専門的なInSAR処理の中核技術を、国際標準と産業アルゴリズムの観点から解説。
データ取得・前処理:干渉計測の物理的基盤
衛星データ選択戦略
- バンド適合
Cバンド(Sentinel-1)は短期変動監視に適応。
Lバンド(ALOS-2)は植生透過性優位、Xバンド(TerraSAR-X)は0.25m解像度。 - 時空間ベースライン最適化
Dijkstraアルゴリズムで最適干渉対を選定(Cバンド垂直ベースライン<300m)。
- 国際データソース接続
ESAコペルニクス:Sentinel-1 SLCデータ自動取得
ASF DAAC:ALOS/PALSAR-2データ統合
商用衛星API:ICEYE/Capella Spaceからオンデマンド取得
精密軌道補正
- 精密軌道ファイル(POE)適用
ESA提供の精密軌道データ(誤差<5cm)で衛星位置誤差を除去。
- ベースライン精密化
特異値分解(SVD)で相対軌道パラメータを計算(誤差1%以内)。
- ドップラー補正
スライディングスポットライトモードのスペクトル偏移を補償。
放射較正・ノイズ抑制
- 絶対放射較正
コーナーリフレクターまたはアマゾン熱帯雨林を用いたσ0後方散乱係数変換。
- マルチルック処理
4:1(距離・方位)処理でSNR向上。
- 適応フィルタリング
Goldstein-Wernerフィルタ(最適ウィンドウ32×32画素)。
干渉処理中核段階:位相情報の精密解読
干渉図生成・平地位相除去
- 複素データ位置合わせ
相互相関法によるサブピクセル精度(0.001ピクセル)。
- 理論位相計算
衛星軌道パラメータとDEM(SRTM 30m等)を使用。
- 残留軌道誤差除去
軌道多項式モデルで長波長位相勾配を除去(残差<1rad)。
位相アンラッピング
- 最小コストフロー法
コヒーレンス>0.3領域で三角網を構築(誤差伝播率<5%)。
- マルチスケール戦略
低解像度:トレンド面構築
高解像度:ブランチカット法
AI強化:U-Netモデルで効率3倍向上 - 大気遅延補正
MERRA-2気象データによる大気位相スクリーン(APS)生成。
時空間フィルタリング(カットオフ波長20km)。
GNSS連携:CORS局データで電離層擾乱補償(精度±1.5mm)。
変形モデリング・製品生成
時系列変動逆解析
1. SBASアルゴリズム:冗長干渉網構築(平均15干渉/画素)、特異値分解(SVD)で時系列変動を算出。
2. PS-InSAR:PS点選別(振幅偏差指数<0.25)、位相差2階差分モデルでDEM誤差分離。
地理座標変換・精度検証
WGS84楕円体面/UTM座標系へ変換後、地上検証を実施:
1. GNSSデータ比較:IGS観測点で検証(R²>0.95)
2. 水準測量:重要区域で実施(平均誤差±2.3mm)
3. 不確実性定量化:モンテカルロシミュレーションで誤差楕円生成。
エンジニアリング製品出力
1. 標準フォーマット:
-- GeoTIFF:変動速度場(mm/年)
-- CSV:時系列変位データ(UTCミリ秒単位)
-- KMZ:Google Earth可視化レイヤー
2. API連携サービス(開発中):
-- RESTful APIによる閾値警報
-- Python/Matlab SDKによるアルゴリズム呼び出し
InSAR処理の産業化革新が地表監視の限界を再定義。ミリメートル精度・完全なデータトレーサビリティを競争力の核として、信頼性の高い変動監視サービスをグローバルに提供。