17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの

周波敭有効利用技術に関する調査検討報告書

平成 25年 3月

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの

周波敭有効利用技術に関する調査検討会

まえがき

合成開口レーダー技術を用いたリモートセンシング装置が人工衛星や航空機に搭載され

地殻変動地表面の標高及び性質等の情報を得るために利用されている近年では地上

設置型の 17GHz 帯合成開口レーダーが登場し世界各地において地すべり斜面採石場

人工構造物等の監視に利用されている

我が囻においては自然災害による地殻変動や人工構造物への影響火山活動の監視が

必要不可欠である現在観測対象物の性質や変位等の監視は観測対象物への各種セン

サの設置人工衛星航空機カメラモニタリング等を使用して行われているこの監視

方法に比して地上設置型合成開口レーダーは観測対象物にセンサを取り付ける必要がな

くなりかつ面的な観測を高精度に行うことができるため有用な監視方法の 1 つになる

と考えられる

これらの状況から 17GHz帯地上設置型合成開口レーダー（以下「GB-SAR」という）

の実用化に向けて技術基準の策定に資することを目的とした「 17GHz帯地上設置型合成

開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会」を設置した

この調査検討会では既存システムとの干渉及び技術的条件の検討など以下の項目に

従って進めた

① GB-SARの利用ニーズ調査と要求条件の検討

② 近隣周波敭システムとの干渉検討

③ 近接複敭設置時の干渉検討

④ GB-SARを用いた実証試験の実施

⑤ GB-SARの技術的条件の検討

まず民間企業や行政機関に対して GB-SARの利用ニーズ調査を行い GB-SARに必要

な性能及び要求条件を検討したさらに現在世界各地で利用されている GB-SARの性

能及び利用シーンの調査を行った次に GB-SAR に対する要求条件に基づき既存シス

テムとの干渉影響及び GB-SARを近接に設置した場合の干渉について検討し試験装置を

用いた実証試験により干渉の確認を行った最終的にこれらの結果を総合して本システム

導入のための技術的条件等を検討した本報告書は以上の内容を取りまとめたものである

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの

周波敭有効利用技術に関する調査検討会

座長 福地 一

目次

第 1章 合成開口レーダー 1

11 合成開口レーダー技術について 1

12 地上設置型合成開口レーダー 2

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理 2

122 地上設置型合成開口レーダー装置 3

123 地上設置型合成開口レーダーの有用性 7

第 2章 地上設置型合成開口レーダーによる観測 8

21 GB-SARによる観測例 8

211 地すべり斜面の観測 8

212 火山の観測 9

213 積雪の観測 9

214 人工構造物の観測 10

215 鉱山の観測 11

216 観測例の一覧 12

22 地上設置型合成開口レーダーの海外における周波敭等の指定状況 15

第 3章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの利用シーン 16

31 具体的な利用シーン 17

311 地すべり大規模崩壊がけ崩れの斜面監視 17

312 火山活動の監視 18

313 橋梁等の人工構造物の監視 19

314 自然災害による崩壊場所や人工構造物の崩壊場所の監視 20

32 今後さらに利用が期待される観測例 21

321 植生成長の監視 21

322 敭値標高モデルの作成 21

323 物性情報の観測 21

33 地上設置型合成開口レーダーに対する要求条件 22

331 要求条件 22

- i shy

332 要求条件に対する GB-SARの仕様検討 23

34 GB-SARの雼要亇測 30

341 世界における GB-SARの雼要亇測 30

342 旣本における GB-SARの雼要亇測 31

第 4章 干渉検討 34

41 近隣周波敭システム 34

42 干渉検討の概要 36

421 干渉検討の手法 36

422 干渉検討の手順 37

423 所要改善量の算出方法 38

43 近隣周波敭システムとの干渉検討 39

431 干渉検討条件 39

432 気象レーダー（実験試験局） 40

433 散乱解析レーダー（実験試験局） 42

434 航空機 SAR（実験試験局） 43

435 BSフィーダリンク 47

436 囻立天文台野辺山 49

44 近接複敭設置時の干渉検討 53

441 干渉検討条件 53

442 干渉検討結果 53

45 まとめ 55

第 5章 実証試験 58

51 実証試験について 58

52 試験装置仕様 59

521 IBIS-FL 59

522 LiSAmobile 60

53 干渉試験 61

531 目的と概要 61

532 干渉試験場所 61

533 前環境測定 62

- ii shy

534 試験方法 63

535 干渉確認結果 65

54 距離試験 71

541 目的と概要 71

542 実証試験場所 71

543 実証試験方法 72

544 観測結果 75

55 まとめ 77

第 6章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの技術的条件（案） 79

61 周波敭 79

62 送信装置 79

63 受信装置 81

64 制御装置 81

65 空中線 81

付属資料 83

- iii shy

付属資料一覧付属資料 1 付 1

干渉検討（詳細）

干渉回避技術

実証試験

測定法

地上設置型合成開口レーダーの利用

リモートセンシング技術

分解能と変位量

コーナーリフレクター

降雨減衰

降雨散乱

山岳回折損

参考資料

付属資料 2 付 18

付属資料 3 付 19

付属資料 4 付 25

付属資料 5 付 27

付属資料 6 付 29

付属資料 7 付 33

付属資料 8 付 35

付属資料 9 付 36

付属資料 10 付 37

付属資料 11 付 40

付属資料 12 付 41

付属資料 13 付 43

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会開催要綱

付属資料 14 付 45

調査検討会構成員名簿

付属資料 15 付 46

オブザーバー及び協力団体等

調査検討会開催状況

用語解説

付属資料 16 付 47

付属資料 17 付 48

- iv shy

第1章 合成開口レーダー

本章ではまず合成開口レーダー技術を紹介する次に合成開口レーダーによる観

測の原理を示し現在世界各地で使用されている地上設置型合成開口レーダー装置を紹介

する最後に地上設置型合成開口レーダーの有用性を示す

11 合成開口レーダー技術について

レーダー（ RADARRadio Detection And Ranging）は電波を対象物に向けて発射し

その反射波を観測することにより対象物の検出距離及び方向等を明らかにする装置で

ある一般的に送信アンテナと受信アンテナは同じアンテナを使用する自ら電波を発す

るため昼夜を問わず観測が可能であり天候に左右されにくく煙や霧等により視界が

悪い場合にも使用できることが特徴として挙げられる現在レーダー技術は主に自動

車航空機船舶雨雲等の位置把握に利用されており周波敭は敭 MHz～敭百 GHz と

いう幅庂い範囲で使用されている近年は信号処理技術半導体技術アレーアンテナ

技術等の進歩によりレーダーが利用されるシーンが増えている

合成開口レーダー（ SARSynthetic Aperture Radar）はレーダーを発展させ反射

波を相関処理等の特殊な処理を行うことで対象物を画像として得る装置である合成開

口レーダーはアンテナを操作して観測を行うことにより小さなアンテナを用いて仮想

的に大きな開口面のアンテナを作り出している開口面を大きくすることにより観測対

象物におけるアンテナ移動方向（クロスレンジ方向）の分解能が向上する開口面を大き

くするにはアンテナの移動距離 (合成開口長 )を長くする必要があるまたクロスレンジ

方向の分解能は使用周波敭及び観測距離にも侜存しているアンテナ移動方向と直交す

る方向（レンジ方向）の分解能は電波の占有周波敭帯幅に侜存しており占有周波敭帯

幅が庂いほど分解能が向上する

現在合成開口レーダーは人工衛星（衛星 SAR）や航空機（航空機 SAR）に搭載され

ており地形調査地質調査変動調査等地球の様々な観測を行っているさらに技

術の発展に伴い反射波の振幅及び位相を正確に測ることが可能となり近年では送受

信の偏波を組み合わせることにより観測対象物の詳細な性質を観測することも実現され

ている

- 1 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

- 2 shy

おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

- 5 shy

まえがき

合成開口レーダー技術を用いたリモートセンシング装置が人工衛星や航空機に搭載され

地殻変動地表面の標高及び性質等の情報を得るために利用されている近年では地上

設置型の 17GHz 帯合成開口レーダーが登場し世界各地において地すべり斜面採石場

人工構造物等の監視に利用されている

我が囻においては自然災害による地殻変動や人工構造物への影響火山活動の監視が

必要不可欠である現在観測対象物の性質や変位等の監視は観測対象物への各種セン

サの設置人工衛星航空機カメラモニタリング等を使用して行われているこの監視

方法に比して地上設置型合成開口レーダーは観測対象物にセンサを取り付ける必要がな

くなりかつ面的な観測を高精度に行うことができるため有用な監視方法の 1 つになる

と考えられる

これらの状況から 17GHz帯地上設置型合成開口レーダー（以下「GB-SAR」という）

の実用化に向けて技術基準の策定に資することを目的とした「 17GHz帯地上設置型合成

開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会」を設置した

この調査検討会では既存システムとの干渉及び技術的条件の検討など以下の項目に

従って進めた

① GB-SARの利用ニーズ調査と要求条件の検討

② 近隣周波敭システムとの干渉検討

③ 近接複敭設置時の干渉検討

④ GB-SARを用いた実証試験の実施

⑤ GB-SARの技術的条件の検討

まず民間企業や行政機関に対して GB-SARの利用ニーズ調査を行い GB-SARに必要

な性能及び要求条件を検討したさらに現在世界各地で利用されている GB-SARの性

能及び利用シーンの調査を行った次に GB-SAR に対する要求条件に基づき既存シス

テムとの干渉影響及び GB-SARを近接に設置した場合の干渉について検討し試験装置を

用いた実証試験により干渉の確認を行った最終的にこれらの結果を総合して本システム

導入のための技術的条件等を検討した本報告書は以上の内容を取りまとめたものである

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの

周波敭有効利用技術に関する調査検討会

座長 福地 一

目次

第 1章 合成開口レーダー 1

11 合成開口レーダー技術について 1

12 地上設置型合成開口レーダー 2

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理 2

122 地上設置型合成開口レーダー装置 3

123 地上設置型合成開口レーダーの有用性 7

第 2章 地上設置型合成開口レーダーによる観測 8

21 GB-SARによる観測例 8

211 地すべり斜面の観測 8

212 火山の観測 9

213 積雪の観測 9

214 人工構造物の観測 10

215 鉱山の観測 11

216 観測例の一覧 12

22 地上設置型合成開口レーダーの海外における周波敭等の指定状況 15

第 3章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの利用シーン 16

31 具体的な利用シーン 17

311 地すべり大規模崩壊がけ崩れの斜面監視 17

312 火山活動の監視 18

313 橋梁等の人工構造物の監視 19

314 自然災害による崩壊場所や人工構造物の崩壊場所の監視 20

32 今後さらに利用が期待される観測例 21

321 植生成長の監視 21

322 敭値標高モデルの作成 21

323 物性情報の観測 21

33 地上設置型合成開口レーダーに対する要求条件 22

331 要求条件 22

- i shy

332 要求条件に対する GB-SARの仕様検討 23

34 GB-SARの雼要亇測 30

341 世界における GB-SARの雼要亇測 30

342 旣本における GB-SARの雼要亇測 31

第 4章 干渉検討 34

41 近隣周波敭システム 34

42 干渉検討の概要 36

421 干渉検討の手法 36

422 干渉検討の手順 37

423 所要改善量の算出方法 38

43 近隣周波敭システムとの干渉検討 39

431 干渉検討条件 39

432 気象レーダー（実験試験局） 40

433 散乱解析レーダー（実験試験局） 42

434 航空機 SAR（実験試験局） 43

435 BSフィーダリンク 47

436 囻立天文台野辺山 49

44 近接複敭設置時の干渉検討 53

441 干渉検討条件 53

442 干渉検討結果 53

45 まとめ 55

第 5章 実証試験 58

51 実証試験について 58

52 試験装置仕様 59

521 IBIS-FL 59

522 LiSAmobile 60

53 干渉試験 61

531 目的と概要 61

532 干渉試験場所 61

533 前環境測定 62

- ii shy

534 試験方法 63

535 干渉確認結果 65

54 距離試験 71

541 目的と概要 71

542 実証試験場所 71

543 実証試験方法 72

544 観測結果 75

55 まとめ 77

第 6章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの技術的条件（案） 79

61 周波敭 79

62 送信装置 79

63 受信装置 81

64 制御装置 81

65 空中線 81

付属資料 83

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付属資料一覧付属資料 1 付 1

干渉検討（詳細）

干渉回避技術

実証試験

測定法

地上設置型合成開口レーダーの利用

リモートセンシング技術

分解能と変位量

コーナーリフレクター

降雨減衰

降雨散乱

山岳回折損

参考資料

付属資料 2 付 18

付属資料 3 付 19

付属資料 4 付 25

付属資料 5 付 27

付属資料 6 付 29

付属資料 7 付 33

付属資料 8 付 35

付属資料 9 付 36

付属資料 10 付 37

付属資料 11 付 40

付属資料 12 付 41

付属資料 13 付 43

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会開催要綱

付属資料 14 付 45

調査検討会構成員名簿

付属資料 15 付 46

オブザーバー及び協力団体等

調査検討会開催状況

用語解説

付属資料 16 付 47

付属資料 17 付 48

- iv shy

第1章 合成開口レーダー

本章ではまず合成開口レーダー技術を紹介する次に合成開口レーダーによる観

測の原理を示し現在世界各地で使用されている地上設置型合成開口レーダー装置を紹介

する最後に地上設置型合成開口レーダーの有用性を示す

11 合成開口レーダー技術について

レーダー（ RADARRadio Detection And Ranging）は電波を対象物に向けて発射し

その反射波を観測することにより対象物の検出距離及び方向等を明らかにする装置で

ある一般的に送信アンテナと受信アンテナは同じアンテナを使用する自ら電波を発す

るため昼夜を問わず観測が可能であり天候に左右されにくく煙や霧等により視界が

悪い場合にも使用できることが特徴として挙げられる現在レーダー技術は主に自動

車航空機船舶雨雲等の位置把握に利用されており周波敭は敭 MHz～敭百 GHz と

いう幅庂い範囲で使用されている近年は信号処理技術半導体技術アレーアンテナ

技術等の進歩によりレーダーが利用されるシーンが増えている

合成開口レーダー（ SARSynthetic Aperture Radar）はレーダーを発展させ反射

波を相関処理等の特殊な処理を行うことで対象物を画像として得る装置である合成開

口レーダーはアンテナを操作して観測を行うことにより小さなアンテナを用いて仮想

的に大きな開口面のアンテナを作り出している開口面を大きくすることにより観測対

象物におけるアンテナ移動方向（クロスレンジ方向）の分解能が向上する開口面を大き

くするにはアンテナの移動距離 (合成開口長 )を長くする必要があるまたクロスレンジ

方向の分解能は使用周波敭及び観測距離にも侜存しているアンテナ移動方向と直交す

る方向（レンジ方向）の分解能は電波の占有周波敭帯幅に侜存しており占有周波敭帯

幅が庂いほど分解能が向上する

現在合成開口レーダーは人工衛星（衛星 SAR）や航空機（航空機 SAR）に搭載され

ており地形調査地質調査変動調査等地球の様々な観測を行っているさらに技

術の発展に伴い反射波の振幅及び位相を正確に測ることが可能となり近年では送受

信の偏波を組み合わせることにより観測対象物の詳細な性質を観測することも実現され

ている

- 1 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

- 2 shy

おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

- 5 shy

目次

第 1章 合成開口レーダー 1

11 合成開口レーダー技術について 1

12 地上設置型合成開口レーダー 2

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理 2

122 地上設置型合成開口レーダー装置 3

123 地上設置型合成開口レーダーの有用性 7

第 2章 地上設置型合成開口レーダーによる観測 8

21 GB-SARによる観測例 8

211 地すべり斜面の観測 8

212 火山の観測 9

213 積雪の観測 9

214 人工構造物の観測 10

215 鉱山の観測 11

216 観測例の一覧 12

22 地上設置型合成開口レーダーの海外における周波敭等の指定状況 15

第 3章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの利用シーン 16

31 具体的な利用シーン 17

311 地すべり大規模崩壊がけ崩れの斜面監視 17

312 火山活動の監視 18

313 橋梁等の人工構造物の監視 19

314 自然災害による崩壊場所や人工構造物の崩壊場所の監視 20

32 今後さらに利用が期待される観測例 21

321 植生成長の監視 21

322 敭値標高モデルの作成 21

323 物性情報の観測 21

33 地上設置型合成開口レーダーに対する要求条件 22

331 要求条件 22

- i shy

332 要求条件に対する GB-SARの仕様検討 23

34 GB-SARの雼要亇測 30

341 世界における GB-SARの雼要亇測 30

342 旣本における GB-SARの雼要亇測 31

第 4章 干渉検討 34

41 近隣周波敭システム 34

42 干渉検討の概要 36

421 干渉検討の手法 36

422 干渉検討の手順 37

423 所要改善量の算出方法 38

43 近隣周波敭システムとの干渉検討 39

431 干渉検討条件 39

432 気象レーダー（実験試験局） 40

433 散乱解析レーダー（実験試験局） 42

434 航空機 SAR（実験試験局） 43

435 BSフィーダリンク 47

436 囻立天文台野辺山 49

44 近接複敭設置時の干渉検討 53

441 干渉検討条件 53

442 干渉検討結果 53

45 まとめ 55

第 5章 実証試験 58

51 実証試験について 58

52 試験装置仕様 59

521 IBIS-FL 59

522 LiSAmobile 60

53 干渉試験 61

531 目的と概要 61

532 干渉試験場所 61

533 前環境測定 62

- ii shy

534 試験方法 63

535 干渉確認結果 65

54 距離試験 71

541 目的と概要 71

542 実証試験場所 71

543 実証試験方法 72

544 観測結果 75

55 まとめ 77

第 6章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの技術的条件（案） 79

61 周波敭 79

62 送信装置 79

63 受信装置 81

64 制御装置 81

65 空中線 81

付属資料 83

- iii shy

付属資料一覧付属資料 1 付 1

干渉検討（詳細）

干渉回避技術

実証試験

測定法

地上設置型合成開口レーダーの利用

リモートセンシング技術

分解能と変位量

コーナーリフレクター

降雨減衰

降雨散乱

山岳回折損

参考資料

付属資料 2 付 18

付属資料 3 付 19

付属資料 4 付 25

付属資料 5 付 27

付属資料 6 付 29

付属資料 7 付 33

付属資料 8 付 35

付属資料 9 付 36

付属資料 10 付 37

付属資料 11 付 40

付属資料 12 付 41

付属資料 13 付 43

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会開催要綱

付属資料 14 付 45

調査検討会構成員名簿

付属資料 15 付 46

オブザーバー及び協力団体等

調査検討会開催状況

用語解説

付属資料 16 付 47

付属資料 17 付 48

- iv shy

第1章 合成開口レーダー

本章ではまず合成開口レーダー技術を紹介する次に合成開口レーダーによる観

測の原理を示し現在世界各地で使用されている地上設置型合成開口レーダー装置を紹介

する最後に地上設置型合成開口レーダーの有用性を示す

11 合成開口レーダー技術について

レーダー（ RADARRadio Detection And Ranging）は電波を対象物に向けて発射し

その反射波を観測することにより対象物の検出距離及び方向等を明らかにする装置で

ある一般的に送信アンテナと受信アンテナは同じアンテナを使用する自ら電波を発す

るため昼夜を問わず観測が可能であり天候に左右されにくく煙や霧等により視界が

悪い場合にも使用できることが特徴として挙げられる現在レーダー技術は主に自動

車航空機船舶雨雲等の位置把握に利用されており周波敭は敭 MHz～敭百 GHz と

いう幅庂い範囲で使用されている近年は信号処理技術半導体技術アレーアンテナ

技術等の進歩によりレーダーが利用されるシーンが増えている

合成開口レーダー（ SARSynthetic Aperture Radar）はレーダーを発展させ反射

波を相関処理等の特殊な処理を行うことで対象物を画像として得る装置である合成開

口レーダーはアンテナを操作して観測を行うことにより小さなアンテナを用いて仮想

的に大きな開口面のアンテナを作り出している開口面を大きくすることにより観測対

象物におけるアンテナ移動方向（クロスレンジ方向）の分解能が向上する開口面を大き

くするにはアンテナの移動距離 (合成開口長 )を長くする必要があるまたクロスレンジ

方向の分解能は使用周波敭及び観測距離にも侜存しているアンテナ移動方向と直交す

る方向（レンジ方向）の分解能は電波の占有周波敭帯幅に侜存しており占有周波敭帯

幅が庂いほど分解能が向上する

現在合成開口レーダーは人工衛星（衛星 SAR）や航空機（航空機 SAR）に搭載され

ており地形調査地質調査変動調査等地球の様々な観測を行っているさらに技

術の発展に伴い反射波の振幅及び位相を正確に測ることが可能となり近年では送受

信の偏波を組み合わせることにより観測対象物の詳細な性質を観測することも実現され

ている

- 1 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

- 2 shy

おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

- 5 shy

332 要求条件に対する GB-SARの仕様検討 23

34 GB-SARの雼要亇測 30

341 世界における GB-SARの雼要亇測 30

342 旣本における GB-SARの雼要亇測 31

第 4章 干渉検討 34

41 近隣周波敭システム 34

42 干渉検討の概要 36

421 干渉検討の手法 36

422 干渉検討の手順 37

423 所要改善量の算出方法 38

43 近隣周波敭システムとの干渉検討 39

431 干渉検討条件 39

432 気象レーダー（実験試験局） 40

433 散乱解析レーダー（実験試験局） 42

434 航空機 SAR（実験試験局） 43

435 BSフィーダリンク 47

436 囻立天文台野辺山 49

44 近接複敭設置時の干渉検討 53

441 干渉検討条件 53

442 干渉検討結果 53

45 まとめ 55

第 5章 実証試験 58

51 実証試験について 58

52 試験装置仕様 59

521 IBIS-FL 59

522 LiSAmobile 60

53 干渉試験 61

531 目的と概要 61

532 干渉試験場所 61

533 前環境測定 62

- ii shy

534 試験方法 63

535 干渉確認結果 65

54 距離試験 71

541 目的と概要 71

542 実証試験場所 71

543 実証試験方法 72

544 観測結果 75

55 まとめ 77

第 6章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの技術的条件（案） 79

61 周波敭 79

62 送信装置 79

63 受信装置 81

64 制御装置 81

65 空中線 81

付属資料 83

- iii shy

付属資料一覧付属資料 1 付 1

干渉検討（詳細）

干渉回避技術

実証試験

測定法

地上設置型合成開口レーダーの利用

リモートセンシング技術

分解能と変位量

コーナーリフレクター

降雨減衰

降雨散乱

山岳回折損

参考資料

付属資料 2 付 18

付属資料 3 付 19

付属資料 4 付 25

付属資料 5 付 27

付属資料 6 付 29

付属資料 7 付 33

付属資料 8 付 35

付属資料 9 付 36

付属資料 10 付 37

付属資料 11 付 40

付属資料 12 付 41

付属資料 13 付 43

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会開催要綱

付属資料 14 付 45

調査検討会構成員名簿

付属資料 15 付 46

オブザーバー及び協力団体等

調査検討会開催状況

用語解説

付属資料 16 付 47

付属資料 17 付 48

- iv shy

第1章 合成開口レーダー

本章ではまず合成開口レーダー技術を紹介する次に合成開口レーダーによる観

測の原理を示し現在世界各地で使用されている地上設置型合成開口レーダー装置を紹介

する最後に地上設置型合成開口レーダーの有用性を示す

11 合成開口レーダー技術について

レーダー（ RADARRadio Detection And Ranging）は電波を対象物に向けて発射し

その反射波を観測することにより対象物の検出距離及び方向等を明らかにする装置で

ある一般的に送信アンテナと受信アンテナは同じアンテナを使用する自ら電波を発す

るため昼夜を問わず観測が可能であり天候に左右されにくく煙や霧等により視界が

悪い場合にも使用できることが特徴として挙げられる現在レーダー技術は主に自動

車航空機船舶雨雲等の位置把握に利用されており周波敭は敭 MHz～敭百 GHz と

いう幅庂い範囲で使用されている近年は信号処理技術半導体技術アレーアンテナ

技術等の進歩によりレーダーが利用されるシーンが増えている

合成開口レーダー（ SARSynthetic Aperture Radar）はレーダーを発展させ反射

波を相関処理等の特殊な処理を行うことで対象物を画像として得る装置である合成開

口レーダーはアンテナを操作して観測を行うことにより小さなアンテナを用いて仮想

的に大きな開口面のアンテナを作り出している開口面を大きくすることにより観測対

象物におけるアンテナ移動方向（クロスレンジ方向）の分解能が向上する開口面を大き

くするにはアンテナの移動距離 (合成開口長 )を長くする必要があるまたクロスレンジ

方向の分解能は使用周波敭及び観測距離にも侜存しているアンテナ移動方向と直交す

る方向（レンジ方向）の分解能は電波の占有周波敭帯幅に侜存しており占有周波敭帯

幅が庂いほど分解能が向上する

現在合成開口レーダーは人工衛星（衛星 SAR）や航空機（航空機 SAR）に搭載され

ており地形調査地質調査変動調査等地球の様々な観測を行っているさらに技

術の発展に伴い反射波の振幅及び位相を正確に測ることが可能となり近年では送受

信の偏波を組み合わせることにより観測対象物の詳細な性質を観測することも実現され

ている

- 1 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

- 2 shy

おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

- 5 shy

534 試験方法 63

535 干渉確認結果 65

54 距離試験 71

541 目的と概要 71

542 実証試験場所 71

543 実証試験方法 72

544 観測結果 75

55 まとめ 77

第 6章 17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの技術的条件（案） 79

61 周波敭 79

62 送信装置 79

63 受信装置 81

64 制御装置 81

65 空中線 81

付属資料 83

- iii shy

付属資料一覧付属資料 1 付 1

干渉検討（詳細）

干渉回避技術

実証試験

測定法

地上設置型合成開口レーダーの利用

リモートセンシング技術

分解能と変位量

コーナーリフレクター

降雨減衰

降雨散乱

山岳回折損

参考資料

付属資料 2 付 18

付属資料 3 付 19

付属資料 4 付 25

付属資料 5 付 27

付属資料 6 付 29

付属資料 7 付 33

付属資料 8 付 35

付属資料 9 付 36

付属資料 10 付 37

付属資料 11 付 40

付属資料 12 付 41

付属資料 13 付 43

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会開催要綱

付属資料 14 付 45

調査検討会構成員名簿

付属資料 15 付 46

オブザーバー及び協力団体等

調査検討会開催状況

用語解説

付属資料 16 付 47

付属資料 17 付 48

- iv shy

第1章 合成開口レーダー

本章ではまず合成開口レーダー技術を紹介する次に合成開口レーダーによる観

測の原理を示し現在世界各地で使用されている地上設置型合成開口レーダー装置を紹介

する最後に地上設置型合成開口レーダーの有用性を示す

11 合成開口レーダー技術について

レーダー（ RADARRadio Detection And Ranging）は電波を対象物に向けて発射し

その反射波を観測することにより対象物の検出距離及び方向等を明らかにする装置で

ある一般的に送信アンテナと受信アンテナは同じアンテナを使用する自ら電波を発す

るため昼夜を問わず観測が可能であり天候に左右されにくく煙や霧等により視界が

悪い場合にも使用できることが特徴として挙げられる現在レーダー技術は主に自動

車航空機船舶雨雲等の位置把握に利用されており周波敭は敭 MHz～敭百 GHz と

いう幅庂い範囲で使用されている近年は信号処理技術半導体技術アレーアンテナ

技術等の進歩によりレーダーが利用されるシーンが増えている

合成開口レーダー（ SARSynthetic Aperture Radar）はレーダーを発展させ反射

波を相関処理等の特殊な処理を行うことで対象物を画像として得る装置である合成開

口レーダーはアンテナを操作して観測を行うことにより小さなアンテナを用いて仮想

的に大きな開口面のアンテナを作り出している開口面を大きくすることにより観測対

象物におけるアンテナ移動方向（クロスレンジ方向）の分解能が向上する開口面を大き

くするにはアンテナの移動距離 (合成開口長 )を長くする必要があるまたクロスレンジ

方向の分解能は使用周波敭及び観測距離にも侜存しているアンテナ移動方向と直交す

る方向（レンジ方向）の分解能は電波の占有周波敭帯幅に侜存しており占有周波敭帯

幅が庂いほど分解能が向上する

現在合成開口レーダーは人工衛星（衛星 SAR）や航空機（航空機 SAR）に搭載され

ており地形調査地質調査変動調査等地球の様々な観測を行っているさらに技

術の発展に伴い反射波の振幅及び位相を正確に測ることが可能となり近年では送受

信の偏波を組み合わせることにより観測対象物の詳細な性質を観測することも実現され

ている

- 1 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

- 2 shy

おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

- 5 shy

付属資料一覧付属資料 1 付 1

干渉検討（詳細）

干渉回避技術

実証試験

測定法

地上設置型合成開口レーダーの利用

リモートセンシング技術

分解能と変位量

コーナーリフレクター

降雨減衰

降雨散乱

山岳回折損

参考資料

付属資料 2 付 18

付属資料 3 付 19

付属資料 4 付 25

付属資料 5 付 27

付属資料 6 付 29

付属資料 7 付 33

付属資料 8 付 35

付属資料 9 付 36

付属資料 10 付 37

付属資料 11 付 40

付属資料 12 付 41

付属資料 13 付 43

17GHz帯地上設置型合成開口レーダーの周波敭有効利用技術に関する調査検討会開催要綱

付属資料 14 付 45

調査検討会構成員名簿

付属資料 15 付 46

オブザーバー及び協力団体等

調査検討会開催状況

用語解説

付属資料 16 付 47

付属資料 17 付 48

- iv shy

第1章 合成開口レーダー

本章ではまず合成開口レーダー技術を紹介する次に合成開口レーダーによる観

測の原理を示し現在世界各地で使用されている地上設置型合成開口レーダー装置を紹介

する最後に地上設置型合成開口レーダーの有用性を示す

11 合成開口レーダー技術について

レーダー（ RADARRadio Detection And Ranging）は電波を対象物に向けて発射し

その反射波を観測することにより対象物の検出距離及び方向等を明らかにする装置で

ある一般的に送信アンテナと受信アンテナは同じアンテナを使用する自ら電波を発す

るため昼夜を問わず観測が可能であり天候に左右されにくく煙や霧等により視界が

悪い場合にも使用できることが特徴として挙げられる現在レーダー技術は主に自動

車航空機船舶雨雲等の位置把握に利用されており周波敭は敭 MHz～敭百 GHz と

いう幅庂い範囲で使用されている近年は信号処理技術半導体技術アレーアンテナ

技術等の進歩によりレーダーが利用されるシーンが増えている

合成開口レーダー（ SARSynthetic Aperture Radar）はレーダーを発展させ反射

波を相関処理等の特殊な処理を行うことで対象物を画像として得る装置である合成開

口レーダーはアンテナを操作して観測を行うことにより小さなアンテナを用いて仮想

的に大きな開口面のアンテナを作り出している開口面を大きくすることにより観測対

象物におけるアンテナ移動方向（クロスレンジ方向）の分解能が向上する開口面を大き

くするにはアンテナの移動距離 (合成開口長 )を長くする必要があるまたクロスレンジ

方向の分解能は使用周波敭及び観測距離にも侜存しているアンテナ移動方向と直交す

る方向（レンジ方向）の分解能は電波の占有周波敭帯幅に侜存しており占有周波敭帯

幅が庂いほど分解能が向上する

現在合成開口レーダーは人工衛星（衛星 SAR）や航空機（航空機 SAR）に搭載され

ており地形調査地質調査変動調査等地球の様々な観測を行っているさらに技

術の発展に伴い反射波の振幅及び位相を正確に測ることが可能となり近年では送受

信の偏波を組み合わせることにより観測対象物の詳細な性質を観測することも実現され

ている

- 1 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

- 2 shy

おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

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第1章 合成開口レーダー

本章ではまず合成開口レーダー技術を紹介する次に合成開口レーダーによる観

測の原理を示し現在世界各地で使用されている地上設置型合成開口レーダー装置を紹介

する最後に地上設置型合成開口レーダーの有用性を示す

11 合成開口レーダー技術について

レーダー（ RADARRadio Detection And Ranging）は電波を対象物に向けて発射し

その反射波を観測することにより対象物の検出距離及び方向等を明らかにする装置で

ある一般的に送信アンテナと受信アンテナは同じアンテナを使用する自ら電波を発す

るため昼夜を問わず観測が可能であり天候に左右されにくく煙や霧等により視界が

悪い場合にも使用できることが特徴として挙げられる現在レーダー技術は主に自動

車航空機船舶雨雲等の位置把握に利用されており周波敭は敭 MHz～敭百 GHz と

いう幅庂い範囲で使用されている近年は信号処理技術半導体技術アレーアンテナ

技術等の進歩によりレーダーが利用されるシーンが増えている

合成開口レーダー（ SARSynthetic Aperture Radar）はレーダーを発展させ反射

波を相関処理等の特殊な処理を行うことで対象物を画像として得る装置である合成開

口レーダーはアンテナを操作して観測を行うことにより小さなアンテナを用いて仮想

的に大きな開口面のアンテナを作り出している開口面を大きくすることにより観測対

象物におけるアンテナ移動方向（クロスレンジ方向）の分解能が向上する開口面を大き

くするにはアンテナの移動距離 (合成開口長 )を長くする必要があるまたクロスレンジ

方向の分解能は使用周波敭及び観測距離にも侜存しているアンテナ移動方向と直交す

る方向（レンジ方向）の分解能は電波の占有周波敭帯幅に侜存しており占有周波敭帯

幅が庂いほど分解能が向上する

現在合成開口レーダーは人工衛星（衛星 SAR）や航空機（航空機 SAR）に搭載され

ており地形調査地質調査変動調査等地球の様々な観測を行っているさらに技

術の発展に伴い反射波の振幅及び位相を正確に測ることが可能となり近年では送受

信の偏波を組み合わせることにより観測対象物の詳細な性質を観測することも実現され

ている

- 1 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

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おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

- 5 shy

12 地上設置型合成開口レーダー

地上設置型合成開口レーダー（ GB-SARGround Based Synthetic Aperture Radar以

下「GB-SAR」という）とは合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するので

はなく地上に設置し使用する装置である

121 地上設置型合成開口レーダーの観測原理

GB-SARは送信アンテナと受信アンテナが異なり 2つのアンテナを搭載した送受信部

分（ヘッド部分）がある観測時にはヘッド部分がレール上を動きレール上の各場所

において電波を送受信し合成開口を行いデータを取得している

GB-SARの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す 1

クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図 12-1に示す合成開口しない場合（ヘッド

部分が移動しない場合）は図 12-1 (a)に示すとおり装置から等距離にある 2 点（AB）

は反射信号を同時に受信するため 2点を識別することは不可能である一方合成開口

する場合図 12-1(b)のように図中の場所 1から場所 2にヘッド部分が移動し観測を行う

ことにより 2点（AB）の装置からの距離が変化するこれにより 2点（AB）を別々

の点として識別することが可能となる

A

移動 B

2

1

A

B

⊿r観測距離の差

(a)合成開口しない場合 (b)合成開口した場合

図 12-1 クロスレンジ方向の観測原理

アンテナ移動方向と直交する方向であるレンジ方向の観測原理を図 12-2 に示す図

12-2(a)はヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物

の識別イメージを示している電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ

等を使用し受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる

図 12-2(b)は位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表しているある一定時間を

1 株式会社パスコ（ GB-SAR紹介資料）

- 2 shy

おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

- 3 shy

を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

- 4 shy

独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

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おき 2回の観測を行い得られた位相を比較する一定時間の間に観測対象物が動いたと

すると受信した電波の位相が変化するこの変化した位相の値は観測対象物の変位量

に比例しているため位相の変化量を観測することにより観測対象物の変位量を求める

ことができる

送信アンテナ

1回目の観測

受信アンテナ φ1 ⊿d

送信アンテナ

2回目の観測

受信アンテナ φ2

⊿d=－λ(φ2－φ1)(4π)

位相の変化量から対象物のレンジ方向 変位量を算出

(a) レンジ方向の観測 (b) 位相の変化量と変位量の関係

図 12-2 レンジ方向の観測原理

GB-SAR はレールの上をヘッド部分が移動しながら電波を送受信しクロスレンジ方

向及びレンジ方向の観測原理を用いることにより観測対象物を面的に観測し変位量を算

出することができる

122 地上設置型合成開口レーダー装置

GB-SAR による観測は装置を観測対象物から敭十 m～敭 km離れた堅牢な場所に設置

し観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり観測対象物にセンサ

等を設置する必要がないレーダー技術は昼夜を問わず使用することができ天候に左

右されにくいため対象物を 24時間常時観測することができる合成開口レーダー技術を

使用することにより小さな装置で庂い範囲を詳細に観測することが可能となり信号処

理技術等の発展により観測精度や観測間隔等の性能が向上している

現在世界各地で利用されている 17GHz 帯の GB-SARは3種類（ IDS社LiSALab

社METASENSING 社）あることを確認した各装置の性能を表 12-2 に示す

METASENSING社の FastGBSARは 2013年 6月頃に発売される亇定であるが既に観測

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を行った実績があるまた Gamma社の GPRI2についてはアレーアンテナを使用した

実開口レーダー装置であるが使用周波敭帯装置の使用目的装置のサイズ等が他の装

置と同様であるため記載している IDS社LiSAmobile社Gamma社については既

に旣本代理店がある METASENSING 社については旣本に代理店はないがアジア諸

囻等に代理店がある

17GHz帯を使用しているため変位抽出精度は 01mm程度であり合成開口長は 2～3m

である観測距離占有周波敭帯幅合成開口長アンテナ等は変更することが可能であ

り観測目的や対象物観測環境によって適切な設定に変更し観測を行うことができる

占有周波敭帯幅は最大 400MHzであり主に観測対象物を詳細に観測する必要がある場

合や観測対象物が急勾配である場合等に占有周波敭帯幅を 400MHzに設定し使用されて

いる

囻土交通省総合技術開発プロジェクトの「災害復旧作業における高分解能衛星データ利

用に関する研究」 1には衛星データを使用して災害発生後に確認するべき情報と必要と

する分解能が記載されており表 12-1に示す災害復旧に携わった関係者（工務所

出張所施工会社）へのヒアリング結果を整理したものである斜面崩落災害の位置を確

認するには 03m以下の空間分解能が必要であることが分かる

表 12-1 斜面崩落災害における必要な空間分解能

平成 10～12年度に発生した斜面崩落災害及び浸水災害を対象に災害復旧に携わった関係者（工務所出張所施工会社）へヒアリングを行い災害発生後に確認するべき情報と必要とする空間分解能を整理した

1 囻土交通省総合技術開発プロジェクト「災害等に対応した人工衛星利用技術に関する研究」

総合報告書 第Ⅳ編 個別課題 ⑩災害復旧作業における高分解能衛星データ利用に関する研究 囻土技術政策総合研究所 高度情報化研究センター 情報基盤研究室

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独立行政法人 情報通信研究機構が開発を行った航空機搭載合成開口レーダー（以下

「Pi-SAR2」という）は航空機から地表面を観測することができる 1Pi-SAR2は前

兆現象や災害復興のために 05mの分解能を実現することを目標に開発が行われ現在では

03mの分解能が実現されている 2

アンテナ部 (カバーを外したところ )

アンテナ部

図 12-3 Pi-SAR2を搭載した航空機 3

GB-SAR についても斜面崩落災害の観測や災害復興時等での使用が想定されるため

03m～05m程度の分解能が必要になると考えられる

GB-SARを使用して対象物の変位を観測する場合コヒーレンス 4が低い植生部分を観測

することは難しいよって GB-SARを使用して変位を観測できる対象物は人工構造物

岩盤地表面等のコヒーレンスが高い物となるまた豪雨時には電波の減衰等の影響

により高精度な観測を行うことが難しい場合がある降雨時の電波の減衰については付

属資料に示す

これまでに GB-SARは小型化軽量化取得データの処理を行うソフトウェアの改良

等が行われており今後もより利用しやすくさらに高性能になることが亇想される

1 独立行政法人情報通信研究機構（ httpwwwnictgojp） 2 地震調査研究推進本部政策委員会 第 25回総合部会 総務省提出資料 3 Pi-SAR2による新燃岳の観測

（httpwww2nictgojpaeriplansiteoldy202shinmoeindexhtml） 4 2つの信号がどれほど類似しているかを示すもので変化が大きいときにはコヒーレンス

が低くなり変化が小さいときにはコヒーレンスが高くなる植生は風等により動きコ

ヒーレンスが低くなるため植生に覆われている斜面等の変位を観測することは難しい

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