InSAR に含まれる対流圏伝搬遅延 : ノイズの場合と ... - 北海道大学

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3.2.3 電 離 層 の 擾 乱 による 影 響 かどうか
最 後 に Figure 13 の 中 に 局 在 したシグナルが 電 離 層 の 擾 乱 による 影 響 のものであるかについ
て 検 討 する. InSAR の 解 析 において 電 離 層 の 影 響 はしばしば 問 題 となっている. 電 離 層 で 引 き
起 こされる 位 相 変 化 は 電 波 の 周 波 数 に 対 して 分 散 性 ( 周 波 数 依 存 性 ) があることが 知 られてお
り, 同 じマイクロ 波 を 用 いた 宇 宙 測 地 技 術 である GPS では 観 測 に 周 波 数 の 異 なる 2 つの 電 波 を
用 いることで, 2 つの 波 の 周 波 数 に 応 じた 遅 延 量 の 差 から 電 離 層 での 影 響 を 定 量 的 に 知 ること
ができ, 測 位 においても 電 離 層 の 影 響 の 高 精 度 な 補 正 が 可 能 である. しかし SAR では 通 常 の 定
期 観 測 において 2 周 波 観 測 は 行 われておらず, したがって 電 離 層 の 影 響 を 正 確 に 知 ることは 非
常 に 困 難 である. また 電 離 層 で 受 ける 影 響 は 周 波 数 の 二 乗 に 反 比 例 するため 短 周 波 の 電 波 ほど
大 きく, SAR の 場 合 本 研 究 でも 用 いている ALOS の L-band の SAR は ERS 等 が 用 いている
C-band の SAR に 比 べて 電 離 層 の 影 響 が 大 きく, その 効 果 を 無 視 することはできない. このよう
な 状 況 の 中 , Gray et al. (2000) は Pixel offset 法 で 得 られるデータの 内 の azimuth 成 分 のデータ
(azimuth offset) に, 電 離 層 の 擾 乱 があった 場 合 にその 影 響 が azimuth streaking と 呼 ばれる 縞 模
様 となって 現 れることを 論 文 で 示 した. そして Meyer et al. (2006) は azimuth offset に 現 れる 地
殻 変 動 とは 異 なる 縞 模 様 の 変 位 x
が, 電 波 の 経 路 上 にある 電 子 の 総 数 (TEC) の 勾 配 を 表 し
ているということを 式 で 示 した. その 式 は 以 下 のようになっている.
x
d
dx
i o n o
ph
(13)
ここで
iono ph
は 2 時 期 の 観 測 における 電 離 層 の 影 響 による 位 相 変 化 の 差 , つまりは InSAR で 見
られる 電 離 層 による 位 相 変 化 量 に 対 応 している. この 関 係 式 に 基 づいて, 2008 年 四 川 地 震 を 捉
えた InSAR データに 含 まれた 電 離 層 による 位 相 変 化 量 を 計 算 し, その 補 正 が 有 効 であったこと
が Raucoules and Michele. (2010) で 示 されている. 本 研 究 でも Meyer et al. (2006) に 示 された 方
法 を 用 いて 電 離 層 に 影 響 について 検 討 する.
まず Figure 13 と 同 じ SAR データから Pixel offset 法 により azimuth offset を 計 算 する. 結 果 は
Figure 17 のようになった. Figure 17 には 明 瞭 な 縞 模 様 が 見 られることから, この 観 測 データに
は 電 離 層 による 影 響 がありそうである. 次 に azimuth offset のデータから 小 さいノイズを 取 り 除
くために FFT (Fast Fourier Transformation) とガウシアンフィルターを 用 いてノイズの 軽 減 を 図
った(Figure 18, 19). そして 電 離 層 による 位 相 変 化 のモデルを 作 るために, このデータを
azimuth 方 向 に 積 分 した (Figure 20). 最 後 に, 得 られた 電 離 層 モデルの 係 数 倍 が Figure 13 の
InSAR データをもっともよく 説 明 するように 最 小 二 乗 法 で 係 数 を 求 めてこれを 最 終 的 なモデ
ルとして 補 正 を 行 った. 補 正 結 果 は Figure 21 のようになった.
なお, ここで 行 った 電 離 層 補 正 方 法 の 有 効 性 を 検 証 するため, 電 離 層 擾 乱 による 影 響 が 含 ま