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Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der Priorität der am 29. August 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr.
2019-156295 , deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte, eine Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte und ein Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte und insbesondere ein Verfahren zum Verbessern einer Genauigkeit einer Original-Deformationskarte, die durch ein Radar mit synthetischer Apertur (das im Folgenden als „SAR“ abgekürzt sein kann) erfasst wird, das in einem Flugobjekt (einer Plattform) wie beispielsweise einem künstlichen Satelliten oder einem Flugzeug installiert ist.
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Hintergrundtechnik
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In den letzten Jahren werden Forschung, Anwendung und Nutzung von Fernerkundung aktiv vorangetrieben und sind verschiedene Methoden vorgeschlagen worden. Insbesondere verwendet eine Interferenztechnik in einem Radar Phaseninformation einer Funkwelle und kann effektiv eine Weitbereichmessung unter Verwendung eines in einem künstlichen Satelliten installierten Radars ausführen. Vor diesem Hintergrund werden viele Satelliten in eine Umlaufbahn gebracht, die jeweils mit dem Radar ausgestattet sind, und werden die Erfassungsfrequenz und die Verfügbarkeit von Radarbildern verbessert.
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Beispielsweise sind verschiedene Datenverarbeitungssysteme entwickelt worden, die dafür konfiguriert sind, eine Bildanalyse der Bodenoberfläche unter Verwendung der Radarbilder auszuführen. Unter diesen ist ein System zum Analysieren der Bodenoberfläche unter Verwendung der Radarbilder bekannt, die durch ein Radar mit synthetischer Apertur (SAR) aufgenommen werden, das in einem Flugobjekt (Plattform) wie beispielsweise einem künstlichen Satelliten oder einem Flugzeug installiert ist (im Folgenden als „SAR-Bildanalyse“ bezeichnet). Das Radar mit synthetischer Apertur (SAR) ist ein Radar, das in der Lage ist, Radarbilder zu erfassen, indem das Flugobjekt (Plattform) wie beispielsweise ein künstlicher Satellit oder ein Flugzeug mit einer Radareinrichtung ausgestattet wird, und indem eine Mikrowelle in Richtung zur Bodenoberfläche ausgesendet wird, während sich das Flugobjekt (die Plattform) bewegt. Die durch das SAR erfassten Radarbilder werden auch als SAR-Bilder bezeichnet.
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Als eines der Hauptmerkmale des SAR ist es möglich, die Bodenoberfläche unabhängig vom Wetter oder von der Tages- oder Nachtzeit zu beobachten, indem von der Radareinrichtung selbst die Mikrowelle ausgesendet wird, die eine Wolke durchdringt, und dergleichen, und die Bodenoberfläche über einen weiten Bereich durch Beobachten der Bodenoberfläche vom Himmel aus auf einmal beobachtet wird. Zusätzlich wird als eine Art von Anwendungstechniken des SAR eine Technik einer interferometrischen Analyse eines Radars mit synthetischer Apertur zur interferometrischen Verarbeitung der Radarbilder (SAR-Bilder) entwickelt, die sich in der Aufnahmezeit und/oder in der Umlaufbahn unterscheiden (vergl. beispielsweise
US 6583751 B (nachstehend als „Patentdokument 1“ bezeichnet)). Hierin bedeutet die interferometrische Verarbeitung eine Verarbeitung von Messinformation einer sehr kleinen Abstandsänderung (die nachstehend auch als „Deformationsinformation“ bezeichnet wird) auf der Grundlage von Phaseninformation, die in den Radarbildern (SAR-Bildern) enthalten ist. Durch die interferometrische Verarbeitung wird eine Original-Deformationskarte erfasst. Hierbei stellt die Original-Deformationskarte eine Verteilung von Werten dar, die jeweils eine Geschwindigkeit anzeigen, mit der die Bodenoberfläche und eine künstliche Struktur sich über eine bestimmte Zeitdauer deformieren.
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Patentdokument 1 offenbart ein Verfahren (eine Technik) zum Verbessern einer Genauigkeit durch Überlagern einer wesentlich höheren Anzahl von Radarbildern (SAR-Bildern). Bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Verfahren ist es möglich, eine viel kleinere Deformation der Bodenoberfläche und/oder der künstlichen Struktur zu erfassen, indem eine atmosphärische Verzögerung und/oder ein Umlaufbahnfehler weiter vermindert werden. Daher sind Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Katastrophenüberwachung, Hafenüberwachung und Vulkanüberwachung weit verbreitet.
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Die in Patentdokument 1 offenbarte Erfindung ermöglicht es, die Deformationsinformation (Original-Deformationskarte) mit einer Genauigkeit zu erfassen, die derjenigen von Messinformation oder dergleichen ähnlich ist, und hat Aufmerksamkeit erregt.
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Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, stellt das SAR das SAR-Bild mit zwei Dimensionen bereit. Eine Dimension des SAR-Bildes wird als eine Entfernung bezeichnet und ist ein Sichtlinienabstand vom Radar zu einem bestrahlten Zielobjekt. Eine andere Dimension des SAR-Bildes wird als Richtungswinkel (Azimut) bezeichnet und erstreckt sich senkrecht zur Entfernung. Das wichtigste Merkmal des SAR ist, dass ein kohärentes Koordinatensystem verwendet wird. Daher ist es möglich, eine Entfernungsdifferenz zwischen zwei oder mehr SAR-Bildern der gleichen Oberfläche (SAR-Interferometer) mit einer Genauigkeit bei der kurzen Wellenlänge des SAR zu messen. Hierin wird unter den zwei oder mehr SAR-Bildern ein Hauptbild auch als Master-SAR-Bild bezeichnet, wohingegen ein sekundäres Bild auch als Slave-SAR-Bild bezeichnet wird. Daher ist es möglich, die Information der Abstandsänderung (Deformationsinformation; Original-Deformationskarte) zu erhalten, indem das Master-SAR-Bild mit dem Slave-SAR-Bild überlagert wird.
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Andererseits ist als eine bekannte Technik zum Messen einer Deformation der Bodenoberfläche ein Verfahren (Technik) zum Erfassen von Messinformation unter Verwendung einer Messung oder eines GPS (Global Positioning System) bekannt. Die Messinformation ist Information, die durch Messen eines Messkoordinatenwerts, eines Höhenwerts und einer Messdeformation durch Bereitstellen eines Bezugspunkts und Installieren und Betreiben von Messinstrumenten und/oder GPS-Instrumenten am Boden erhalten wird. Ein solches Verfahren zum Erfassen der Messinformation wird derzeit häufig als Verfahren zum Messen der Deformation der Bodenoberfläche verwendet. Dieses Verfahren hat jedoch die Nachteile dahingehend, dass für eine Messung über einen weiten Bereich viel Personal erforderlich ist und dass eine Installation der Messinstrumente erforderlich ist. Es wird daher erwartet, dass für das Verfahren zum Erfassen der Messinformation die Original-Deformationskarte, die durch das interferometrische Radar mit synthetischer Apertur (im Folgenden als „InSAR“ bezeichnet) erfasst wird, zur parallelen Verwendung, Interpolation oder Migration verwendet wird.
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Darüber hinaus sind einige Techniken bekannt, bei denen das GPS und das Radar mit synthetischer Apertur (SAR) kombiniert werden.
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Beispielsweise offenbart die
JP 2017-049089 A (nachstehend als „Patentdokument 2“ bezeichnet) eine Informationsverarbeitungseinrichtung, die in der Lage ist, einen Absolutwert einer Bodenoberflächenposition eines durch das InSAR beobachteten Variationsmaßes leicht zu erfassen. Ein SAR-Bildinformationsverarbeitungssystem weist einen SAR-Satelliten, der mit dem SAR ausgestattet ist, eine SAR-Bilddatenakkumulations- und -bereitstellungseinrichtung, ein Kommunikationsnetz, mehrere elektronische Bezugspunkte, eine GNSS- (Global Navigation Satellite System) Datenakkumulations- und -bereitstellungseinrichtung und die Informationsverarbeitungseinrichtung auf. Die mehreren elektronischen Bezugspunkte sind Messeinrichtungen, von denen jedes Positionsinformation durch Empfangen von Funkwellen von mehreren GPS- (Global Positioning System) Satelliten erfasst. Die GNSS-Datenakkumulations- und -bereitstellungseinrichtung akkumuliert die Positionsinformation, die von den mehreren elektronischen Bezugspunkten empfangen wird, und führt die Positionsinformation über das Kommunikationsnetz der Informationsverarbeitungseinrichtung oder dergleichen zu.
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In Patentdokument 2 ist eine Pixelversatzanalyse eine Verarbeitung zum Berechnen eines Variationsmaßes durch Messen eines Positionsversatzes zwischen dem Master-SAR-Bild und dem Slave-SAR-Bild, die zwei Amplitudenbilder sind. Information, die den durch die Pixelversatzanalyse erhaltenen Positionsversatz anzeigt, enthält zwei Komponenten in einer Querrichtung (Entfernungsrichtung) und einer Längsrichtung (Azimutrichtung) des SAR-Bildes. Eine Komponente in Azimutrichtung stellt direkt die Variation (Hebung) in der Azimutrichtung der Bodenoberfläche dar. Andererseits stellt eine Komponente in der Entfernungsrichtung die Variation (Deformation) entlang einer Linie dar, die den SAR-Satelliten und die Bodenoberfläche verbindet. Ein Pixelversatzverfahren ist eine Technik zum Messen der Deformation der Bodenoberfläche durch präzises Ausrichten der beiden SAR-Bilder. Bei diesem Verfahren ist es möglich, als Deformation der Bodenoberfläche einen lokalen Positionsversatz zu messen, der nach dem Ausrichten (Anpassen) der beiden SAR-Bilder verbleibt.
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Der gleiche elektronische Bezugspunkt entspricht einem ersten Pixel im Master-SAR-Bild und einem zweiten Pixel im Slave-SAR-Bild. Eine Informationsverarbeitungseinheit erhält einen Korrelationsausdruck (Korrelationsbeziehung) zwischen einer absoluten Koordinatenänderung des ersten Pixels und des zweiten Pixels und einer Beobachtungsabstandsänderung des SAR. Die Beobachtungsabstandsänderung kann durch Kombinieren von Ergebnissen zweier Umlaufbahnen berechnet werden, die aus einer nördlichen Umlaufbahn (aufsteigende Umlaufbahn) und einer südlichen Umlaufbahn (absteigende Umlaufbahn) des SAR-Satelliten bestehen. Im GNSS wird die Variation der Bodenoberfläche mit Werten in drei Dimensionen erfasst (geozentrische Koordinaten XYZ, Längengrad, Breitengrad und Ellipsoidhöhe). Andererseits kann das InSAR Werte in einer Dimension in einer Richtung der Linie messen, die den SAR-Satelliten und die Bodenoberfläche verbindet (in einer Sichtlinienrichtung des Satelliten). Daher ist es durch Umwandeln des vom GNSS erhaltenen Variationsmaßes in ein Variationsmaß in der Sichtlinienrichtung des SAR-Satelliten möglich, eine wechselseitige Korrelation zwischen den Variationsmaßen zu erfassen. Darüber hinaus können Variationsmaße an Positionen ohne elektronischen Bezugspunkt aus dem durch das SAR erhaltenen topografischen Randbereich berechnet werden.
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Darüber hinaus offenbart die
US 2009/0237297 A1 (nachfolgend als „Patentdokument 3“ bezeichnet) ein Verfahren zum Darstellen von Oberflächendeformationsmessungen. Das InSAR wird verwendet, um Oberflächendeformationskarten mit hoher räumlicher Auflösung zu erhalten. Eine Einschränkung des InSAR besteht darin, dass das InSAR nur Information über eine Deformation der Landoberfläche in der Sichtlinienrichtung des Raumfahrzeugs oder Flugzeugs liefert, das die Bilder aufnimmt. Hochauflösende GPS-Stationen, die bei kontinuierlichem, automatisiertem Betrieb eine Empfindlichkeit von weniger als einem Zentimeter bereitstellen können, können in die InSAR-Messtechnologie integriert werden, um die Genauigkeit von Oberflächendeformationsmessungen zu verbessern. GPS-Daten können über die gleiche Zeitspanne wie diejenige der InSAR-Daten zusammengestellt und in einer Sichtlinienrichtung aufgelöst werden, die durch die InSAR-Daten dargestellt wird. Eine Korrektur der InSAR-Daten kann bestimmt werden, um die InSAR-Daten an den Orten, an denen die GPS-Messungen verfügbar sind, mit den GPS-Daten abzugleichen. Die Korrektur wird ferner in einem Schritt bestimmt, in dem eine Ebene an die InSAR-Daten angepasst werden kann, so dass die durchschnittliche Sichtliniendeformation um den Rand der zu überwachenden Szene, die durch einen Benutzer bestimmt wird, herum gleich Null ist. Da die Korrektur eine lineare Interpolation zwischen dem Szenenrand und den GPS-Positionen ist, können verbesserte Ergebnisse erzielt werden, indem ein Szenenrand definiert wird, der die dem überwachten Bereich am nächsten gelegenen Positionen am besten darstellt, von denen sicher angenommen werden kann, dass sie eine Deformation von null haben. Die auf die vorstehend erwähnte Weise ermittelte Korrektur kann unter Verwendung einer minimal gekrümmten Oberfläche zwischen bekannten Punkten auf die InSAR-Daten angewendet werden. Die Anwendung der Korrekturen führt zu einem korrigierten Sichtlinienbild.
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Die vorstehend erwähnten Patentdokumente 2 und 3 weisen jedoch die folgenden Probleme auf.
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Insbesondere offenbart Patentdokument 2 lediglich eine technische Idee zum Erfassen des Absolutwerts der Bodenoberflächenposition durch Korrigieren des durch das InSAR beobachteten Variationsmaßes unter Verwendung der Positionsinformation, die unter Verwendung des GPS erfasst wird. Hierbei ist die Positionsinformation Information, die durch Messen der geozentrischen Koordinaten XYZ, des Längengrads, des Breitengrads und der Ellipsoidhöhe erhalten werden. Das heißt, in Patentdokument 2 stellt die Positionsinformation lediglich einen Höhenwert Z (absoluter Wert) an jeder Messposition (Koordinaten X, Y) zu jedem Zeitpunkt dar und stellt niemals eine gemessene Deformation ΔZ (relativer Wert) dar, die eine Differenz zwischen Höhenwerten Z zu verschiedenen Zeiten anzeigt.
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Patentdokument 3 offenbart lediglich eine technische Idee zum Korrigieren der InSAR-Daten, so dass die InSAR-Daten und die GPS-Daten an Orten, an denen GPS-Messungen verfügbar sind, miteinander abgeglichen werden. Hierbei versteht es sich, dass die GPS-Daten die Positionsinformation darstellen, die unter Verwendung des GPS erfasst wird, wie in dem vorstehend erwähnten Patentdokument 2. Das heißt, auch in Patentdokument 3 stellen die GPS-Daten lediglich den Höhenwert Z (Absolutwert) an jeder Messposition (Koordinaten X, Y) zu jedem Zeitpunkt dar und stellen niemals die gemessene Deformation ΔZ (relativer Wert) dar, die die Differenz zwischen den Höhenwerten Z zu verschiedenen Zeiten anzeigt.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, offenbart oder lehrt keines der Patentdokumente 2 und 3 die Verwendung von Messinformation, die die gemessene Deformation enthält, die die Differenz zwischen den Höhenwerten an jeder Messposition zu verschiedenen Zeiten ist.
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Andererseits treten in einem Fall, in dem solche Messinformation auf die Original-Deformationskarte zur parallelen Verwendung, Interpolation oder Migration angewendet wird, die folgenden Probleme auf.
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Das heißt, aufgrund eines Unterschieds zwischen beiden Messverfahren zum Erhalten der Messinformation und zum Erhalten der Original-Versatzkarte gibt es einen relativ großen Unterschied zwischen den Bezugspunkten der beiden Messverfahren. Daher besteht ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, die Messinformation zur parallelen Verwendung, Interpolation oder Migration auf die Original-Deformationskarte anzuwenden. Insbesondere ist ein Hauptfaktor eines Fehlers zwischen der Messinformation und der Original-Deformationskarte ein Unterschied im Bezugspunkt. Hierin wird der Bezugspunkt auch als Fixpunkt oder unbeweglicher Punkt bezeichnet. Beide Messverfahren definieren den Bezugspunkt basierend auf einem bestimmten Index und berechnen relative Höhenwerte oder Deformationsmaße vom Bezugspunkt. Obwohl eine relative Genauigkeit der Deformationen bei jedem einzelnen Messverfahren hoch ist, wird daher ein Fehler verursacht, wenn die beiden Messverfahren verglichen werden. Es wird angemerkt, dass der „Bezugspunkt“, auf den hier Bezug genommen wird, eine ganz andere Bedeutung hat als der in Patentdokument 2 beschriebene „elektronische Bezugspunkt“. Das heißt, der in Patentdokument 2 beschriebene „elektronische Bezugspunkt“ bedeutet eine Positionsbestimmungseinrichtung (Messpunkt) zum Erfassen der Positionsinformation. Im Vergleich dazu bedeutet der „Bezugspunkt“ in der vorliegenden Erfindung den Punkt (Fixpunkt; unbeweglicher Punkt), der basierend auf dem bestimmten Index definiert wird.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das vorstehend erwähnte Problem entwickelt und hat die Aufgabe, ein Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte, eine Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte und ein Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Genauigkeit einer Original-Deformationskarte zu verbessern.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte bereitgestellt, mit den Schritten zum Empfangen von Messinformation und einer Original-Deformationskarte, wobei die Messinformation an mindestens einem Messpunkt gemessen wird und einen Messkoordinatenwert, einen Höhenwert und eine Messdeformation enthält, wobei die Original-Deformationskarte durch ein interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur (InSAR) erfasst wird und SAR-Koordinatenwerte und SAR-Deformationen in einem vorgegebenen Bereich enthält, der den Messpunkt enthält; Erzeugen einer Fehlerkarte durch Berechnen eines Fehlers zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte und Ausfuhren einer Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers; Korrigieren der Original-Deformationskarte unter Verwendung der Fehlerkarte; und Erzeugen einer korrigierten Deformationskarte als eine hochgenaue Deformationskarte.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte bereitgestellt, die aufweist: eine Datenerfassungseinheit, die dafür konfiguriert ist, Messinformation und eine Original-Deformationskarte zu empfangen, wobei die Messinformation an mindestens einem Messpunkt gemessen wird und einen Messkoordinatenwert, einen Höhenwert und eine Messdeformation aufweist, wobei die Original-Deformationskarte durch ein interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur (InSAR) erfasst wird und SAR-Koordinatenwerte und SAR-Deformationen in einem vorgegebenen Bereich enthält, der den Messpunkt enthält; eine Fehlerkartenerzeugungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Fehlerkarte durch Berechnen eines Fehlers zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte und Ausführen einer Interpolationsverarbeitung für den Fehler zu erzeugen; eine Deformationskartenkorrektureinheit, die dafür konfiguriert ist, die Original-Deformationskarte unter Verwendung der Fehlerkarte zu korrigieren; und eine Datenausgabeeinheit, die dafür konfiguriert ist, die korrigierte Deformationskarte als eine hochgenaue Deformationskarte zu erzeugen.
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Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte bereitgestellt, das einen Computer veranlasst, als eine Datenerfassungseinrichtung zum Empfangen von Messinformation und einer Original-Deformationskarte, wobei die Messinformation bei mindestens einem Messpunkt gemessen wird und einen Messkoordinatenwert, einen Höhenwert und eine Messdeformation enthält, wobei die Original-Deformationskarte durch ein interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur (InSAR) erfasst wird und SAR-Koordinatenwerte und SAR-Deformationen in einem vorgegebenen Bereich enthält, der den Messpunkt enthält; eine Fehlerkartenerzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Fehlerkarte durch Berechnen eines Fehlers zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte und Ausführen einer Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers; eine Deformationskartenkorrektureinrichtung zum Korrigieren der Original-Deformationskarte unter Verwendung der Fehlerkarte; und eine Datenausgabeeinrichtung zum Erzeugen der korrigierten Deformationskarte als eine hochgenaue Deformationskarte zu arbeiten.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Genauigkeit einer Original-Deformationskarte zu verbessern.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Systems zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Verwendung bei der Erläuterung eines Verfahrens zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte, das durch die in 1 dargestellte Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte ausgeführt wird;
- 3 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Hardwarekonfiguration der in 1 dargestellten Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte;
- 4 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen einer detaillierten Konfiguration einer Fehlerkartenerzeugungseinheit zur Verwendung in der in 3 dargestellten Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte;
- 5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Verwendung bei der Erläuterung einer Funktionsweise der in 4 dargestellten Fehlerkartenerzeugungseinheit;
- 6 zeigt eine Ansicht zum Darstellen eines Beispiels von Messinformation und einer Original-Deformationskarte;
- 7 zeigt eine Ansicht zum Darstellen eines Beispiels der Erzeugung einer Fehlerkarte; und
- 8 zeigt eine Ansicht zum Darstellen eines Beispiels der Erzeugung einer hochgenauen Deformationskarte.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Beispielhafte Ausführungsform
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1 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Systems zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel wird angenommen, dass ein Flugobjekt (Plattform) ein künstlicher Satellit 1 ist. Das Flugobjekt (die Plattform) kann jedoch auch ein Flugzeug sein. Der künstliche Satellit 1 weist einen Satellitenkörper 1a, eine SAR-Antenne 1b und eine Kommunikationsantenne 1c auf. Außerdem weist der künstliche Satellit 1 eine interferometrische SAR-Analyseschaltung (nicht dargestellt) innerhalb des Satellitenkörpers 1a auf. Der künstliche Satellit 1 wird auch als SAR-Satellit bezeichnet, da der künstliche Satellit 1 die SAR-Antenne 1b aufweist.
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Während der künstliche Satellit 1 eine Umlaufbewegung in einer vorgegebenen Umlaufrichtung ausführt, sendet (emittiert) er von der SAR-Antenne 1b mehrere Sendewellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten (Zeiten) in Richtung zu einem Beobachtungsbereich (vorgegebenen Bereich) auf der Bodenoberfläche in einer Off-Nadir-Richtung unter den gleichen Bedingungen. Hierin zeigen „die gleichen Bedingungen“ an, dass ein Längengrad, ein Breitengrad, eine Höhe, ein Abstrahlungswinkel der Sendewelle usw. gleich sind. Außerdem ist der „Beobachtungsbereich (vorgegebene Bereich)“ ein Bereich, der mehrere Messpunkte enthält, wie später beschrieben wird, und kann ein rechteckiger Bereich von beispielsweise 10 km x 10 km sein. In diesem Beispiel ist die Sendewelle eine Mikrowelle. Der Beobachtungsbereich kann nur einen Messpunkt enthalten.
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Die SAR-Antenne 1b empfängt mehrere rückwärts gestreute Wellen als rückwärts gestreute empfangene Wellendatengruppe. Die mehreren rückwärts gestreuten Wellen werden erhalten, indem die mehreren Sendewellen im Beobachtungsbereich (vorgegebenen Bereich) in Rückwärtsrichtung rückwärts gestreut werden. Die rückwärts gestreute empfangene Wellendatengruppe weist mehrere rückwärts gestreute empfangene Wellendatenelemente auf. Die rückwärts gestreute empfangene Wellendatengruppe stellt zwei oder mehr SAR-Bilder zu mehreren Zeitpunkten dar.
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Die interferometrische SAR-Analyseschaltung des künstlichen Satelliten 1 führt eine interferometrische SAR-Analyse bezüglich der rückwärts gestreuten empfangenen Wellendatengruppe (SAR-Bilder zu den mehreren Zeitpunkten) aus, um Rückwärtsdeformationsdaten des Beobachtungsbereichs (vorgegebenen Bereichs) in der Rückwärtsrichtung zu berechnen. Die Rückwärtsdeformationsdaten in der Rückwärtsrichtung sind Deformationsdaten in einer Sichtlinienrichtung des Satelliten. Die Deformationsdaten sind Daten, bei denen eine Ordinatenachse und eine Abszissenachse eine „Azimutrichtung“ bzw. eine „Entfernungsrichtung“ darstellen. Die Kommunikationsantenne 1c überträgt die Deformationsdaten in Richtung zum Boden.
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Auf dem Boden ist eine Vorrichtung 3 zum Bereitstellen einer Original-Deformationskarte installiert. Die Vorrichtung 3 zum Bereitstellen einer Original-Deformationskarte empfängt die vorstehend erwähnten Deformationsdaten. Die Vorrichtung 3 zum Bereitstellen einer Original-Deformationskarte weist eine eingebaute Projektionsverarbeitungsschaltung (Koordinatenumwandlungsschaltung) auf, die in der Figur nicht dargestellt ist. Hierin ist die Projektionsverarbeitungsschaltung eine Schaltung zum Ausführen einer Verarbeitung zum Projizieren eines Satellitenbildes auf eine Karte, beispielsweise durch Geocodierung, Orthokorrektur oder dergleichen. Die Projektionsverarbeitungsschaltung (Koordinatenumwandlungsschaltung) wandelt die Ordinatenachse und die Abszissenachse der vorstehend erwähnten Deformationsdaten von der „Azimutrichtung“ und der „Entfernungsrichtung“ in einen „Breitengrad“ und einen „Längengrad“ um und erzeugt eine Original-Deformationskarte. Daher enthält die Original-Deformationskarte SAR-Koordinatenwerte, die jeweils den „Breitengrad“ und den „Längengrad“ und SAR-Deformationen in dem vorstehend erwähnten vorgegebenen Bereich aufweisen.
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Am Boden sind erste bis M-te Messinstrumente 5-1, 5-2, ..., 5-M an den vorstehend erwähnten mehreren Messpunkten innerhalb des vorstehend erwähnten vorgegebenen Bereichs installiert, wobei M eine ganze Zahl darstellt, die nicht kleiner ist als zwei. Die ersten bis M-ten Messinstrumente 5-1 bis 5-M können vorübergehend installiert werden. In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Installationspositionen der ersten bis M-ten Messinstrumente 5-1 bis 5-M durch GPS- (Global Positioning System) Messinformation oder direkte Beobachtung vom künstlichen Satelliten 1 genau erfasst werden. Die Installationspositionen stellen individuelle Absolutwerte und Relativwerte zueinander dar.
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Unter Verwendung jedes der ersten bis M-ten Messinstrumente 5-1 bis 5-M führt ein Arbeiter jedes Mal einen Messvorgang im Feld aus, um Messinformation zu messen. Somit ist das Messinstrument kostengünstig, und obwohl eine zeitliche Messfrequenz nicht hoch ist, kann die Messinformation im Vergleich zu einem GPS-Instrument mit hoher Dichte gemessen und ein weiter Bereich abgedeckt werden. Die Messinformation weist einen Messkoordinatenwert des „Breitengrads“ und des „Längengrads“, einen Höhenwert und eine Messdeformation auf.
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Als jedes Messinstrument kann das GPS-Instrument verwendet werden. Das GPS-Instrument wird für eine bestimmte Zeitdauer installiert, um die Messdeformation über einen langen Zeitraum mit einer hohen Frequenz zu erfassen. Das GPS-Instrument kann jedoch aufgrund der Installationskosten nicht mit einer räumlich hohen Dichte installiert werden.
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Das System zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der beispielhaften Ausführungsform weist eine Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte, die mit der Vorrichtung 3 zum Bereitstellen einer Original-Deformationskarte verbunden ist, und die ersten bis M-ten Messinstrumente 5-1 bis 5-M auf.
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Als nächstes wird unter Bezug auf 2 ein Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte beschrieben, das durch die Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte ausgeführt wird.
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Zunächst erfasst die Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte Messinformation von den ersten bis M-ten Messinstrumenten 5-1 bis 5-M (Schritt S201).
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Anschließend erfasst die Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte eine Original-Deformationskarte von der Vorrichtung 3 zum Bereitstellen einer Original-Deformationskarte (Schritt S202).
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Als nächstes berechnet die Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte einen Fehler zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte und führt eine Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers aus, um eine Fehlerkarte zu erzeugen (Schritt S203).
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Anschließend korrigiert die Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte die Original-Deformationskarte unter Verwendung der Fehlerkarte (Schritt S204).
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Schließlich erzeugt die Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte eine korrigierte Deformationskarte als eine hochgenaue Deformationskarte (Schritt S205).
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3 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Hardwarekonfiguration der Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte kann durch einen Computer implementiert werden, der gemäß einer Programmsteuerung arbeitet.
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Die dargestellte Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte weist eine Kommunikationsschnittstelle (nachstehend als „Kommunikations-I/F“ bezeichnet) 101, eine Eingabeeinrichtung 102 zum Eingeben von Daten, eine Ausgabeeinrichtung 103 zum Ausgeben von Daten, eine Speichereinrichtung 104 zum Speichern eines Programms und von Daten, wie später beschrieben wird, und eine Datenverarbeitungseinrichtung 105 zum Verarbeiten von Daten auf.
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Die Kommunikations-I/F 101 weist eine dedizierte Datenkommunikationsschaltung auf. Die Kommunikations-I/F 101 hat eine Funktion, Daten, die über ein Kommunikationsnetz (nicht dargestellt) oder drahtlos empfangen wurden, an die Datenverarbeitungseinrichtung 105 zu übertragen. In dem dargestellten Beispiel ist die Kommunikations-I/F 101 mit der Vorrichtung 3 zum Bereitstellen einer Original-Deformationskarte und den ersten bis M-ten Messinstrumenten 5-1 bis 5-M drahtgebunden oder drahtlos verbunden.
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Die Eingabeeinrichtung 102 weist eine Tastatur, ein Touchpanel, eine Maus usw. auf. Die Eingabeeinrichtung 102 hat eine Funktion zum Erfassen einer Operation einer Bedienungsperson, um erfasste Bedienungsinformation an die Datenverarbeitungseinrichtung 105 zu übertragen.
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Die Ausgabeeinrichtung 103 weist eine Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise eine LCD (Flüssigkristallanzeige) oder eine PDP (Plasmaanzeigepanel), und einen Drucker auf. Die Ausgabeeinrichtung 103 hat eine Funktion, in Antwort auf Anweisungen von der Datenverarbeitungseinrichtung 105 verschiedenartige Information anzuzeigen und ein Endergebnis zu drucken.
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Eine Anzeigeeinheit mit einem Touchpanel kann als eine Kombination der Eingabevorrichtung 102 und der Ausgabevorrichtung 103 verwendet werden.
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Die Speichereinrichtung 104 weist einen Speicher wie beispielsweise eine Festplatte (Festplattenlaufwerk, HDD), ein SSD (Solid State Drive), einen ROM (Nur-Lese-Speicher) und einen RAM (Direktzugriffsspeicher) auf. Die Speichereinrichtung 104 hat eine Funktion, ein Programm 201 zu speichern und Information zu verarbeiten (wie später beschrieben wird), die für verschiedenartige Verarbeitungen in der Datenverarbeitungseinrichtung 105 erforderlich ist.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung 105 weist einen Mikroprozessor wie beispielsweise eine MPU (Mikroverarbeitungseinheit), eine CPU (Zentraleinheit) oder mehrere GPUs (Grafikverarbeitungseinheiten) auf. Die Datenverarbeitungseinrichtung 105 hat eine Funktion, verschiedene Verarbeitungseinheiten zum Auslesen des Programms 201 aus der Speichereinrichtung 104 und zum Verarbeiten von Daten gemäß dem Programm 201 zu implementieren.
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Durch die Datenverarbeitungseinrichtung 105 implementierte Hauptverarbeitungseinheiten weisen eine Datenerfassungseinheit 301, eine Fehlerkartenerzeugungseinheit 302, eine Deformationskartenkorrektureinheit 303 und eine Datenausgabeeinheit 304 auf.
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Die Datenerfassungseinheit 301 erfasst die vorstehend erwähnte Messinformation 202 und die vorstehend erwähnte Original-Deformationskarte 203 von den ersten bis M-ten Messinstrumenten 5-1 bis 5-M und der Vorrichtung 3 zum Bereitstellen der Original-Deformationskarte über die Kommunikations- I/F 101.
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Die Datenerfassungseinheit 301 speichert (hält) die Messinformation 202 und die Original-Deformationskarte 203, die wie vorstehend erwähnt erfasst werden, in der Speichereinrichtung 104.
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Die Fehlerkartenerzeugungseinheit 302 liest die Messinformation 202 und die Original-Deformationskarte 203 aus der Speichereinrichtung 104 aus. Die Fehlerkartenerzeugungseinheit 302 berechnet den Fehler zwischen der Messdeformation der Messinformation 202 und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte 203 und führt eine Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers aus, um eine Fehlerkarte 204 zu erzeugen. Die Fehlerkartenerzeugungseinheit 302 hält die Fehlerkarte 204, die wie vorstehend erwähnt erzeugt wurde, in der Speichereinrichtung 104. Eine detaillierte Konfiguration und Funktionsweise der Fehlerkartenerzeugungseinheit 302 werden später unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
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Die Deformationskartenkorrektureinheit 303 liest aus der Speichereinrichtung 104 die Original-Deformationskarte 203 und die Fehlerkarte 204 aus. Die Deformationskartenkorrektureinheit 303 korrigiert die Original-Deformationskarte 203 unter Verwendung der Fehlerkarte 204. Die Deformationskartenkorrektureinheit 303 hält eine korrigierte Deformationskarte 205 in der Speichereinrichtung 104.
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Die Datenausgabeeinheit 304 liest die korrigierte Deformationskarte 205 aus der Speichereinheit 104 aus. Dann überträgt die Datenausgabeeinheit 304 die korrigierte Deformationskarte 205 als die hochgenaue Deformationskarte an die Ausgabeeinrichtung 103, um die hochgenaue Deformationskarte anzuzeigen oder auszudrucken.
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4 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen einer detaillierten Konfiguration der Fehlerkartenerzeugungseinheit 302. Die Fehlerkartenerzeugungseinheit 302 weist eine Ausrichtungseinheit 401, eine Auswahleinheit 402, eine Fehlerberechnungseinheit 403 und eine Interpolationsverarbeitungseinheit 404 auf.
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Die Ausrichtungseinheit 401 richtet den Messkoordinatenwert der Messinformation 202 mit den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte 203 aus, um ein Koordinatensystem und ein geodätisches System zwischen dem Messkoordinatenwert der Messinformation 202 und den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte 203 zu vereinheitlichen. Hierin wird das „Koordinatensystem“ wie folgt erläutert. Wenn eine bestimmte Position auf der Erde angegeben werden soll, werden Koordinatenwerte wie der Längengrad und der Breitengrad verwendet. Das „Koordinatensystem“ bedeutet eine Regel zum Darstellen der Position auf der Erde unter Verwendung dieser Koordinatenwerte. Das Koordinatensystem wird grob in ein Längen- und Breitengradkoordinatensystem (sphärisches Koordinatensystem) und ein XY-Koordinatensystem (mathematisches Koordinatensystem) unterteilt. Andererseits wird das „geodätische System“ wie folgt erläutert. Beim Ausführen einer Messung wird die zu verwendende Form der Erde (Ellipsoid) bestimmt und wird ein Bezugspunkt bestimmt. Das „geodätische System“ bezeichnet eine Art Ellipsoidmodell der Erde. Das geodätische System wird grob in ein japanisches geodätisches System und ein weltgeodätisches System unterteilt. Für den „Längengrad“ und den „Breitengrad“ gibt es verschiedene Koordinatensysteme und verschiedene geodätische Systeme, wie vorstehend beschrieben. Es ist daher notwendig, diese Systeme zu vereinheitlichen. Durch diese Ausrichtung ist ein Abgleich der Bezugspunkte in beiden Messverfahren möglich.
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Die Auswahleinheit 402 wählt einen oder mehrere Fehlerberechnungspunkte aus den mehreren Messpunkten aus. Insbesondere sind die mehreren Messpunkte so angeordnet, dass sie, wenn überhaupt möglich, innerhalb des vorstehend erwähnten vorgegebenen Bereichs verteilt sind. Beispielsweise wählt in einem Fall, in dem ein Fehlerberechnungspunkt ausgewählt wird, die Auswahleinheit 402 als einen Fehlerberechnungspunkt einen der mehreren Messpunkte aus, an dem die Messinformation mit der kleinsten Messdeformation gemessen wird. Alternativ wählt die Auswahleinheit 402 den einen Fehlerberechnungspunkt so aus, dass der eine Fehlerberechnungspunkt in der Original-Deformationskarte, wenn überhaupt möglich, um die Mitte und nicht an den Enden positioniert ist. Andererseits kann in einem Fall, in dem mehrere Fehlerberechnungspunkte ausgewählt werden, die Auswahleinheit 402 nacheinander als die mehreren Fehlerberechnungspunkte diejenigen aus den mehreren Messpunkten auswählen, an denen jeweils die Messinformation mit einer kleinen Messdeformation gemessen wird. Alternativ kann die Auswahleinheit 402 die mehreren Fehlerberechnungspunkte so auswählen, dass sie, wenn möglich, eine breite Verteilung haben.
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Die Fehlerberechnungseinheit 403 berechnet den oder die Fehler an dem ausgewählten Fehlerberechnungspunkt oder den ausgewählten Fehlerberechnungspunkten zwischen der Messdeformation der Messinformation 202 und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte 203. Beispielsweise berechnet die Fehlerberechnungseinheit 403 den oder die vorstehend erwähnten Fehler durch Subtrahieren der SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte 203 von der Messdeformation der Messinformation 202 an dem oder den ausgewählten Fehlerberechnungspunkten. In diesem Fall korrigiert die Deformationskartenkorrektureinheit 303 (3) die Original-Deformationskarte 203 durch Hinzufügen der Fehlerkarte 204 zur Original-Deformationskarte 203.
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Die Interpolationsverarbeitungseinheit 404 führt die Interpolationsverarbeitung basierend auf dem Fehler oder den Fehlern aus, um die Fehlerkarte 204 zu erzeugen. Die „Fehlerkarte“ 204 zeigt eine Verteilung von Fehlerinformation mit einer Größe (Fläche) an, die im Wesentlichen derjenigen der Original-Deformationskarte 203 gleicht. Arten/Verfahren der Interpolationsverarbeitung sind in der vorliegenden Erfindung nicht eingeschränkt. Als Arten der Interpolationsverarbeitung gibt es ein IDW- (Inverse Distance Weighted) Verfahren, ein natürliches Näherungsverfahren, ein Spline-Verfahren und so weiter. Wie eines dieser Verfahren ausgewählt wird, hängt von der Dichte der Messpunkte, der Messgenauigkeit oder dergleichen ab.
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Als nächstes wird unter Bezug auf 5 eine Funktionsweise der Fehlerkartenerzeugungseinheit 302 beschrieben.
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Zunächst richtet die Ausrichtungseinheit 401 den Messkoordinatenwert der Messinformation 202 mit den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte 203 aus, um das Koordinatensystem und das geodätische System miteinander zu vereinheitlichen (Schritt S301).
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Als nächstes wählt die Auswahleinheit 402 einen Fehlerberechnungspunkt aus den mehreren Messpunkten aus (Schritt S302).
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Anschließend berechnet die Fehlerberechnungseinheit 403 einen Fehler am Fehlerberechnungspunkt zwischen der Messdeformation der Messinformation 202 und der SAR-Deformation der Original-Deformationskarte 203 (Schritt S303).
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Schließlich führt die Interpolationsverarbeitungseinheit 404 die Interpolationsverarbeitung basierend auf dem Fehler aus, um die Fehlerkarte 204 zu erzeugen (Schritt S304).
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Nachstehend wird die Wirkung dieser beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wird die Fehlerkarte 204 erzeugt, indem der Fehler zwischen der Messdeformation der Messinformation 202 und der SAR-Deformation der Original-Deformationskarte 203 berechnet und die Interpolationsverarbeitung ausgeführt werden. Daher ist es möglich, die hochgenaue Deformationskarte 205 zu erzeugen, die vollständig gemittelt ist und eine hohe Flächengenauigkeit aufweist.
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Insbesondere ist es in dieser beispielhaften Ausführungsform möglich, den Fehler zwischen der Messinformation 202 und der Original-Deformationskarte 203 zu vermindern. Somit ist es möglich, selbst mit der Original-Deformationskarte 203 das Deformationsmaß in der Nähe der Messinformation 202 zu berechnen, die gegenwärtig weit verbreitet verwendet wird, und die hochgenaue Deformationskarte 205 zu erhalten, die bequem auf einer Seite verwendet wird, an der die Messinformation 202 verarbeitet wird. Die bekannte Messinformation 202 ist von Feldarbeit usw. begleitet. In Bezug auf Personal und Kosten ist es im Vergleich zu dem interferometrischen Radar mit synthetischer Apertur schwierig, die Messinformation 202 breit und mit hoher Dichte zu erfassen. Andererseits nimmt das interferometrische Radar mit synthetischer Apertur ein Foto auf, indem es die Funkwelle (Mikrowelle) vom Flugobjekt (Plattform) aussendet. Es ist daher möglich, SAR-Deformationsmaße weit und mit hoher Dichte zu messen und eine räumliche Deformationsverteilung mit hoher Dichte zu messen, die durch bekannte Messungen nicht gemessen werden kann. Durch die hochgenaue Deformationskarte 205 dieser beispielhaften Ausführungsform werden eine parallele Verwendung, Interpolation und Migration für die Messinformation 202 erwartet.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform ist eine Beziehung des Fehlers zwischen der Messinformation 202 und der Original-Deformationskarte 203 wichtig. Ein Grund für den Fehler, der zwischen beiden Messverfahren verursacht wird, ist hauptsächlich ein Unterschied im Bezugspunkt. Beide Messverfahren definieren einen beliebigen bestimmten Punkt als Bezugspunkt (einen Punkt, an dem ein Höhenwert mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann, einen Punkt, an dem das Deformationsmaß Null ist, oder dergleichen) und berechnen daraus Differenzen. Daher erfasst jedes Messverfahren eine relative Deformation (Messdeformation, SAR-Deformation) von einem ausgewählten Punkt, der als Bezugspunkt definiert ist. Bei beiden Messverfahren unterscheiden sich jedoch die Verfahren zum Auswählen des Bezugspunkts voneinander, und daher ist es fast unmöglich, den gleichen Punkt als den Bezugspunkt auszuwählen. Aufgrund des Unterschieds im Bezugspunkt wird eine räumliche Abweichung (Bias Error) zwischen der Messinformation 202 und der Original-Deformationskarte 203 verursacht.
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Hinsichtlich der Charakteristik der vorstehend beschriebenen Fehler ist es gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform möglich, den Fehler in der gesamten Original-Deformationskarte 203 zu reduzieren, indem der Fehler oder die Fehler aus der Messinformation 202 an einem Punkt oder an mehreren Punkten berechnet und der Fehler oder die Fehler korrigiert werden.
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Beispiel
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Nachstehend wird ein Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, erfasst die Datenerfassungseinheit 301 die Messinformation 202 und die Original-Deformationskarte 203 (vergl. Schritte S201 und S202 in 2).
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6 zeigt ein Beispiel der Messinformation 202 und der Original-Deformationskarte 203. In 6 stellen die Ordinatenachse und die Abszissenachse einen „Breitengrad“ bzw. einen „Längengrad“ dar. Eine Graustufe von Schwarz und Weiß zeigt ein Deformationsmaß an, das in Richtung Weiß kleiner und in Richtung Schwarz größer wird. Hierin zeigt die Messinformation 202 einen Höhenwert und ein Messungsdeformationsmaß (Differenz zwischen den Höhenwerten zu verschiedenen Zeiten) an einem bestimmten Punkt (Koordinaten) an, die durch das Messinstrument, das GPS-Instrument oder dergleichen erfasst werden. Andererseits zeigt die Original-Deformationskarte 203 das SAR-Deformationsmaß an, das durch interferometrisches Verarbeiten von zwei oder mehr Radarbildern (SAR-Bildern) erhalten wird. Allgemein ist die Dichte erfasster räumlicher Punkte in der Original-Deformationskarte 203 höher als in der Messinformation 202.
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Als nächstes berechnet die Fehlerkartenerzeugungseinheit 302 den Fehler oder die Fehler zwischen der Messdeformation der Messinformation 202 und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte 203 und führt eine Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers oder der Fehler aus, um die Fehlerkarte 204 zu erzeugen (vergl. Schritt S203 in 2).
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7 zeigt ein Beispiel der Erzeugung der Fehlerkarte 204. Zunächst führt die Ausrichtungseinheit 401 eine Ausrichtung der Koordinatenwerte beider Daten (Messinformation 202 und Original-Deformationskarte 203) aus, die ihr zugeführt wird, um das Koordinatensystem und das geodätische System miteinander zu vereinheitlichen (vergl. Schritt S301 in 5). Als nächstes wählt die Auswahleinheit 402 einen Punkt oder mehrere Punkte (Fehlerberechnungspunkt oder -punkte) aus, für die der Fehler zwischen der Messinformation 202 und der Original-Deformationskarte 203 berechnet werden soll (vergl. Schritt 302 in 5). An dem ausgewählten Fehlerberechnungspunkt oder den ausgewählten Fehlerberechnungspunkten berechnet die Fehlerberechnungseinheit 403 eine Differenz oder Differenzen zwischen den Deformationsmaßen in beiden Verfahren (durch Subtrahieren der SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte 203 von der Messdeformation oder den Messdeformationen der Messinformation 202 ) (vergl. Schritt S303 in 5). Danach erzeugt die Interpolationsverarbeitungseinheit 404 die Fehlerkarte 204 (vergl. Schritt S304 in 5). Die Fehlerkarte 204 enthält eine Verteilung der Fehlerinformation mit einer Größe (Fläche), die im Wesentlichen derjenigen der Original-Deformationskarte 203 gleicht. Die Interpolationsverarbeitungseinheit 404 führt die Interpolationsverarbeitung auf der Basis der Fehlerinformation bei dem Fehlerberechnungspunkt oder den Fehlerberechnungspunkten aus, um die Fehlerkarte 204 zu erzeugen.
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Anschließend korrigiert die Deformationskartenkorrektureinheit 303 die Original-Deformationskarte 203 unter Verwendung der Fehlerkarte 204 (vergl. Schritt S204 in 2). Schließlich erzeugt die Datenausgabeeinheit 304 die korrigierte Deformationskarte 205 als die hochgenaue Deformationskarte (vergl. Schritt S205 in 2).
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8 zeigt ein Beispiel der Erzeugung der korrigierten Deformationskarte 205 als die hochgenaue Deformationskarte. Die Deformationskartenkorrektureinheit 303 korrigiert die Original-Deformationskarte 203 durch Hinzufügen der Fehlerkarte 204, die in der vorstehend erwähnten Verarbeitung erzeugt wurde, zu der Original-Deformationskarte 203. Schließlich erzeugt die Datenausgabeeinheit 304 die korrigierte Deformationskarte 205, die basierend auf der vorstehend beschriebenen Messinformation korrigiert wurde, als die hochgenaue Deformationskarte.
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In dem in den 6 bis 8 dargestellten Beispiel weist die Original-Deformationskarte 203 insgesamt ein kleines Deformationsmaß auf, obwohl eine Tendenz besteht, dass sowohl die Deformationsmaße der Messinformation 202 als auch der Original-Deformationskarte 203 unten links groß und oben rechts klein sind. Dieses Phänomen wird als Abweichung (Bias Error) bezeichnet. Daher wird die Fehlerkarte 204 derart, dass das Deformationsmaß insgesamt einen Pluswert (positiven Wert) aufweist, und die korrigierte Deformationskarte 205 wird derart, dass das Deformationsmaß insgesamt zunimmt, wobei die Tendenz der relativen Deformation räumlich aufrechterhalten wird.
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Die jeweiligen Einheiten der vorstehend erwähnten Vorrichtung 100 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte können unter Verwendung einer Kombination von Hardware und Software eines Computersystems implementiert werden. Das Computersystem kann gemäß einer gewünschten Form einen oder mehrere Prozessoren und einen Speicher enthalten. In dieser Form des Computersystems können die jeweiligen Einheiten implementiert werden, indem das Programm 201 zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte in den vorstehend erwähnten Speicher geladen und veranlasst wird, dass die Hardware, wie beispielsweise der eine oder die mehreren Prozessoren, durch eine Ausführungsbefehlsgruppe und eine Codegruppe basierend auf dem Programm 201 arbeiten. In diesem Fall kann das Programm 201 die jeweiligen Einheiten gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit Funktionen implementieren, die durch Software bereitgestellt werden, wie beispielsweise ein Betriebssystem, ein Mikroprogramm und ein Treiber.
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In den Speicher zu ladende Programmdaten können die Ausführungsbefehlsgruppe und die Codegruppe, die den Prozessor veranlassen, als eine oder mehrere der vorstehend erwähnten Einheiten zu arbeiten, eine Tabellendatei, Inhaltsdaten usw. enthalten.
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Ferner muss das Computersystem nicht immer als ein einzelnes Gerät konstruiert sein, sondern kann als sogenannter Thin Client, Distributed Computing oder Cloud Computing konstruiert sein, indem mehrere Server, Computer und virtuelle Maschinen kombiniert werden. Ein Teil oder alle der jeweiligen Einheiten des Computersystems können auch durch Hardware oder Firmware ersetzt werden (zum Beispiel durch eine Kombination aus einer oder mehreren Large-Scale-Integration- (LSI) Komponenten, einem oder mehreren feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs) und einem oder mehreren elektronischen Elementen). Ähnlicherweise kann auch nur ein Teil jeder Einheit durch Hardware oder Firmware ersetzt werden.
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Ferner kann dieses Programm 201 in einem zu verteilenden nichtflüchtigen Aufzeichnungsmedium gespeichert sein. Das auf dem Aufzeichnungsmedium gespeicherte Programm 201 wird über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung oder über das Aufzeichnungsmedium selbst in den Speicher eingelesen, um den Prozessor oder dergleichen zu betreiben.
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In der vorliegenden Beschreibung umfasst der Begriff „Aufzeichnungsmedium“ ein Speichermedium, eine Speichereinrichtung und ein Speichergerät als ähnliche Begriffe. Beispiele des Aufzeichnungsmediums sind eine optische Platte, eine Magnetplatte, eine Halbleiterspeichereinrichtung, ein Festplattenlaufwerk und ein Bandmedium. Das Aufzeichnungsmedium ist geeigneterweise nichtflüchtig. Außerdem kann eine Kombination aus einem flüchtigen Modul (zum Beispiel einem Direktzugriffsspeicher (RAM)) und einem nichtflüchtigen Modul (zum Beispiel einem Nur-Lese-Speicher (ROM)) als das Aufzeichnungsmedium verwendet werden.
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Die beispielhaften Ausführungsformen und das Beispiel der vorliegenden Erfindung werden beispielhaft beschrieben. Spezifische Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen und Beispiele beschränkt, sondern innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung sind jegliche Änderungen der vorliegenden Erfindung mit umfasst. Beispielsweise können Änderungen wie das Trennen und Vereinigen der Blockkomponenten und das Ersetzen von Verarbeitungsschritten in den beispielhaften Ausführungsformen und in den Beispielen frei ausgeführt werden, solange der Hauptinhalt und die vorstehend erwähnten Funktionen der vorliegenden Erfindung erfüllt sind. Die vorliegende Erfindung soll durch die vorstehende Beschreibung nicht eingeschränkt werden. Obwohl es verschiedene Arten von Messungen gibt (beispielsweise ein Fixpunkt, ein Bezugspunkt, ein Fixpunkt der O-Klasse, eine GPS-Messung usw.), kann die Verarbeitung der vorliegenden Erfindung auf eine Messdeformation anwendbar sein, die unter Verwendung eines beliebigen Verfahrens gemessen wird.
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Ein Teil oder die Gesamtheit der vorstehenden Ausführungsformen kann auch wie folgt beschrieben werden. Die folgenden ergänzenden Anmerkungen sollen die vorliegende Erfindung jedoch nicht einschränken.
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Ergänzende Anmerkung 1
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Ein Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte, das die folgenden Schritte aufweist:
- Empfangen von Messinformation und einer Original-Deformationskarte, wobei die Messinformation an mindestens einem Messpunkt gemessen wird und einen Messkoordinatenwert, einen Höhenwert und eine Messdeformation enthält, wobei die Original-Deformationskarte durch ein interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur (InSAR) erfasst wird und SAR-Koordinatenwerte und SAR-Deformationen in einem vorgegebenen Bereich enthält, der den Messpunkt enthält;
- Erzeugen einer Fehlerkarte durch Berechnen eines Fehlers zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte und Ausfuhren einer Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers;
- Korrigieren der Original-Deformationskarte unter Verwendung der Fehlerkarte; und
- Erzeugen einer korrigierten Deformationskarte als eine hochgenaue Deformationskarte.
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Ergänzende Anmerkung 2
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Das Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 1, wobei es mehrere Messpunkte gibt,
wobei der Schritt zum Erzeugen der Fehlerkarte die Schritte aufweist:
- Ausrichten des Messkoordinatenwerts der Messinformation mit den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte;
- Auswählen mindestens eines Fehlerberechnungspunkts aus den mehreren Messpunkten;
- Berechnen des Fehlers an dem mindestens einen Fehlerberechnungspunkt zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte; und
- Erzeugen der Fehlerkarte durch Ausführen der Interpolationsverarbeitung basierend auf dem Fehler.
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Ergänzende Anmerkung 3
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Das Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 2,
wobei der Schritt zum Berechnen des Fehlers den Schritt zum Subtrahieren der SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte von der Messdeformation der Messinformation an dem mindestens einen Fehlerberechnungspunkt aufweist, und
wobei der Schritt zum Korrigieren der Original-Deformationskarte den Schritt zum Hinzufügen der Fehlerkarte zur Original-Deformationskarte aufweist.
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Ergänzende Anmerkung 4
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Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 2 oder 3, wobei der Ausrichtungsschritt den Schritt zum Vereinheitlichen eines Koordinatensystems und eines geodätischen Systems zwischen dem Messkoordinatenwert der Messinformation und den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte aufweist.
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Ergänzende Anmerkung 5
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Das Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einem der ergänzenden Anmerkungen 2 bis 4, wobei bei der Auswahl eines Fehlerberechnungspunkts im Schritt zum Auswählen des Fehlerberechnungspunkts als der eine Fehlerberechnungspunkt einer der mehreren Messpunkte ausgewählt wird, an dem die Messinformation mit der geringsten Messdeformation gemessen wird.
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Ergänzende Anmerkung 6
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Das Verfahren zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einem der ergänzenden Anmerkungen 2 bis 4, wobei beim Auswählen mehrerer Fehlerberechnungspunkte im Schritt zum Auswählen des Fehlerberechnungspunkts nacheinander als die mehreren Fehlerberechnungspunkte diejenigen unter den mehreren Messpunkten ausgewählt werden, an denen jeweils die Messinformation mit einer geringen Messdeformation gemessen wird.
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Ergänzende Anmerkung 7
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Eine Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte, mit:
- einer Datenerfassungseinheit, die dafür konfiguriert ist, Messinformation und eine Original-Deformationskarte zu empfangen, wobei die Messinformation an mindestens einem Messpunkt gemessen wird und einen Messkoordinatenwert, einen Höhenwert und eine Messdeformation enthält, wobei die Original-Deformationskarte durch ein interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur (InSAR) erfasst wird und SAR-Koordinatenwerte und SAR-Deformationen in einem vorgegebenen Bereich enthält, der den Messpunkt enthält;
- einer Fehlerkartenerzeugungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Fehlerkarte zu erzeugen, indem ein Fehler zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte berechnet und eine Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers ausgeführt wird;
- einer Deformationskartenkorrektureinheit, die dafür konfiguriert ist, die Original-Deformationskarte unter Verwendung der Fehlerkarte zu korrigieren; und
- einer Datenausgabeeinheit, die dafür konfiguriert ist, die korrigierte Deformationskarte als eine hochgenaue Deformationskarte zu erzeugen.
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Ergänzende Anmerkung 8
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Die Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 7, wobei es mehrere Messpunkte gibt,
wobei die Fehlerkartenerzeugungseinheit aufweist:
- eine Ausrichtungseinheit, die dafür konfiguriert ist, den Messkoordinatenwert der Messinformation mit den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte auszurichten;
- eine Auswahleinheit, die dafür konfiguriert ist, mindestens einen Fehlerberechnungspunkt aus den mehreren Messpunkten auszuwählen;
- eine Fehlerberechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, den Fehler an dem mindestens einen Fehlerberechnungspunkt zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte zu berechnen; und
- eine Interpolationsverarbeitungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die Interpolationsverarbeitung basierend auf dem Fehler auszuführen, um die Fehlerkarte zu erzeugen.
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Ergänzende Anmerkung 9
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Die Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 8,
wobei die Fehlerberechnungseinheit den Fehler berechnet durch Subtrahieren der SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte von der Messdeformation der Messinformation an dem mindestens einen Fehlerberechnungspunkt, und
wobei die Deformationskartenkorrektureinheit die Original-Deformationskarte korrigiert durch Hinzufügen der Fehlerkarte zur Original-Deformationskarte.
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Ergänzende Anmerkung 10
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Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 8 oder 9, wobei die Ausrichtungseinheit die Ausrichtung durch Vereinheitlichen eines Koordinatensystems und eines geodätischen Systems zwischen dem Messkoordinatenwert der Messinformation und den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte ausführt.
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Ergänzende Anmerkung 11
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Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einer der ergänzenden Anmerkungen 8 bis 10, wobei die Auswahleinheit bei der Auswahl eines Fehlerberechnungspunkts als den einen Fehlerberechnungspunkt einen der mehreren Messpunkte auswählt, an dem die Messinformation mit der geringsten Messdeformation gemessen wird.
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Ergänzende Anmerkung 12
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Vorrichtung zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einer der ergänzenden Anmerkungen 8 bis 10, wobei die Auswahleinheit beim Auswählen mehrerer Fehlerberechnungspunkte nacheinander als die mehreren Fehlerberechnungspunkte diejenigen der mehreren Messpunkte auswählt, an denen jeweils die Messinformation mit einer geringen Messdeformation gemessen werden.
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Ergänzende Anmerkung 13
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Ein Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte, das einen Computer veranlasst, zu arbeiten als:
- eine Datenerfassungseinrichtung zum Empfangen von Messinformation und einer Original-Deformationskarte, wobei die Messinformation an mindestens einem Messpunkt gemessen wird und einen Messkoordinatenwert, einen Höhenwert und eine Messdeformation enthält, wobei die Original-Deformationskarte durch ein interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur (InSAR) erfasst wird und SAR-Koordinatenwerte und SAR-Deformationen in einem vorgegebenen Bereich aufweist, der den Messpunkt enthält;
- eine Fehlerkartenerzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Fehlerkarte durch Berechnen eines Fehlers zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte und zum Ausführen einer Interpolationsverarbeitung bezüglich des Fehlers;
- eine Deformationskartenkorrektureinrichtung zum Korrigieren der Original-Deformationskarte unter Verwendung der Fehlerkarte; und
- eine Datenausgabeeinrichtung zum Erzeugen der korrigierten Deformationskarte als eine hochgenaue Deformationskarte.
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Ergänzende Anmerkung 14
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Das Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 13, wobei es mehrere Messpunkte gibt,
wobei die Fehlerkartenerzeugungseinrichtung veranlasst, dass ein Computer arbeitet als:
- eine Ausrichtungseinrichtung zum Ausrichten des Messkoordinatenwerts der Messinformation mit den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte;
- eine Auswahleinrichtung zum Auswählen mindestens eines Fehlerberechnungspunkts aus den mehreren Messpunkten;
- eine Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen des Fehlers an dem mindestens einen Fehlerberechnungspunkt zwischen der Messdeformation der Messinformation und den SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte; und
- eine Interpolationsverarbeitungseinrichtung zum Ausführen der Interpolationsverarbeitung basierend auf dem Fehler, um eine Fehlerkarte zu erzeugen.
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Ergänzende Anmerkung 15
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Das Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 14,
wobei die Fehlerberechnungseinrichtung den Fehler berechnet durch Subtrahieren der SAR-Deformationen der Original-Deformationskarte von der Messdeformation der Messinformation an dem mindestens einen Fehlerberechnungspunkt, und
wobei die Deformationskartenkorrektureinrichtung die Original-Deformationskarte korrigiert durch Hinzufügen der Fehlerkarte zur Original-Deformationskarte.
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Ergänzende Anmerkung 16
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Das Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß der ergänzenden Anmerkung 14 oder 15, wobei die Ausrichtungseinrichtung das Ausrichten durch Vereinheitlichen eines Koordinatensystems und eines geodätischen Systems zwischen dem Messkoordinatenwert der Messinformation und den SAR-Koordinatenwerten der Original-Deformationskarte ausführt.
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Ergänzende Anmerkung 17
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Das Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einer der ergänzenden Anmerkungen 14 bis 16, wobei beim Auswählen eines Fehlerberechnungspunkts die Auswahleinrichtung als einen Fehlerberechnungspunkt einen der mehreren Messpunkte auswählt, an dem die Messinformation mit der geringsten Messdeformation gemessen wird.
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Ergänzende Anmerkung 18
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Das Programm zum Erzeugen einer hochgenauen Deformationskarte gemäß einem der ergänzenden Anmerkungen 14 bis 16, wobei beim Auswählen mehrerer Fehlerberechnungspunkte die Auswahleinrichtung nacheinander als die mehreren Fehlerberechnungspunkte diejenigen der mehreren Messpunkte auswählt, an denen jeweils die Messinformation mit einer geringen Messdeformation gemessen wird.
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Die vorliegende Erfindung ist weit verbreitet im Bereich Erdbeobachtung, wie beispielsweise Katastrophenüberwachung, Hafenüberwachung, Vulkanüberwachung usw. anwendbar, bei denen ein Radar mit synthetischer Apertur im Allgemeinen häufig verwendet wird. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auf Architektur, eine Gefahrenkarte, Überwachung unterirdischer Anlagen oder dergleichen anwendbar, da eine hohe Genauigkeit als Messinformation basierend auf einem gemeinsamen Bezugspunkt erhalten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2019156295 [0001]
- US 6583751 [0005]
- JP 2017049089 A [0011]
- US 2009/0237297 A1 [0014]
