Microsoft PowerPoint - 工学部RS工学 掲載用.pptx

リモートセンシング工学

Remote Sensing Engineering

【衛星リモートセンシング手法】

環境リモートセンシング研究センター

Center for Environmental Remote Sensing

(CEReS), Chiba University

10月2日

（暴風警報のため授業なし）

10月9日

ガイダンス、リモートセンシングと地球環境のモニタリング

10月16日

宇宙観測・合成開口レーダの歴史

10月23日

衛星リモートセンシングと大気放射の基礎

10月30日

（千葉大祭のため授業なし）

11月6日

衛星による大気微量成分の観測法

11月13日

衛星リモートセンシング手法

11月20日

衛星リモートセンシングのデータ解析

11月27日

大気環境問題と

RS（地球温暖化）

12月4日

大気環境問題と

RS（成層圏オゾン層・大気汚染）

12月11日

植生リモートセンシング

12月18日

衛星データと地上検証

1月8日

合成開口レーダ（

SAR）の概要

1月22日

SARの画像生成方法

1月29日

SARの特性と応用

2月5日

SAR：センサ開発・無人航空機・小型衛星

授業予定（暫定版）

衛星「ひまわり

_{8号」載せたH2Aロケット25号機打ち上げ}

(2014/10/07)

〇 南種子町の種子島宇宙センターを７日、飛び立ったＨ２Ａロケット２５号機。搭載され た新型の気象衛星「ひまわり８号」の開発を率いてきた三菱電機ひまわりプロジェクト 部長の磯部昌徳さん（５２）は、轟音とともに青空に上昇するロケットを万感の思いで見 つめた。（長野浩一） 〇 発射地点から約３キロの総合司令棟。モニター画面で打ち上げを確認し、高度約 263 kmで衛星が予定通り、切り離されたことを確認すると、磯部さんは仲間たちと万 歳し、打ち上げ成功を喜んだ。「時間的な制約も多くて、ここまで来るのは正直、ハード だった。打ち上げが順調にいき、一安心した」と安堵あんどの表情を浮かべた。 〇 2009年7月に発注元の気象庁と契約を交わした際、主に二つの条件を示されてい た。まず、カラー画像を撮影できるよう米国のメーカーが開発した最新型の画像セン サーを８号に搭載すること。もう一つは１４年夏頃までに間に合わせることだった。７号 は白黒画像しか撮れないが、カラー画像になれば、きめ細かい観測が可能になる。 〇すぐに米国のメーカーからセンサーを入手する手続きをとった。しかし、米国側で耐 久試験が続き、手元に届いたのは昨年８月になってからだった。信号 にきちんと反応するかどうかなど、試験を何度も繰り返し、問題点を 一つひとつ解決していった。「正月も連休もなかった」と振り返る。 〇 完成した８号は期待通り、大気や雲の様子をカラー画像で撮影でき、 解像度も２倍に向上した。台風や積乱雲の様子を今まで以上に詳しく 把握できる。「今後２０年間、世界のスタンダードとなる技術を確立できた」。磯部さんは そう胸を張った。

三菱電機ひまわりプロジェクト部長

http://www.yomiuri.co.jp/local/kagoshima/news/20141007-OYTNT50438.html

分解能と観測頻度の向上

可視で最大

4倍に向上して0.5 km

近赤外・熱赤外では最大

16倍

30分に1枚から10分に1枚の画像取得

CEReS NICT JMA Himawari-8 Official YouTube

http://www.cr.chiba-u.jp/japanese/index.html http://www.cr.chiba-u.jp/japanese/database.html

http://www.jma-net.go.jp/sat/data/web89/himawari8_sample_data.html

Himawari-7 (MTSAT) : every 1h Himawari-8 : every 10 min

Panchromatic True Color (RGB)

Q1

ひまわり

8号・9号は地球環境観測

衛星と呼ばれる。その理由につい

て説明しなさい。

Explain why Himawari-8&9

meteorological satellites are called as

Earth environment

○

Google Earthは、地域により異なるが基本的には地球全域は

Earthsat社の

衛星写真

を、その他の領域においては衛星写真販売各社

（

Digital Globe、Blueskyなど）の衛星写真を用いている。ごく一部の地域

ではチャーター機による

航空写真

を用いている。地球全土の解像度や色彩

は一様ではなく、画像が撮影された時期もまちまちである。

○ 標準的な解像度は

15m

であるが、大都市や興味深い施設などでは、解

像度

1mの高解像度画像が使われている。極めて限られた地域では、解像

度

60cm～15cmの画像が使われており車の車種まで判別できる。

（Wikipedia)

○ この度、DigitalGlobe社は、 解像度46cmの高分 解能衛星「WorldView-2」を所定の軌道へ投入し、打 ち上げに成功しました。 日立ソフトでは「 WorldView-2」衛星で撮影した衛星画像データサービスを2010年 1月より提供開始します。 ○現行の「QuickBird」、「WorldView-1」の2機運用 にこの 「WorldView-2」の運用が開始されると、その1 日の撮影能力はおよそ200万km2（日本の国土の約5 倍）となり、 アーカイブ画像の整備範囲拡大および画 像更新頻度の向上が実現できます。 http://www.hitachi-solutions.co.jp/

Google Earthの衛星写真

太陽の南中高度

の季節変化

夏至は90°－緯度＋23.4° 冬至は90°－緯度－23.4°

CCDカメラの分光感度曲線の例

http://d.hatena.ne.jp/meineko/20100421

http://www.ccd.com/pdf/ccd_8300.pdf Monochrome Color filters

PM2.5の時間変化の例

九州北部の大都市である福岡市(人口約144万人)と、福岡市の西方約190 kmに 位置する五島列島福江島(人口約4万人) において、2009年春よりPM_2.5濃度の通 年観測を開始した。さらに4月上～中旬の大気中の粒子状物質について組成を分 析した。これらの結果、春季の福岡市でのPM_2.5濃度は福江島より半日程度遅れ て変動していること、また濃度レベルも同程度または福江島の方がやや高いこと が判明した。 http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20091217/pr20091217.html

Q2

Google Earth の画像がモザイク

状になっている原因として考えられ

る理由を説明しなさい。

Explain why sometimes a Google

Image looks like a mosaic.

➢なるべく広い領域を

➢なるべく高頻度に

➢なるべく詳細に

➢なるべく同じ条件で

➢なるべく長期間にわたって

観測することが望ましい

（全部を同時に満たすことは不可能）

衛星による地球観測

http://tenkijuku.com/eisei_intro.html

地表面における吸収率と

_{MTSATのバンド}

バンド1 0.55-0.99 m バンド2 10.3-11.3 m バンド3 11.5-12.5m バンド4 6.5-7.0m バンド5 3.5-4.0m Panchromatic band 窓領域

Spectral response functions of a satellite sensor (Himawari-8)

➢赤道上空を

24時間で一周する。高度はケプラーの法則

により

36,000kmに限定される。広い地域（半球の大部分）を高頻度

（毎時）で観測できる。

➢しかし、遠距離にあるため詳細な観測は難しく、また、高緯度

地方も十分に観測できない。

➢

GOES-E、GOES-W（米）、MTSAT（日）、METEOSAT（欧）、

INSAT（インド）

➢

Newtonの万有引力の法則とKeplerの第3法則

万有引力定数

N・m

2

kg

－2

、

地球質量

kg、

周期

s とすると、

mとなる。

2 2

2 















T

mr

r

Mm

G

F



3 2 2

4

r

GM

T

_















11

10

672

.

6







G

24

10

974

.

5





M

86400



T

r



4

.

22



10

7

静止軌道衛星

http://www.tenki.jp/him/ze/ze_1.html http: //brows.cr.chiba-u.ac.jp/ receiver/GMS/200611 /g060611131930.ir1.gif

MTSATの全球赤外画像

IR1: 10.3-11.3m http://weather.is.kochi-u.ac.jp/FE/00Latest.jpg

運輸多目的衛星（

MTSAT）の外観

ひまわり

_{8号の外観}

静止軌道衛星が赤道上空

_36,000km

に限定される理由を説明しなさい。

Explain why the height and the

location of the geostationary

satellite must be 36,000 km

above the equator.

高度

700-800 km付近を周回する

太陽同期準回帰軌道

衛星が代表的。

軌道傾斜角が

90°に近く、極域までカバーする。

太陽同期

なので、衛星

に対する太陽の方向はいつも一定（すなわち、衛星直下点の現地時刻は

一定）になる。そのため、安定したデータがとれ、比較が容易である。

➢

NOAA衛星

： 全球を

1日1回カバー。

可視・近赤外センサ

AVHRR 地上分解能1.1 km、観測幅 2800 km

雲画像、陸域植生、海面水温（

sea-surface temperature, SST）、

海上のエアロゾル

➢

Landsat衛星

： 観測幅

185 km、16日回帰

MSSセンサ：4バンド、地上分解能80 m

TMセンサ：7バンド、地上分解能30 m

➢

SPOT衛星

：

1985年打ち上げのフランスの衛星、観測幅60 km×2、

26日回帰、パンクロマチックで分解能10 m、可視・赤外3チャンネルで20

m

低軌道衛星（

LEO）

太陽同期軌道

人工衛星と太陽との関係が常に同期する

ような軌道。

➢図の春夏秋冬の地球においては、地球

の周りに人工衛星の軌道が傾いた円で描

かれている。この円を人工衛星の「軌道

面」という。

➢図では、

軌道面と太陽方向が年間を通

して常に一定

になっている。つまり、地球の

自転・公転によらず、人工衛星の軌道面は

常に太陽方向と同じ角をなし、軌道面は

1

年で

1回転する。

➢人工衛星から地球を見た場合、地表に

あたる太陽光線の角度（入射角）が常に一

定なので、同一条件で地球表面の観測が

可能である。

➢完全な極軌道では軌道面が回転しない。

軌道傾斜角が

90°よりも大きくなると、地

球と同じ方向に回転する（

地球が扁平な回

転楕円体である効果

）。

Sun-synchronous orbit

MODISセンサの特徴

○MODISセンサはAqua、Terraの２つ

の衛星に搭載されているため、同一の

地点を昼と夜一日1～2回観測を行うこ

とができる。

○観測頻度が高いので、観測周期が

短いデータが得られる。

○36chのバンド特性をもち、次のよう

なターゲットを観測：雲、放射エネル

ギー束、エアロゾル、土地被覆、土地

利用変化、植生、地表温度、火災、噴

火、海面温度、海色、積雪、気温、湿

度、海氷等

○解像度が250m (バンド1,2)、500m

(バンド3-7)、1000m (バンド8-36)であ

る (AVHRR画像:解像度1km)。

http://modis.gsfc.nasa.gov/

Satellite: Terra Date Acquired: 04/12/2008Resolutions :1km (143.2 KB) 500m (382 KB) 250m (849.4 KB) Bands Used: 1,4,3 Credit:Jesse Allen, Earth Observatory A hazy plume drifted over the northern end of the Caspian Sea in early April 2008.

Terra/Aqua衛星の諸元

衛星

Terra

Aqua

打上げ日

1999年12月18日

2002年5月4日

使用ロケット

Atlas（アトラス）-Ⅱ

Delta（デルタ）-Ⅱ

衛星質量

(kg)

5190

2934

電力

(W)

2530

4860

設計寿命

(年)

6

6（AMSR-Eの設計寿命は3年)

軌道

太陽同期準回帰軌道

太陽同期準回帰軌道

通過時刻

10:30

13:30

衛星進行方向

北

→南

南

→北

高度

(km)

705

705

傾斜角

(度)

98

98

回帰日数

(日)

16（233周回）

16（233周回）

周期

(分)

99

99

観測機器

MODIS,ASTER,CERES, MODIS,AIRS,AMSR-E,

MISR,MOPITT AMSU,CERES,HSB

スキャナー(scanner)

http://migall.fastmail.fm.user.fm/astronomy/earth_remote_sensing/landsat_intro/landsat_ info_usgs/landsat_7_dataset.htm

A simplified cutaway diagram of the Landsat Multispectral Scanner (MSS) which adds the spectral aspect to the image scanning system, i.e., produces discrete spectral bands.

http://ces.iisc.ernet.in/hpg/envis/Remote/introfile9.htm

多バンドでのスペクトル画像の取得

Synthetic aperture

radar measurement

of land displacement

The

ALOS/PALSAR

observation has revealed that

there has been a movement

toward the eastern direction by

more than 4 m

, an

unprecedented value in

previous earthquakes.

http://www.jaxa.jp/article/speci al/antidisaster/yamanaka_j.htm

http://www.meti.go.jp/policy/mono_info_service/mono/space_industry/

➢ _{ASNARO-1 has recently been developed as a relatively small,}

low cost, but high-performance satellite. （Swath width 10 km、 Mass 450 kg、Resolution 0.5 m）

ASNARO-1

（Advanced Satellite with New system Architecture for Observation）

➢

Launched on November 6, 2014.

JAXA Advanced Optical Observation Satellites

(Japan Aerospace Exploration Agency)

http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/059/shiryo/__icsFiles/afieldfi le/2014/10/01/1351678_4.pdf

Aiming at much higher

Q3

本日の授業で新しく得た考え方

や知識について説明しなさい。

（疑問や要望があれば、それも記