レーダポーラリメトリによる超広域河川氾濫地域の被災度判定手法の開発

雷达极化法确定超宽河流洪泛区灾害程度的方法开发

• 批准号: 22H01726
• 负责人: 佐藤 亮一
• 金额: $ 9.4万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01726/
• 关键词: 洪水; 超広域観測; 広域避難支援; レーダポーラリメトリ; 合成開口レーダ

レーダポーラリメトリを用いた超広域河川氾濫地域の被災度判定手法を開発するために、2022年度は以下の研究を行なった。はじめに、ALOS-2/PALSAR-2で取得された全偏波PolSARデータ(HH,HV,VH,VV)に対して、散乱電力分解等を適用して画像解析を行なった。夏季に発生した水害の被災領域（水田、河川、堤防、橋梁、および市街地）の被災前後の画像の比較を行い、顕著な変化が観られる偏波散乱成分（あるいは偏波指標）を確認した。水田からの偏波散乱特性の変化は、水稲生育状況の把握に加え、相対的な水位推定に応用できる可能性があるため、電波暗室で行なった実水稲モデルに対する散乱測定で得られたデータも用いて詳細な解析を行なった。その結果、田に水が溜まっている場合、比較的高い周波数帯においても水稲下部まで入射波が水稲に浸透して、水面と水稲下部との間に2回反射散乱が生じることが確認できた。この2回反射散乱は、ある程度水稲が成長してくると、後方散乱電力は小さいものの、建築物と地面との間に生じる2回反射散乱に類似した偏波特性を有することから、偏波回転補正が可能となり、任意のレーダ照射方向に対しても有効な水稲生育状況把握および水位推定に有効な指標となりうることがわかった。橋梁および市街地からの散乱については、被災前後にその電力差が小さくなり顕著な変化を捉えにくい。そのため、特徴ある偏波特性の差を取得するため、橋梁モデルおよび住宅モデルに対する電磁界シミュレーションを細かい入射条件（主に入射角、スクウィント角の変化）に対して実行した。散乱電力分解手法の改良についても着手した。従来手法では、レーダ照射方向に対して大きく傾いた建築物に対しては、植生からの散乱と誤判定する場合があり、被災領域誤判定につながる可能性があった。この問題を解決あるいは緩和するための改良法の開発をはじめた。

在2022财年，进行了以下研究，以开发一种使用雷达极性重晶确定超宽河流洪水区域损害程度的方法。首先，通过将散射功率分解等应用于使用ALOS-2/PALSAR-2获得的完整极化POLSAR数据（HH，HV，VH，VV）进行图像分析。比较了灾难之前和之后，夏季（稻田，河流，路堤，桥梁和城市地区）发生的洪水破坏的区域的图像进行了比较，并确认了观察到重大变化的两极分化散射组件（或极化指数）。由于稻田的极化散射特性的变化不仅可以用于掌握水稻生长状态，而且可以对相对水位估计进行详细的分析，因此使用从散热器室内进行的真实水稻模型获得的数据进行了详细的分析。结果，已经证实，当水积聚在稻田中时，即使在相对较高的频带中，入射波也将大米渗透到稻的底部，并且反射和散射在稻田的表面和底部之间发生了两次。尽管稻米的反向散射能力在一定程度上生长，但这种两倍反射的散射具有极化特性，类似于建筑物和地面之间发生的双重反应散射，从而实现了极化旋转校正，并且已经发现它可以成为理解水平的水平和​​估算自由度的有效索引，甚至在自由的范围内估计了自由度辐射。关于桥梁和城市地区的散射，桥梁和城市地区之间的功率差异很小，因此很难检测到任何重大变化。因此，为了获得独特的极化特性差异，用于桥梁模型和住宅模型的电磁场模拟，以实现良好的事件条件（主要是入射角和斜视角度的变化）。我们还开始提高散射能力分解技术。在常规方法中，可能会错误地确定相对于雷达辐射方向显着倾斜的建筑物，因为植被的散射可能会导致受影响区域的错误判断。我们已经开始开发改进的方法来解决或减轻此问题。