） ５．水準測量と衛星画像による地盤変動の解析結果比較 衛星画像による解析結果と水準測量成果を年度ごとに検討することは、大きく変動が伴う測量成果が散 見される中では十分な信頼性が得られないため、平均的な速度を求めて比較を行った。先に述べたように 当該域では沈下の収束傾向がどのような位置づけにあるか、判断しがたいため､平均速度は 1993 年度を初 期値とする 13 年間と最近 5 年間を求め、PSInSAR による平成 16 年 6 月 26 日から平成 18 年 12 月 25 日の 期間の変動速度を比較した。その結果を図５−１に示す。 水準測量の平均値は、13 年間の平均より、過去 5 年間の平均速度が大きい。単純に上昇量の多い 1996 年と 2002 年度の値が入らないためとも考えられるが、最近の平均速度が速くなっている可能性がある。 -10.0 4360、4362 は平成 17 年度 10mm 沈下 -9.0 -8.0 PS変動速度(mm/year) -7.0 -6.0 水準測量13年間平均速度 水準測量5年間平均速度 PS=水準 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 182-2 は平成 18 年度 11.7mm 沈下 -1.0 0.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 -7.0 -8.0 -9.0 -10.0 水準点変動速度(mm/year) 図５−１ 水準測量点の変動速度と PS 変動速度の相関 表５−１ 水準測量点の変動速度と PS 変動速度一覧表 水準測量地点 5年間水準点変動速度 13年間水準点変動速度 PS変動速度 PSCODE番号 PSInSAR による変動速度が水準測量との A 310 -5.36 -2.06 -3.70 A5WO0 A 312 -3.98 -1.53 -6.54 A7WAV 相関性をもっているかという点に関しては、 A 313 -3.42 -1.31 -4.01 A8GIQ A 314 -3.40 -1.31 -2.20 A81PS -3.52 -1.35 -2.94 BACZB 最近の 13 年間の変動速度の方が相関性は A 315 A 316 -3.80 -1.46 -1.40 A9XHO -3.14 -1.21 -1.92 BAA8L 高いといえるが、水準測量成果と一致する A 317 A 318 -1.44 -0.55 -2.23 BBG72 A 319 -2.28 -0.88 -1.61 BAN7Z かという点は明確ではない。 A 364 -3.12 -1.20 -3.90 A81G6 -3.40 -1.31 -2.37 A7J40 木庄流 31 -3.68 -1.41 -2.11 BAB4Z 木庄流 37 -5.52 -2.12 -1.51 A9XS4 表５−１は、各点における PSInSAR によ A 380 A 381 -3.34 -1.28 -1.70 A9AE4 -3.80 -1.46 -1.55 A7IN6 る経時変化と水準測量による経時変化、並 A 382 182-1 -4.44 -1.71 -2.28 A9G0Q -7.54 -2.90 -1.54 A8I2D びに両変動速度（水準測量は 1993 年度を初 182-2 183 -3.25 -3.25 -3.58 A8H1M -2.02 -2.02 -1.74 A7Y0M 期値とする累積値であり、平均速度は 13 183-1 3405 -3.52 -1.35 -2.37 A7J40 -3.44 -1.32 -3.43 A8FFP 年間で累積値を除した）を示したものであ 3408 3411 -3.20 -1.23 -1.17 A836P -4.16 -1.60 -4.10 A5VOB る。なお、各点の位置は、図５−２の変動 4357 4358 -3.12 -1.20 -4.29 A5ASG 4360 -8.68 -3.34 -4.52 A68YS 速度分布上に示した。 4362 -8.26 -3.17 -3.34 A7SHU 181 -3.48 -1.34 -2.96 BCT1N 181-1 -3.96 -1.52 -3.73 BBN2Y 182 -3.68 -1.41 -0.75 BAH4I 4377 -2.64 -1.01 -2.32 BBYGM 4392 -2.74 -1.05 -2.94 BAD3D 4375 -4.02 -1.55 -2.04 A90EH 4363 -3.20 -1.23 -1.72 A8W4H ####### ## #### ## # # ### ##### ### # # ######### ## #### ############# ##### # ###################### ## ####### # # # ### # ### #### ######## ### ######## ### ###################### ### #### ## # # ## ## # ## ## ### # ## ### # ## # # ## ## # # # # # # ### # #### ### ## ### ## # ## ### # # # ## # ##### # ## ##### ### #### ## #### # # ############# ### ### # ##### # # ## # # # ############ # # #### # 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## # # ##### #### ##### ###### # # # ## ## ## # TN # ## ## ## # 坂祝町 坂祝町 # 各務原市 各務原市 岐南町 岐南町 A5WO0 A5WO0 A310 A310 16 16 A7Y0M A7Y0M ■183-1 ■183-1 11 A8 A8 2D 2D ■182-2 ■182-2 00 川島町 川島町 A8H A8H M M ■183 ■183 11 AQG0Q AQG0Q ■182-1 ■182-1 22 A103 A103 369 369 木曽川町 木曽川町 00 22 曽川観測所 曽川観測所 BAH BAH 44 ■182 ■182 44 A408 A408 44 A836P A836P ■3411 ■3411 22 BBN2Y BBN2Y ■181-1 ■181-1 22 00 観測所 観測所 36 36 33 11 A90EH A90EH ■4375 ■4375 44 BAD3D BAD3D ■4392 ■4392 77 ■4376 ■4376 77 km 22km A297 A297 11 図５−２ A372 A372 22 A298 A298 一宮観測井 一宮観測井 33 A7 N6 N6 A7 A382 A382 7 犬山観測所 犬山観測所 7■4362 ■4362 10 10 A7SHU A7SHU A9AE4 A9AE4 A381 A381 12 大口観測所 大口観測所 12 大口町 大口町 A68YS A68YS ■4360 ■4360 10 10 A8W4H A8W4H ■4363 ■4363 77 PS基準点 BACZB BACZB A315 A315 99 BAB4Z BAB4Z A9XS4 A9XS4 木庄流37 木庄流37 A380 A380 A9XHO A9XHO A316 12 12 66 小牧第２観測所 小牧第２観測所 A316 A317 A317 55 BAA8L 99BAA8L BBYGM BBYGM ■4377 ■4377 33 A105 A105 44 犬山市 犬山市 A7J40 A7J40 木庄流31 木庄流31 扶桑町 ■3405 ■3405扶桑町 11 11 11 11 A8FFP A8FFP ■3408 ■3408 88 A81G6 A81G6 A364 A364 江南観測所 江南観測所 77 A314 A314 6江南市 6江南市 A303 A303 33■4391 ■4391 33 一宮市 一宮市 BCT1N BCT1N ■181 ■181 A296 A296 11 22 A7WAV A7WAV ■3406 ■3406 A312 A312 12 12 10 10 H HA A A5VOB A5VOB ■4357 ■4357 17 17 A311 A311 12 12 A8G A8G Q Q A313 A313 88 A104 A104 11 A5ASG A5ASG ■4358 ■4358 21 21 水準点測量成果との比較を行った PS 点のコード番号 ■4365 ■4365 BAN7Z 44 BAN7Z A319 A319 BBG72 BBG72 33 A318 A318 33 A320 A320 33 PS 変動速度分布図 PS nSARによる地表面変動速度分布 期間；平成16年6月26日-平成18年12月29日、単位；mm/年 小牧市 小牧市 4 2 1 0 -1 -2 -4 -6 -8 -10 - 6 4 2 1 0 -1 -2 -4 -6 -8 ６ 地盤沈下の原因究明 （１）降水量 平成 17 年の年間降水量は特筆すべき渇水であることが図６−１の名古屋観測所の結果によって確認で きる。犬山市地域に近い一宮観測所のアメダスの観測結果においても 1994 年以降、平成 6 年、平成 14 年 および平成 17 年と頻繁である。 年 間 降 水 量 ( mm/ y) 3000 2500 年間降水量のトレンド (移 動 平 均 10年 ) 2000 1500 1000 最大日降水量のトレンド (移 動 平 均 10年 間 ） 500 2005年 2000年 1995年 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 平成11年 1990年 1985年 平成1年 1980年 1975年 昭和54年 1970年 1965年 昭和44年 1960年 1955年 昭和34年 1950年 昭和24年 1945年 1935年 昭和14年 1940年 1925年 昭和4年 1930年 大正8年 1920年 1915年 明治42年 1910年 1905年 明治32年 1900年 1895年 明治22年 1890年 1885年 0 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 最 大 日 降 水 量 （ ｍ ｍ/ ｄ） 3500 最 大 日 降 水 量 （ ｍ ｍ / ｄ） 名古屋 一宮 3500 年 間 降 水 量 ( m m/ y) 3000 年間降水量のトレンド (移 動 平 均 10年 ) 2500 2000 最大日降水量のトレンド (移 動 平 均 10年 間 ） 1500 1000 500 図６−１ 2005年 2000年 1995年 平成11年 1990年 平成1年 1985年 1980年 1975年 昭和54年 1965年 1970年 昭和44年 1955年 1960年 昭和34年 1950年 昭和24年 1945年 1940年 昭和14年 1935年 1925年 1930年 昭和4年 1920年 大正8年 1915年 1910年 明治42年 1905年 1900年 明治32年 1895年 1890年 明治22年 1885年 0 犬山市周辺地域の降水量変化 （２） 降水量と気温の長期的変動 都市部の開発が進み、地下水の浸透が被覆により低下する中で、昭和 49 年の地下水汲み上げ規制以降に急 激に回復した地下水位も、最近は微小な回復あるいは平衡状態となっていたが、平成 6 年における異常気象 による夏季の渇水では地盤沈下が生じた地域が名古屋市内で 42km2 発生した。 （３）揚水量 犬山市周辺地域における揚水量については一宮市における使用量がもっとも多く、この三年間では大きな 変化はない。しかし、使用量が一定であるということは、平成 17 年度のような降水量の少ない年に、地盤沈 下が発生する可能性がある。 揚水を行っている施設の中で、昭和 59 年度からは犬山市でも地下水源を利用しており、全体の配水量の 25%程度を占めている。羽黒浄水場は水準点 A382 近傍、楽田浄水場は水準点 4363 近傍、平成 9 年に改良され た城東浄水場は水準点 4357 に近接している。 江南市では下般若配水場（水準点 3406 近傍）で地下水が汲み上げられている。扶桑町でも日量 8,360t の 地下水が汲み上げられているが、平成 25 年までに 6,800t/日の削減を目標にしている。 一宮市の地下水の回復は昭和 59 年から鈍化しており、上水道の地下水源利用の影響の可能性も考えられる。 （４）原因に関するまとめ a)広域地盤沈下のメカニズム 広域地盤沈下の原因は、地下水を汲み上げることによって粘土層が収縮するために起こる、というのが 一般的な考え方である。そのメカニズムは、地下水を汲み上げることにより地下水位が下がると、帯水層 の水圧が低下するため、帯水層に接する粘土層に過剰間隙水圧が発生し、圧密が進行するというものであ る。 こうした圧密現象により発生した地盤沈下は、地下水の汲み上げを止め、地下水位が回復したとしても、 ほとんど元に戻ることはない。 b)渇水の影響 渇水年として濃尾平野で大きな沈下を生じた 1994 年（平成 6 年）には、犬山市周辺域の観測井で季節に より２m 以上の水頭差が観測されているが、沈下量は平成 17 年度の方が大きく、名古屋市内での広域地盤 沈下は発生していない。また、1999 年にも大きな沈下が発生しているが、この年は渇水年ではない。 現象が圧密で生じる場合にはリバウンドは考えにくいことや沈下の発生が 1999 年度のように必ずしも 降雨量との関係で明確ではないことから、平成 17 年度の地盤沈下が渇水のみが原因ではないと考えられる。 c)水収支 地盤変動観測の結果、広域に地表面沈下が発生している可能性があることや、水準測量成果でも、当該 域の多くの点は変動速度を持っており、PS 点の変動速度との整合性していることは先に述べたとおりであ る。 ここで、先の地下水変動が昭和 59 年頃から回復がほぼ平衡していることや、地盤沈下が小さな速度では あるが比較的明瞭に進行していることから、広域地盤沈下のメカニズムを水収支の面から考えてみる。 渇水年でなくても、渇水年であっても平均的に水準点の沈下が確認されている。上述のように地下水の 回復と活用がバランスした状態にあるということは、昭和 30 年代から 40 年代に発生した地下水低下によ る圧密沈下が完全に収束した状態にない可能性がある。あるいは、過去に発生した粘土層内の過剰間隙水 圧が地下水位とバランスするに到っていないとも言える。こうした仮説であれば、粘土層のサンプリング により圧密特性や過剰間隙水圧の測定で容易に確認できる。 濃尾平野の広域の地下水盆を考えた場合、犬山市のように利水による季節変動が大きい場所では、水収 支の上で地下水盆に供給される量と揚水される量がバランスし、1994 年のような異常気象による渇水では 広域に地盤沈下が発生することになる。即ち、圧密の進行を抑制する地下水位が粘土層内に発生した過剰 間隙水圧とバランスできなくなって沈下が進行するというメカニズムである。こうした量はこれまで、1cm 以上の沈下が発生した場合に広域の地盤沈下が発生したと言われてきているが、異常気象でない場合にも 1cm 以下の速度で沈下が進行していることは水準測量成果でも明らかである。 衛星画像解析による変動速度の観測期間は短く、広域の地盤変動が長い時間スケールの中で速度が速く なる期間であるのかは、今後の継続的な監視でしか明らかにされない。少なくとも過去の水準測量の変動 速度からは 5mm∼6mm 程度で進行し、PS が示す沈下の傾向や変動速度と整合している。 d)結論 広域の地盤沈下は、1994 年のような異常気象による渇水により明瞭に発生する。同時に渇水でなくても 水準測量成果では 1cm/年以下の速度で進行していることが確認された。これらの沈下は、広域の地下水盆 の水収支という観点から、利水と地下水の供給がバランスし、完全に沈下が停止するまで地下水位が回復 していないために、mm 単位の速度の地盤沈下が発生しているものと考えられる。 ７．地盤の季節変動の有無について 今回の解析では、水準点と近傍の PS 点を比較し、季節変動の有無についても検証を行った。1993 年から の水準測量の変動と比較して線形性についての比較を行ったが、図７−１及び図７−２に線形的・非線形的 特徴をもつ典型的な点をそれぞれ１点ずつ示す。 BACZB PS変動速度 水準測量成果 水準点変動速度 水準点近傍のPS点経時変化図 水準点A315(1993年度を初期値とした累積) 30.00 20.00 各点における PSInSAR によ 10.00 速度（水準測量は 1993 年を -20.00 た。線形的・非線形的な特 徴を代表する典型的なこの 2007年1月 2006年12月 2006年11月 2006年9月 2006年10月 2006年8月 2006年7月 2006年6月 2006年5月 2006年4月 2006年3月 2006年2月 2006年1月 2005年12月 2005年11月 2005年9月 2005年10月 2005年8月 2005年7月 2005年6月 2005年5月 2005年4月 2005年3月 2005年2月 2005年1月 2004年12月 累積値を除した）、を比較し 2004年11月 -50.00 2004年9月 り、平均速度は１３年間で 2004年10月 -40.00 2004年8月 -30.00 初期値とする累積値であ 2004年7月 る経時変化、並びに両変動 0.00 -10.00 2004年6月 る経時変化と水準測量によ 変動量(mm) 図７−１及び図７−２は 年月日 図７−１ 線形的特徴のあった点 ２点においては、季節に共 通の地盤変動は見られな A7WAV PS変動速度 水準測量成果 水準点変動速度 水準点近傍のPS点経時変化図 水準点A312(1993年度を初期値とした累計) い。 30.00 20.00 ５−２を参照） 10.00 変動量(mm) （それぞれの点の位置は図 0.00 - 1. 51 -10.00 -20.00 -30.00 年月日 図７−２ 非線形的特徴のあった点 2007年1月 2006年12月 2006年11月 2006年10月 2006年9月 2006年8月 2006年7月 2006年6月 2006年5月 2006年4月 2006年3月 2006年2月 2006年1月 2005年12月 2005年11月 2005年9月 2005年10月 2005年8月 2005年7月 2005年6月 2005年5月 2005年4月 2005年3月 2005年2月 2005年1月 2004年12月 2004年11月 2004年10月 2004年9月 2004年8月 2004年7月 -50.00 2004年6月 -40.00 ８ 衛星画像による地表面変動履歴解析の適用可能性の検討 （１）水準測量の補完検討 衛星画像による地表面変動解析の特徴は、地上にターゲット（PS）を取得し、統計的な処理により高精 度の地表面変動速度を観測することができる点にある。また、1992 年以降の長期の地表面変動履歴を明ら かにすることができることや、広域の観測が可能であることが大きな特徴である。 面的な補完性という点では、高密度の PS が地表面の変動傾向を詳細にし、メカニズムの解明に関するア プローチを容易にする。今回の木曽川右岸の水準点がない場所がどのような変動をしているか、それが広 域の変動と関連があるかを補完することができる。 時間的な補間という点では、過去に撮影済みの蓄積された画像を解析することにより長期の履歴を観測 することが可能である。また、画像は年間に最大 10 枚程度は取得できるため、条件が整えば、短期間の非 線形の変動解析も可能である。 （２）衛星画像解析の実用性検討 これまで犬山周辺域における地表面変動履歴の観測結果について述べた。衛星画像解析は、広域地盤沈 下、地震時の変動、地殻変動、地下開発による地盤沈下（首都圏で実績あり）などに活用され、地表面変 動履歴の高精度の解析とメカニズムの解明に実績をあげてきた。技術的な面で衛星画像による地表面変動 観測が広域地盤沈下を的確に把握し、監視に有用であることは明確である。 経済性という点でも、水準測量を広域に展開することを考えれば、年間の予算程度で水準測量の実施範 囲を解析することが可能であり、解析範囲が大きいほど経済的なメリットがあるといえる。 ９．おわりに 全国の地盤沈下の状況はおおむね沈静化しているものの、積雪地域においては融雪用地下水の汲み上げに より沈下が見られる地域もあるなど、引き続き注意深く地盤状況を調査していく必要があるが、三位一体の 改革により地盤沈下監視のための補助金が廃止されたことで、地方自治体においてはこの予算の確保に苦慮 している。地盤沈下の監視は国土管理という意味でも重要であることから、経済的で合理的な方法の導入が 求められている。 衛星画像を用いた広域地盤変動解析は、今後の技術の進歩によりますますその信頼性を高めていくことに より、地盤沈下の監視において水準測量の代替としての役割が期待される。 参考資料 1) 福和伸夫ほか；濃尾地震における震裂波動線生成の解明、平成12 年度∼平成14 年度 文部科学省科学研 究費補助金・基盤研究(B)(2)研究成果報告書（研究課題番号12480110） 2) 渡辺 学：陸域観測技術衛星「だいち」データの，地盤工学への応用土と基礎，Vol.55，No.2，pp.30∼ 32，2007 3) 飛田幹男・藤原 智・村上 亮・中川弘之・P. A. Rosen：干渉SARのための高精度マッチング，日本測地 学会誌，第45巻，pp.297∼314，1999. 4) 国土地理院 干渉SAR: SAR Interferometry by GSI, http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/sar/mechanism/mechanism.html 5) 国土地理院 干渉SAR: SAR Interferometry by GSI, http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/sar/displacement/earthquake.html 6) 大倉博：インターフェログラム位相強調フィルタ， http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/KOHO/KYODORIYO/report/2001_insar_ws/b5/ 7) drawn from Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt: http://www.op.dlr.de/ne-hf/SRL-2/p44754_irwin.html 8) A. Ferretti, C. Prati and F. Rocca: Permanent Scatterers in SAR Interferometry, submitted for publication to IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, 1999. 9) A. Ferretti, C. Prati and F. Rocca: Permanent Scatterers in SAR Interferometry, IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol.39, No.1, 2001. 10) 水野敏実・山根誠・西山昭一：衛星画による高精度地表面変動観測，土と基礎，Vol.54，No.5，pp.25∼ 27，2006 11) Furuya, M. Localized deformation at Miyakejima volcano based on JERS-1 radar interferometry: 1992-1998, Geophys. Res. Lett., doi 10.1 29/2003GL019364, 2004. 12) 葛岡 成樹・水野 敏実：PSInSAR技術の非都市部地表面変動計測への適用，日本理リモートセンシング学 会誌No.24-2，pp140-152，2004 13) Claudio Prati, Fabio Rocca, Alessandro Ferretti: PSInSAR analysis with different SAR sensors, EO Conference 04ーTokyoー, Canadian Embassy Japan, June 16, 2004. 14) drawn from Politecnico di Milano: http://www.elet.polimi.it/upload/monti/papers/ceos/ 15) 葛岡成樹・水野敏実：宇宙からの防災監視，物理探査No. 55-6, pp495-504, 2002年掲載，物理探査学 16) 中沢努・遠藤秀典（2002）：大宮地域の地質，産業技術総合研究所地質調査総合センター, pp.34 17) A. Ferretti, S. Cespa, F. Novali, / F. Rocca, C. Prati: Using Satellite Radar Data to Measure Surface Deformation Remotely, GEO 2006, Manama, Bahrain, March 29th, 2006
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