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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1.2.2 InSAR
SAR のデータを 適 切 に 処 理 することで 振 幅 と 位 相 の 情 報 を 持 った Single Look Complex 画 像
(SLC 画 像 ) が 得 られる. InSAR は 同 じアンテナの 位 置 から 同 じ 領 域 に 向 かって 異 なる 時 期 に 得
られた 2 つの SLC 画 像 を 重 ね 合 わせ, 位 相 の 差 を 取 り 出 し, その 位 相 差 を 長 さに 変 換 すること
で 2 時 期 の 間 に 起 こった 衛 星 視 線 方 向 の 地 表 変 位 を 得 ることができる 手 法 である (Figure 2).
InSAR は 光 の 干 渉 性 を 示 した 有 名 な 実 験 であるヤングの 実 験 と 原 理 的 には 同 じであり, 後 述 す
る 軌 道 縞 と 呼 ばれるものはこの 原 理 に 従 って 現 れるものである.
InSAR では 高 い 空 間 分 解 能 で, 地 表 に 観 測 点 を 設 置 することなく 地 殻 変 動 を 計 測 することが
できる. この 手 法 は, Massonnet et al. (1993) による 1992 年 ランダース 地 震 に 伴 う 地 殻 変 動 の 検
出 報 告 以 降 , 火 山 活 動 に 伴 う 地 殻 変 動 , 地 下 水 の 流 動 に 伴 う 地 盤 沈 下 , 氷 河 の 流 動 の 検 出 など
数 多 くの 地 表 変 位 の 検 出 に 適 用 されてきた ( 例 えば, 古 屋 , 2006; 小 澤 , 2006, Hanssen, 2001). し
かしGPS のようにターゲットの 絶 対 的 な 位 置 が 分 かるわけではなく, 実 際 にはどこか 変 動 が 起
きていないであろう 位 置 を 任 意 に 決 め, その 点 から 見 て 他 の 点 がどの 程 度 変 化 しているかとい
う 相 対 的 な 変 位 量 しか 求 まらない. もし 地 表 の 絶 対 的 な 変 位 量 を 求 めたい 場 合 はGPS 等 の 他 の
観 測 を 組 み 合 わせて 求 める 必 要 がある.
2 つの SLC 画 像 から 得 られる 初 期 の InSAR 画 像 には 地 殻 変 動 による 位 相 変 化 のみでなくそ
の 他 様 々なシグナルが 含 まれている. 定 常 観 測 では 衛 星 は 同 一 の 軌 道 を 通 って 観 測 するように
軌 道 制 御 されるが, 厳 密 に 同 一 の 位 置 から 観 測 できることは 無 い. この 二 時 期 の 衛 星 の 位 置 の
ずれ ( 以 後 このずれの 長 さを 基 線 長 と 呼 ぶ) は 結 果 としてヤングの 実 験 に 見 られる 干 渉 縞 のよ
うなものを 初 期 InSAR 画 像 に 含 ませることになる. これを 軌 道 縞 という. 軌 道 縞 は 基 線 長 の 衛
星 視 線 方 向 に 垂 直 な 成 分 に 比 例 して 縞 の 間 隔 が 狭 くなり, 基 線 長 の 垂 直 成 分 がある 一 定 値 を 超
えると InSAR で 地 殻 変 動 量 を 得 ることができなくなる. これを 臨 界 基 線 長 と 言 う. また 軌 道 縞
の 他 に, 2 時 期 の 衛 星 位 置 のずれにより 電 波 の 進 行 方 向 が 平 行 とならないことによって, 地 形
の 起 伏 に 対 応 した 地 形 縞 と 呼 ばれる 縞 も 現 れる. さらに 衛 星 から 送 信 されたマイクロ 波 は 地 球
上 の 大 気 を 通 って 地 表 へ 到 達 し, 衛 星 の 方 へ 戻 って 受 信 されるが, 地 球 大 気 を 透 過 する 際 にマ
イクロ 波 が 通 過 する 媒 体 は 時 空 間 的 に 不 均 質 で, 結 果 大 気 屈 折 率 の 不 均 質 分 布 を 形 成 している.
InSAR には 大 気 屈 折 率 の 不 均 質 によるマイクロ 波 の 速 度 変 化 や 屈 曲 の 影 響 に 応 じた 位 相 変 化
が 軌 道 縞 や 地 形 縞 と 合 わせて 含 まれる. これらの 効 果 は 全 て 線 形 和 で 表 現 され, 初 期 InSAR 画
像 の 位 相 差 int
は 次 式 で 表 現 できる.
int disp orb topo atm
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