2008年5月12日の中国・四川省大地震
このページでは，衛星データ等について産総研にて処理・解析した結果を公表していきます
・PALSAR観測から得られた地殻変動
・ASTER画像による震央付近の状況
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
・PALSARの差分干渉SARによる地殻変動情報の抽出
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の被害域推定
・被災地におけるASTERデータ（地震前）の公開
・問い合わせ先
・PALSAR観測から得られた地殻変動
奥山 哲（産業技術総合研究所 地質情報研究部門）
（公開：2008/6/17）
PALSAR 差分干渉SARから得られた地殻変動
■ 陸域観測技術衛星「だいち(ALOS)」搭載のPALSARによって観測されたデータを用いて、差分干渉SARによる地殻変動の検出を行いました．解析の結果、広範囲にわたって地震に伴う地殻変動が検出されました．Densmore et al. (2007)(※1)による活断層の位置と比較すると、変位量が大きく干渉性が悪い地域に対応する活断層が確認できました．地震断層の長さは約270kmです．
■ 使用データ
解析に使用したデータは以下の通りです．全てのデータについて、アセンディング軌道、観測モードFBS オフナディア角34.3度、高精度軌道データです．
パス471(東側)： 2008年2月29日(地震前)、2008年5月31日(地震後)
パス473(中央)： 2008年2月17日(地震前)、2008年5月19日(地震後)
パス476(西側)： 2008年4月8日(地震前)、2008年5月24日(地震後)
■ 差分干渉SARから得られた地殻変動マップ
 |
※ 画像の見方
- 差分干渉SARは衛星と地表との距離の変化を検出する技術であるため、実際の変動のうち、衛星の視線方向(Line-of-Sight)成分しか検出できません．
- 今回の観測では、衛星は画像西側上空を北に向かって飛行しながら斜め右を観測しています．「衛星の視線方向」とはN100°Wの方向、鉛直線から38.7°傾いた方向をさします．
- 色の変化は画像中での相対的な地殻変動を示し、水色→黄色→紫色の色の変化が衛星に近づく方向、水色→紫色→黄色が衛星から遠ざかる変動を表します．また色の変化1周期が視線方向の変位量11.8cmに相当します．
- 赤線はDensmore et al. (2007)による活断層の位置を表します．
※ 注意事項
衛星軌道の誤差により、長波長の位相誤差が含まれている可能性があります．
※1 Densmore, A.L., M.A.Ellis, Y.Li, R.Zhou, G.Hancock and N.Richardson, Active tectonics of the Beichuan and Pengguan faults at the easternmargin of the Tibetan Plateau, TECTONICS, Vol.26,TC4006
PALSAR ピクセルオフセット法から得られた地殻変動
■ 陸域観測技術衛星「だいち(ALOS)」搭載のPALSARによって観測されたデータを用いて、ピクセルオフセット法(※2)による地殻変動の検出を行いました．解析の結果、パス473のレンジ方向のオフセットに断層によると思われるオフセットのギャップが確認されました．断層を横切るプロファイルを作成し、フォワード計算により観測結果を最もよく説明するパラメータを求めた所、鉛直な右横ずれ断層が観測結果によく合致することがわかりました．尚、これは個人の研究であり、組織としての結果ではありません．
■ 使用データ
解析に使用したデータは以下の通りです．全てのデータについて、アセンディング軌道、観測モードFBS オフナディア角34.3度、高精度軌道データです．
パス471(東側)： 2008年2月29日(地震前)、2008年5月31日(地震後)
パス473(中央)： 2008年2月17日(地震前)、2008年5月19日(地震後)
パス476(西側)： 2008年4月8日(地震前)、2008年5月24日(地震後)
■ ピクセルオフセット法から得られた地殻変動
|
パス476 |
パス473 |
パス471 |
|
レンジ方向 |
 |
 |
 |
|
アジマス方向 |
 |
 |
 |
|
サムネイル画像をクリックするとフルサイズ画像を表示します．
※ 画像の見方
- レンジ方向のオフセットは、赤色は衛星から遠ざかる変位、青色はその逆の方向の変位を表します．
- アジマス方向のオフセットは、赤色は衛星の進行方向の変位、青色はその逆の方向の変位を表します．
※ 注意事項
- 各画像によって、同じ色が表す変位量は異なります．
- 全てのパスにおいて、アジマス方向のオフセットには波長約20kmの縞模様が見られますが、これは地殻変動とは考えにくいため、電離層遅延など他の要因によるものと思われます．
■ 断層を横切るレンジ方向オフセットのプロファイル
 |
 |
※ 画像の見方
- 断層が比較的直線状で、ノイズの少ない地域に10本の平行するプロファイルを取り、各プロファイルをxで、平均を赤線で表しました．
- グラフ左側が断層の北西側、左側が断層の南東側に対応します．
- 正のオフセットが衛星から遠ざかる変位を表します．
 |
※ 画像の見方
- 黒線が観測値、赤線が計算値を表します．
※ 注意事項
- 計算に用いたパラメータは、(走行, 傾斜, 上端深さ, 幅, すべり量, すべり角) = (N228E [deg], 90[deg], 100[m], 10 [km], 2 [m], 180 [deg]) です．
- 断層の南東側および北西側の距離1km以遠ではよく一致しますが、北西側の距離1km以内の部分のピークが表現できないため、浅部により大きなすべり領域が存在する可能性があります．
※2 ピクセルオフセット法について
干渉画像とは同一の点の位相差から計算されるものであるため、マスター、スレーブ両複素画像のサブピクセル単位での位置あわせが必要となります．実際の処理ではサンプリングにより抽出された相関窓それぞれについてピクセルオフセットを計算し、それから最小自乗的に得られる多項式を用いてスレーブ画像を座標変換しています．この時、各相関窓でのオフセットと得られた多項式から計算されたオフセットとの差を、局所的な地殻変動によるものであると解釈するのがピクセルオフセット法です． オフセットは2次元量であるため、InSARとは異なり１つのペアからレーダー座標系での2次元変位を計算することができる一方で、ピクセルオフセットの計測精度は0.1~0.3ピクセルであるため、InSARほど小さな変位を検出することはできません.
 |
[参考文献]
Tobita, M, M.Murakami, H.Nakagawa, H.Yarai and S.Fujiwara, 3-D surface deformation of the 2000 Usu eruption measured by matching of SAR images, Geophys. Res. Lett., Vol.28 No.22 4291-4294 , 2001.
・PALSAR観測から得られた地殻変動
・ASTER画像による震央付近の状況
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
・PALSARの差分干渉SARによる地殻変動情報の抽出
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の被害域推定
・被災地におけるASTERデータ（地震前）の公開
・問い合わせ先
・ASTER画像による震央付近の状況
児玉 信介（産業技術総合研究所 情報技術研究部門）
（公開：2008/6/17 ）
さらに、2008年5月23日に取得されたASTER画像を用いて、震央付近の斜面崩壊状況を確認した．対象地域をFig. 1に、ASTER画像とPALSAR画像の位置関係をFig. 2に示す．地震発生前のASTER画像（2002年4月21日取得）と比べると、震央付近では斜面の崩壊が激しく（Fig. 3）、レーダ反射特性が変化していると考えられる．このため、この付近ではPALSARでよい干渉が得にくくなっていると考えられる（Fig. 4）
 |
Fig. 1 対象地域、Google Earthに加筆。赤線四角はASTERの観測領域、白破線はPALSARの観測領域（パス476）を示す．
 |
Fig. 2 (左) 2008年5月23日に取得されたASTERのフォールスカラー画像．植生は赤～暗赤色で表わされる．土壌・岩石等は灰色～水色で表される。(右) ASTER画像にPALSAR干渉画像を重ね合わせている．黄色線四角はFig. 7およびFig. 8の範囲を示す．
 |
Fig. 3 (左側) 地震前（2002年4月21日）に取得されたASTERデータ（植生が赤～暗赤色）．(右側) 地震後（2008年5月23日）に取得されたASTERデータ（植生が赤～暗赤色）． 注：明るさを強調しているため、両者でコントラスト、カラーバランスが異なる．
 |
Fig. 4 震央付近のASTER、PALSAR重ね合わせ画像（Fig. 2右側）の拡大図．
・PALSAR観測から得られた地殻変動
・ASTER画像による震央付近の状況
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
・PALSARの差分干渉SARによる地殻変動情報の抽出
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の被害域推定
・被災地におけるASTERデータ（地震前）の公開
・問い合わせ先
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
松岡 昌志（産業技術総合研究所 情報技術研究部門）
（公開：2008/5/30,修正：6/3, 更新：6/8 ）
2008年5月12日に発生した中国・四川省の大地震での災害対応や効果的な復旧復興のためには，市街地や集落の建物被害の全体像を把握する必要がある。建物被害域推定の試みとして，人工衛星「だいち」の合成開口レーダセンサ（PALSAR）画像による推定を行った。使用したデータは地震後に被災地を観測した5月19日のFBSモード（ピクセル分解能10m），5月20日のScanSARモード（ピクセル分解能100m）の画像である。なお，地震前にも同じ観測条件の画像があるため，地震前後の画像の後方散乱強度の比較に基づく処理手法*1),*2)を採用した。
Fig.1に対象地域を示す。赤実線が解析のために切り出したScanSARモード画像の範囲，赤点線がFBSモード画像の範囲を示す。
 |
Fig.1 対象地域，Google Earthに加筆
まず，広域の被害状況を把握するため，ScanSARモード画像による建物被害率分布の推定を行った。Fig.2に地震前（2007年11月18日）と地震後（2008年5月20日）のScanSARモードの画像を示す。
この2時期の画像について正確な位置合わせの後，スペックル低減フィルタを施し，後方散乱係数の差分と相関から得られる合成変量を算出した*1)。建物が被害を受けて倒壊・瓦礫化すると後方散乱強度が低下する傾向を利用している。さらに，兵庫県南部地震での被害調査データに基づきロジスティック回帰分析にて構築した被害関数*2)により建物被害率を推定した。
Fig.3に推定被害率分布を示す。Fig.4には拡大図を示す。市街地・集落では建物や道路等でのマイクロ波の反射により後方散乱強度がある程度大きいことから，計算対象地域として後方散乱強度が大きい地域をあらかじめ選定している。そのため，市街地・集落だけでなく，山地・丘陵での尾根部分などの変化も抽出されている。
図より，震源域に近い集落では，被害率が高い地域が局所的に分布しており，被害報道とも概ね対応する。
 |
Fig.2 地震前後のPALSAR(ScanSARモード)画像
 |
Fig.3 地震前後のPALSAR(ScanSARモード)画像から推定した建物被害率の分布
 |
Fig.4 地震前後のPALSAR(ScanSARモード)画像から推定した建物被害率の分布（Fig.3の拡大図）
つぎに，FBSモードの画像について同様の処理を行った。Fig.5に地震前（2008年2月17日）と地震後（2008年5月19日）のFBSモードの画像を示す。建物被害率を推定した結果をFig.6に，その拡大図をFig.7に示す。
ScanSARモードに比べると空間解像度が高いため，市街地における詳細な被害分布の推定が可能である。ただし，これらの推定結果は，現地調査等に基づく実際の被害分布や被害程度との比較・検証が必要である。
 |
Fig.5 地震前後のPALSAR(FBSモード)画像
 |
Fig.6 地震前後のPALSAR(FBSモード)画像から推定した建物被害率の分布
 |
Fig.7 地震前後のPALSAR(FBSモード)画像から推定した建物被害率の分布（Fig.6の拡大図）
[参考文献]
*1: Masashi MATSUOKA and Fumio YAMAZAKI: Use of Satellite SAR Intensity Imagery for Detecting Building Areas Damaged due to Earthquakes, Earthquake Spectra, EERI, Vol.20, No.3, pp.975-994, 2004.8.
*2: 能島暢呂，松岡昌志，杉戸真太，江崎賢一：地震動情報と人工衛星SAR画像情報の統合処理による建物全壊率の定量的推定手法の開発，土木学会論文集A, Vol.62, No.4, pp.808-821, 2006.10.
[謝辞]
PALSARデータは経済産業省および宇宙航空研究開発機構が所有し，本研究では資源・環境観測解析センターから提供を受けた。関係各位に感謝いたします。
・PALSAR観測から得られた地殻変動
・ASTER画像による震央付近の状況
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
・PALSARの差分干渉SARによる地殻変動情報の抽出
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の被害域推定
・被災地におけるASTERデータ（地震前）の公開
・問い合わせ先
・PALSARの差分干渉SARによる地殻変動情報の抽出
奥山 哲（産業技術総合研究所 地質情報研究部門）
（公開：2008/5/21）
■ 陸域観測技術衛星「だいち(ALOS)」搭載のPALSARにって観測されたデータを用いて差分干渉SARによる地殻変動の検出を行いました．使用したデータは2008年2月17日（地震前）と2008年5月19日（地震後）です．観測モードは両画像共に高解像度モード、オフナディア角34.3度です．解析の結果、広範囲にわたって地震に伴う地殻変動が検出されました．
 |
■ 画像の見方
差分干渉SARは衛星と地表との距離の変化を検出する技術であるため、実際の変動のうち、衛星の視線方向(Line-of-Sight)成分しか検出できません．
今回の観測では、衛星は画像西側上空を北に向かって飛行しながら斜め右を観測しています．「衛星の視線方向」とはN100°Wの方向、鉛直線から38.7°傾いた方向をさします．
色の変化は画像中での相対的な地殻変動を示し、水色→黄色→紫色の色の変化が衛星に近づく方向、水色→紫色→黄色が衛星から遠ざかる変動を表します．また色の変化1周期が視線方向の変位量11.8cmに相当します．
北緯31度40分から32度付近を横断する縞の見えない部分は、あまりにも地殻変動が大きいため干渉しなかった地域です．地震波の解析から得られた震源断層の位置ともよく一致します．
断層の南側では断層に近づくにつれ衛星に近づく方向の変位が大きくなります．一方断層の北側ではパターンが複雑ですが、断層に近づくにつれ、断層に非常に近い領域では衛星に近づく変位、やや離れた領域では逆に衛星から遠ざかる方向の変位が大きくなります．
■ 注意
この結果は暫定的なものであり、今後再処理により変わる可能性があります．
・PALSAR観測から得られた地殻変動
・ASTER画像による震央付近の状況
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
・PALSARの差分干渉SARによる地殻変動情報の抽出
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の被害域推定
・被災地におけるASTERデータ（地震前）の公開
・問い合わせ先
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の被害域推定
松岡 昌志（産業技術総合研究所 情報技術研究部門）
（公開：2008/5/21）
2008年5月12日に発生した中国・四川省の大地震での被災地は非常に広範囲になっていることが予想されている。そこで，広域被災地推定の試みとして，人工衛星「だいち」の合成開口レーダセンサ（PALSAR）画像による変化域の推定を行った。使用したデータは地震の翌日に被災地を観測した ScanSARモードの画像である。
なお，変化域の正確な抽出にはまったく同じ観測条件（衛星の軌道やレーダ照射角など）の地震前の画像が必要になるが，この地域についてはそれが無い。そこで，やや観測条件が違う2時期の地震前画像との比較に基づく処理手法*1),*2)を採用した。
Fig.1に対象地域をFig.2に地震前（2007年7月8日と2008年1月8日）と地震後（2008年5月13日）のPALSAR画像について，被災地周辺を切り出したものを示す。
 |
Fig.1 対象地域，Google Earthに加筆
 |
Fig.2 地震前後のPALSAR(ScanSARモード)画像
画像処理の準備として，まず，3時期の画像の位置合わせを行った。とくに，地震後の画像は地震前とはレーダ照射角が異なるため，両画像から多数の対応点を選定し，デローニ三角分割法によって地震後の画像の画素の再配列を行っている。そして，スペックル低減フィルタを施した後，地震前のペア（2007年7月 8日と2008年1月8日）の相関係数と地震前後のペア（2007年7月8日と2008年5月13日）の相関係数を算出した。そして，その差分（相関係数の低下, r_diff）を求めることで，地表変化域を抽出した。（手法の詳細は参考文献の*1,*2を参照）
Fig.3に相関係数の差分画像を示す。震央周辺とその北東部の尾根や谷において変化の大きい地域（赤色など暖色系の色）が分布し，地震に伴う被害などによって地表が変化していることが推察される。ただし，解析結果にはレーダ照射角の違いによる影響，画像の位置合わせによる誤差や積雪・融雪などの地震以外の地表変化も含まれていることから，今後は現地からの情報を考慮して確認・修正等していく必要がある。
 |
Fig.3 地震前後のPALSAR(ScanSARモード)画像から抽出した変化域（r_diffの値が小さいほど変化が大きい）
[参考文献]
*1: Masashi MATSUOKA: Use of ALOS/PALSAR Imagery for Monitoring Areas Damaged due to Recent Natural Disasters, Disaster Forewarning Diagnostic Methods and Management, Proc. of SPIE, Vol.6412, ID641204, 7p., 2006.11.
*2: 松岡昌志，堀江啓，大倉博：人工衛星SAR画像による被害地域検出手法の2004年新潟県中越地震への適用と高度化，日本建築学会構造系論文集, No.617, pp.193-200, 2007.7.
[謝辞]
PALSARデータは経済産業省および宇宙航空研究開発機構が所有し，本研究では資源・環境観測解析センターから提供を受けた。関係各位に感謝いたします。
・PALSAR観測から得られた地殻変動
・ASTER画像による震央付近の状況
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の建物被害域の推定
・PALSARの差分干渉SARによる地殻変動情報の抽出
・PALSAR画像による2008年中国・四川大地震の被害域推定
・被災地におけるASTERデータ（地震前）の公開
・問い合わせ先
・被災地におけるASTERデータ（地震前）の公開
（公開日：2008/5/16）
内容：
: GEO Grid にて処理した試験的なASTERデータ（以下，ASTERデータβ）を公開します。ASTERデータβには可視域〜近赤外域バンドのオルソ画像および空間分解能15mの数値標高モデル（DSM）が含まれます。 範囲は2005年2月24日（A, B領域），2002年4月21日（C, D領域）に四川省の山岳地域を観測したもので，地質構造や地盤脆弱性評価等の基礎的データとして活用できます。
 |
Fig. 1 ASTER観測範囲（矩形の領域），Google Earthに加筆
 |
Fig. 2 可視・近赤外画像（左）と数値標高モデル（右）
ASTERデータβのダウンロード：
: A領域
: B領域
: C領域
: D領域
データのフォーマットについては，こちらをご覧ください。
背景・経緯：
産業技術総合研究所は，GEO Grid上での大規模な衛星データとの統合利用の実用化研究を行っており，ASTERを使った災害発生地域の観測およびその解析研究も実施しています。 また，資源・環境観測解析センターは，日米のASTERサイエンスチームと連携し，この観測・解析研究のためのASTER衛星画像取得を定期的に行っています。
利用に際しての注意：
雲の影響や積雪がある地域では，正しい標高値が算出されていませんのでご注意下さい。 ASTERデータβを使用して得られた成果を学術論文等で公表する場合は，画像中において「AIST/METI, NASA」または「産業技術総合研究所／経済産業省，米国宇宙局」の表示をして下さい。また，インターネット等のネットワーク上で公表する場合には，JPEG方式等に変換するなど，不可逆化して下さい。 また，学術論文等の本文において，「本研究は経済産業省が所有するASTERデータより，産総研GEO Gridで処理されたASTERデータβを用いたものである」旨を明記し，当該論文等を送付いただければ幸いです。
関連リンク：
問い合わせ先：
geogrid_query at m.aist.go.jp
このページのトップへ