Tellusに搭載の衛星データについて

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December 05, 2019

 Tellusに搭載の衛星データについて

12/5開催のTellus Satellite Cafeの資料となります。
※2次配布禁止

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December 05, 2019
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  1. Tellus Satellite Cafe Tellusに搭載の衛星データについて

  2. Tellus Satellite Cafe 本コーナーの狙い • Tellusに搭載されている衛星データの把握 - 衛星データを選ぶため知っておくべき衛星・センサのスペック ・衛星の種類(軌道別):極軌道衛星か静止衛星か ・センサの種類:光学センサかマイクロ波センサか

    ・センサのスペック:公開範囲・搭載期間、地上分解能、観測波長帯、観測頻度、1回の観測範囲 ‐ Tellus搭載の衛星データ ・AVNIR-2、Landsat-8、PALSAR、ASNARO-1、PALSAR-2、ASNARO-2、SLATS-2、ASNARO-2 - Tellus搭載の衛星プロダクト ・GSMaP、ASTER-GDEM、AW3D30、MODIS地表面温度 2
  3. Tellus Satellite Cafe その前に(1) • 衛星リモートセンシングの観測方法 地表からの光の反射や放射、電波の散乱を画像情報として取得 ©RESTEC 3

  4. Tellus Satellite Cafe その前に(2) • 衛星リモートセンシングの特徴 – 一度に数10km~数1,000km、数万km ➡ 広域性

    – 世界中同じ品質 ➡ 均質性 – 同じ場所を数10日~数10分間隔で観測 ➡ 回帰性 – 可視光だけでなく、赤外、電波領域の情報も ➡ マルチスペクトル 4
  5. Tellus Satellite Cafe 1.衛星データを選ぶため知っておくべき 衛星・センサのスペック • 衛星の種類 • センサの種類 •

    センサのスペック 5
  6. Tellus Satellite Cafe 衛星の種類(軌道別) ©RESTEC 6 極軌道(準回帰)衛星 静止衛星 • 衛星の公転周期

    = 地球の自転周期なので、地上から衛星をみ ると止まって見えるため、常に同じ地域を観測することができる。 • 高度が高いため、空間分解能が低いことから、気象衛星に使 われる。 • 1日に複数回地球の周りを回って少しずつ 経度を変えながら同じ時間に地球全体を 観測、一定周期で同じ場所の上空に戻る。
  7. Tellus Satellite Cafe センサの種類 光学センサ(受動型のみ紹介) • 可視・近赤外・中間赤外リモートセンシング  太陽光が地上の物体に当たり反射する可視光線、近赤外線、中間赤外線をとらえて観測する •

    熱赤外リモートセンシング  太陽の光を浴びて暖められた地表の表面から放出される熱赤外線をとらえて観測する 利点:航空写真のような画像が撮影できるため、直感的に分かり易い(可視・近赤外・中間赤外) 雲がなければ夜でも地表を観測すること(熱赤外) 欠点:天候が悪いと撮影できない 太陽光が当たらない夜は観測不可(可視・近赤外・中間赤外) *能動型についてはLidar (Light Detection and Ranging) 等ご参照ください。 マイクロ波センサ • 能動型…衛星に載せられたセンサからマイクロ波(電波)を照射し、地表面から反射されるマイ クロ波を観測する。SARなどレーダーはこれに該当する • 受動型…地表面から自然に放射されているマイクロ波を観測する 利点:曇天・雨天時、昼夜問わず撮影可能 欠点:人の目で見た地表の様子と違いがあるため、直感的には分かり難い。また、画像が歪んでいる。 7
  8. Tellus Satellite Cafe センサの種類をざっくり言えば 8 ©宙畑

  9. Tellus Satellite Cafe 光学画像 マイクロ波(SAR:合成開口レーダー)画像 Sunlight Active radar 同時に 観測されたもの

    ALOS AVNIR-2 トゥルーカラー画像 ALOS PALSAR 画像 ©RESTEC / Included ©JAXA ©RESTEC / Included ©JAXA 9 (出展:Tellus OSより) 観測画像の比較:光学 vs.マイクロ波
  10. Tellus Satellite Cafe センサのスペック(1) 主に衛星の軌道で決まるもの ・公開範囲:地球上のどこのデータが搭載されているか ・観測頻度:何日に1回(または1日に何回)観測されるデータか ・地上分解能:1画素で地上のどれくらいの距離の情報を撮影しているか ・1回の観測範囲:一つのデータに含まれる範囲はどれくらいか *SARの場合は、センサの運用(観測モードの計画)によって

    変更される 10
  11. Tellus Satellite Cafe センサのスペック(2) 主にセンサの設計・運用で決まるもの ・搭載期間:いつ観測されたデータが搭載されているか ・観測波長帯、バンド数(or 偏波タイプ):どの波長を含むバンドがいくつあるか ・衛星進行方向(SARのみ):北行(アセンディング)か南行(ディセンディング)か ・入射角(SARのみ):どんな角度でマイクロ波を放射しているか

    11
  12. Tellus Satellite Cafe 地上分解能 GSD(Ground Sampling Distance) 主に衛星の高さにより衛星画像の解像度(=地上分解能)は異なる • 詳細な地表面情報を見るセンサ

    = 地上分解能が高い • 広域の概観を見るセンサ = 地上分解能が低い 10 cm分解能 25 cm分解能 50 cm分解能 1m分解能 一つ一つの車について 説明できる 車の種類をどう にか区別できる 車の種類を区別できる 車の種類を区別 できない ©RESTEC ©RESTEC ©RESTEC ©RESTEC 12
  13. Tellus Satellite Cafe 中分解能衛星:LANDSAT (1画素約30m,観測頻度16日/回) 13

  14. Tellus Satellite Cafe 高分解能衛星:Planet (1画素約3m,観測頻度1日/回) 14

  15. Tellus Satellite Cafe 地球のリモートセンシングと波長 • 人間の目に見えるのは可視光線の中でも、青、緑、赤という限られた波長である。 • 地球観測で使用されるセンサでは、可視光線のほか、近赤外線、中間赤外線、熱赤外線、 マイクロ波といった人間の目では見えない波長の電磁波の観測が可能である。 15

    光学センサ マイクロ波センサ(レーダなど)
  16. Tellus Satellite Cafe 光の波長における反射と放射の特性 • すべての物体は、種類および環境条件が異なれば、異なる電磁波の反射または放射の特 性を有する。 • このため、光学データを選ぶ際には、解析対象とする物質の反射・放射の特性を知った 上で、強い反射・放射を持つ観測波長帯を含んだセンサで観測されたものにする。

    16 ©宙畑
  17. Tellus Satellite Cafe 観測波長帯による光学画像の違い 17 Landsat-7 ETM+ 水 植物 植物

    温度 鉱物 鉱物 土壌
  18. Tellus Satellite Cafe 暑かった今年の夏を光学画像で見てみると 18

  19. Tellus Satellite Cafe マイクロ波の波長(SAR) 19 波長(cm) 0.8 2.4 3.8 7.5

    15.0 30.0 100.0 38.0 周波数(GHz) 12.5 8.0 4.0 2.0 1.0 0.3 Seasat 1 JERS-1 SAR ALOS PALSAR ALOS-2 PALSAR-2 TerraSAR-X TanDEM-X COSMO-SkyMed ASNARO-2 C X ERS-1/2 AMI Radarsat ENVISAT Sentinel- 1A/1B L Ka K Ku S P
  20. Tellus Satellite Cafe 地表面におけるマイクロ波の 反射・散乱、吸収、透過 • センサから放射されたマイクロ波は、地表面に到達する と、材質や粗さによって、反射・散乱、吸収、透過する。 • 「粗い」かどうかは、マイクロ波の波長と入射角によっ

    てその基準が異なる。 • よって、センサの観測波長帯により、マイクロ波の地表 面との反応は異なることから、得られる画像も異なる。 • また、同じセンサでも同じ場所を異なる入射角で撮影す れば、異なった画像が得られる。 20 ©METI/JAXA 散乱 透過 吸収 ①滑らかな面による反射・散乱 ②やや粗い面による反射・散乱 ③粗い面による反射・散乱 © RESTEC
  21. Tellus Satellite Cafe 観測波長帯によるマイクロ波(SAR)画像の違い 21

  22. Tellus Satellite Cafe 入射角によるマイクロ波(SAR)画像の違い 22 ALOS-1 PALSAR 2007/02/18 41.5 deg

    2006/12/29 34.3 deg 2006/10/05 21.5 deg
  23. Tellus Satellite Cafe マイクロ波の偏波 • リモートセンシングでいう偏波とは、電場およ び磁場が特定の方向にのみ規則的に振動する電 磁波のことである。 • 衛星の場合、衛星進行方向に平行なものをH偏波

    (水平偏波)、垂直なものをV偏波(垂直偏波) と定義する。 • 地表面の状態によって、偏波ごとに地表面での 散乱状況が異なり、電磁波が地表面で反射する 際に、偏波がHからVへ、またVからHへ変わるこ とがある。 • SARセンサにはマイクロ波の送信機、受信機が 備えられているが、どの偏波の送信機、受信機 が装備されているかや、どの観測モードでどの 送信機、受信機が利用されるかは、センサによ り異なる。 23 © RESTEC 電界 磁界 t z 垂直偏波 水平偏波 t z 電場の振動方向 (正面から)
  24. Tellus Satellite Cafe 偏波によるマイクロ波(SAR)画像の違い 24 • SAR画像では、HH、HVのように、 最初の文字は送信、二番目の文字は 受信のモードを示す。 •

    同一時刻、同一時刻、同一センサで 観測されたデータであっても、かな り異なった強度画像が得られる。 • 特に人工物の多いエリア(青丸部) では偏波の違いが顕著である。 • 逆に植生に覆われたエリア(緑丸 部)では偏波の違いが小さいことが わかる。
  25. Tellus Satellite Cafe 2.Tellus搭載の衛星データ • AVNIR-2/ALOS • PALSAR-1/ ALOS •

    PALSAR-2/ ALOS-2 • SLATS • Landsat-8 • ASNARO-1 • ASNARO-2 • Himawari-8 25
  26. Tellus Satellite Cafe AVNIR-2/ALOS AVNIR-2/ALOS データプロパイダ JAXA 公開状況 日本域・一部期間 搭載期間

    2006年~2011年(運用停止) 地上分解能 10m 観測頻度 46日/回 波長帯 Band1:0.42 ~ 0.50µm(青) Band2:0.52 ~ 0.60µm(緑) Band3:0.61 ~ 0.69µm(赤) Band4:0.76 ~ 0.89µm(近赤外) フォーマット オリジナルデータ:GeoTIFF 利用例 地域環境監視等に必要な土地被覆分類図、 土地利用分類図などの作成 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 26
  27. Tellus Satellite Cafe PALSAR-1/ ALOS PALSAR-1/ALOS データプロパイダ JAXA 公開状況 公開準備中

    搭載期間 2006年~2011年 地上分解能 7m~44m 観測頻度 46日/回 撮影日時 夜間:地方時 22時30分頃 昼間:地方時 10時30分頃 波長帯 Lバンド(1.2GHz帯) フォーマット オリジナルデータ: CEOS SAR (一部修正追加) 利用例 土砂災害時などの地表面変位の検出 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 27
  28. Tellus Satellite Cafe PALSAR-2/ ALOS-2 PALSAR-2/ALOS-2 データプロパイダ PASCO CORPORATION 公開状況

    日本域全域(一部期間) および世界の一部地域(一部期間) 搭載期間 2014年~2018年 地上分解能 3m~14m 観測頻度 14日/回 波長帯 Lバンド(1.2GHz帯)→L1.1or L.2.1 フォーマット オリジナルデータ:L1.1 CEOS SAR、L2.1 GeoTIF 利用例 SARデータを用いた土砂崩れ検出 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 28
  29. Tellus Satellite Cafe SLATS SHIROP/SLATS データプロパイダ JAXA 公開状況 日本域(一部期間)データ公開中 搭載期間

    2019/4/2-2019/5/10 地上分解能 1m以下 観測頻度 1日/回(2019/4/2-2019/5/10の期間のみ) 画像形式 白黒画像 PNG32(RGBA) フォーマット オリジナルデータ:GeoTIFF形式 利用例 都市部の交通量測定、集客予測、物流分析等 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 29
  30. Tellus Satellite Cafe Landsat-8 LANDSAT-8 データプロパイダ USGS/NASA 公開状況 日本域(一部期間)データ公開中 搭載期間

    2013年~運用中 地上分解能 30m、15m(Band8)、100m(Bnad10,11) 観測頻度 16日/回 波長、画像形式 パンクロマチック(白黒画像):500-680 (Band8) マルチ(カラー画像): Band1:433-453 nm(New Deep Blue) Band2:450-515 nm(Blue) Band3:525-600 nm(Green) Band4:630-680 nm(Red) Band5:845-885 nm(NIR) Band6:1560-1660 nm(SWIR2) Band7:2100-2300 nm(SWIR3) Bnad9:1360-1390 nm(SWIR) Bnad10:10.6-11.19 μm (TIRS1) Band11:11.5-12.51 μm (TIRS2) フォーマット オリジナルデータ:GeoTIFF形式 利用例 土地被覆分類図、土地利用分類図などの作成 バンド 解像度 観測対象 No. 名称 1 New Deep Blue 30m エアロゾル/沿岸域 2Blue 30m 顔料/散乱/沿岸域 3Green 顔料/沿岸 4Red 顔料/沿岸 5NIR 葉/沿岸 6SWIR-2 葉 7SWIR-3 鉱物/残物/無散乱 9SWIR 30m シラス・雲検知 10TIRS1 100m 熱源 11TIRS2 100m 熱源 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 30
  31. Tellus Satellite Cafe ASNARO-1 ASNARO-1 データプロパイダ PASCO CORPORATION 公開状況 一部データ公開中

    搭載期間 2014年~2019年 地上分解能 0.5m(パンクロ)、2m(マルチ)、0.5m(パンシャープン) 処理レベル L1B 波長、画像形式 パンクロ(白黒画像):450-860 nm マルチ(カラー画像): Band1:400-450 nm (Ocean Blue) Band2:450-520 nm (Blue) Band3:520-600 nm (Green) Band4:630-690 nm (Red) Band5:705-745 nm (Red Edge) Band6:760-860 nm (NIR) パンシャープン(カラー画像):Band2,3,4 フォーマット オリジナルデータ:GeoTIFF形式 利用例 高分解能光学衛星データを用いた水域の船舶検出 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 31
  32. Tellus Satellite Cafe ASNARO-2 ASNARO-2 データプロパイダ 日本スペースイメージング株式会社 公開状況 一部データ公開中 搭載期間

    2018年~2019年 地上分解能 1m~2m 観測頻度 14日/回 波長 Xバンド フォーマット オリジナルデータ:GeoTIFF形式 利用例 船舶監視、災害状況把握、森林監視等 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 32
  33. Tellus Satellite Cafe Himawari-8 ひまわり8号 データ プロパイダ 気象業務支援センター 公開状況 フルディスク領域(60S-60N,

    80E-160W)、 ズームレベル(可視(B03)は1-6, その他は1-4) 搭載期間 2016年~2017年 地上分解能 衛星直下点で可視 1km、その他4km 観測頻度 30分/回 波長 可視(B03) :0.64 μm、赤外1(B13):10.4 μm、 赤外2(B15):12.4 μm 赤外3(B08):6.2 μm、赤外4(B07):3.9 μm フォーマット オリジナルデータ:HRIT形式 利用例 天気予報、購買(売上・来店者数)予測等 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 33
  34. Tellus Satellite Cafe 3.Tellus搭載の衛星プロダクト • GSMaP • ASTER-GDEM • AW3D30

    • MODIS地表面温度 34
  35. Tellus Satellite Cafe 衛星全球降雨マップGSMaP GSMaP(衛星全球降雨マップ) データプロパイダ JAXA 公開状況 全球(一部期間)データ公開中 搭載期間

    2000年~2018年 地上分解能 緯度経度0.1度格子(赤道付近で約11kmメッシュ) 観測頻度 1日(1時間雨量の日合成) 画像形式 PNG32(RGBA) フォーマット オリジナルデータ:HDF5形式 利用例 アジア途上国の洪水予警報システムへの適用 メコン川流域の食糧安全保障地域協力のための 干ばつモニタシステムへの適用 ミャンマーにおける天候インデックス保険の開発 等 出典:データカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 35
  36. Tellus Satellite Cafe ASTER-GDEM ASTER GDEM 2.0 データ プロパイダ METI/NASA

    公開状況 一部データ公開中 搭載期間 標高モデル作成用の衛星データ:2000年~2010年 地上分解能 30m 高さ方向精度 7~14m 画像形式 PNG32(RGBA) フォーマット オリジナルデータ: GeoTiff, signed 16 bits, and 1m/DN 利用例 ハザードマップ、水資源管理、石油資源探査 等 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 36
  37. Tellus Satellite Cafe AW3D30 AW3D30 データプロパイダ JAXA 公開状況 全球データ公開中 搭載期間

    標高モデル作成用の衛星データ: 2006年~2011年 地上分解能 緯度・経度1秒 (30m相当) 高さ方向精度 目標5m (標準偏差) 画像形式 PNG32(RGBA) フォーマット オリジナルデータ:GeoTiff 利用例 標高情報を持いた高低差解析 等 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 37
  38. Tellus Satellite Cafe MODIS地表面温度 MODIS地表面温度 データプロパイダ NASA、JAXA 公開状況 全球(一部期間)データ公開中 搭載期間

    2016年~2018年 地上分解能 5km 観測頻度 毎日 画像形式 PNG32(RGBA) フォーマット オリジナルデータ:netCDF 利用例 干ばつや熱波などの経年比較 等 出典:Tellusデータカタログ(https://www.tellusxdp.com/ja/dev/data) 38
  39. Tellus Satellite Cafe Tellus搭載衛星データ:まとめ 衛星データ 光学 SAR 気象 標高 衛星

    ・ 地上 AVNIR-2/ALOS ◦ PALSAR-1/ ALOS ◦ PALSAR-2/ ALOS-2 ◦ SHIROP/SLATS ◦ Landsat-8 ◦ ASNARO-1 ◦ ASNARO-2 ◦ Himawari-8 ◦ GSMaP ◦ ASTER-GDEM 2.0 ◦ AW3D30 ◦ MODIS地表面温度 ◦ 39
  40. Tellus Satellite Cafe 4. まとめ 40

  41. Tellus Satellite Cafe まとめ • 利用目的に応じて衛星データを使い分ける必要がある。 → 過去の利用事例などを参照して、どんな目的にどのデータが使われてい るかの知識を身につける。 →

    衛星データのより深い知識や標準的な解析手法を習得し、衛星データの 扱いに慣れる。 41 • Tellusにはさまざまな衛星データやデータから作成されたプロダクトが 搭載されているので、それらの特徴を理解した上で利用する。 → 衛星データでは、地上分解能、観測範囲、観測頻度、波長帯など、セン サによってスペックが異なる。 本コーナーを通して Tellusを利用する上でのポイント
  42. Tellus Satellite Cafe リモセン研修ラボのご紹介 42 https://rs-training.jp/ Tellusを利用する上で役 に立つ知識や技術を教授 いたします。 ・基礎講座

    (e-Learningもあり) ・光学リモセン講座 ・SARリモセン講座 など ぜひご活用ください!
  43. Tellus Satellite Cafe 43