JP2017207457A - Region displacement calculation system, region displacement calculation method, and region displacement calculation program - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、比較的広い範囲の変位を取得する技術に関するものであり、より具体的には、差分干渉合成開口レーダで得られる変位と実際に計測された結果を組み合わせることによって、面的に（広い範囲を対象に）実際の変位を取得することのできる領域変位算出システムと、その方法及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a technique for acquiring a relatively wide range of displacement, and more specifically, by combining the displacement obtained by the differential interference synthetic aperture radar and the actually measured result, The present invention relates to a region displacement calculation system capable of acquiring an actual displacement (for a wide range), a method and a program thereof.
ダムなどの大規模構造物の変形をモニタリングする場合、あるいは広範囲の土地の変化を面的に監視する場合、従来ではいくつかの計測点を代表して計測することで全体の変化を評価していた。つまり、直接的には点の情報のみを取得しているだけであって、他の範囲は当該点の情報をもとに推定していたわけである。 When monitoring deformation of large-scale structures such as dams, or when monitoring land changes over a wide area, the total change has been evaluated by measuring several representative measurement points. It was. That is, only the point information is obtained directly, and the other ranges are estimated based on the point information.
広範囲の監視対象を面的に計測する技術としては、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）が知られている。２０１４年５月には陸域観測技術衛星２号「だいち２号」（ＡＬＯＳ−２）が打ち上げられ、さらなるＳＡＲの活用が期待されるところである。なお、２時期のＳＡＲの計測結果を比較する差分干渉合成開口レーダ（以下、単に「干渉ＳＡＲ」という。）で解析すれば数センチオーダーの変位量を得ることができる。 Synthetic aperture radar (SAR) is known as a technique for measuring a wide range of objects to be monitored. In May 2014, Land Observing Satellite-2 “Daichi-2” (ALOS-2) was launched, and further utilization of SAR is expected. A displacement amount on the order of several centimeters can be obtained by analyzing with a differential interference synthetic aperture radar (hereinafter simply referred to as “interference SAR”) that compares the SAR measurement results of two periods.
干渉ＳＡＲは、２時期の観測結果から得られた位相の差（位相差）を利用して、地形の変化を把握する手法である。なお干渉ＳＡＲの結果は、図６に示すような縞模様のＳＡＲ干渉画像として表されるのが一般的である。あらかじめ位相差を複数のレンジ（以下、「位相差レンジ」という。）に分けておき、干渉ＳＡＲの結果（つまり位相差）をこの位相差レンジに分類するとともに、同一の位相差レンジを示す範囲に対して位相差レンジごとに定められた色（あるいはグレースケール）を付与することでＳＡＲ干渉画像は作成される。 Interference SAR is a technique for grasping a change in landform using a phase difference (phase difference) obtained from observation results of two periods. The result of the interference SAR is generally represented as a striped SAR interference image as shown in FIG. The phase difference is divided into a plurality of ranges (hereinafter referred to as “phase difference range”) in advance, and the result of interference SAR (that is, the phase difference) is classified into this phase difference range, and the range showing the same phase difference range A SAR interference image is created by assigning a color (or gray scale) determined for each phase difference range to.
干渉ＳＡＲで得られる位相差は、波長の端数分の差であって整数分の波長差までは分からない（例えば、３０度の位相差と３９０度の位相差の区別ができない）。したがって、波長が既知であったとしても、位相差から実際の変動距離（長さ）を求めることができないわけである。ただし、ＳＡＲ干渉画像（図６）で隣接する位相差レンジどうしは、整数分の波長に関しては同じ長さ（波長数）であると考えられるため、所定範囲内の相対的な変化は把握できる。 The phase difference obtained by the interference SAR is a difference corresponding to a fraction of the wavelength and is not known up to an integer wavelength difference (for example, a phase difference of 30 degrees and a phase difference of 390 degrees cannot be distinguished). Therefore, even if the wavelength is known, the actual variation distance (length) cannot be obtained from the phase difference. However, the phase difference ranges adjacent to each other in the SAR interference image (FIG. 6) are considered to have the same length (number of wavelengths) with respect to the integer number of wavelengths, and therefore a relative change within a predetermined range can be grasped.
また、干渉ＳＡＲにより得られる結果は衛星視線方向（ＳＡＲアンテナと地表を結ぶ直線の方向）のものであり、いわば実際の変位を示すものではない。例えば図７の例で説明すると、実際には破線方向（左上から右下）に向かって移動したにもかかわらず、干渉ＳＡＲでは衛星視線方向に遠ざかるように移動したと判断される。 In addition, the result obtained by the interference SAR is in the direction of the line of sight of the satellite (the direction of the straight line connecting the SAR antenna and the ground surface), and does not indicate the actual displacement. For example, referring to the example of FIG. 7, it is determined that the interference SAR has moved away from the satellite line-of-sight direction in spite of actually moving in the direction of the broken line (upper left to lower right).
干渉ＳＡＲの結果から実際の変位（以下、「干渉ＳＡＲによる変位」という。）を求めるには、不動点あるいは既知の変位（大きさと方向）といった絶対量を与える必要がある。例えば、ある位相レンジを示す範囲が、衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の計測結果から不動（変化がなかった）であると分かった場合、その位相レンジを基準としてＳＡＲ干渉画像に示される全ての位相レンジで変位量を推定することができる。また、既知の変位方向が取得できれば、干渉ＳＡＲの結果から所望の方向（例えば鉛直方向）の変位量を推定することもできる。 In order to obtain the actual displacement (hereinafter referred to as “displacement due to the interference SAR”) from the result of the interference SAR, it is necessary to give an absolute amount such as a fixed point or a known displacement (size and direction). For example, when the range indicating a certain phase range is determined to be immobile (no change) from the measurement result of the satellite positioning system (GNSS), it is indicated in the SAR interference image using the phase range as a reference. The amount of displacement can be estimated in all phase ranges. If a known displacement direction can be acquired, the amount of displacement in a desired direction (for example, the vertical direction) can be estimated from the result of the interference SAR.
干渉ＳＡＲは、一度に広範囲の計測を行うことができ、しかも定期的（あるいは不定期）に結果を自動取得できるといった利点があることから、干渉ＳＡＲによってより効果的、効率的に地形の変化を把握する試みはこれまでも行われてきた。例えば特許文献１では、飛行物体から落下された複数のＧＮＳＳ受信機をＳＡＲで観測し（つまり、ＳＡＲ画像を取得し）、さらにＧＮＳＳ受信機で取得した位置座標を用いてＳＡＲ画像の調整（縮尺と方位の補正）を行うとともに、調整されたＳＡＲ画像と地図情報を重ね合わせることで、災害等による地形の変化を迅速に把握する技術を提案している。
Interferometric SAR has the advantage of being able to perform a wide range of measurements at once and automatically obtaining results periodically (or irregularly), so interfering SAR can more effectively and efficiently change terrain. Attempts to grasp have been made. For example, in
しかしながら特許文献１は、ＳＡＲ画像と地図情報を比較するものであって、人が目視することで何らかの地形変化を読み取る技術であり、しかも２次元の（Ｘ−Ｙ平面上での）変化しか把握できない。つまり、鉛直方向の変位を含む３次元の変位量を取得することはできず、構造物や地形の詳細な変化を把握する技術としては適していない。
However,
既述のとおり、干渉ＳＡＲによって変位を求めるには、ＧＮＳＳ等による実測の変位量を必要とする。つまり、干渉ＳＡＲによる変位は、実測変位量の精度に依存するわけである。例えば、ＧＮＳＳ等で得た１点のみの変位量を利用する場合、その計測誤差がそのまま干渉ＳＡＲによる変位全体に波及し、多数点の変位量を利用する場合は、そのうち大きな誤差をもつ変位量が干渉ＳＡＲによる変位に影響を及ぼすことになる。 As described above, in order to obtain the displacement by the interference SAR, a displacement amount actually measured by GNSS or the like is required. That is, the displacement due to the interference SAR depends on the accuracy of the actually measured displacement amount. For example, when the displacement amount of only one point obtained by GNSS or the like is used, the measurement error directly affects the entire displacement due to the interference SAR, and when the displacement amount of many points is used, the displacement amount having a large error among them. Affects the displacement due to the interference SAR.
本願発明の課題は、従来が抱える問題を解決することであり、すなわち一度に広い範囲（面的な領域）を対象とすることができ、しかも実測の変位がもつ誤差を可能な限り排除することで干渉ＳＡＲによる変位の精度を向上させることができる、領域変位算出システムと、その方法及びプログラムを提供することである。 The problem of the present invention is to solve the problems of the prior art, that is, to be able to target a wide range (surface area) at once and to eliminate as much as possible the error of the measured displacement. It is an object to provide a region displacement calculation system, a method and a program thereof that can improve the accuracy of displacement due to interference SAR.
本願発明は、ＧＮＳＳ等による直接的な計測結果を用いて、干渉ＳＡＲで得られる面的な観測結果を補正することで、同じく面的な領域の（広範囲にわたって）実際の変位を把握する、という点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。 According to the present invention, by using the direct measurement result obtained by GNSS or the like and correcting the surface observation result obtained by the interference SAR, the actual displacement of the surface area (over a wide range) is grasped. This invention focuses on the point, and is an invention made based on an idea that has not existed in the past.
本願発明の領域変位算出システムは、計測対象とする面的な領域（つまり、比較的広い領域のことであり、以下、「対象領域」という。）の変位を求めるシステムであり、直接変位記憶手段と、面観測変位記憶手段、点観測変位取得手段、変位差算出手段、暫定代表変位差算出手段、判定用誤差算出手段、照合手段、特異点除外手段、代表変位差確定手段、面観測変位補正手段を備えたものである。なお、対象領域には複数の基準点が設置されている。直接変位記憶手段は、基準点を直接計測して得られた「直接変位」を記憶するものであり、面観測変位記憶手段は、干渉ＳＡＲ（差分干渉合成開口レーダ）によって得られた対象領域の変位である「面観測変位」を記憶するものである。また、点観測変位取得手段は、面観測変位と基準点位置に基づいて基準点における干渉ＳＡＲの結果である「点観測変位」を得るものであり、変位差算出手段は、基準点の直接変位と点観測変位に基づいて基準点ごとに「変位差」を求めるものである。暫定代表変位差算出手段は、複数の基準点の変位差に基づいて「暫定代表変位差」を求めるもので、判定用誤差算出手段は、基準点ごとに変位差と暫定代表変位差との差である「偏差」を求めるとともに、複数の基準点の偏差に基づいて「判定用誤差」を求めるものである。照合手段は、判定用誤差を判定条件（あらかじめ定めた閾値に基づく条件）に照らし合わせるものであり、特異点除外手段は、判定用誤差が判定条件から外れるときは最も大きな偏差を示す基準点を除外したうえで、暫定代表変位差算出手段に暫定代表変位差を算出させるものである。代表変位差確定手段は、判定用誤差が判定条件を満たすときは、この暫定代表変位差を対象領域の代表変位差として確定するものである。そして、面観測変位補正手段は、確定した代表変位差に基づいて面観測変位を補正するものである。 The area displacement calculation system according to the present invention is a system for obtaining the displacement of a planar area to be measured (that is, a relatively wide area, hereinafter referred to as “target area”), and a direct displacement storage means. Surface observation displacement storage means, point observation displacement acquisition means, displacement difference calculation means, provisional representative displacement difference calculation means, judgment error calculation means, verification means, singular point exclusion means, representative displacement difference determination means, surface observation displacement correction Means are provided. A plurality of reference points are installed in the target area. The direct displacement storage means stores “direct displacement” obtained by directly measuring the reference point, and the surface observation displacement storage means stores the target region obtained by interference SAR (differential interference synthetic aperture radar). The “surface observation displacement” which is the displacement is stored. The point observation displacement acquisition means obtains “point observation displacement” as a result of the interference SAR at the reference point based on the surface observation displacement and the reference point position, and the displacement difference calculation means calculates the direct displacement of the reference point. And “displacement difference” for each reference point based on the point observation displacement. The provisional representative displacement difference calculating means obtains a “temporary representative displacement difference” based on the displacement differences of a plurality of reference points, and the determination error calculating means calculates the difference between the displacement difference and the provisional representative displacement difference for each reference point. And “determination error” based on the deviations of a plurality of reference points. The collating unit compares the determination error with a determination condition (a condition based on a predetermined threshold value), and the singular point exclusion unit determines a reference point indicating the largest deviation when the determination error deviates from the determination condition. After the exclusion, the temporary representative displacement difference calculating means is made to calculate the temporary representative displacement difference. The representative displacement difference determining means determines the provisional representative displacement difference as the representative displacement difference of the target area when the determination error satisfies the determination condition. Then, the surface observation displacement correcting means corrects the surface observation displacement based on the determined representative displacement difference.
本願発明の領域変位算出システムは、２以上の観測時期における面観測変位を利用して対象領域の変位を求めるものとすることもできる。この場合の直接変位記憶手段は、２以上の計測時期における直接変位を記憶し、面観測変位記憶手段は、２以上の観測時期における面観測変位を記憶する。また点観測変位取得手段は、観測時期ごとに点観測変位を取得し、変位差算出手段は、観測時期に対応する計測時期の直接変位とその観測時期の点観測変位に基づいて観測時期ごとに変位差を求める。そして、暫定代表変位差算出手段は、観測時期ごとに暫定代表変位差を求め、判定用誤差算出手段は、観測時期ごとに基準点の偏差を求めるとともに複数の偏差に基づいて判定用誤差を求める。 The region displacement calculation system of the present invention can also determine the displacement of the target region using surface observation displacements at two or more observation periods. In this case, the direct displacement storage means stores direct displacement at two or more measurement periods, and the surface observation displacement storage means stores surface observation displacements at two or more observation periods. The point observation displacement acquisition means acquires the point observation displacement for each observation period, and the displacement difference calculation means calculates the observation difference for each observation period based on the direct displacement of the measurement period corresponding to the observation period and the point observation displacement of that observation period. Find the displacement difference. The temporary representative displacement difference calculating means obtains a temporary representative displacement difference for each observation period, and the determination error calculating means obtains a reference point deviation for each observation period and obtains a determination error based on a plurality of deviations. .
本願発明の領域変位算出システムは、次の特徴を有する特異点除外手段を備えたものとすることもできる。すなわちこの場合の特異点除外手段は、基準点ごとに２以上の観測時期における偏差の二乗和である「基準点単位偏差二乗和」を求めるとともに、最も大きな基準点単位偏差二乗和を示す基準点を除外する。 The region displacement calculation system according to the present invention may include a singular point exclusion unit having the following characteristics. In other words, the singular point exclusion means in this case obtains a “reference point unit deviation sum of squares” that is a sum of squares of deviations at two or more observation periods for each reference point, and a reference point indicating the largest reference point unit deviation sum of squares Is excluded.
本願発明の領域変位算出システムは、さらに次の特徴を有する特異点除外手段を備えたものとすることもできる。すなわちこの場合の特異点除外手段は、観測時期ごとに複数の基準点の偏差の二乗和である「時期単位偏差二乗和」を求めるとともに、最も大きな時期単位偏差二乗和を示す観測時期を除外する。 The region displacement calculation system according to the present invention may further include singular point exclusion means having the following characteristics. That is, the singular point exclusion means in this case obtains the “sum of the time unit deviation squares” that is the sum of the squares of the deviations of the plurality of reference points for each observation time, and excludes the observation time that shows the largest sum of squares of the time unit deviation .
本願発明の領域変位算出方法は、対象領域の変位を求める方法であり、直接変位取得工程と、面観測変位取得工程、点観測変位取得工程、変位差算出工程、暫定代表変位差算出工程、判定用誤差算出工程、照合工程、特異点除外工程、代表変位差確定工程、面観測変位補正工程を備えた方法である。直接変位取得工程では、基準点を直接計測してぞれぞれの基準点の「直接変位」を取得し、面観測変位取得工程では、干渉ＳＡＲによって「面観測変位」を取得する。また、点観測変位取得工程では、面観測変位と基準点の位置に基づいて「点観測変位」を得る。変位差算出工程では、基準点の直接変位と点観測変位に基づいて基準点ごとに「変位差」を求め、暫定代表変位差算出工程では、複数の基準点の変位差に基づいて「暫定代表変位差」を求める。判定用誤差算出工程では、基準点ごとに変位差と暫定代表変位差との差である「偏差」を求めるとともに、複数の基準点の偏差に基づいて「判定用誤差」を求める。照合工程では、判定用誤差を判定条件に照らし合わせ、特異点除外工程では、判定用誤差が判定条件から外れるときは最も大きな偏差を示す基準点を除外する。そして、代表変位差確定工程では、判定用誤差が判定条件を満たすときは、暫定代表変位差を対象領域の代表変位差として確定し、面観測変位補正工程では、確定した代表変位差に基づいて面観測変位を補正する。なお、判定用誤差が判定条件から外れるときは、再度、暫定代表変位差算出工程において、特異点除外工程で除外した基準点を除く変位差に基づいて、暫定代表変位差が求められる。 The region displacement calculation method of the present invention is a method for obtaining the displacement of the target region, and includes a direct displacement acquisition step, a surface observation displacement acquisition step, a point observation displacement acquisition step, a displacement difference calculation step, a provisional representative displacement difference calculation step, and a determination. This is a method comprising an error calculation step, a collation step, a singular point exclusion step, a representative displacement difference determination step, and a surface observation displacement correction step. In the direct displacement acquisition step, the reference point is directly measured to acquire “direct displacement” of each reference point, and in the surface observation displacement acquisition step, “surface observation displacement” is acquired by the interference SAR. In the point observation displacement acquisition step, “point observation displacement” is obtained based on the surface observation displacement and the position of the reference point. In the displacement difference calculation step, a “displacement difference” is obtained for each reference point based on the direct displacement of the reference point and the point observation displacement. In the temporary representative displacement difference calculation step, the “temporary representative "Displacement difference" is obtained. In the determination error calculation step, “deviation”, which is the difference between the displacement difference and the temporary representative displacement difference, is obtained for each reference point, and “determination error” is obtained based on the deviations of a plurality of reference points. In the collation process, the determination error is checked against the determination condition, and in the singular point exclusion process, when the determination error deviates from the determination condition, the reference point showing the largest deviation is excluded. Then, in the representative displacement difference determination step, when the determination error satisfies the determination condition, the provisional representative displacement difference is determined as the representative displacement difference of the target region. In the surface observation displacement correction step, based on the determined representative displacement difference. Correct the surface observation displacement. When the determination error deviates from the determination condition, the temporary representative displacement difference is obtained again in the temporary representative displacement difference calculation step based on the displacement difference excluding the reference point excluded in the singular point exclusion step.
本願発明の領域変位算出方法は、２以上の観測時期における面観測変位を利用して対象領域の変位を求める方法とすることもできる。この場合、直接変位取得工程では、２以上の計測時期で直接変位を取得し、面観測変位取得工程では、２以上の観測時期で面観測変位を取得する。また、点観測変位取得工程では、観測時期ごとに点観測変位を取得し、変位差算出工程では、観測時期に対応する計測時期の直接変位とその観測時期の点観測変位に基づいて観測時期ごとに変位差を求める。そして、暫定代表変位差算出工程では、観測時期ごとに暫定代表変位差を求め、判定用誤差算出工程では、観測時期ごとに基準点の偏差を求めるとともに、複数の偏差に基づいて判定用誤差を求める。 The region displacement calculation method of the present invention may be a method for obtaining the displacement of the target region using the surface observation displacement at two or more observation periods. In this case, in the direct displacement acquisition step, the direct displacement is acquired at two or more measurement times, and in the surface observation displacement acquisition step, the surface observation displacement is acquired at two or more observation times. In the point observation displacement acquisition process, point observation displacement is acquired for each observation period, and in the displacement difference calculation process, each observation period is determined based on the direct displacement of the measurement period corresponding to the observation period and the point observation displacement of that observation period. Find the displacement difference. In the provisional representative displacement difference calculation step, a provisional representative displacement difference is obtained for each observation period, and in the determination error calculation step, a reference point deviation is obtained for each observation period, and a determination error is calculated based on a plurality of deviations. Ask.
本願発明の領域変位算出プログラムは、対象領域の変位を求める処理を、コンピュータに実行させるプログラムであり、点観測変位取得処理と、変位差算出処理、暫定代表変位差算出処理、判定用誤差算出処理、照合処理、特異点除外処理、代表変位差確定処理、面観測変位補正処理をコンピュータに実行させるものである。点観測変位取得処理は、干渉ＳＡＲによって得られた「面観測変位」と基準点の位置に基づいて「点観測変位」を得る。変位差算出処理は、基準点の「直接変位」と点観測変位に基づいて基準点ごとに「変位差」を求め、暫定代表変位差算出処理は、複数の基準点の変位差に基づいて「暫定代表変位差」を求める。判定用誤差算出処理は、基準点ごとに変位差と暫定代表変位差との差である「偏差」を求めるとともに、複数の基準点の偏差に基づいて「判定用誤差」を求め、照合処理は、判定用誤差を判定条件に照らし合わせる。特異点除外処理は、判定用誤差が判定条件から外れるときは、最も大きな偏差を示す基準点を除外したうえで、暫定代表変位差算出処理に暫定代表変位差を算出させる。そして、代表変位差確定処理は、判定用誤差が判定条件を満たすときは、暫定代表変位差を対象領域の代表変位差として確定し、面観測変位補正処理は、確定した代表変位差に基づいて面観測変位を補正する。 The area displacement calculation program of the present invention is a program that causes a computer to execute a process for obtaining a displacement of a target area, and includes a point observation displacement acquisition process, a displacement difference calculation process, a provisional representative displacement difference calculation process, and a determination error calculation process. The computer executes a matching process, a singular point exclusion process, a representative displacement difference determination process, and a surface observation displacement correction process. The point observation displacement acquisition process obtains “point observation displacement” based on the “surface observation displacement” obtained by the interference SAR and the position of the reference point. The displacement difference calculation process obtains a “displacement difference” for each reference point based on the “direct displacement” and the point observation displacement of the reference point, and the provisional representative displacement difference calculation process calculates the “difference difference” based on the displacement differences of a plurality of reference points. "Provisional representative displacement difference" is obtained. The determination error calculation process obtains “deviation” that is the difference between the displacement difference and the provisional representative displacement difference for each reference point, and obtains “determination error” based on the deviation of a plurality of reference points. The determination error is checked against the determination condition. In the singular point exclusion process, when the determination error deviates from the determination condition, the temporary representative displacement difference calculation process is made to calculate the temporary representative displacement difference after excluding the reference point showing the largest deviation. Then, the representative displacement difference determination process determines the provisional representative displacement difference as the representative displacement difference of the target area when the determination error satisfies the determination condition, and the surface observation displacement correction process is based on the determined representative displacement difference. Correct the surface observation displacement.
本願発明の領域変位算出システム、領域変位算出方法、及び領域変位算出プログラムには、次のような効果がある。
（１）面的に（一度に広範囲にわたって）、しかも定期的（あるいは不定期）に、対象領域の実際の変位を自動取得できる。
（２）人による作業や判断を大幅に省略できることから、作業コストを低減することができるとともに、人的ミスが排除され、専門知識や経験に依存することがない。
The region displacement calculation system, region displacement calculation method, and region displacement calculation program of the present invention have the following effects.
(1) It is possible to automatically acquire the actual displacement of the target area in terms of area (over a wide range at once) and periodically (or irregularly).
(2) Since work and judgment by a person can be largely omitted, work costs can be reduced, human errors are eliminated, and there is no dependence on specialized knowledge or experience.
本願発明の領域変位算出システム、領域変位算出方法、及び領域変位算出プログラムの一例を、図を参照しながら説明する。 An example of the region displacement calculation system, region displacement calculation method, and region displacement calculation program of the present invention will be described with reference to the drawings.
１．全体概要
本願発明は、ダムといった大規模構造物や、広範囲の土地など、比較的広い領域である「対象領域」全体の変位を把握するものである。そして、この対象領域内にはあらかじめ複数の基準点が設置されている。図１は、対象領域ＴＡと複数の基準点Ｐ１〜Ｐ８を示す平面図である。この図では、対象領域ＴＡ内に８個の基準点Ｐが設置されているが、当然ながら対象領域ＴＡの面積や重要度に応じて設置する基準点Ｐの数は適宜設計することができる。
1. Overall Outline The present invention grasps the displacement of the entire “target area” which is a relatively wide area such as a large-scale structure such as a dam or a wide area. A plurality of reference points are set in advance in the target area. FIG. 1 is a plan view showing a target area TA and a plurality of reference points P 1 to P 8 . In this figure, eight reference points P are set in the target area TA, but the number of reference points P to be set can be appropriately designed according to the area and importance of the target area TA.
また本願発明では、干渉ＳＡＲによる結果に加え、基準点Ｐを直接計測して得られる変位を利用する。したがってこの基準点Ｐは、例えばＧＮＳＳにおける受信機、あるいはトータルステーション計測におけるターゲットなど、直接測量にとって好適なものがよい。なお、ＧＮＳＳやトータルステーション計測で得られる結果は直接的な変位であることから、ここでは「直接変位」ということとする。 In the present invention, in addition to the result of the interference SAR, a displacement obtained by directly measuring the reference point P is used. Accordingly, this reference point P is preferably suitable for direct surveying, such as a receiver in GNSS or a target in total station measurement. In addition, since the result obtained by GNSS and total station measurement is a direct displacement, it shall be called "direct displacement" here.
一方、既述のとおり干渉ＳＡＲは、位相差を用いて変位量を求める手法であり、いわば所定範囲内の相対的な変位であるが、１度の計測で面的な領域（広い範囲）を網羅することができる。このように干渉ＳＡＲによって得られる結果は面的な変位であることから、ここでは「面観測変位」ということとする。 On the other hand, as described above, the interference SAR is a technique for obtaining a displacement amount using a phase difference, which is a relative displacement within a predetermined range. Can be covered. Since the result obtained by the interference SAR is a surface displacement, it is referred to as “surface observation displacement” here.
相対的な変位である面観測変位を基に実際の変位（いわば絶対量の変位）を求めるには、直接変位という絶対量を与えることになるが、面観測変位と直接変位を照らし合わせるには面観測変位を基に点の情報を取得する必要がある。そのため、基準点Ｐの平面位置における面観測変位の値（位相差）を求め、これを「点観測変位」とする。つまり、基準点Ｐには点観測変位と直接変位が付与されるわけである。本願発明は、対象領域ＴＡ内にある複数（図１では８個）の基準点Ｐがもつ点観測変位と直接変位を用いて、面観測変位から実際の変位を把握することが１つの特徴である。 To obtain the actual displacement (so-called absolute displacement) based on the surface displacement, which is a relative displacement, an absolute amount called direct displacement is given, but to compare the surface displacement with the direct displacement. It is necessary to acquire point information based on the surface observation displacement. Therefore, the value (phase difference) of the surface observation displacement at the plane position of the reference point P is obtained, and this is referred to as “point observation displacement”. That is, the point observation displacement and the direct displacement are given to the reference point P. One feature of the present invention is that the actual displacement is grasped from the surface observation displacement by using the point observation displacement and the direct displacement of a plurality of (8 in FIG. 1) reference points P in the target area TA. is there.
以下、本願発明を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。なお、本願発明は２時期のＳＡＲ観測を比較するものであり、当然ながら１回目のみの観測では変位を求めることができず、２回目の観測から変位を求めることができるようになる。つまり２回目の観測で１回目の変位を求め、３回目の観測で２回目の変位を求めることとなる。ここでは混乱を避けるため、変位を求める回数を基準とし、実際には２回目の計測を便宜上１回目としてカウントする（要は初回の計測はカウントしない）こととする。そして、１時期のみ（つまり１回目のみ）計測を行う場合と、２以上の時期で計測を行う場合に分けて説明する。 Hereinafter, each main element constituting the present invention will be described in detail. Note that the present invention compares SAR observations at two periods. Naturally, the displacement cannot be obtained by the first observation, but the displacement can be obtained from the second observation. That is, the first displacement is obtained by the second observation, and the second displacement is obtained by the third observation. Here, in order to avoid confusion, the number of times of obtaining the displacement is used as a reference, and in actuality, the second measurement is counted as the first time for convenience (in short, the first measurement is not counted). A case where measurement is performed only at one time (that is, only the first time) and a case where measurement is performed at two or more times will be described separately.
２．１時期のみの計測
図１は、１時期のみ計測を行う場合の本願発明の主な処理（工程）を示すフロー図である。以下、この図に従って詳しく説明する。
2.1 Measurement of only time period FIG. 1 is a flowchart showing main processes (steps) of the present invention in the case of measuring only one time period. Details will be described below with reference to this figure.
まず、干渉ＳＡＲによって対象領域ＴＡの観測を行って面観測変位Φ’を取得し（Ｓｔｅｐ１０１）、対象領域ＴＡ内にある基準点Ｐｉの直接変位ｄｉを求める（Ｓｔｅｐ１０２）。この直接変位ｄｉは、ＧＮＳＳやトータルステーションを用いた計測（以下、「実測」という。）によって基準点Ｐｉの位置座標（３次元）を求め、前回の実測の結果（位置座標）と比較することで算出され、当然ながら基準点Ｐｉごとに直接変位ｄｉは得られる。ここでは、ｎ個の基準点Ｐｉの場合で説明しており、それぞれを区別する意味で基準点Ｐｉ、直接変位ｄｉともに添え字ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を付している。なお、干渉ＳＡＲによる観測時期と実測を行う計測時期は、同じ時期とすることもできるし、異なる時期としてもよい。 First, the target area TA is observed by the interference SAR to obtain the surface observation displacement Φ ′ (Step 101), and the direct displacement d i of the reference point P i in the target area TA is obtained (Step 102). For this direct displacement d i , the position coordinate (three-dimensional) of the reference point P i is obtained by measurement using a GNSS or a total station (hereinafter referred to as “actual measurement”), and compared with the previous measurement result (position coordinate). Naturally, the displacement d i is obtained directly for each reference point P i . Here, the case of n reference points P i is described, and the reference point P i and the direct displacement d i are attached with a subscript i (i = 1 to n) in order to distinguish them. Note that the observation time by the interference SAR and the measurement time for actual measurement may be the same time or different times.
面観測変位Φ’と直接変位ｄｉが得られると、これらを基に点観測変位φｉを取得する（Ｓｔｅｐ１０３）。既述のとおり点観測変位φｉは、基準点Ｐｉ位置（平面位置）における干渉ＳＡＲによる観測結果（位相差）であり、対象領域ＴＡに設置された基準点Ｐｉの数だけ求められることから、基準点Ｐｉ、直接変位ｄｉと同様に添え字ｉを付している。 When the surface observation displacement Φ ′ and the direct displacement d i are obtained, the point observation displacement φ i is acquired based on these (Step 103). As described above, the point observation displacement φ i is an observation result (phase difference) by the interference SAR at the reference point P i position (plane position), and is obtained by the number of reference points P i installed in the target area TA. From the reference point P i and the direct displacement d i , the subscript i is added.
ここまでで得られた直接変位ｄｉと点観測変位φｉに基づいて、暫定代表変位差Ｍ’を算出する（Ｓｔｅｐ１０４）。この暫定代表変位差Ｍ’は、従来から知られている種々の統計処理によって求めることができる。例えば、基準点Ｐｉごとに直接変位ｄｉと点観測変位φｉの差（以下、「変位差Ｄｉ」という。）を求め、これら複数（この場合ｎ個）の変位差Ｄｉの平均（算術平均）値を暫定代表変位差Ｍ’とすることができる。なお、変位差Ｄｉは基準点Ｐｉごとに得られるが、暫定代表変位差Ｍ’は複数の基準点Ｐ１〜Ｐｎの代表値、すなわち対象領域ＴＡの代表値である。 The temporary representative displacement difference M ′ is calculated based on the direct displacement d i and the point observation displacement φ i obtained so far (Step 104). The temporary representative displacement difference M ′ can be obtained by various statistical processes that have been conventionally known. For example, for each reference point P i , the difference between the direct displacement d i and the point observation displacement φ i (hereinafter referred to as “displacement difference D i ”) is obtained, and the average of these plural (in this case, n) displacement differences D i is obtained. The (arithmetic mean) value can be the provisional representative displacement difference M ′. The displacement difference D i is obtained for each reference point P i , but the temporary representative displacement difference M ′ is a representative value of the plurality of reference points P 1 to P n , that is, a representative value of the target area TA.
変位差Ｄｉと暫定代表変位差Ｍ’が得られると、これらに基づいて判定用誤差Ｅが算出される（Ｓｔｅｐ１０５）。この判定用誤差Ｅは、従来から知られている種々の統計処理によって求めることができ、例えば、下式のように変位差Ｄｉと暫定代表変位差Ｍ’の差（以下、「偏差」という。）の二乗和（以下、「偏差二乗和」という。）を用いて算出することができる。
判定用誤差Ｅが得られると、あらかじめ定めた閾値εと照らし合わせる（Ｓｔｅｐ１０６）。ここで判定用誤差Ｅが閾値εを超える場合（Ｙｅｓ）は、後述する「特異点」を除外し（Ｓｔｅｐ１０７）、判定用誤差Ｅが閾値εを超えない場合（Ｎｏ）は、暫定代表変位差Ｍ’をそのまま対象領域ＴＡの代表値として確定する（Ｓｔｅｐ１０８）。 When the determination error E is obtained, it is compared with a predetermined threshold value ε (Step 106). Here, when the determination error E exceeds the threshold ε (Yes), “singular points” described later are excluded (Step 107), and when the determination error E does not exceed the threshold ε (No), the provisional representative displacement difference M ′ is determined as it is as a representative value of the target area TA (Step 108).
判定用誤差Ｅが閾値εを超える場合に除外される特異点は、暫定代表変位差Ｍ’を求めるために用いた値のうちいわば最も異常な値を示す基準点Ｐｉである。この異常値の判定は、種々の観点によって行うことができ、例えば直接変位ｄｉと点観測変位φｉの差（つまり変位差Ｄｉ）が最も大きな値を示すものを特異点とすることができる。具体的には、全ての基準点Ｐｉにおいて変位差Ｄｉと暫定代表変位差Ｍ’の偏差（絶対値）を求め、その中で最も大きな偏差を示す基準点Ｐｉを特異点とする。 The singular point that is excluded when the determination error E exceeds the threshold ε is the reference point P i that indicates the most abnormal value among the values used to obtain the temporary representative displacement difference M ′. The determination of the abnormal value can be performed from various viewpoints. For example, a point having the largest difference between the direct displacement d i and the point observation displacement φ i (that is, the displacement difference D i ) is determined as a singular point. it can. Specifically, the deviation (absolute value) of the displacement difference D i and the temporary representative displacement difference M ′ is obtained at all the reference points P i , and the reference point P i showing the largest deviation among them is set as a singular point.
判定用誤差Ｅが閾値εを超える場合は、特異点を除外したうえで再度、暫定代表変位差Ｍ’を算出し（Ｓｔｅｐ１０４）、判定用誤差Ｅを求め（Ｓｔｅｐ１０５）、判定用誤差Ｅと閾値εと照らし合わせる（Ｓｔｅｐ１０６）。そして、判定用誤差Ｅが閾値εを超えないと判断されるまで、特異点を除外しながらＳｔｅｐ１０４〜Ｓｔｅｐ１０６が繰り返し行われる。 When the determination error E exceeds the threshold ε, the singular point is excluded and the temporary representative displacement difference M ′ is calculated again (Step 104), the determination error E is obtained (Step 105), and the determination error E and the threshold are calculated. Compare with ε (Step 106). Then, Step 104 to Step 106 are repeatedly performed while excluding singular points until it is determined that the determination error E does not exceed the threshold ε.
既述のとおり、Ｓｔｅｐ１０６で判定用誤差Ｅが閾値εを超えないと判断されると、暫定代表変位差Ｍ’を「代表変位差Ｍ（対象領域ＴＡの代表値）」として確定する（Ｓｔｅｐ１０８）。ところで、干渉ＳＡＲによって得られる結果は、いわば所定範囲内の相対的な変位であり、不動点（あるいは既知の変位）などの絶対量を与えることで実際の変位（干渉ＳＡＲによる変位）を求めることができることはこれまで説明したとおりである。そして本願発明では、代表変位差Ｍを絶対量として面観測変位Φ’に与える。つまり、相対的変位である面観測変位Φ’を代表変位差Ｍで補正する（代表変位差Ｍだけオフセットする）ことで、確定面観測変位Φ（干渉ＳＡＲによる変位）を得る。これにより実測の変位がもつ誤差が軽減され、すなわち確定面観測変位Φ（干渉ＳＡＲによる変位）の精度を向上させることができるわけである。
As described above, when it is determined in
次に、本願発明の領域変位算出システムの主な構成について説明する。図３は、本願発明の領域変位算出システム１００を説明するブロック図である。基準点情報記憶手段１０１には、基準点Ｐｉの座標（例えば設置当初）や識別番号など、当該基準点Ｐｉに関する属性情報が、基準点Ｐｉごとに記憶される。面観測変位記憶手段１０２は、１又は２以上の観測時期で得られた面観測変位Φ’を観測時期ごとに記憶するもので、直接変位記憶手段１０３は、１又は２以上の計測時期で得られた直接変位ｄｉを計測時期ごと且つ基準点Ｐｉごとに記憶するものである。
Next, the main configuration of the region displacement calculation system of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram illustrating the region
点観測変位取得手段１０４は、基準点情報記憶手段１０１から各基準点Ｐｉの位置（平面座標）を読み出し、面観測変位記憶手段１０２から所定の観測時期で得られた面観測変位Φ’を読み出すとともに、各基準点Ｐｉの位置と面観測変位Φ’に基づいて点観測変位φｉを取得する。変位算出手段１０５は、点観測変位取得手段１０４で得られた点観測変位φｉと、直接変位記憶手段１０３から読み出した直接変位ｄｉに基づいて、基準点Ｐｉごとに変位差Ｄｉを算出する。
Point observed
暫定代表変位差算出手段１０６は、変位算出手段１０５で得た基準点Ｐの変位差Ｄｉに基づいて暫定代表変位差Ｍ’を算出し、判定用誤差算出手段１０７は、暫定代表変位差算出手段１０６で得た暫定代表変位差Ｍ’や変位差Ｄｉに基づいて判定用誤差Ｅを算出する。
Preliminary representative displacement
照合手段１０８は、閾値記憶手段１０９から読み出した閾値εと判定用誤差算出手段１０７で得た判定用誤差Ｅと照らし合わせ、判定用誤差Ｅが閾値εを超えない場合はその照合結果を代表変位差確定手段１１１に送り、判定用誤差Ｅが閾値εを超える場合は照合結果を特異点除外手段１１０に送る。そして特異点除外手段１１０は、既述した特異点を除外したうえで、再度、暫定代表変位差Ｍ’を算出するよう暫定代表変位差算出手段１０６に対して指令を出す。
The
照合手段１０８から照合結果（判定用誤差Ｅが閾値εを超えない）を受けた代表変位差確定手段１１１は、暫定代表変位差Ｍ’を代表変位差Ｍとして確定し、面観測変位補正手段１１２は、面観測変位Φ’を代表変位差Ｍで補正することで確定面観測変位Φを得る。ここで得られた確定面観測変位Φは、異なる観測時期のものとして面観測変位記憶手段１０２に記憶される。
The representative displacement
３．２以上の時期での計測
図３は、２以上の時期で計測を行う場合の本願発明の主な処理（工程）を示すフロー図である。以下、この図に従って詳しく説明する。
3. Measurement at Time More Than 2 FIG. 3 is a flowchart showing main processes (steps) of the present invention when measurement is made at time more than two. Details will be described below with reference to this figure.
まず、干渉ＳＡＲによって対象領域ＴＡの観測を行って面観測変位Φｊ’を取得し（Ｓｔｅｐ２０１）、対象領域ＴＡ内にある基準点Ｐｉの直接変位ｄｉｊを求める（Ｓｔｅｐ２０２）。このケースでは、面観測変位Φｊ’を取得するための干渉ＳＡＲによる観測、直接変位ｄｉを取得するための計測、ともに２以上の時期で実施される必要があり、ここでは面観測変位Φｊ’の取得時期（観測時期）、直接変位ｄｉｊの取得時期（観測時期）がそれぞれｍ回である場合で説明する。なお、観測時期を区別する意味で面観測変位Φｊ’ に添え字ｊ（ｊ＝１〜ｍ）を付し、同様に計測時期を区別する意味で直接変位ｄｉｊにも添え字ｊ（ｊ＝１〜ｍ）を付している。直接変位ｄｉｊの添え字ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が、対象領域ＴＡにある複数の基準点Ｐｉを区別する意味で付しているのはこれまで説明したとおりである。 First, the target area TA is observed by the interference SAR to obtain the surface observation displacement Φ j ′ (Step 201), and the direct displacement d ij of the reference point P i in the target area TA is obtained (Step 202). In this case, both the observation by the interference SAR for acquiring the surface observation displacement Φ j ′ and the measurement for acquiring the direct displacement d i need to be performed at two or more times. Here, the surface observation displacement Φ The case where the acquisition time (observation time) of j ′ and the acquisition time (observation time) of the direct displacement d ij are each m times will be described. In addition, the subscript j (j = 1 to m) is added to the surface observation displacement Φ j ′ in order to distinguish the observation time, and the subscript j (j is also added to the direct displacement d ij in the same manner to distinguish the measurement time. = 1 to m). As described above, the subscript i (i = 1 to n) of the direct displacement d ij is attached for the purpose of distinguishing the plurality of reference points P i in the target area TA.
面観測変位Φｊ’と直接変位ｄｉｊが得られると、これらを基に点観測変位φｉｊを取得する（Ｓｔｅｐ２０３）。既述のとおり、点観測変位φｉｊの添え字ｉは、対象領域ＴＡにある複数の基準点Ｐｉを区別する意味で付されたものであり、添え字ｊは、観測時期を区別する意味で付されたものである。 When the surface observation displacement Φ j ′ and the direct displacement d ij are obtained, the point observation displacement φ ij is acquired based on these (Step 203). As described above, the subscript i of the point observation displacement φ ij is attached to distinguish the plurality of reference points P i in the target area TA, and the subscript j means to distinguish the observation period. It is attached.
ここまでで得られた直接変位ｄｉｊと点観測変位φｉｊに基づいて、暫定代表変位差Ｍｊ’を算出する（Ｓｔｅｐ２０４）。なお、暫定代表変位差Ｍｊ’の添え字ｊは、観測時期を区別する意味で付されたものである。ここで使用される直接変位ｄｉｊは、点観測変位φｉｊを取得した観測時期に「対応する計測時期」に取得されたものである。観測時期と計測時期が同時期であれば、あるいは図４のように観測時期、計測時期がともにｍ回ずつであれば、観測時期に「対応する計測時期」は容易に判断できる。しかしながら、図５に示すように計測時期が観測時期とは異なり、しかもそれぞれ実施回数が異なる場合は、観測時期と計測時期との対応が必然的とはならないこともある。この場合、観測時期に最も近い時期（直前／直後）を「対応する計測時期」とすることもできるし、図５に示すように観測時期の前後の計測時期の結果に基づいて観測時期における直接変位ｄｉｊを求め、つまり擬似的に観測時期において直接変位ｄｉｊが取得されたものとみなし、この直接変位ｄｉｊを「対応する計測時期」に取得されたものとすることもできる。 Based on the direct displacement d ij and the point observation displacement φ ij obtained so far, a provisional representative displacement difference M j ′ is calculated (Step 204). Note that the subscript j of the provisional representative displacement difference M j ′ is added to distinguish the observation periods. The direct displacement d ij used here is acquired at “corresponding measurement time” to the observation time when the point observation displacement φ ij is acquired. If the observation period and the measurement period are the same period, or if the observation period and the measurement period are both m times as shown in FIG. 4, the “corresponding measurement period” can be easily determined. However, as shown in FIG. 5, when the measurement period is different from the observation period and the number of executions is different, the correspondence between the observation period and the measurement period may not be necessarily required. In this case, the time closest to the observation time (immediately before / immediately) can be set as the “corresponding measurement time”, or directly in the observation time based on the result of the measurement time before and after the observation time as shown in FIG. It is also possible to obtain the displacement d ij , that is, to assume that the direct displacement d ij is acquired in a pseudo-observation time, and to acquire the direct displacement d ij at the “corresponding measurement time”.
暫定代表変位差Ｍｊ’は、観測時期ごとに求められ、従来から知られている種々の統計処理によって算出することができる。例えば、ある観測時期において基準点Ｐｉごとに点観測変位φｉｊと直接変位ｄｉｊ（対応する計測時期のもの）の変位差Ｄｉｊを求め、これら複数（この場合ｎ個）の変位差Ｄｉｊの平均（算術平均）値を、当該観測時期における暫定代表変位差Ｍｊ’とすることができる。これを観測時期（ｊ＝１〜ｍ）だけ繰り返し行い、観測時期ごとの暫定代表変位差Ｍｊ’を算出する。 The provisional representative displacement difference M j ′ is obtained for each observation period, and can be calculated by various statistical processes conventionally known. For example, the displacement difference D ij between the point observation displacement φ ij and the direct displacement d ij (of the corresponding measurement time) is obtained for each reference point P i at a certain observation time, and a plurality of (n in this case) displacement differences D are obtained. The average (arithmetic average) value of ij can be the provisional representative displacement difference M j ′ at the observation time. This is repeated for the observation period (j = 1 to m), and the temporary representative displacement difference M j ′ for each observation period is calculated.
観測時期ごとの暫定代表変位差Ｍｊ’と各基準点Ｐｉの変位差Ｄｉｊが得られると、これらに基づいて判定用誤差Ｅが算出される（Ｓｔｅｐ２０５）。この判定用誤差Ｅは、従来から知られている種々の統計処理によって求めることができ、例えば、下式のように各観測時期における偏差二乗和（変位差Ｄｉｊと暫定代表変位差Ｍｊ’の偏差の二乗和）を求め、さらに全ての観測時期の偏差二乗和を総和したものに基づいて算出される値を、判定用誤差Ｅとすることができる。
判定用誤差Ｅが得られると、あらかじめ定めた閾値εと照らし合わせる（Ｓｔｅｐ２０６）。ここで判定用誤差Ｅが閾値εを超える場合（Ｙｅｓ）は、「特異点」を除外し（Ｓｔｅｐ２０７）、判定用誤差Ｅが閾値εを超えない場合（Ｎｏ）は、暫定代表変位差Ｍｊ’をそのまま当該観測時期（例えば最新の観測時期）における対象領域ＴＡの代表値として確定する（Ｓｔｅｐ２０８）。 When the determination error E is obtained, it is compared with a predetermined threshold value ε (Step 206). If the determination error E exceeds the threshold ε (Yes), “singularity” is excluded (Step 207), and if the determination error E does not exceed the threshold ε (No), the temporary representative displacement difference M j 'Is determined as it is as a representative value of the target area TA in the observation period (for example, the latest observation period) (Step 208).
判定用誤差Ｅが閾値εを超える場合に除外される特異点は、「基準点単位偏差二乗和Ｓｐｉ」が最も大きな値を示す基準点とすることができる。この「基準点単位偏差二乗和Ｓｐｉ」」は、下式に示すように、複数（ｊ＝１〜ｍ）の観測時期の偏差二乗和の総和を基準点ごとに求めたものである。
あるいは、特異点として「時期単位偏差二乗和Ｓｔｊ」が最も大きな値を示す観測時期（時期であるが、便宜上特異点とする）とすることができる。この「時期単位偏差二乗和Ｓｔｊ」は、下式に示すように、複数（ｉ＝１〜ｎ）の基準点Ｐｉの偏差二乗和の総和を観測時期ごとに求めたものである。
判定用誤差Ｅが閾値εを超える場合は、特異点を除外したうえで再度、暫定代表変位差Ｍｊ’を算出し（Ｓｔｅｐ２０４）、判定用誤差Ｅを求め（Ｓｔｅｐ２０５）、判定用誤差Ｅと閾値εと照らし合わせる（Ｓｔｅｐ２０６）。そして、判定用誤差Ｅが閾値εを超えないと判断されるまで、特異点を除外しながらＳｔｅｐ２０４〜Ｓｔｅｐ２０６が繰り返し行われる。 When the determination error E exceeds the threshold ε, the singular point is excluded and the temporary representative displacement difference M j ′ is calculated again (Step 204), the determination error E is obtained (Step 205), and the determination error E and The threshold value ε is checked (Step 206). Then, Step 204 to Step 206 are repeatedly performed while excluding singular points until it is determined that the determination error E does not exceed the threshold ε.
既述のとおり、Ｓｔｅｐ２０６で判定用誤差Ｅが閾値εを超えないと判断されると、暫定代表変位差Ｍｊ’を「当該観測時期（例えば最新の観測時期）における代表変位差Ｍ」として確定する（Ｓｔｅｐ２０８）。そして、当該観測時期（例えば最新の観測時期）における面観測変位Φｊ’を代表変位差Ｍで補正する（代表変位差Ｍだけオフセットする）ことで、当該観測時期における確定面観測変位Φ（干渉ＳＡＲによる変位）を得る。これにより実測の変位がもつ誤差が軽減され、すなわち確定面観測変位Φ（干渉ＳＡＲによる変位）の精度を向上させることができるわけである。
As described above, when it is determined in
本願発明の領域変位算出システム、領域変位算出方法、及び領域変位算出プログラムは、ダム等の構造物や、地すべりや深層崩壊のおそれがある斜面など、変位のモニタリングが有効である場所に特に効果的に利用することができる。本願発明を利用すれば、大規模構造物の早期補強・補修を可能にし、地すべり等を監視することで斜面災害の回避が可能になることを考えれば、産業上利用できるうえに社会的にも貢献が期待できる発明といえる。 The region displacement calculation system, region displacement calculation method, and region displacement calculation program of the present invention are particularly effective in places where displacement monitoring is effective, such as structures such as dams, slopes that may cause landslides and deep collapse. Can be used. If the invention of the present application is used, it will be possible to reinforce and repair large-scale structures at an early stage, and it will be possible to avoid slope disasters by monitoring landslides. It can be said that the invention is expected to contribute.
１００ 領域変位算出システム
１０１ 基準点情報記憶手段
１０２ 面観測変位記憶手段
１０３ 直接変位記憶手段
１０４ 点観測変位取得手段
１０５ 変位算出手段
１０６ 暫定代表変位差算出手段
１０７ 判定用誤差算出手段
１０８ 照合手段
１０９ 閾値記憶手段
１１０ 特異点除外手段
１１１ 代表変位差確定手段
１１２ 面観測変位補正手段
Ｐ 基準点
ＴＡ 対象領域
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基準点を直接計測して得られた「直接変位」を記憶する直接変位記憶手段と、
差分干渉合成開口レーダによって得られた前記対象領域の変位である「面観測変位」を記憶する面観測変位記憶手段と、
前記面観測変位、及び前記基準点の位置に基づいて、該基準点における差分干渉合成開口レーダの結果である「点観測変位」を得る点観測変位取得手段と、
前記基準点の前記直接変位と前記点観測変位に基づいて、該基準点ごとに「変位差」を求める変位差算出手段と、
複数の前記基準点の前記変位差に基づいて、「暫定代表変位差」を求める暫定代表変位差算出手段と、
前記基準点ごとに前記変位差と前記暫定代表変位差との差である「偏差」を求めるとともに、複数の前記基準点の該偏差に基づいて「判定用誤差」を求める判定用誤差算出手段と、
前記判定用誤差を、あらかじめ定めた閾値に基づく判定条件に照らし合わせる照合手段と、
前記判定用誤差が前記判定条件から外れるときは、最も大きな前記偏差を示す基準点を除外したうえで、前記暫定代表変位差算出手段に前記暫定代表変位差を算出させる特異点除外手段と、
前記判定用誤差が前記判定条件を満たすときは、前記暫定代表変位差を前記対象領域の代表変位差として確定する代表変位差確定手段と、
確定した前記代表変位差に基づいて、前記面観測変位を補正する面観測変位補正手段と、
を備えたことを特徴とする領域変位算出システム。 An area displacement calculation system for obtaining a displacement of a target area where a plurality of reference points are installed,
Direct displacement storage means for storing “direct displacement” obtained by directly measuring the reference point;
A surface observation displacement storage means for storing a “surface observation displacement” that is a displacement of the target area obtained by the differential interference synthetic aperture radar;
Point observation displacement acquisition means for obtaining a “point observation displacement” as a result of the differential interference synthetic aperture radar at the reference point based on the surface observation displacement and the position of the reference point;
A displacement difference calculating means for obtaining a “displacement difference” for each reference point based on the direct displacement of the reference point and the point observation displacement;
Temporary representative displacement difference calculating means for obtaining a “temporary representative displacement difference” based on the displacement differences of a plurality of the reference points;
A determination error calculating means for obtaining a “deviation” that is a difference between the displacement difference and the provisional representative displacement difference for each reference point, and obtaining a “determination error” based on the deviation of the plurality of reference points; ,
Collating means for comparing the determination error with a determination condition based on a predetermined threshold;
When the determination error deviates from the determination condition, after removing the reference point indicating the largest deviation, the singular point exclusion means for causing the temporary representative displacement difference calculation means to calculate the temporary representative displacement difference;
When the determination error satisfies the determination condition, representative displacement difference determination means for determining the temporary representative displacement difference as a representative displacement difference of the target area;
Surface observation displacement correction means for correcting the surface observation displacement based on the determined representative displacement difference;
An area displacement calculation system comprising:
前記面観測変位記憶手段は、２以上の観測時期における前記面観測変位を記憶し、
前記点観測変位取得手段は、前記観測時期ごとに前記点観測変位を取得し、
前記変位差算出手段は、前記観測時期に対応する前記計測時期の前記直接変位と、該観測時期の前記点観測変位に基づいて、前記観測時期ごとに前記変位差を求め、
前記暫定代表変位差算出手段は、前記観測時期ごとに前記暫定代表変位差を求め、
前記判定用誤差算出手段は、前記観測時期ごとに前記基準点の前記偏差を求めるとともに、複数の該偏差に基づいて前記判定用誤差を求める、
ことを特徴とする請求項１記載の領域変位算出システム。 The direct displacement storage means stores the direct displacement at two or more measurement times,
The surface observation displacement storage means stores the surface observation displacement at two or more observation periods,
The point observation displacement acquisition means acquires the point observation displacement for each observation period,
The displacement difference calculating means obtains the displacement difference for each observation period based on the direct displacement of the measurement period corresponding to the observation period and the point observation displacement of the observation period,
The temporary representative displacement difference calculating means obtains the temporary representative displacement difference for each observation period,
The determination error calculating means calculates the deviation of the reference point for each observation period, and determines the determination error based on a plurality of the deviations.
The region displacement calculation system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項２記載の領域変位算出システム。 The singular point exclusion means obtains a “reference point unit deviation sum of squares” that is a sum of squares of the deviations at two or more observation periods for each reference point, and a reference indicating the largest reference point unit deviation sum of squares Exclude points,
The region displacement calculation system according to claim 2.
ことを特徴とする請求項２記載の領域変位算出システム。 The singularity removal means obtains a “sum of unit deviation of squares” that is a sum of squares of the deviations of a plurality of the reference points for each observation period, and excludes an observation period that shows the largest sum of squares of the period unit deviation. To
The region displacement calculation system according to claim 2.
前記基準点を直接計測して、ぞれぞれの基準点の「直接変位」を取得する直接変位取得工程と、
差分干渉合成開口レーダによって、前記対象領域の変位である「面観測変位」を取得する面観測変位取得工程と、
前記面観測変位、及び前記基準点の位置に基づいて、該基準点における差分干渉合成開口レーダの結果である「点観測変位」を得る点観測変位取得工程と、
前記基準点の前記直接変位と前記点観測変位に基づいて、該基準点ごとに「変位差」を求める変位差算出工程と、
複数の前記基準点の前記変位差に基づいて、「暫定代表変位差」を求める暫定代表変位差算出工程と、
前記基準点ごとに前記変位差と前記暫定代表変位差との差である「偏差」を求めるとともに、複数の前記基準点の該偏差に基づいて「判定用誤差」を求める判定用誤差算出工程と、
前記判定用誤差を、あらかじめ定めた閾値に基づく判定条件に照らし合わせる照合工程と、
前記判定用誤差が前記判定条件から外れるときは、最も大きな前記偏差を示す基準点を除外する特異点除外工程と、
前記判定用誤差が前記判定条件を満たすときは、前記暫定代表変位差を前記対象領域の代表変位差として確定する代表変位差確定工程と、
確定した前記代表変位差に基づいて、前記面観測変位を補正する面観測変位補正工程と、
を備え、
前記判定用誤差が前記判定条件から外れるときは、再度、前記暫定代表変位差算出工程において、前記特異点除外工程で除外した前記基準点を除く前記変位差に基づいて、前記暫定代表変位差を求める、
ことを特徴とする領域変位算出方法。 A region displacement calculation method for obtaining a displacement of a target region where a plurality of reference points are installed,
A direct displacement acquisition step of directly measuring the reference point and acquiring "direct displacement" of each reference point;
A surface observation displacement acquisition step of acquiring a “surface observation displacement” that is a displacement of the target area by a differential interference synthetic aperture radar;
A point observation displacement acquisition step for obtaining a “point observation displacement” that is a result of the differential interference synthetic aperture radar at the reference point based on the surface observation displacement and the position of the reference point;
A displacement difference calculating step for obtaining a “displacement difference” for each reference point based on the direct displacement of the reference point and the point observation displacement;
A provisional representative displacement difference calculating step for obtaining a “temporary representative displacement difference” based on the displacement differences of a plurality of the reference points;
A determination error calculation step for obtaining a “deviation” that is a difference between the displacement difference and the provisional representative displacement difference for each reference point, and obtaining a “determination error” based on the deviation of the plurality of reference points; ,
A matching step of comparing the determination error with a determination condition based on a predetermined threshold;
When the determination error deviates from the determination condition, a singular point exclusion step of excluding the reference point showing the largest deviation,
When the determination error satisfies the determination condition, a representative displacement difference determination step for determining the provisional representative displacement difference as a representative displacement difference of the target region;
A surface observation displacement correction step for correcting the surface observation displacement based on the determined representative displacement difference;
With
When the determination error deviates from the determination condition, the temporary representative displacement difference is calculated based on the displacement difference excluding the reference point excluded in the singular point exclusion step again in the temporary representative displacement difference calculation step. Ask,
A region displacement calculation method characterized by the above.
前記面観測変位取得工程では、２以上の観測時期で前記面観測変位を取得し、
前記点観測変位取得工程では、前記観測時期ごとに前記点観測変位を取得し、
前記変位差算出工程では、前記観測時期に対応する前記計測時期の前記直接変位と、該観測時期の前記点観測変位に基づいて、前記観測時期ごとに前記変位差を求め、
前記暫定代表変位差算出工程では、前記観測時期ごとに前記暫定代表変位差を求め、
前記判定用誤差算出工程では、前記観測時期ごとに前記基準点の前記偏差を求めるとともに、複数の該偏差に基づいて前記判定用誤差を求める、
ことを特徴とする請求項５記載の領域変位算出方法。 In the direct displacement acquisition step, the direct displacement is acquired at two or more measurement times,
In the surface observation displacement acquisition step, the surface observation displacement is acquired at two or more observation periods,
In the point observation displacement acquisition step, the point observation displacement is acquired for each observation period,
In the displacement difference calculating step, the displacement difference is determined for each observation period based on the direct displacement of the measurement period corresponding to the observation period and the point observation displacement of the observation period,
In the provisional representative displacement difference calculating step, the provisional representative displacement difference is obtained for each observation period,
In the determination error calculation step, the deviation of the reference point is obtained for each observation period, and the determination error is obtained based on a plurality of the deviations.
The region displacement calculation method according to claim 5.
差分干渉合成開口レーダによって得られた前記対象領域の変位である「面観測変位」、及び前記基準点の位置に基づいて、該基準点における差分干渉合成開口レーダの結果である「点観測変位」を得る点観測変位取得処理と、
前記基準点を直接計測して得られた「直接変位」、及び該基準点の前記点観測変位に基づいて、該基準点ごとに「変位差」を求める変位差算出処理と、
複数の前記基準点の前記変位差に基づいて、「暫定代表変位差」を求める暫定代表変位差算出処理と、
前記基準点ごとに前記変位差と前記暫定代表変位差との差である「偏差」を求めるとともに、複数の前記基準点の該偏差に基づいて「判定用誤差」を求める判定用誤差算出処理と、
前記判定用誤差を、あらかじめ定めた閾値に基づく判定条件に照らし合わせる照合処理と、
前記判定用誤差が前記判定条件から外れるときは、最も大きな前記偏差を示す基準点を除外したうえで、前記暫定代表変位差算出処理に前記暫定代表変位差を算出させる特異点除外処理と、
前記判定用誤差が前記判定条件を満たすときは、前記暫定代表変位差を前記対象領域の代表変位差として確定する代表変位差確定処理と、
確定した前記代表変位差に基づいて、前記面観測変位を補正する面観測変位補正処理と、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする領域変位算出プログラム。 A program for causing a computer to execute a process for obtaining a displacement of a target area where a plurality of reference points are installed,
Based on the position of the reference point based on the displacement of the target area obtained by the differential interference synthetic aperture radar and the position of the reference point, the point observation displacement is the result of the differential interference synthetic aperture radar at the reference point. Point observation displacement acquisition processing to obtain
Displacement difference calculation processing for obtaining a “displacement difference” for each reference point based on the “direct displacement” obtained by directly measuring the reference point and the point observation displacement of the reference point;
Temporary representative displacement difference calculation processing for obtaining a “temporary representative displacement difference” based on the displacement differences of a plurality of the reference points;
A determination error calculation process for obtaining a “deviation” that is a difference between the displacement difference and the provisional representative displacement difference for each reference point, and for obtaining a “determination error” based on the deviation of the plurality of reference points; ,
A matching process for comparing the determination error with a determination condition based on a predetermined threshold;
When the determination error deviates from the determination condition, after removing the reference point indicating the largest deviation, the singular point exclusion process that causes the temporary representative displacement difference calculation process to calculate the temporary representative displacement difference; and
When the determination error satisfies the determination condition, representative displacement difference determination processing for determining the provisional representative displacement difference as a representative displacement difference of the target area;
Surface observation displacement correction processing for correcting the surface observation displacement based on the determined representative displacement difference;
To cause the computer to execute a region displacement calculation program.
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