災害對策支援方法

專利名稱：災害對策支援方法
技術領域：
本發明涉及一種使用了裝載在人造衛星等飛行體上而廣 范圍地拍攝作為攝影對象區域的地表面來檢測地表的狀況的雷 達裝置的、災害發生以前的正常狀態時、災害發生后的應急應 對時、恢復/重建時的系統性的災害對策支援方法。
背景技術：
以往，在發生了地震、臺風、火災等災害的情況下，采用 由地方政府官員等進行現場調查來確認受災狀況的方法。通過 該方法，不僅難以廣范圍地掌握受突地區的整體圖像，而且為 了進行救助活動等而人要進入發生災害的現場，因此發生次生 災害的危險性也較高。作為解決該問題的方法，還并行地進行 使用航空器裝載型傳感器來掌握受災狀況的方法。
災害發生后，除了地方政府官員的指導以外，還在國家相 關機關的專家的指導下進行災害時的應急應對，在這個過程中 由航空器進行空中攝影、通過現場調查來掌握受突狀況。之后， 根據受災狀況，并根據需要實施來自外縣等的援助請求、各種 恢復/重建工程等。
例如，在日本專利廳發行的日本特開2005-284539號公報 中提出了如下的災害區域自動提取系統使用從人造衛星、航 空器等拍攝得到的圖像數據，自動提取由于自然災害、人為災 害而造成的突害區域。
另外，目前為止，人造衛星或航空器裝載型傳感器僅進行突 害后的攝影，不進行面向減災的正常狀態時的定期的監視(監視 活動)。因此，在正常狀態時，不會通過由人造衛星或航空器裝載型傳感器進行的攝影來提取災害的危險性較高(有脆弱性)的
地區，因此存在如下問題在災害發生后確定有可能受突的地 區時花費時間，其結果，確定正確的受災地區時花費時間。
另外，存在如下問題在利用航空器裝載型傳感器來拍攝 受災狀況的情況下，在其性質上，僅限于特定范圍的攝影，難 以掌握廣范圍的狀況，受災地區的范圍越廣，確認受突狀況要 花費的時間越多。并且，由于在受災后難以定期地進行攝影， 因此存在難以正確地掌握恢復/重建狀況等的問題。
另外，上述日本特開2005-284539號^^報所記載的災害區 域自動提取系統僅自動提取災害區域，并沒有提及災害發生后 的應急應對、特別是恢復/重建時的支援活動。
這樣，在以往的方法中，在正常狀態時、災害發生后的應 急應對時、恢復/重建時無法正確且迅速地并且系統'1"生地進行對 策制定、活動等。
本發明是鑒于上述的點而完成的，其目的在于提出一種用 于正確且迅速地并且系統性地進行災害發生后的應急應對時、 恢復/重建時的對策制定、活動等的災害對策支援方法。

發明內容
本發明是一種災害對策支援方法，在災害發生后的應急應 對時、恢復/重建時，由裝載在具有規定的重復周期(軌道回帰 日數)的人造衛星上的雷達裝置拍攝攝影對象，數據解析裝置利 用攝影的結果所得到的雷達圖像數據來提供需要的信息，在災 害發生后，雷達裝置以比重復周期短的天數，從可拍攝攝影對 象的人造衛星的多個軌道之中任意的軌道拍攝攝影對象來獲取 雷達圖像數據，上述數據解析裝置從雷達裝置接收上述災害發 生后的雷達圖像數據。然后，數據解析裝置根據正常狀態時預先生成的包含攝影對象的圖像數據與災害發生后的雷達圖像數 據之間的差分來提取變化區域，并根據所提取的變化區域制作 應急應對時的變化提取圖。并且，在荻取災害發生后的雷達圖 像數據之后，雷達裝置定期地獲取攝影對象的雷達圖像數據， 數據解析裝置從雷達裝置獲取在災害發生后定期地拍攝得到的 雷達圖像數據。然后，數據解析裝置根據災害發生后的雷達圖 像數據與在災害發生后定期地拍攝得到的雷達圖像數據之間的 差分來提取變化區域，并根據所提取的變化區域制作恢復/重建 時的變化提取圖。
根據上述結構，能夠從包含發生災害之前的正常狀態時的 地表信息的圖像數據中獲取面向減突的信息。另外，通過在突 害發生后也定期地進行攝影，能夠有利于制定恢復/重建計劃、 防止次生災害。
根據本發明，能夠正確且迅速地、并且系統性地進行災害 發生后的應急應對時、恢復/重建時的對策制定、活動等。


圖l是表示本發明的一個實施方式所涉及的災害對策支援 系統的概要的圖。
圖2是說明本發明的 一 個實施方式所涉及的從正常狀態時 到應急應對時、到恢復/重建時為止的流程的圖。
圖3是表示本發明的一個實施方式所涉及的變化提取處理 的流程圖。
圖4是表示本發明的一個實施方式所涉及的利用衛星SAR 的攝影計劃例的圖。
圖5是本發明的一個實施方式所涉及的利用多個軌道的攝 影的說明圖。
7的流程圖。
附圖標記說明
1:衛星SAR; 2:數據解析中心；3:行政機關；4:地表 面(攝影對象)；11:地形模型；12:地質形變量(地盤変動量)； 13:變化提取圖；14、 15:估計受災狀況圖。
具體實施例方式
下面，參照

用于實施本發明的較佳的方式。
圖l是表示根據本發明所涉及的災害對策支援方法應用的 災害對策支援系統的概要的圖。圖1所示的災害對策支援系統育fe 夠利用裝載在人造衛星上的傳感器(雷達裝置)拍攝作為攝影對 象的地表面的變化，根據攝影數據、或者對該攝影數據進行加 工，有利于進行災害時的應對(對策制定、實際的活動等)。如 后面詳細記述的那樣，在該災害對策支援系統中，有效利用能 夠由裝載在人造衛星上的傳感器定期地獲取雷達圖像數據的特 征，在災害前后分為三個階段來提供需要的數據。
在本實施方式中，在人造衛星中裝載合成孔徑雷達(SAR: Synthetic Aperture Radar)作為雷達裝置來拍攝地表面。合成孔 徑雷達是測量從人造衛星照射的電波(微波脈沖)在地表面的反 射的主動式(能動型)傳感器，能夠利用微波的特性，與晝夜、 天氣無關地，二維拍攝廣范圍的地表面。下面將裝載在人造衛 星上的合成孔徑雷達稱為"衛星SAR"。
衛星SAR l在規定的軌道上旋轉的同時定期地、或者按照 指示來拍攝地表，將捕捉到由災害等引起的地表的變化的雷達 圖像數據發送到地面上的數據解析中心2。
數據解析中心2進行正常狀態時的定期攝影計劃、應急應
8對時的攝影計劃、恢復/重建時的攝影計劃，將基于上述攝影計
劃的攝影指示的信息發送到衛星SAR 1。另外，通過天線接收 由衛星SAR l拍攝得到的雷達圖像數據。通過由雷達解析裝置 對該雷達圖像數據進行合成孔徑處理來生成再現圖像，對得到 的圖像進行差分處理等來解析地表面的變化。然后，將作為解 析結果的表示受災狀況的地表面的變化信,氛-從數據解析中心2 提供給例如國家、地方政府等行政機關3。
上述數據解析裝置具備雷達圖像數據/數據庫(雷達圖像 數據存儲部)，其存儲過去拍攝得到的雷達圖像數據(攝影數 據)；閾值數據庫(閾值存儲部)，其存儲變化提取處理時參照的 閾值；差分運算部，其對攝影時期不同的兩個雷達圖像數據的 每個像素的特性值(散射強度的差分、地質形變量)進行運算； 以及變化提取部，其將由差分運算部得到的差分與規定閾值進 行比較，提取具有滿足條件的信號成分的像素或像素的集合作 為變化區域。在此，閾值是由閾值設定部預先決定的固定值、 或者是在每次拍攝時決定的可變值。
這種情況下的雷達圖像數據是在不同的時刻由雷達裝置 獲取的時間序列圖像數據。另外，利用運算處理裝置和動作程 序實現上述數據解析裝置的各部分。例如，通過使計算機(運算 處理裝置)執行保存在存儲介質中的規定的動作程序來實現。
在行政機關3中，能夠進行從數據解析中心2發送過來的表 示受災狀況的地表面的變化信息與氣象信息、地震儀等其它信 息的參考(U 7 7 ^乂7)(對照(照b L合b甘))，來實施數據管 理。由行政機關3實施數據管理，其結果，有利于制定并執行防 災對策、災害發生后的應急應對、恢復/重建時的對策等。
接著，參照圖2說明正常狀態時、應急應對時以及恢復/重 建時由上述災害對策支援系統進行的處理的流程。在圖2中，最上部的由四邊形框包圍的項目是拍攝地表面并才艮據地表面的變 化來制作估計受災狀況圖的部分，主要由測量公司等民營企業 實施。下方的由星形框包圍的項目是進行防災城鎮建設支援、 重建支援的部分，主要由行政機關(地方政府等)實施。另一方 面，中層的由橢圓形框包圍的項目是根據地表面的變化來制作 用于進行防災城鎮建設支援、重建支援的基礎數據的部分，前 提是由行政機關實施，但是也可以通過承包而由民營企業實施。 如上所述，以往，在正常狀態時不進行利用防備災害的航 空器的空中攝影，在災害發生后，根據使用航空器裝載型傳感 器得到的空中照片等來獲取地表面的圖像。但是，存在如下問
題由于云(火山的情況下是噴煙)等而無法拍攝地表面(在光學 傳感器的情況)，攝影范圍窄，在惡劣天氣時無法進行航空器的 運行本身。另外，通常在恢復/重建時不利用航空器進行空中照 片等的攝影，或者由行政機關3另委托給擁有航空器的航空測量 公司等、或需要事先達成攝影協議。
另一方面，在本實施方式的突害對策支援系統中，使用衛 星SAR l拍攝地表，因此攝影范圍廣，并且不受天氣影響而能 夠可靠地拍攝地表。
首先，在正常狀態時從在規定軌道上旋轉的衛星SAR l定 期地拍攝地表面。例如，每3個月 6個月進行一次左右的定期 攝影，根據得到的雷達圖像數據而二維地進行變化提取(土地詳'J 用/土地覆蓋變化)、地質的形變量計算。另外，制作地形模型(數 字表層模型(DSM: Digital Surface Model))。并且，將地形模型 11、地質形變量12、變化提取圖13的全部數據或者其中幾個數 據作為面向減突的結果(信息)而提供，通過災害預測以及基礎 地圖的整備以在由行政機關3進行的應對災害能力強的城鎮建 設的支援中有效利用。
10行政機關3或數據解析中心2使用地形模型11和/或地質形 變量12來制作災害預測圖(災害圖(hazard map))。另外，使用地 質形變量12和/或變化提取圖13進行攝影對象地區的基礎地圖 的整備。通過這些災害預測圖的制作和/或基礎地圖的整備，從 側面支援由行政機關3進行的應對災害能力強的城鎮建設。
地形模型11作為進行所預測的災害的仿真(例如洪水仿真) 時的地形信息而利用。由此，制作災害圖等，來供于用于研究 正常狀態時提高居民對突害的意識等的所謂的軟對策以及建設 堤壩等的所謂的硬對策的基礎資料。由此，能夠制定正常狀態 時的減災對策。例如能夠根據相位差得到該地形模型ll、即關 于地表面的高度、形變的信息，其中，上述相位差是通過使針 對相同的攝影對象拍攝得到的兩個雷達圖像數據(由合成孔徑 雷達拍攝得到的數據)干涉而得到的。
地質形變量12是比較兩個時期的雷達圖像數據而獲得，用 于確定地質發生了形變(下沉)的地區以及表示其形變量。該地 質形變量12與上述地形模型ll同樣地，能夠在洪水時的突害預 測、災害圖的制作中利用。由此，能夠進行災害脆弱位置的監 朝L(monitoring)、正常狀態時的減災對策。另夕卜，在基礎地圖的 整備中也能夠利用該地質形變量12。
變化提取圖13除了著眼于由于住宅用地的開發等而引起 的土地利用變化之外，還著眼于比較輕微的災害，提取容易發 生災害的(脆弱性較高的)地區，將變化的信息疊加在地圖中而 提供，由于關系到在發生大規模的災害之前實施所需的對策等 的行動，因此有利于減輕大規模災害時的受災。在基礎地圖的 整備中也能夠利用該變化提取圖13。
并且，通過這樣事先定期地進行攝影并作為數據庫而存 儲，由此能夠始終掌握該地區的最新狀態。并且， 一旦發生災
ii害，與使用衛星SAR l拍攝得到的圖像進行比較，將災害前后 的變化位置假定為受災位置，由此能夠迅速地估計受災地區。
此外，希望在正常狀態時盡可能以不同的條件(衛星的軌 道、季節、時刻、分辨率、偏振波等)進行攝影，保證災害時的 即時應對性。
在災害發生后的應急應對時，盡可能早地拍攝被懷疑為受 災的地區。在這種情況下，也考慮在正常狀態時優先拍攝災害 脆弱性較高的地區。或者，使人口密集的城市部(如果是都道府 縣，則為都道府縣廳所在地等)優先，通過限定攝影對象，也能 夠提高對災害的即時應對性。通過將拍攝得到的圖像立即與災 害前的最新數據進行比較，或者與攝影條件類似的數據進行比 較，能夠迅速地提供估計受災狀況圖。此時，也可以使直到提 供為止的時間以及廣范圍的信息的4是供優先，而在作為應急應 對的下 一 階段的恢復/重建時重視精確度(錯誤提取的修正等)。
通過定期地且連續地進行基于廣范圍、二維的并且一致的 基準的受災位置的評價(攝影)，能夠在災害發生時對受災狀況 的掌握進行迅速且適當的支援。另外，上述定期的、連續的攝 影在之后的恢復/重建工作、計劃中也能夠成為有效的信息。
在應急應對后的恢復/重建時也由衛星S A R 1進行定期的攝 影。也會根據災害的種類、狀況等而不同，例如在大規模地震 的情況下，在某期間還會發生比較大的余震，因此在該期間以 盡可能短的周期進行多次的重新攝影，制作估計受災狀況圖， 來提供由于余震等使災害擴大的位置等的信息。
另外，提供發生道路堵塞、塌橋等交通障礙的位置的信息 來進行支援，使得在由行政機關3進行受災狀況的詳細的現場調 查等時，適當地進行迂回道路等的判斷，或者針對發生河道堵 塞、堤壩決堤的位置等定期地進行攝影，來掌握災害的發展狀
12況(或者新的災害的監視)，由此有助于預防次生突害等，有利 于使受災最小化。
并且，在經過時間而從恢復/重建時轉移到正常狀態時的期 間、即發生由災害引起的直接的受災的危險性變低之后也繼續 進行定期的攝影。例如，將災害發生后的估計受災狀況圖與重 建/恢復時的估計受突狀況圖進行比較，對按照恢復計劃的社會 基礎設施等的恢復狀況(工程進展狀況)進行監視，將其信息提
供給地方政府，由此行政機關3能夠隨時重新研究重建計劃等， 能夠提前進行重建。
在此，參照圖3的流程圖說明用于制作變化提取圖13(估計 受突狀況圖14、 15)的變化提取處理。
在圖3中，根據由數據解析裝置在不同的時刻獲取的作為 后向散射強度、相干性等的相關指標、高度信息的同一攝影對 象的多個雷達圖像數據來求出再現圖像，并存儲到雷達圖像數 據存儲部中(步驟S1)。此外，通過使用了裝載在相同的攝影規 范的多個人造衛星上的合成孔徑雷達的干涉處理，能夠高精確 度地獲取高度信息。在這種情況下，也可以不需要設為如使用 后向散射強度、相關指標的情況那樣重新構成為圖像的數據(再 現圖像)，而按原樣保存作為規定坐標中的高度信息的數字表層 模型(DSM)。在配準處理中，從雷達圖像數據存儲部中讀出上 述多個雷達圖像數據，并配準各雷達圖像數據(步驟S2)。
通過濾波處理(步驟S3)針對配置后的雷達圖像數據除去噪 聲之后，通過重采樣處理(步驟S4)變更為適當的像素大小。接 著算出表示作為攝影對象的地表的狀態的多個特性值(散射強 度、地質形變量等)的差分。例如差分運算部通過算出上述的微 波的后向散射強度的差分來進行該特性值差分的計算(步驟 S5)。在本例中，作為變化提取處理的一例說明了散射強度的差
13分，但是除此之外還有通過算出相干性等的相關指標、數字表
層模型(D S M)中的差分來進行變化提取處理的方法等。
在閾值數據庫中保存根據過去的變化提取結果、攝影對象 的地區特性、攝影條件等與閾值之間的關系而制作的閾值庫。 閾值設定部參照閾值庫來設定用于提取變化的適當的閾值(步 驟S6)。變化提取部將由閾值設定部設定的閾值與由差分運算部 得到的差分進行比較，提取攝影對象的變化區域，將變化區域 的信息與地圖信息疊加而制作變化提取圖(步驟S7)。
此外，通過將制作的變化提取圖和實際的受災狀況、恢復 /重建進展狀況等的信息反饋給閾值庫，閾值設定部能夠根據狀 況而設定更適當的閾值。下面，說明將各種信息反映到閾值等 的參數中的例子。
從掌握受災狀況的方面考慮時，考慮縮短攝影所花費的時 間的方法。例如，通過利用可拍攝攝影對象的人造衛星的多個 軌道之中任意的軌道，能夠經過比重復周期(例如11天)少的天 數(例如3天)來進行重新攝影。由此，能夠縮短從災害發生起獲 取雷達圖像數據所花費的時間，因此能夠更提前掌握受災狀況。
或者，還考慮如下方法考慮將像素大小作為閾值的一種， 根據想要提取的地表面的變化來選擇在圖像處理中使用的像素 大小。存在如下折衷(trade-off)的關系當像素大小較小時，能 夠檢測出細小的變化，但是由于看不到全局，因此存在錯誤提 取等，另一方面，當使像素大小變大時，能夠觀察全局進行判 斷，但是有可能看漏細小的變化。因而，選定適當的像素大小 能夠有助于適當地掌握受災狀況。
此外，正常狀態時的攝影以更新差分處理的基準圖像(為了 除去植物隨著季節的變化等)為目的之一，例如每3個月~6個月 進行一次左右的攝影。希望盡量使用同一時期的圖像來進行差分處理。這是為了避免錯誤地檢測出如植被、樹木那樣的隨著 季節發生變化的地物的變化。例如基于地方政府等的災害發生 指示而從正常狀態時轉移到應急應對時。
此外，也能夠在正常狀態時獲取的圖像之間進行差分處理 來檢測災害的發生，從而轉移到應急應對時。在這種情況下， 由于攝影張數增加而導致成本增加，但是通過將對象限定為在 特定的季節應對災害能力弱的地區、想要重點監視的地區(火 山、城市功能中樞部等)，能夠以低成本掌握更正確的受災地區 或掌握受災狀況。另外，此時，也能夠根據與上述恢復/重建時 的恢復/重建的進展狀況有關的信息來設定在上述正常狀態時 的數據解析中使用的上述閾值。例如攝影對象需要恢復/重建的 時間的情況下，為了提前檢測出重建后(正常狀態時)的災害的 發生而能夠改變閾值。
接著，說明將與通過正常狀態時定期攝影而掌握的閾值有 關的信息反映到應急應對時的參數中的例子。
例如，將建筑物倒塌時的特性值的變化量作為能夠檢測出 建筑物倒塌的閾值而事先登記到閾值數據庫。即，根據過去的 雷達圖像數據預先檢測出特定的建筑物倒塌時的特性值的變化 量，并使該變化量與建筑物的附帶信息相關聯而作為閾值登記 到閾值數據庫。此外，通過將建筑物倒塌時的特性值的變化量 與像素大小相對應地進行登記，與上述同樣地，除了能夠選擇 特性值的變化量的閾值以外，還能夠選擇處理像素大小。這樣， 在應急應對時，根據目的(想要僅檢測建筑物倒塌等)選擇最佳 的閾值，由此能夠提前檢測出作為目的的受災狀況。
或者，還能夠將通過正常狀態時定期攝影而掌握的與對象 區域有關的信息反映到應急應對時的參數中。例如，在攝影對 象地區內存在難以發生砂土災害的特定的土地利用的情況下，
15改變砂土災害檢測—的閾值。在這種情況下，能夠根據地表的形 態來設定參數，有助于掌握正確的受突狀況。
接著，說明將通過正常狀態時定期攝影而掌握的與對象區 域有關的信息反映到恢復/重建時的參數中的例子。
例如，是將棵地變為住宅等建筑物時的特性值的變化量等 的知識(知見)事先登記到閾值數據庫的方法。即，根據過去的 雷達圖像數據檢測在棵地上建造住宅時的特性值的變化量，使 該變化量與住宅的附帶信息相關聯而作為閾值登記到閾值數據 庫。此外，通過將建造住宅時的特性值的變化量與像素大小相 對應地進行登記，與上述同樣地，除了能夠選擇變化量的閾值 以外，還能夠選擇處理像素大小。這樣，在恢復/重建時，根據 目的(想要檢測棵地變為住宅的部分等)選擇最佳的閾值，由此 能夠確認作為目的的重建計劃的進展狀況。
并且，除了能夠確認重建計劃的進展狀況以外，還能夠用 于減輕次生災害。例如，在雷達圖像數據的圖像中存在特定的 地形特征，并且根據此處為特定的土地覆蓋等的信息，能夠進 行實施滑坡、砂土災害對策等的應對。
參照圖4說明災害發生后在本實施方式的災害對策支援系
統中利用衛星SAR制定的攝影計劃的具體例。
如上所述，作為以往的方法的一例，災害發生后，除了地 方政府官員的指導以外，還在國家相關機關的專家的指導下進 行災害時的應急應對，在這個過程中通過利用直升飛機、航空 器進行的空中攝影、通過現場調查進行的危險位置調查等來掌 握受災狀況。之后，例如一周之后發表災害狀況圖，之后、或 者并行地實施應急恢復工作、各種恢復/重建工程等。
在本實施方式的災害對策支援系統中，在災害發生后盡可 能早地利用衛星SAR進行首次攝影。例如，不等待人造衛星的重復周期，而通過可拍攝攝影對象的人造衛星從多個軌道之中 任意的軌道進行攝影，與重復周期相比，能夠縮短直到進行攝 影的天數。在這種情況下，雖然通過在不同的軌道之間的差分 處理等而得到的受災位置估計的精確度有可能下降，但是犧牲 精確度而優先盡早掌握受突狀況的整體圖像。能夠根據需要在 通過適當的軌道時進行之后的第二次、第三次、第四次的攝影。
圖5示出了利用多個軌道的攝影例。在該例中示出了在能 夠拍攝攝影對象4的多個軌道(從軌道A到軌道X)中拍攝攝影對 象4的情形。在用可改變入射角的衛星SAR來拍攝某地區的情況 下，有時存在多個能夠拍攝該地區的軌道。因此，在某軌道A 上拍攝特定的地區之后，在直到再次回歸為止的期間通過的其 它的軌道X上也能夠拍攝相同的地區。在這種情況下，也能夠 在與從不同的軌道拍攝得到的雷達圖像數據之間取得差分。
并且，通過與在正常狀態時存儲的數據進行比較，迅速地 制作估計受災狀況圖來提供給地方政府等相關機關。由此，能 夠確定災害極大的位置，通過空中照片等明確需要更詳細地進 行調查的位置，因此能夠實施有效的調查，包括通過現場調查 的危險位置調查等。由于通過正常狀態時的定期監視來掌握災 害前的狀況，因此與災害后的圖像進行比較，能夠迅速地掌握 受災位置。
之后，例如一周之后，地方政府等制作并發表將通過現場 調查以及空中攝影等得到的受災狀況的詳細的信息反映到上述 估計受災狀況圖中的災害狀況圖。根據估計受災狀況圖進行有 效的調查而制作該突害狀況圖，因此能夠進行適當的應急恢復 工作，并且在適當的人員配置下，能夠預期恢復/重建工作的質 的提高。另外，能夠估計由于道路的斷裂等而隔離的群體等， 因此能夠實施食物等的供給、利用直升飛機的避難等，預期減
17少人為受災。
并且，例如即使在從受災起經過l個月、2個月后的恢復/ 重建時，也由于已經掌握了災害的整體圖像，因此從必須進行 緊急應對的位置等、要優先應對的位置開始有效地實施恢復/ 重建工作。
在該期間，也能夠由衛星SAR定期地進行攝影。這樣，通 過在恢復/重建時也定期地進行攝影，監視恢復的狀況以及發生 次生災害的危險位置，因此預期得到預防次生災害的效果。另 外，通過進行定期的攝影，能夠根據進展狀況而重新研究面向 恢復/重建進行的各種對策工作、工程等的計劃。
根據以上所說明的實施方式，使用裝載了合成孔徑雷達 (SAR)的人造衛星，在發生災害之前的正常狀態時事先拍攝地 表，由此能夠獲取面向減災的信息。
另外，通過在災害發生后也定期地繼續進行攝影，能夠持 續掌握地表面的變化，因此能夠有助于制定恢復/重建計劃、防 止次生災害。
另外，在上述的實施方式中，在發生災害之前，由作為雷 達裝置而裝載在人造衛星上的合成孔徑雷達進行對象地區整個 區域的攝影。這是因為，無法預測在災害發生時在對象地區內 的哪個部分受災，因此需要預先拍攝廣范圍的地表面。但是， 如果每年實施多次攝影，則導致攝影費用(成本)、工時增加， 并且使未使用的圖像變多。
因此，提出如下方法利用基于各政府、民營企業等所持 有的三維地理信息系統(3DGIS: 3D Geographical Information System)得到的三維地理信息數據(例如地形模型(DSM)、房屋多 邊形數據等)或每個地物的介電常數參數等，模擬地制作由合成 孔徑雷達拍攝得到的圖像(SAR圖像)，將其用作參照圖像，有
18效利用于災害對策支援。
下面，參照圖6、圖7說明在災害對策支援中有效利用模擬 制作的SAR圖像(下面稱為"仿真圖像")的情況下的實施方式。此 外，由于眾所周知利用三維地理信息數據等生成模擬的S AR圖 像的技術和將模擬的S A R圖像與通過攝影獲取的S A R圖像進行 比較的技術，因此在以后的說明中簡單地進行說明。
在上述的實施方式中，使用裝載在人造衛星上的合成孔徑 雷達作為飛行體，辨別(判斷)包含依賴于人造衛星的飛行方向 (軌道)等而變形的地物的災害后的二維雷達圖像(SAR圖像)的 特征與在正常狀態時預先獲取的模擬的S A R圖像的特征是否一 致。作為該辨別方法，例如判斷災害發生后獲取的SAR圖像的 反射強度與仿真圖像的反射強度是否一致。或者，也可以在向 攝影對象地區照射合成孔徑雷達的雷達電波的方向上，通過投 影上述雷達電波的反射強度分布來制作直方圖，判斷投影后的 反射強度分布與在正常狀態時假定各種雷達照射方向而制作的 SAR圖像的特征是否一致。此時，在本實施方式中，根據三維 地理信息數據等制作仿真圖像(參照圖像)，并且辨別災害后拍 攝的S A R圖像上的特征與該仿真圖像的特征是否 一 致。此外， 在本實施方式中，設為利用地形模型(DSM)作為成為仿真圖像 的基礎的三維地理信息數據等的情況的例子，但是不限于本例。
首先，說明在正常狀態時根據由政府等管理的已有的地形 模型來制作仿真圖像的處理。準備已有地形模型(DSM),由數 據解析裝置生成合成孔徑雷達的每個雷達照射方向(例如，每10 度刻度)的反射圖案(pattern)，并事先保存到雷達圖像數據/數據 庫等存儲單元中。此外，對于航空器SAR,在衛星SAR中能夠 根據在其軌道上的攝影定時來限定雷達照射方向。然后，對通 過實際照射雷達獲取的(二維)SAR圖像與數據庫圖像(仿真圖像)
19進行圖案匹配。也可以根據需要從SAR圖像中切出比較對象部 分，對該切出的圖像與仿真圖像進行圖案匹配。此外，并不是 必須事先制作仿真圖像來數據庫化，也可以根據與通過災害后 的攝影實際得到的S A R圖像(比較圖像)的雷達照射方向對應的 地形模型來制作仿真圖像(參照圖像)。
接著，參照圖6的流程圖說明仿真圖像與通過攝影得到的 S A R圖像之間的差分處理。首先，根據通過攝影實際得到的S A R 圖像的雷達照射方向，通過計算來合成地形模型的雷達反射點 圖案(仿真圖像)。此外，根據通過攝影實際得到的SAR圖像的 雷達照射方向，選擇在與通過攝影實際得到的SAR圖像的雷達 照射方向最接近的雷達照射方向上制作的仿真圖像(步驟Sll)。 此外，當制作時使用的雷達照射方向與實際得到的SAR圖像的 雷達照射方向相同的仿真圖像不存在的情況下，也可以使用雷 達照射方向附近的前后的任一方的仿真圖像。或者，也可以根 據在通過攝影實際得到的SAR圖像的雷達照射方向的前后的雷 達照射方向上制作的仿真圖像，通過內插生成要參照的仿真圖 像，并與其進行比較。接著，由差分運算部求出SAR圖像與仿 真圖像的反射強度差分(步驟S12)。
步驟S12的利用差分運算部的運算的結果，例如在反射強 度差分的值為規定的閾值以下的情況下，判斷為該S A R圖像(對 象地區)與該仿真圖像一致，并判斷為沒有發生災害。另 一方面， 在反射強度差分的值大于規定的閾值的情況下，判斷為該SAR 圖像內的對象地區發生了災害(步驟S13)。關于該有無發生災害 的判斷，可以由變化提取部執行，也可以由未圖示的 CPU(Central Processing Unit:中央處理單元)等的控制部執行。
這樣，不需要計算特征量，能夠高速地辨別在正常狀態時 與受災后的圖像中有變更的圖像、即發生了災害的地區。也就是說，將基于三維地理信,氛-數據(地形模型等)等的仿真圖像(模
擬SAR圖像)作為參照圖像(參考圖像)，通過與災害后獲取的 SAR圖像的解析處理，能夠提取受災位置。
在這種情況下，由于利用已有的三維地理信息數據(地形模 型等)等，因此不需要定期地拍攝參照圖像，僅在災害發生后利 用裝載了合成孔徑雷達(SAR)的人造衛星進行攝影，因此費用 負擔變小，能夠減少市、鎮、村或民營企業等的負擔。另外， 利用仿真圖像，能夠進行各種條件下的仿真，因此能夠制作接 近災害后的攝影的條件下的仿真圖像，并能夠預期提高解析處 理中的受災位置提取精確度。另外，能夠預期地方政府所持有 的三維地理信息數據等的有效利用以及匯總效果，并且能夠使 用制作仿真圖像制作時的材料來制作用于制作災害圖的基礎數 據等派生結果(附帶數據)。
此外，本發明并不限定于上述的各實施方式例，在不脫離 本發明的要旨的范圍內，能夠進行各種變形、變更是顯然的。
另外，在本說明書中，記錄在記錄介質中的程序所描述的 步驟當然包括按照所記載的順序按時間序列進行的處理，還包
2權利要求
1. 一種災害對策支援方法，在災害發生后的應急應對時、恢復/重建時，由裝載在具有規定的重復周期的人造衛星上的雷達裝置拍攝攝影對象，數據解析裝置利用攝影的結果所得到的雷達圖像數據來提供需要的信息，該災害對策支援方法的特征在于，具有以下步驟在災害發生后，上述雷達裝置以比上述重復周期短的天數，從可拍攝上述攝影對象的人造衛星的多個軌道之中任意的軌道拍攝上述攝影對象來獲取雷達圖像數據；上述數據解析裝置從上述雷達裝置接收上述災害發生后的雷達圖像數據；上述數據解析裝置根據上述正常狀態時預先生成的包含攝影對象的圖像數據與上述災害發生后的雷達圖像數據之間的差分來提取變化區域，并根據所提取的變化區域制作應急應對時的變化提取圖；在獲取上述災害發生后的上述雷達圖像數據之后，上述雷達裝置定期地獲取上述攝影對象的雷達圖像數據；上述數據解析裝置從上述雷達裝置獲取在上述災害發生后定期地拍攝得到的雷達圖像數據；以及上述數據解析裝置根據上述災害發生后的雷達圖像數據與在上述災害發生后定期地拍攝得到的雷達圖像數據之間的差分來提取變化區域，并根據所提取的變化區域制作恢復/重建時的變化提取圖。
2. 根據權利要求l所述的災害對策支援方法，其特征在于，除了在上述災害發生后的應急應對時、上述恢復/重建時之外，還在災害發生以前的正常狀態時由裝載在上述人造衛星上的雷達裝置拍攝上述攝影對象，具有以下步驟在正常狀態時，上述雷達裝置定期地獲取上述攝影對象的雷達圖像數據；上述數據解析裝置從上述雷達裝置接收上述正常狀態時的雷達圖像數據；以及上述數據解析裝置根據上述正常狀態時的雷達圖像數據與在上述災害發生后的雷達圖像數據之間的差分來提取變化區域，并根據所提取的變化區域制作應急應對時的變化提取圖。
3. 根據權利要求2所述的災害對策支援方法，其特征在于，在正常狀態時，上述數據解析裝置根據上述正常狀態時預先生成的包含上述攝影對象的多個圖像數據，制作地形模型、地質形變量、變化提取圖中的任意的一個以上的數據。
4. 根據權利要求l所述的災害對策支援方法，其特征在于，在制作上述應急應對時的變化提取圖的步驟中，上述數據解析裝置提取上述兩個雷達圖像數據的差分滿足規定閾值的像素或像素的集合來作為變化區域，并根據所提取的變化區域制作變化提取圖。
5. 根據權利要求l所述的災害對策支援方法，其特征在于，在制作上述恢復/重建時的變化提取圖的步驟中，上述數據解析裝置提取上述兩個雷達圖像數據的差分滿足規定閾值的像素或像素的集合來作為變化區域，并根據所提取的變化區域制作變化提取圖。
6. 根據權利要求3所述的災害對策支援方法，其特征在于，在制作上述正常狀態時的變化提取圖的步驟中，上述數據兩個圖像數據的差分滿足規定閾值的像素或像素的集合來作為變化區域，并根據所提取的變化區域制作變化提取圖。
7. 根據權利要求4所述的災害對策支援方法，其特征在于，根據對上述正常狀態時獲取的圖像數據進行分析而得到的與上述攝影對象有關的信息，設定在上述應急應對時的數據解析中使用的上述閾值。
8. 根據權利要求5所述的災害對策支援方法，其特征在于，根據對上述正常狀態時獲取的圖像數據進行分析而得到的與上述攝影對象有關的信息，設定在上述恢復/重建時的數據解析中使用的上述閾值。
9. 根據權利要求6所述的災害對策支援方法，其特征在于，根據與上述恢復/重建時的恢復/重建的進展狀況有關的信息，設定在上述正常狀態時的數據解析中使用的上述閾值。
10. 根據權利要求2至9中的任一項所述的災害對策支援方法，其特征在于，上述雷達裝置是合成孔徑雷達。
全文摘要
在發生災害之前的正常狀態時，由裝載在人造衛星上的合成孔徑雷達拍攝攝影對象的地表面來獲取雷達圖像數據。另外，在災害發生后，在比重復周期短的天數內拍攝攝影對象的地表，并與正常狀態時的雷達圖像數據進行比較，由此盡早掌握受災狀況。并且，通過在災害發生后的恢復/重建時也定期地進行攝影對象的攝影，有利于制定恢復/重建計劃、防止次生災害。
文檔編號G08B25/00GK101501524SQ20078002896
公開日2009年8月5日 申請日期2007年8月3日 優先權日2006年8月3日
發明者杉本陽一, 柴山卓史, 野中崇志 申請人:株式會社博思科