JP3353566B2 - 地球形状計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は通常回転楕円体に
近似される地球表面の形状を実測して、単一の座標系上
の座標位置として数値化することにより地球の長径や偏
平度合い、大陸間の距離及び地球表面の起伏等の形状を
定量化し、近似楕円体と実形状の相違を定量化し、地球
表面全体の地形情報を生成する地球形状計測装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は従来の地球形状計測方法を説明
するための図であり、図において１２は地球、１３は回
転楕円体、９１ａは第１の北極付近の点Ａ１、９１ｂは
第２の北極付近の点Ａ２、９２ａは第１の赤道付近の点
Ｂ１、９２ｂは第２の赤道付近の点Ｂ２、９３ａは第１
の２地点間の距離Ｌ１、９３ｂは第２の２地点間の距離
Ｌ２、９４ａは第１の地球中心と２地点の成す角度θ
１、９４ｂは第２の地球中心と２地点の成す角度θ２で
あり、Ｌ１はＡ１−Ａ２間の距離、Ｌ２はＢ１−Ｂ２間
の距離、θ１は地球中心とＡ１，Ａ２の成す角、θ２は
地球中心とＢ１，Ｂ２の成す角である。初期の地球形状
測定においては地球１２を回転楕円体１３と同一と見な
して、子午線の長さを赤道から北極まで、例えば緯度一
度ごとに測ることにより地球形状を測定していた。緯度
はその地点での鉛直線と赤道面とのなす角なので、図に
おいてθ１＝θ２となる時にＬ１がＬ２よりも小さけれ
ば赤道付近の方が曲率半径が小さいことがわかる。地球
表面の一地点の緯度を知るには、その地点の天頂と赤道
との間の角度を測る。赤道の方向を測るのは難しいの
で、赤緯が既知の恒星が子午線を通過するときにその星
と天頂との間の角度、すなわち天頂距離を測定する。経
度を知るには地球１２が自転していることを利用して、
まず経度ゼロの地点を定め、ある星がその地点での子午
線を通過する時刻を測り、次にその同じ星が測定地点で
子午線を通過する時刻を知ることにより両者の差から経
度を求める。なお実際には地球１２は回転楕円体１３の
上に表面の大小規模の起伏が加わった形状をしており、
各国で地形図を作成する場合には、回転楕円体１３の寸
法値を仮定して準拠楕円体と称して地球形状の基本とし
ている。

【０００３】図１８は従来の地球形状計測装置のひとつ
である衛星三角測量装置を示す図であり、図において１
２は地球、３４は測地衛星、３５ａは第１の基準点、３
５ｂは第２の基準点、３６はカメラ、３７は測地点であ
る。

【０００４】次に原理について図１９を用いて説明す
る。図１９は衛星三角測量の原理図であり、図において
１２は地球、３４は測地衛星、３８は測地衛星の軌道、
３９は距離が既知の直線、４０は距離が未知の直線、４
１は時刻ｔ１における測地衛星の位置ｓ１、４２は時刻
ｔ２における測地衛星の位置ｓ２、３５ａは第１の基準
点Ａ、３５ｂは第２の基準点Ｂ、３７は測定点Ｘであ
る。測地衛星３４は暗いながらも太陽光を反射している
のでカメラで測地衛星３４を捕えることができる。図示
していないタイミング装置によって、背景の星の位置と
比較して観測時刻における測地衛星３４の赤経と赤緯と
を決めることができる。位置座標が既知の２地点即ち第
１の基準点Ａ３５ａと第２の基準点Ｂ３５ｂから測地点
Ｘ３７の位置を決める場合、図において測地衛星３４が
Ｓ１の位置において、第１の基準点Ａ３５ａ、第２の基
準点Ｂ３５ｂ、測定点Ｘ３７で同時観測をすることによ
り、ＡＳ１、ＢＳ１、ＸＳ１の方向が決まる。ＡＢの長
さは既知であるから、３角形ＡＢＳ１が決まる。次に測
地衛星３４がＳ２の位置において、再度同時観測をすれ
ば、測地点Ｘ３７の位置はＸＳ１とＸＳ２の交点として
幾何学的に決まるので測地点Ｘ３７の位置座標がわか
る。この原理を繰り返し実施することにより地球表面各
地の相対位置を計測することにより地球形状を計測す
る。

【０００５】図２０は従来の別の地球形状計測装置のひ
とつである空中三角測量装置を示す図である。図におい
て４３は航空機、３６はカメラ、３１は対空標識、４４
はカメラの視野範囲、１２は地球である。図において航
空機４３に搭載したカメラ３６で地表の空中写真を撮影
し、異なる位置から撮像した同一地域の複数の空中写真
の重複部分を立体視することにより標高計算をする。標
高計算においては写真の視野範囲内の相対的な高度差が
わかるだけなので、予め地上に位置座標既知の対空標識
３１を設置し、空中写真を撮像するカメラの視野範囲４
４にこの対空標識３１を撮影しておき、標高計算の基準
として使用する。

【０００６】図２１は従来の別の地球形状計測装置のひ
とつを示す図である。図において６は観測衛星、３０は
高度計、１２は地球である。図において観測衛星６に搭
載した高度計３０で地上と観測衛星６の間の距離を測定
する。上記高度計３０としては地上に向かってレーザ光
を発信し、反射波を受信するまでの時間を測定するレー
ザレーダが知られている。観測衛星６の軌道は解析的に
把握できるので地球表面の位置と標高が測定可能とな
る。

【０００７】次にこの発明による画像データとの対比の
ために、地表画像を撮像する従来の撮像機による画像デ
ータの構造について図２２を用いて説明する。図２２は
従来のラインセンサ方式による撮像機による画像データ
の構造例を示す図である。図において２２は画像デー
タ、２３は画像ヘッダ、２７は各画素データをそれぞれ
示す。ラインセンサによる撮像機では衛星進行方向に対
して直交する横一列に複数の画素が並び、横１列の各画
素データを同一撮影タイミングで取得する。撮像を規定
時間間隔で繰り返すと時間進行に応じて衛星位置が前進
するので進行方向の画像が取得でき、２次元の画像デー
タが取得できることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】偏平楕円形状が西洋梨
状に変形したような地球表面形状を定量的に把握するこ
とは地球物理の多くの現象解明に役立つ重要なテーマで
あり、また測地学においても地球表面形状を単一の座標
系上できめ細かく測定することが課題となっていた。こ
れに対して従来の地球形状計測装置では地上で測定機を
用いて計測する場合には測定機を設置した地点の位置は
高精度で測定可能であるが、それ以外の場所は計測でき
ないため、地球表面の起伏を３次元情報として定量化で
きなかった。また測定点数を増やすに応じて設備や機器
の必要数量が増加するため、地球表面全域のデータを取
得するには膨大なコストと労力がかかるという課題があ
った。また測定機設置場所確保が難しいため地球表面を
網羅するデータ量を取得するのは困難であった。また極
地域や未開地域等では計測設備が導入できないため計測
できない領域が残るという課題があった。

【０００９】また地上の相対距離既知の２点間距離基準
として他の１点の位置を計測する従来の三角測量では海
洋を挟むほど長距離の測定はできないため、異なる大陸
同士の２点間距離や大陸と島国間の２点間距離が測定で
きず大陸間や島国の相対位置が決定できないという課題
があった。

【００１０】鉛直方向を基準とする測定方法では、鉱床
の存在等に起因する重力の偏りのために鉛直方向自体が
場所に依存して異方性をもつので安定した基準にならな
いという課題があった。

【００１１】また空中三角測量のように互いに異なる位
置から撮像された画像データの視差を利用した立体視に
より標高を解析する手法では、１画面内の相対的な標高
差のみを計算するため、当該画面内に位置と標高が既知
の対空標識がないと、絶対座標がわからないという課題
があった。

【００１２】高度計による計測の場合、照射するビーム
が広い場合は地表の平均的高度は計測可能だが小規模な
起伏に対応した高分解能測定はできず、逆に照射するビ
ームを狭く絞ると地球表面全域のデータを取得するため
の軌道間隔が狭まり過ぎるため、適正軌道を飛行する衛
星の実現が難しくなり、かつ衛星の寿命範囲内に地球表
面全域を網羅するのが困難なため、高精度で地球観測を
実施することができないという課題があった。

【００１３】また地球自転を時刻決定の基準として経度
を測定すると地球自転軸の運動に伴う自転速度の変動に
より時刻絶対精度が不十分になるという課題があった。
また衛星は秒速数ｋｍで飛翔するため時刻精度が悪いと
位置精度が高くできないという課題があった。

【００１４】地球の楕円形状を定式化した楕円体が複数
提案されており、各国で採用している楕円体が異なり、
長半径で１ｋｍに及ぶ相違があるので、地図の相対位置
合わせをしたくても、単一座標系で位置合わせをする基
準が得られないという課題がった。

【００１５】また地球表面全域に亘りデータ取得するの
は膨大な時間と労力を要するため実現が難しく、更に過
去のデータと比較可能な状態でデータ保管する装置がな
いため、データを複数回取得して統計処理をしたり地球
規模の経年変化現象を捉えることが難しいという課題が
あった。また測定技術の進歩に伴いデータを更新する場
合、その都度膨大なデータを取得し直す必要があり実現
性に難点があった。

【００１６】航空機や衛星からの測定による場合、航空
機や衛星の揺れや姿勢変動があっても関連情報が残って
いないので後で補正処理する手段がないという課題があ
った。特にラインセンサを用いて画像を取得する場合、
全ての撮像タイミングにおける衛星の位置や姿勢情報が
わからないので、撮像中に衛星の姿勢変動が起こると画
像の幾何歪が補正不能となり解消不能の誤差要因になる
という課題があった。

【００１７】また熱帯から亜熱帯地方にかけての赤道付
近や、北極と南極付近の極地方は地球形状を把握する上
で重要な地域であるが、従来衛星画像データを立体視す
る装置では光学センサを用いていたため、雲に覆われた
地域や太陽光反射の少ない高緯度から極地方にかけては
実用に耐えるデータを取得できないという課題があっ
た。

【００１８】立体視する上で特徴点の見つけにくい海洋
や砂漠地域の高度データを取得できないという課題があ
った。

【００１９】また画像データの視差で標高絶対値を算出
するには、搭載する衛星や航空機の揺れや位置測定誤差
及び視線方向の角度誤差の影響が大きいため、算出結果
の誤差が大きすぎて実用に耐えないという課題があっ
た。

【００２０】宇宙から取得した地球画像データを立体視
する従来の衛星画像取得技術を流用しただけでは、単独
の衛星で衛星寿命で制約される時間内に膨大な地球表面
の全データを網羅するのが難しく地球全域の形状を測定
できないという課題があった。

【００２１】そのため地球形状を単一座標系上で地球表
面全域に亘り３次元情報として定量化でき、かつ膨大な
計測データを効果的に収集、維持、管理可能な地球形状
計測装置が待望されていた。

【００２２】この発明は上記のような課題を改善するた
めになされたものであり、宇宙から見た地球表面画像デ
ータを利用することにより地球表面全域を３次元情報と
して定量化できる地球形状計測装置を提供する。

【００２３】また単一座標系上で各国地図を数十ｍ程度
の精度で整合した地形図を生成可能な地球形状計測装置
を提供する。

【００２４】地上に設備がなくても宇宙から見た画像デ
ータだけで計測可能なので人間活動の及ばない地域のデ
ータもくまなく計測可能である。

【００２５】また一式の装置を構築すればその他の地上
設備が必要なく、しかも処理を大部分自動化できるので
膨大なデータを処理可能な地球形状計測装置を提供す
る。

【００２６】航法衛星を運用している単一の座標系によ
り地球表面位置座標を計測できる地球形状計測装置を提
供する。

【００２７】また周波数安定度の高く相互調整された原
子時計を用いて時刻管理するので時間と場所によらず共
通の時刻基準で軽装可能な地球形状計測装置を提供す
る。

【００２８】幾何学的特徴のみを用いて標高を解析する
ので局地的な重力偏差の影響を受けない地球形状計測装
置を提供する。

【００２９】また位置座標既知の２点からの三角測量の
原理で地表を測定するので地表面の絶対座標を測定可能
な地球形状計測装置を提供する。

【００３０】画像データ、撮像位置、角度の情報を画像
データベース化することにより異なる撮像機で取得した
データを地球形状解析機で処理可能となるため、複数の
衛星を利用可能となり、地球全域の膨大な観測データを
取得可能な地球形状計測装置を提供する。

【００３１】また時刻、位置、角度の測定精度を向上
し、かつ値を校正手段を講じることで地球規模に対して
十分高い精度の地球形状計測装置を提供する。

【００３２】画像データに撮像タイミングの時刻歴を添
付しており、撮像時刻における衛星位置と視線方向情報
を検証できるので、姿勢変動を補正可能な地球形状計測
装置を提供する。

【００３３】またマイクロ波を用いた合成開口レーダに
よれば雲に覆われたり太陽光照射のない地域の画像取得
が可能なため、地球楕円形状を特徴的に示す赤道付近や
極地方の地形データを効果的に取得可能な地球形状計測
装置を提供する。

【００３４】発射したレーザの反射波が到達するまでの
時間を測定して距離を測定するレーザーレーダの測定デ
ータを地球形状データベースに記録することにより海や
砂漠等広範囲に渡り特徴物がなく平坦な地域の形状を観
測できるとともに、陸域においても広範囲の平均的標高
が把握できるので地球概略形状を把握するのに有効な地
球形状計測装置を提供する。

【００３５】また画像データベースと地球形状データベ
ースの２つのデータベースを生成し地上校正点の追加、
画像取得技術や解析技術の進歩に応じてデータを更新可
能な地球形状計測装置を提供する。

【００３６】地球表面上の同一地点を観測する頻度を高
められるのでデータ蓄積による統計的処理が可能にな
り、データの信憑性が増すと共に地球規模の経年変化現
象と捉えることが可能な地球形状計測装置を提供する。

【００３７】

【課題を解決するための手段】この発明の実施の形態１
による地球形状計測装置は地球表面を指向する撮像機、
時計、信号処理回路、角度検出機、航法衛星信号受信機
を具備する観測衛星、画像データベース、上記画像デー
タベースの情報から地表面の位置及び標高を解析する地
球形状解析機、上記地球形状解析機の出力により地球表
面の位置座標と地球形状を記録する地球形状データベー
ス、及び航法衛星とにより構成したものである。

【００３８】また観測衛星に撮像機を搭載し、撮像機の
視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異なる複数の
観測衛星で取得した地球上の同一場所の画像の組を地球
形状解析機で整合させ、衛星位置座標と視線方向及び視
差を利用して地球表面の位置及び標高を解析するもので
ある。

【００３９】時刻安定度の高い原子時計を用いて航法衛
星と観測衛星、地上局の間で時刻管理し、かつ画像デー
タと衛星位置データ、視線角度データを互いに時刻管理
したものである。

【００４０】また観測衛星が航法衛星信号受信機を具備
し、航法衛星で採用する座標系上の位置を明確に測定す
るものである。

【００４１】地上に画像データベースと地球形状データ
ベースを具備し、画像データベースには画像データ及び
観測衛星の位置データと角度データを時刻情報と共に記
録し、かつ地球形状データベースには地球表面の位置座
標と地球形状を記録したものである。

【００４２】また地球表面位置座標のデータベースとし
て地球上単一場所に複数の座標データを対応付け可能な
位置座標インデックスと複数のデータを保存する領域を
確保したものである。

【００４３】更に観測衛星の軌道として搭載する撮像機
で地球表面をくまなく撮像可能な軌道を飛行することに
より地球全球のデータを取得可能としたものである。

【００４４】また、この発明の実施の形態２による地球
形状計測装置は地球表面を指向する撮像機、時計、信号
処理回路、角度検出機、航法衛星信号受信機を具備する
観測衛星、画像データベース、上記画像データベースの
情報から地表面の位置及び標高を解析する地球形状解析
機、上記地球形状解析機の出力により地球表面の位置座
標と地球形状を記録する地球形状データベース、及び航
法衛星とにより構成していることは実施の形態１と同様
であるが、上記撮像機として視線方向と鉛直方向とが成
す角度が互いに異なる複数の撮像機を有しかつ互いに異
なる撮像機で取得した地球上の同一場所の画像の組を地
球形状解析機で整合させ、衛星位置座標と視線方向及び
視差を利用して地球表面の位置及び標高を解析するもの
である。

【００４５】この発明の実施の形態３による地球形状計
測装置は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処理回
路、角度検出機、航法衛星信号受信機を具備する観測衛
星、画像データベース、上記画像データベースの情報か
ら地表面の位置及び標高を解析する地球形状解析機、上
記地球形状解析機の出力により地球表面の位置座標と地
球形状を記録する地球形状データベース、及び航法衛星
とにより構成していることは実施の形態１と同様である
が、撮像機の視線方向変更機を具備し、視線方向と鉛直
方向とが成す角度が互いに異なる位置で取得した地球上
の同一場所の画像の組を地球形状解析機で整合させ、衛
星位置座標と視線方向及び視差を利用して地球表面の標
高を解析するものである。

【００４６】また、この発明の実施の形態４による地球
形状計測装置は撮像機としてイメージングレーダを用い
たものである。

【００４７】この発明の実施の形態５による地球形状計
測装置は高度計を具備したものである。

【００４８】また、この発明の実施の形態６による地球
形状計測装置は信号処理部において全ての撮像タイミン
グの時刻を画像データに付加して地上に伝送し、画像デ
ータと共に画像データベースに記録したものである。

【００４９】この発明の実施の形態７による地球形状計
測装置は地球表面に予め航法衛星により位置座標計測済
みの対空標識を設置し、地球形状データベースに位置座
標を記録したものである。

【００５０】また、この発明の実施の形態８による地球
形状計測装置は地球形状解析機が整合処理部を具備し、
かつ整合処理部において同一場所の画像で視線方向が異
なる互いに異なる種類の撮像機で取得された画像を解析
するものである。

【００５１】この発明の実施の形態９による地球形状計
測装置は地球形状解析機に整合処理部を具備し、かつ同
一場所の３式以上の画像を同時に解析し、地表対応点の
整合を自動的に解析する処理部を付加したものである。

【００５２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図であり、図において１ａは地球表面を指向する第１
の撮像機、１ｂは撮像機の視線方向と鉛直方向とが成す
角度が第１の撮像機１ａと異なる第２の撮像機、２ａは
第１の時計、２ｂは上記第１の時計２ａと時刻合わせし
た第２の時計、３は航法衛星信号受信機、４は角度検出
機、５は信号処理回路、６ａは上記第１の撮像機１ａで
地球表面をくまなく撮像可能な軌道を飛行する第１の観
測衛星、６ｂは上記第２の撮像機１ｂで地球表面をくま
なく撮像可能な軌道を飛行する第２の観測衛星、７は画
像データ及び観測衛星の位置データと角度データを時刻
情報と共に記録する画像データベース、８は上記画像デ
ータベース７の情報から地表面の位置及び標高を解析す
る地球形状解析機、９は上記地球形状解析機８の出力に
より地球表面の位置座標と地球形状を記録する地球形状
データベース、１０は地上局、１１は航法衛星、１２は
地球であり、上記第１の観測衛星６ａは第１の撮像機１
ａ、第１の時計２ａ、航法衛星信号受信機３、角度検出
機４、信号処理回路５を搭載し、また第２の観測衛星６
ｂは第２の撮像機１ｂ、第２の時計２ｂ、航法衛星信号
受信機３、角度検出機４、信号処理回路５を搭載してい
る。

【００５３】図において第１の観測衛星６ａの中で、第
１の撮像機１ａは第１の時計２ａの発生する撮像タイミ
ング信号に応じて地球１２の表面を撮像し、画像データ
を信号処理回路５に送信する。また第１の時計２ａは撮
像タイミング信号を発生した時刻情報を信号処理回路５
に送信する。航法衛星信号受信機３は第１の時計２ａの
発生するタイミング信号に応じて航法衛星１１の信号を
受信してその時刻の衛星の位置情報を信号処理回路５に
送信する。また角度検出機４は第１の時計２ａの発生す
るタイミング信号に応じてその時刻の第１の撮像機１ａ
の視線方向の角度データを信号処理回路５に送信する。
この際第１の撮像機１ａの視線方向が第１の観測衛星６
ａに対して固定されていれば角度データは観測衛星６ａ
の姿勢変動角を示すことになり、また第１の撮像機１ａ
が視線方向変更機能を有する場合は角度データは観測衛
星６ａの姿勢変動角と視線方向変更角の合計を示すこと
になる。また角度検出機４としてジャイロや恒星センサ
を使用することで十分精度の高い角度管理が可能とな
る。信号処理回路５では受信した時刻情報、画像デー
タ、位置データ、角度データに識別情報等の付帯情報を
付加した後に地上に伝送可能なフォーマットに処理し、
図示されていない送信機を介して地上局１０に伝送す
る。図示していないデータ中継衛星を介しても伝送可能
であることはいうまでもない。なお第１の時計２ａで生
成するタイミング信号は撮像タイミングと位置情報取得
タイミング及び角度情報取得タイミングの３通りである
が、それぞれの時刻が正確に記録されていれば互いに同
期している必要はなく、それぞれの時刻情報が信号処理
回路５において対応する画像データまたは位置データま
たは角度データと共に記録される。また撮像タイミング
は画像取得を開始するタイミングと撮像を繰り返すイン
ターバルに基づき第１の時計２ａにおいて設定される。
また位置情報取得タイミング及び角度情報取得タイミン
グは地球表面位置座標を解析する際に要求される位置精
度と角度精度を満足するのに十分な頻度で第１の時計２
ａにおいて設定される。

【００５４】第２の観測衛星６ｂの中でも同様にして第
２の時計２ｂの時刻情報、第２の撮像機１ｂの画像デー
タ、位置データ、角度データ及び付帯情報を地上に送信
する。次に地上局１０では図示していない受信機で伝送
された情報を受信し、画像データベースに記録する。画
像データベース７では画像データ、位置データ、角度デ
ータ及び付帯情報を記録管理する。また第１の撮像機１
ａで取得した画像データと第２の撮像機１ｂで取得した
画像データの中から地球上の同一場所の画像データの組
を抽出し、地球形状解析機で画像データの組の中の対応
する場所の位置合わせをして整合させ、衛星位置座標と
視線方向及び視差を利用して地球表面の標高を解析し、
地球表面位置座標として数値化した結果を識別情報等の
付帯情報を付加した後に地球形状データベースに送信す
る。また地球形状データベースでは地球表面位置座標と
付帯情報、及びその他の地球形状解析結果を記録管理す
る。

【００５５】次に原理について図２を用いて説明する。
図２は地球の形状とこの発明の実施の形態１における衛
星軌道の模式図であり、図において６ａは第１の観測衛
星、６ｂは第２の観測衛星、１１は航法衛星、１２は地
球、１３は回転楕円体、１４ａは第１の撮像機の視線、
１４ｂは第２の撮像機の視線、１５ａは第１の観測衛星
の軌道、１５ｂは第２の観測衛星の軌道、１６は航法衛
星の軌道である。本発明ではこの回転楕円体１３を地球
形状計測の基準にせず、また地球重力を測定の基準にせ
ず地球１２の形状を測定するために、地球外部の位置で
ある宇宙からの三角測量により地球形状計測を行う。観
測衛星や航法衛星自体が地球重力の影響により軌道決定
されているが、航法衛星は軌道高度２０００ｋｍ程度の
高い高度を飛翔しているので元々重力の偏りの影響が小
さく、更に例えば米国のグローバルポジショニング装置
のように十分に影響補正処理を施された装置では、地球
重力変動の影響を受けずに位置座標を確定することがで
きる。従って例えばグローバルポジショニング装置で採
用しているＷｏｒｌｄ Ｇｅｏｄｅｔｉｃ Ｓｙｓｔｅ
ｍ８４と呼ばれる測地座標系を用いて、地球形状を単一
座標系の上で測定し、位置座標を決定することが可能に
なる。第１の観測衛星６ａと第２の観測衛星６ｂの位置
座標は複数の航法衛星１１の信号に基づき航法衛星１１
で採用する座標系上の位置座標が決定する。位置精度を
向上する具体例については後述する。なお衛星の位置座
標は軌道方向に沿って時々刻々変わるので、時刻合わせ
した精度の高い時計を用いて時刻管理することが不可欠
になる。そこで時計としては水晶時計のような原子時計
を基準発振源とすることで十分精度の高い時刻管理を実
施する。また第１の撮像機の視線１４ａと第２の撮像機
の視線１４ｂの角度を測定するためにはジャイロと恒星
センサを使用することにより十分精度の高い角度管理が
可能となる。観測衛星６から恒星が見える範囲では恒星
センサにより絶対角度を検出し、太陽光の影響等で恒星
が見えない間は、次に恒星が見えて恒星センサによる絶
対角度が再び測定できるまでジャイロ出力を積分して相
対的な角度変動を推定するのである。なお第１の観測衛
星の軌道１５ａと第２の観測衛星の軌道１５ｂは同一で
ある必要はなく、例えば軌道高度や軌道傾斜角が異なっ
ていてもよい。

【００５６】次に画像立体視による標高抽出の原理につ
いて図３を用いて説明する。図３は撮像機としてライン
センサを用いた光学センサを用いた場合の、立体視の視
差に基づく標高抽出の原理を示す図である。図において
１２は地球、１４ａは第１の撮像機の視線、１４ｂは第
２の撮像機の視線、１７ａは第１の観測衛星の位置Ａ、
１７ｂは第２の観測衛星の位置Ｂ、１８は視線の交点
Ｃ、１９はＣ上の地表の観測対象点Ｄ、２０ａはＤを通
る第１の撮像機の視線との平行線、２０ｂはＤを通る第
２の撮像機の視線との平行線、２１ａは第１の撮像機の
画像内のＤの位置、２１ｂは第２の撮像機の画像内のＤ
の位置である。第１の観測衛星の位置Ａ１７ａと第２の
観測衛星の位置Ｂ１７ｂは航法衛星を用いて決定し、角
度θ１とθ２は角度検出機を用いて決定する。そこで第
１の撮像機の視線１４ａと第２の撮像機の視線１４ｂの
両視線の交点Ｃ１８が決まるので、点Ａ、Ｂ、Ｃが含ま
れる平面上で考えた場合、Ｃの座標位置が決定し、直線
ＡＢと点Ｃとの距離Ｈも決定する。仮に地表の観測対象
点Ｄの標高と点Ｃの標高差ｈが０であれば、点Ｄは第１
の撮像機の視線１４ａと第２の撮像機の視線１４ｂの交
点Ｃと一致するので、画像に投影される点Ｄの位置は点
Ａ及び点Ｂと一致するのに対して、実際にｈが０でない
場合は画像に投影される点Ｄの位置はＤを通る第１の撮
像機の視線との平行線２０ａとＤを通る第２の撮像機の
視線との平行線２０ｂを通って、それぞれ第１の撮像機
の画像内のＤの位置Ｅ２１ａ、第２の撮像機の画像内の
Ｄの位置Ｆ２１ｂに撮像されることになる。画像中のＡ
Ｅ間距離ｘ１とＡＦ間距離ｘ２が対地換算距離相当の視
差であり、ｈ＝ｘ１／ｔａｎθ１＋ｘ２／ｔａｎθ２と
して標高ｈを算出できる。なおラインセンサを用いた光
学センサでは視野方向を一定にしたまま衛星進行に応じ
て撮像場所が変わるため、距離ＡＥとＡＦの距離から標
高ｈを算出したが、空中写真による立体視の場合には図
におけるＡＣとＡＤの角度差から標高を算出可能とな
る。なお図３では平面幾何学として説明したが、３次元
幾何学においても同様の考え方で立体視による標高抽出
が可能である。上記の如く衛星位置データと視線方向の
角度データがあれば、標高算出の基準となる点Ｃ１８の
位置座標が決定でき、一続きの画像内おいて実際に点Ｄ
が撮像されている場所の視差に基づきＤの標高を求める
のが本方式の特徴である。

【００５７】次に地上局の処理について図４を用いて説
明する。図４はデータ処理フローを示す図であり、図に
おいて６は観測衛星、７は画像データベース、８は地球
形状解析機、９は地球形状データベース、１０は地上
局、１１は航法衛星を示す。図において観測衛星６では
時刻付き画像データ、時刻付き衛星位置データ及び時刻
付き角度データが生成される。上記衛星位置データは航
法衛星１１からの受信信号によるものである。これらの
情報は図示されていない送信機を介して地上局１０に伝
送される。地上局１０においては受信したデータを画像
データベース７に記録する。次に地球形状解析機８にお
いてデータ識別番号付与をして分類し、また幾何歪等の
初期補正を施した後に再び結果を画像データベース７に
記録する。なお撮像機の種別、幾何歪の補正用パラメー
タ等は予め画像データベース中に初期登録情報として記
録しておく。次に地球形状解析機８において立体視ペア
画像を抽出し、ペア画像の対応点を見つけて整合をとる
マッチング処理を施し、標高抽出して位置座標を解析し
た後に、解析結果である地球表面位置座標を地球形状デ
ータベース９に記述する。更に地球形状解析機８におい
て等緯度及び等経度における表面位置座標をプロットし
て準拠楕円体との差分評価する等の地球形状解析評価を
施すと共に同一地点の観測データを複数回分統計処理等
した後に結果を地球形状データに記録する。

【００５８】次に画像データベースの具体例について図
５を用いて説明する。図５は画像データベースの構造例
を示す図であり、図において７は画像データベース、２
２ａは第１の画像データ、２２ｂは第２の画像データ、
２３は画像ヘッダ、２７は各画素データ、４５は一時保
管領域、４６は保存領域、４７は初期登録情報ブロッ
ク、４８は分類整理後データブロック、４９は補正後デ
ータブロック、５０ａは第１の画像データブロック、５
０ｂは第２の画像データブロック、５０ｃは第３の画像
データブロック、５１ａは第１の位置データブロック、
５１ｂは第２の位置データブロック、５２ａは第１の角
度データブロック、５２ｂは第２の角度データブロッ
ク、５３はヘッダ、５４は位置データ、５５は角度デー
タ、５６は識別表示、５７は撮像時刻、５８は地球上番
地、５９は補正情報、６０ａは第１のデータ、６０ｂは
第２のデータ、付帯情報６１をそれぞれ示す。

【００５９】上記一時保管領域４５は第１の画像データ
ブロック５０ａ、第１の位置データブロック５１ａ、第
１の角度データブロック５２ａを具備しており、観測衛
星から受信したデータは最初に一時保管領域４５に記録
される。また第１の画像データ２２ａは画像ヘッダ２
３、ヘッダ５３、各画素データ２７により構成され、一
続きの画像に関する情報群を示している。一時保管領域
４５に記録されたデータは地球形状解析機において識別
分類処理を行った後に、保存領域４６に転送され、一時
保管領域４５からは抹消される。

【００６０】保存領域４６は初期登録情報ブロック４７
と分類整理後データブロック４８及び補正後データブロ
ック４９を具備している。

【００６１】初期登録情報ブロック４７は画像データベ
ース７にデータを記録する予定の衛星情報を予め登録し
ておくブロックであり、識別表示５６と付帯情報６１を
具備している。識別表示５６には観測衛星識別ＩＤ、撮
像機識別ＩＤ、データ種別、記録場所が含まれており、
付帯情報６１には観測幅、地表分解能、立体視角度、画
像データフォーマット、撮像機固有の画像歪を補正する
パラメータ等が記録されている。

【００６２】分類整理後データブロック４８は地球形状
解析機において識別分類処理を終了した観測衛星からの
受信データを記録するブロックであり、第２の画像デー
タブロック５０ｂ、第２の位置データブロック５１ｂ、
第２の角度データブロック５２ｂを具備している。上記
第２の画像データブロック５０ｂは識別表示５６、撮像
時刻５７、地球上番地５８、ヘッダ５３、各画素データ
２７を具備しており、上記識別表示５６、撮像時刻５
７、地球上番地５８は第１の画像データ２２ａの中の画
像ヘッダ２３の情報を用いて地球形状解析機で生成した
情報であり、ヘッダ５３と各画素データ２７は第１の画
像データ２２ａから直接転送された情報である。また第
２の画像データ２２ｂは識別表示５６、撮像時刻５７、
地球上番地５８、ヘッダ５３、各画素データ２７により
構成され、一続きの画像に関する情報群である。上記第
２の位置データブロック５１ｂは識別表示５６、撮像時
刻５７、ヘッダ５３、衛星位置データ５４を具備してお
り、上記識別表示５６、撮像時刻５７は第１の画像デー
タ２２ａの中の画像ヘッダ２３の情報を用いて地球形状
解析機で生成した情報であり、ヘッダ５３と衛星位置デ
ータ５４は第１の位置データブロック５１ａから直接転
送された情報である。また第２の角度データブロック５
２ｂは識別表示５６、撮像時刻５７、ヘッダ５３、角度
データ５５を具備しており、上記識別表示５６、撮像時
刻５７は第１の画像データ２２ａの中の画像ヘッダ２３
の情報を用いて地球形状解析機で生成した情報であり、
ヘッダ５３と角度データ５５は第１の角度データブロッ
ク５２ａから直接転送された情報である。また識別表示
５６に観測衛星識別ＩＤ、撮像機識別ＩＤ、データ種
別、記録場所が含まれるのは初期登録情報ブロック４７
の場合と同様であり、この識別表示５６と撮像時刻５７
に基づき第２の画像データ２２ｂに対応する衛星位置デ
ータ５４、角度データ５５、付帯情報６１の記録場所が
検索可能となる。更に画像内の特定画素データを撮像し
た時刻における衛星位置データ５４と角度データ５５は
ヘッダ５３を参照することで検索可能となる。また地球
上番地５８は地球表面を幾何学的に分割して各部に付与
した識別記号のことであり、例えば東経１０度、北緯２
０度の地点に対してＥ１０Ｎ１０と番地化すれば地球上
の全ての場所と１対１対応する識別記号を生成できる。
従って地球上番地５８に基づいて地球上の任意の場所に
対応する第２の画像データ２２ｂを検索可能となる。地
球上番地５８の指定方法としては、第２の画像データ２
２ｂに含まれる代表点を抽出してポイント情報として扱
うこともできるし、第２の画像データ２２ｂの４隅の点
を記録してエリア情報として扱うことも可能である。な
お第２の画像データブロック５０ｂ、第２の位置データ
ブロック５１ｂ、第２の角度データブロック５２ｂには
異なる衛星で撮像された画像が複数混在し、第１のデー
タ６０ａが一続きの画像に対応するデータ群であり、同
様にして第２のデータ６０ｂが別の一続きの画像に対応
するデータ群である。

【００６３】補正後データブロック４９は第２の画像デ
ータ２２ｂと付帯情報６１を用いて地球形状解析機にお
いて補正処理を行った後に保存するブロックである。補
正処理としては撮像機のレンズの歪による画像歪を除去
する幾何補正等を実施し、撮像機固有のパラメータは初
期登録情報ブロック４７の中の付帯情報６１に記録され
ている。補正後データブロック４９は識別表示５６、撮
像時刻５７、地球上番地５８、補正情報５９、ヘッダ５
３、各画素データ２７を具備しており、何れも地球形状
解析機で生成した情報である。また補正情報５９には地
球形状解析機で補正処理した内容と使用したパラメータ
が記録されている。なお第３の画像データ２２ｃは識別
表示５６、撮像時刻５７、地球上番地５８、補正情報５
９、ヘッダ５３、各画素データ２７により構成され、一
続きの画像に関する情報群である。識別表示５６と撮像
時刻５７を用いて第３の画像データ２２ｃに対応する情
報を検索可能なのは上記第２の画像データ２２ｂの場合
と同様である。また地球上番地５８を用いて、地球上の
任意の場所のデータを検索できることも上記第２の画像
データ２２ｂの場合と同様である。

【００６４】次に地球形状データベースの具体例につい
て図６を用いて説明する。図６は地球形状データベース
の構造例を示す図であり、図において９は地球形状デー
タベース、６２は地球形状データ、６３は地球表面位置
座標、６４は対空標識位置座標、６５は地球表面位置座
標ブロック、６６は位置座標インデックス、６７は特定
場所情報、６８は地球上番地、６９はデータ数、７０は
座標データＩＤ、７１は対空標識ＩＤ、７２は備考Ｉ
Ｄ、７３ａは第１のデータ、７３ｂは第２のデータ、７
４は生成日時情報、７５は位置座標、７６は採用情報、
７７は採用画像ＩＤ、７８は画像取得日時、７９は補正
処理内容、８０は補正パラメータ、８１ａは第１の標
識、８１ｂは第２の標識、８２は測定日時情報、８３は
備考ブロック、８４は備考内容、８５は地球形状データ
ブロック、８６は準拠楕円体関連データ、８７は等緯度
輪切りデータ、８８は等経度輪切りデータ、８９は経年
変化データをそれぞれ示す。地球形状データベース９は
地球表面位置座標ブロック６５と地球形状データブロッ
ク８５を具備しており、いずれも地球形状解析機で解析
した結果を記録するものである。

【００６５】地球表面位置座標ブロック６５は位置座標
インデックス６６と地球表面位置座標６３と対空標識位
置座標６４及び備考ブロック８３により構成されてお
り、位置座標インデックス６６には地球上番地に着目し
た場合の対空座標データの記録場所を示しているので、
場所を特定すればデータを検索可能となる。また地球表
面位置座標６３は実際の地球表面位置座標データ本体で
あるが、これを生成したエビデンスを付記している。ま
た対空標識位置座標６４は地上に設置した位置座標計測
済みの対空標識の座標を記録するものである。

【００６６】位置座標インデックス６６は地球上番地６
８、データ数６９、座標データＩＤ７０、対空標識ＩＤ
７１及び備考ＩＤ７２を具備している。また地球上番地
６８を特定した場合のこの特定場所情報６７は、データ
数６９、座標データＩＤ７０、対空標識ＩＤ７１及び備
考ＩＤ７２により対応するデータを検索可能となる。上
記データ数６９は同一地点のデータが複数存在すること
を許容するものであり、座標データＩＤ７０にも複数の
指定を可能としている。上記位置座標インデックス６６
により単一地点に対して複数データを対応できるので使
用した画像や処理アルゴリズムの違いによる差を比較評
価したり、経年変動に基づくデータの比較評価や複数デ
ータによる統計的処理をするためのデータ検索が可能と
なる。

【００６７】地球表面位置座標６３は座標データＩＤ７
０、地球上番地６８、生成日時情報７４、位置座標７５
及び採用情報７６を具備する複数のデータ７３により構
成される。また採用情報７６は採用画像ＩＤ７７、画像
取得日時７８、対空標識ＩＤ７１、補正処理内容７９及
び補正パラメータ８０を具備しており、位置座標を解析
するために用いた画像情報や関連事項を記録したもので
ある。また図中第１のデータ７３ａは立体視のために仕
様した複数の画像の共通部分に相当する地球上の一続き
の地域の位置座標データと関連データ群であり、同様に
して第２のデータ７３ｂは別の一続きの地域の位置座標
データと関連データ群である。採用画像ＩＤ７７を明ら
かにし、かつ補正処理内容７９及び補正パラメータ８０
を具備することにより、座標データ算出根拠が明確とな
るので、画像取得技術や解析技術の進歩に伴い適宜デー
タの更新処理が可能となる。更に同一場所のデータを複
数重複して保管可能なため、使用した画像や処理アルゴ
リズムの違いによる差を比較評価可能となる。また万が
一データ中に信憑性のない特異な情報が含まれていた場
合に複数データをクロスチェックして確認することでデ
ータの信憑性を向上できる。また経年変動に基づくデー
タの比較評価や複数データによる平均処理等の統計的処
理が可能となる。また生成日時情報７４を参照すること
でデータ履歴を確認できるので技術進歩に伴うデータ更
新が可能となり、また画像取得日時７８を参照すること
により経年変動を評価可能となる。

【００６８】次に対空標識について説明する。一続きの
画像内の場所の位置精度に着目した場合、画像内の場所
同士の相対位置精度は十分高いが、基準とする座標系に
対する絶対位置精度は衛星位置データと角度データの誤
差に依存して劣化する。そこで一続きの画像内に位置座
標既知の点がある場合、その場所からの相対位置として
画像内の全ての場所の位置座標を算出した方が絶対位置
精度が良好になる。対空標識は位置座標既知の点として
設置するものであり、既に位置座標を算出してある一続
きの画像内の相対位置関係だけを維持し、対空標識の位
置座標を基準として一続きの画像内の全ての場所の位置
座標を再計算することにより位置精度向上に寄与するも
のである。対空標識ＩＤ７１は地球上位置座標既知の対
空標識位置を基準としてデータを再計算した場合に記述
する。

【００６９】補正処理内容７９としては、上記対空標識
による再計算のようなデータ補正や、衛星位置データや
角度データに含まれる誤差の補正がありうる。また補正
パラメータ８０としては衛星位置データや角度データの
誤差量等を記述する。

【００７０】対空標識位置座標６４は複数の標識８１に
より構成され、図中第１の標識８１ａは一つの対空標識
に関する対空標識ＩＤ７１、地球上番地６８、測定日時
情報８２及び位置座標７５を具備するデータ群であり、
第２の標識８１ｂは別の対空標識に関するデータ群であ
る。測定日時情報は対空標識の位置座標を測定した日時
であり、経年変化による地球自体の位置変化を把握する
場合に目安となる。

【００７１】備考ブロック８３は備考ＩＤ７２、地球上
番地６８、備考内容８４により構成される複数の備考９
０により構成されており、地球上番地に対応する位置座
標データを生成した方法や根拠を記録することで、デー
タ生成の背景を簡便に把握可能となる。

【００７２】地球形状データブロック８５は準拠楕円体
関連データ８６と等緯度輪切りデータ８７と等経度輪切
りデータ８８及び経年変化データ８９を具備する地球形
状データ６２により構成されている。準拠楕円体関連デ
ータ８６には測地学等で採用している複数の準拠楕円体
を規定するパラメータ群や地球表面位置座標６３に記録
された位置座標７５との差分量計算値等を含む。また等
緯度輪切りデータ８７は緯度をパラメータとして地球上
等緯度の地点の位置座標を集め、１平面上にプロットし
た時にできる疑似円形形状を記録したものである。同様
にして等経度輪切りデータ８８は経度をパラメータとし
て地球上等経度の地点の位置座標を集め、１平面上にプ
ロットした時にできる疑似楕円形状を記録したものであ
る。等緯度輪切りデータ８７と等経度輪切りデータ８８
を見れば、地球形状と準拠楕円体との相違が把握可能と
なる。経年変化データ８９は同一場所の複数の位置座標
７５を時系列的に比較したデータである。

【００７３】次に航法衛星を用いて観測衛星の位置を精
度よく決定する例について図７を用いて説明する。図７
は複数の航法衛星データを利用して位置精度を向上する
方法例を示す図であり、図において６は観測衛星、１１
ａは第１の航法衛星、１１ｂは第２の航法衛星、１１ｃ
は第３の航法衛星、１１ｄは第４の航法衛星、１０は地
上局、１２は地球をそれぞれ示す。航法衛星１１の位置
は正確に決定されるので、宇宙空間の観測衛星６の位置
を決定するためには３台の異なる航法衛星１１ａ、１１
ｂ、１１ｃからの航法信号を受信して距離がわかればよ
い。更に航法衛星からの信号を受信するまでの信号伝搬
時間おくれによる誤差の影響をなくすために航法衛星１
１ｄからの信号を受信すれば、各航法衛星の軌道がわか
っているので時刻毎の航法衛星の相対位置がわかり、位
置精度がよくなる。更に航法衛星からの信号が伝搬して
くる間の電離層による影響等をなくすために、地上局１
０の位置座標は予め精度よく測定しておくことが可能な
ので、特定時刻における観測衛星６と地上局１０の位置
を航法衛星１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからの信号
により計測し、地上局の位置座標を基準として差分によ
り観測衛星６の位置座標を求めれば、更に位置精度がよ
くなる。

【００７４】実施の形態２．図８はこの発明の実施の形
態２を示す構成図であり、図において１ａは地球表面を
指向する第１の撮像機、１ｂは撮像機の視線方向と鉛直
方向とが成す角度が上記第１の撮像機１ａと異なる第２
の撮像機、２は時計、３は航法衛星信号受信機、４は角
度検出機、５は信号処理回路、６は上記撮像機１で地球
表面をくまなく撮像可能な軌道を飛行する観測衛星、７
は画像データ及び観測衛星の位置と角度データを時刻情
報と共に記録する画像データベース、８は上記画像デー
タベース７の情報から地表面の位置及び標高を解析する
地球形状解析機、９は上記地球形状解析機８の出力によ
り地球表面の位置座標と地球形状を記録する地球形状デ
ータベース、１０は地上局、１１は航法衛星、１２は地
球である。

【００７５】図において第１の観測衛星６の中で、第１
の撮像機１ａ及び第２の撮像機１ｂは時計２の発生する
撮像タイミング信号に応じて地球１２の表面を撮像し、
画像データを信号処理回路５に送信する。また時計２は
撮像タイミング信号を発生した時刻情報を信号処理回路
５に送信する。航法衛星信号受信機３は時計２の発生す
るタイミング信号に応じて航法衛星１１の信号を受信し
てその時刻の衛星の位置情報を信号処理回路５に送信す
る。また角度検出機４は時計２の発生するタイミング信
号に応じてその時刻の第１の撮像機１ａの視線方向の角
度データと第２の撮像機１ｂの視線方向の角度データを
信号処理回路５に送信する。信号処理回路５では受信し
た時刻情報、画像データ、位置データ、角度データに識
別情報等の付帯情報を付加した後に地上に伝送可能なフ
ォーマットに処理し、図示されていない送信機を介して
地上局１０に伝送する。伝送後の処理については実施の
形態１と同様である。

【００７６】実施の形態３．図９はこの発明の実施の形
態３を示す構成図であり、図において１は地球表面を指
向する撮像機、２は時計、３は航法衛星信号受信機、４
は角度検出機、５は信号処理回路、６は上記撮像機１で
地球表面をくまなく撮像可能な軌道を飛行する観測衛
星、７は画像データ及び観測衛星の位置データと角度デ
ータを時刻情報と共に記録する画像データベース、８は
上記画像データベース７の情報から地表面の位置及び標
高を解析する地球形状解析機、９は上記地球形状解析機
８の出力により地球表面の位置座標と地球形状を記録す
る地球形状データベース、１０は地上局、１１は航法衛
星、１２は地球、２８は視野方向変更機であり、視野方
向変更機２８としては衛星進行方向と直行する軸回りに
回動する駆動機構により撮像機全体を回動させることに
より視線方向と鉛直方向とが成す角度を変更可能とな
る。また視線方向変更用の反射鏡付きの回動機構を視野
方向に設置しても同様に視野方向変更可能となる。また
観測衛星６全体の角度をスラスタを用いて変更すること
により視野方向変更することも可能である。上記視野方
向変更機２８を動作して地球上の同一場所を複数回撮像
すれば互いに異なる方向から見た同一場所の画像データ
の組ができるので、実施形態１と同様にして地球形状を
解析可能となる。その他の動作は実施形態１と同様であ
る。

【００７７】実施の形態４．図１０はこの発明の実施の
形態４を示す構成図であり、図において２は時計、３は
航法衛星信号受信機、４は角度検出機、５は信号処理回
路、６は観測衛星、７は画像データベース、８は地球形
状解析機、９は地球形状データベース、１０は地上局、
１１は航法衛星、１２は地球、２９は地球表面を指向す
るイメージングレーダであり、上記イメージングレーダ
２９として例えば合成開口レーダを利用すれば、光学的
な撮像機と同様に精密な地球表面画像を取得可能となる
ので、異なる複数の方向から取得した地球上同一場所の
画像を組み合わせれば立体視用のペア画像が取得でき
る。合成開口レーダの画像にはスペックルノイズと呼ば
れるランダム性のノイズが含まれるので、一続きの画像
を取得する際に同一地点を撮像するルック数を複数回に
しておく。次に地球形状解析機８の初期補正において同
一地点の画像を平均処理すればスペックルノイズ除去が
可能となり、画像の濃淡の誤差除去ができる。また合成
開口レーダの画像ではフォアショートニングと呼ばれる
歪が発生するので補正処理を施すことによりイメージン
グレーダ２９に固有の幾何学的補正を実施する。更に地
球形状解析機８において、光学的に撮像した画像と同様
に画像の濃淡の特徴に応じて複数の画像で対応する場所
の対応点を整合させる処理ができるので、立体視による
標高抽出が可能であり、実施形態１と同様にして地球形
状を解析可能となる。その他の動作は実施形態１と同様
である。また同一の観測衛星６上に異なる方向を指向す
るイメージングレーダ２９を搭載して実施形態２と同様
の動作が可能である。更にイメージングレーダ２９に衛
星進行方向に対する視野方向変更機能を付加することに
より、実施形態３と同様の動作が可能である。また地球
形状解析機８において立体視による視差ではなく、複数
の画像データを干渉させてインターフェログラムを生成
することにより、一続きの画像内の相対的高度差を計測
することも可能であり、データ検証用等の補助データと
して使用可能である。

【００７８】実施の形態５．図１１はこの発明の実施の
形態５を示す構成図であり、図において１は撮像機、２
は時計、３は航法衛星信号受信機、４は角度検出機、５
は信号処理回路、６は観測衛星、７は画像データベー
ス、８は地球形状解析機、９は地球形状データベース、
１０は地上局、１１は航法衛星、１２は地球、３０は地
球鉛直方向を指向する高度計であり、高度計３０として
は例えばレーザ光を地表に向けて発射し、地表からの反
射光を検知するまでの時間差を測定して高度を計測する
レーザレーダを利用する。上記高度計３０は時計２の発
生する計測タイミング信号に応じて地表までの高度を計
測し、データを信号処理回路５に伝送する。なお照射す
るビーム幅を観測衛星６の隣接軌道間隔と同等に設定す
れば地球表面をくまなくデータ取得できる。衛星進行方
向については衛星進行距離が隣接軌道間隔と同等になる
時間間隔でデータ取得すれば、データを重複なく取得で
きる。またこの時間間隔よりデータ取得頻度を上げて同
一場所のデータ取得回数を増やせばリサンプリングによ
り衛星進行方向の分解能を高くできる。信号処理回路５
では高度データを計測したタイミング毎に時刻データを
付加した上で画像データと同様に地上に伝送する。また
角度検出機４により高度計の指向方向を信号処理回路５
に伝送する。衛星位置データと高度計の指向方向角度デ
ータは実施形態１と同様に画像データベース７に記録さ
れるので、地球形状解析機８において時刻を参照して高
度データと位置データを対応付け、地球表面の座標とそ
の高度を解析する。更に解析結果を地球形状データベー
ス９に記録する。地球形状データベースにおけるデータ
の使用方法としては、起伏のある陸域では実施形態１、
２、３による立体視で解析した位置座標データの方が分
解能が高いので高度計３０によるデータは補助的な扱い
となる。一方陸域で広い範囲に亘り平坦な場所や海洋に
おいては実施形態１、２、３による立体視ではペア画像
の中の同一場所を対応させる整合処理が難しくなり誤差
要因が大きくなるため高度計３０によるデータを優先的
に使用する。ひと続きの画像内部に陸域と海洋域の混在
する場所では実施形態１、２、３による立体視によるデ
ータを優先し、海洋域と陸域の境界領域データにおいて
実施形態１、２、３による立体視データと高度計３０の
データの不整合がないことを検証するのに利用する。な
お地球形状データベース９には陸域データを含めて高度
計３０のデータを保存するので、高度情報概略値のみ知
りたい場合に参照しても役立つ。

【００７９】実施の形態６．図１２はこの発明の実施の
形態６による画像データを示す構成図であり、ラインセ
ンサ方式の撮像機を例にとり時刻情報を付加する方法を
示して居る。図において２２は画像データ、２３は画像
ヘッダ、２４はラインデータ、２５はラインヘッダ、２
６は同一撮像タイミングのデータ、２７は各画素データ
をそれぞれ示す。ラインセンサによる撮像機では衛星進
行方向に対して直行する横一列に複数の画素が並び、横
１列の各画素データを同一撮像タイミングで取得する。
撮像を規定時間間隔で繰り返すと時間進行に応じて衛星
位置が前進するので進行方向の画像が取得でき、２次元
の画像データとなる。画像データ２２の構成として画像
ヘッダと各画素データを具備するのは従来の技術と同様
である。本発明においては新たに同一タイミングで取得
した各画素データ２７の集合を同一撮像タイミングのデ
ータ２６とし、ラインヘッダ２５を付加してラインデー
タ２６を構成している。更に画像ヘッダには画像取得年
／月／日だけでなく、撮像を開始した時刻を詳細に記述
する。例えば４０マイクロ秒毎に撮像する撮像機の場合
１マイクロ秒の単位まで時刻を記述する。また各ライン
ヘッダとして時刻の下３桁程度の数字を記録する。時刻
は単調増加する変数なので桁数の繰り上がりが発生して
も正確な時刻を見失うことはない。図１０の例では１９
９９年７月３０日１０時２０分０．０００９０１秒に撮
像を開始し、約４０マイクロ秒毎に撮像する例である
が、時刻情報を付加するためにデータ量が膨大になって
は問題なので、撮像開始時刻は画像ヘッダに記録し、ラ
インヘッダにはマイクロ秒オーダの３桁の数字のみ記録
した例である。４列目の撮像時刻は１０２４マイクロ秒
であるが、上１桁を省略しても時刻を見失うことはな
い。但し衛星位置データと視線方向の角度データは必ず
しも画像データの撮像と同じ頻度で取得する必要はな
い。また画像ヘッダやラインヘッダに、従来の技術で記
録されていた付帯情報やデータフォーマットを識別する
情報及び誤り訂正信号等を記録してもよいのはいうまで
もない。

【００８０】実施の形態７．図１３はこの発明の実施の
形態７による対空標識の例を示す図であり、図において
１ａは第１の撮像機、１ｂは第２の撮像機、６は観測衛
星、３１ａは第１の対空標識、３１ｂは第２の対空標
識、３１ｃは第３の対空標識、３１ｄは第４の対空標
識、３１ｅは第５の対空標識、３２ａは第１の対空標識
群、３２ｂは第２の対空標識群であり、全ての対空標識
３１は航法衛星により計測した位置座標を地球形状デー
タベースに記録済みである。上記対空標識３１は撮像機
１の地表分解能に対して数倍程度の大きさの円や直線、
斜線で描いた幾何学形状とし撮像した画像を見れば中心
位置が識別可能となっている。更に上記対空標識群３２
は上記対空標識３１を複数個並べた幾何学形状であり、
図１１の例では第１の対空標識３１ａを基準として、第
２の対空標識３１ｂと第３の対空標識３１ｃが衛星進行
方向と直行方向に並んでおり、第２の対空標識３１ｂと
第３の対空標識３１ｃの距離は撮像機１で取得する画像
の範囲よりやや狭い距離に設定する。同様に第４の対空
標識３１ｄと第５の対空標識３１ｅが衛星進行方向に並
んでおり、第２の対空標識３１ｂと第３の対空標識３１
ｃの距離も撮像機１で取得する画像の範囲よりやや狭い
距離に設定する。第１の対空標識３１ａが中心に写るよ
うに撮像した画像を見れば、各対空標識の位置座標がわ
かっているので衛星の視線方向の角度を補正可能とな
る。更に図１１では同一の観測衛星６上に異なる方向を
指向する複数の撮像機を固定した例を示しているが、同
一撮像タイミングで第１の撮像機１ａが第１の対空標識
群３２ａを、第２の撮像機１ｂが第２の対空標識群３２
ｂをそれぞれ撮像することにより観測衛星６の熱変形等
に起因する撮像機の視野方向誤差を補正できる。

【００８１】次に図１４を用いて視線方向の角度を補正
する方法を説明する。図１４はラインセンサ方式の撮像
機で取得した画像データに対空標識３１が撮像されてい
る模式図であり、画像データが実施形態６による構成に
よる場合の例である。図において２２は画像データ、２
３は画像ヘッダ、２５はラインヘッダ、３１ａは第１の
対空標識、３１ｂは第２の対空標識、３１ｃは第３の対
空標識である。観測衛星が第１の対空標識３１ａを撮像
する時刻を衛星位置データと視線方向の角度データから
求めた計算結果をＴ１とすると、画像データ２２におけ
る対応時刻は画像ヘッダ２３とラインヘッダ２５の組合
せで対応がつき、図１４の例ではＴ１＝ｔ１３の位置に
第１の対空標識３１ａが写っているはずなのに、実際撮
像された時刻はｔ９なので、角度データに記録された値
には誤差があり、実際には角度データの値よりも衛星進
行方向に傾斜していたことがわかる。また傾斜量も画像
の対地換算距離から換算できるので、対空標識を用いて
視線方向の角度を地上で校正できることになる。更にラ
インセンサが衛星進行方向に対して直行して設定されて
いれば、第１の対空標識３１ａと第２の対空標識３１ｂ
及び第３の対空標識３１ｃは同一タイミングで撮像され
るはずなのに、図１２の例ではそれぞれ撮像された時刻
が異なる。このずれ量は画像の対地換算距離を使ってラ
インセンサの傾斜角に換算できるので、対空標識を用い
て視線方向の角度を地上で校正できることになる。

【００８２】実施の形態８．図１５はこの発明の実施の
形態８を示す構成図であり、図において１は撮像機、２
９はイメージングレーダ、２は時計、３は航法衛星信号
受信機、４は角度検出機、５は信号処理回路、６ａは上
記撮像機１を搭載する第１の観測衛星、６ｂは上記イメ
ージングレーダ２９を搭載する第２の観測衛星、７は画
像データベース、３３は整合処理部、８は上記整合処理
部３３を具備する地球形状解析機、９は地球形状データ
ベース、１０は地上局、１１は航法衛星、１２は地球で
あり、例えば撮像機１が可視光を検知する光学的撮像機
とすると、イメージングレーダ２９とは異なる種類の撮
像機で画像を取得することになる。撮像機１で取得した
画像データとイメージングレーダ２９で取得した画像デ
ータは地表の同一地点を撮像しても、互いに画像データ
の幅や分解能や濃淡状態が異なるので、整合処理部３３
において画像データのサイズ合わせと濃淡具合を調整
し、互いのデータが整合できる状態に補正処理をする。
地表画像の中で山頂や海岸線等の特徴的な場所は撮像機
の種類によらず濃淡差の激しい部分に相当するので、互
いに立体視による標高抽出が可能となり、実施形態１と
同様にして地球形状を計測可能となる。その他の動作は
実施形態１と同様である。

【００８３】実施の形態９．図１６はこの発明の実施の
形態９を示す構成図であり、図において１ａは地球表面
を指向する第１の撮像機、１ｂは撮像機の視線方向と鉛
直方向とが成す角度が上記第１の撮像機１ａと異なる第
２の撮像機、１ｃは視線方向と鉛直方向とが成す角度が
上記第１の撮像機１ａと第２の撮像機１ｂのいずれとも
異なる第３の撮像機、２は時計、３は航法衛星信号受信
機、４は角度検出機、５は信号処理回路、６ａは上記第
１の撮像機１ａと第２の撮像機１ｂを搭載する第１の観
測衛星、６ｂは上記第３の撮像機１ｃを搭載する第２の
観測衛星、７は画像データベース、３３は整合処理部、
８は上記整合処理部３３を具備する地球形状解析機、９
は地球形状データベース、１０は地上局、１１は航法衛
星、１２は地球である。地球上の同一場所を撮像した第
１の撮像機１ａと第２の撮像機１ｂ及び第３の撮像機１
ｃによる画像データを比較すると、第１の撮像機１ａと
第３の撮像機１ｃの画像データは互いの視野方向の差が
大きいため、画像内で対応する場所を見つけるのが難し
く、特に人手を介さずに地球形状解析機８で自動整合処
理をすると異なる場所を整合点と誤認する可能性が高
い。これに対して第２の撮像機１ｂの画像データは第１
の撮像機１ａの画像データとも第３の撮像機１ｃの画像
データとも画像内で対応する場所を見つけ易いので誤認
する可能性が低い。そこで地球形状解析機８の内部の整
合処理部３３において第２の撮像機１ｂの画像データを
基準として第１の撮像機１ａの画像データと第３の撮像
機１ｃの画像データの対応点を探索し、その結果として
第１の撮像機１ａの画像データと第３の撮像機１ｃの画
像データを対応づける。標高抽出においては互いの視野
方向の差が大きい方が精度がよいので第１の撮像機１ａ
の画像データと第３の撮像機１ｃの画像データを用いて
標高抽出し地球表面位置座標を解析する。また第１の撮
像機１ａの視線中心軸と第２の撮像機１ｂの視線中心軸
が存在する平面と第３の撮像機１ｃの視線中心軸が交わ
る角度が大きい場合には、第１の撮像機１ａの画像デー
タと第２の撮像機１ｂの画像データを立体視して得られ
る位置座標と、第２の撮像機１ｂの画像データと第３の
撮像機１ｃの画像データを立体視して得られる位置座標
と、第１の撮像機１ａの画像データと第３の撮像機１ｃ
の画像データを立体視して得られる位置座標をそれぞれ
解析する。得られた３つの位置座標データはそれぞれ異
なる方向から立体視して得られたデータなので、万が一
大きな誤差を含む特異なデータがあっても、相互にクロ
スチェックすることで特異なデータを特定し除去するこ
とが可能となる。また特定の方向から見ると高い山の陰
になるような地形があっても、別の方向からの立体視デ
ータによりデータを補間できるのでデータの信憑性が高
くなる。その他の動作は実施形態１と同様である。

【００８４】

【発明の効果】この発明の実施形態１によれば宇宙から
見た地球表面画像データを利用することにより地上に測
定機を設置しなくても測定可能なので、地球表面全域を
３次元情報として定量化できるという効果がある。また
人間活動の及ばない地域のデータも計測可能という効果
がある。また一式の設備を構築すればその他の地上設備
が必要ないので低コストで膨大なデータを取得できると
いう効果がある。

【００８５】また観測衛星の軌道上の２点の位置と角度
を測定して、既知の２点から測定した立体視測量をする
ので対空標識等の基準点がなくても地表面の絶対座標が
計測できるという効果がある。また地上の相対距離既知
の場所を必要としないので海洋を挟んだ大陸間や島国の
位置も測定できるという効果がある。

【００８６】重力効果を含まない幾何学的な測定方式な
ので重力の偏りに影響されず測定可能という効果があ
る。また搭載する撮像機で地球表面をくまなく撮像可能
な軌道を飛行する観測衛星を実現可能で、かつ小規模な
起伏に対応した高分解能測定ができるという効果があ
る。

【００８７】また周波数安定度が高く相互調整された原
子時計を用いて時刻管理するので時間と場所によらず共
通の時刻基準で計測可能という効果がある。また地球自
転を時刻基準としないので時刻絶対精度が高く、時刻精
度に起因する誤差が少ない高精度計測ができるという効
果がある。

【００８８】航法衛星を運用している単一の座標系によ
り地球表面位置座標を計測できるので、各国地図を統一
座標系上で作成可能となるという効果がある。また各国
地図を数十ｍ程度の精度で位置合わせできるという効果
がある。

【００８９】また原子時計の採用、航法衛星の利用、恒
星センサとジャイロの併用により時刻、位置、角度の測
定精度を向上しているので、地球規模に対して十分高い
精度で計測可能という効果がある。

【００９０】既知の２点から測定した立体視測量として
画像を利用し輝度分布の特徴だけに着目した処理をし、
しかもデータをデータベースに記録するので、位置デー
タと角度データと画像データが揃っていれば衛星や撮像
機及び撮像機の種別に係わらず標高抽出処理に使用可能
になるという効果がある。また複数の衛星や撮像機を利
用可能となるため地球全域の膨大な観測データを取得可
能という効果がある。また地球上同一場所について複数
回測定できるためデータを統計処理したり地球規模の経
年変化現象を捉えることができるという効果がある。

【００９１】また画像データベースに画像データ、衛星
位置データ、角度データを記録しているので測定技術や
解析技術の進歩に伴いデータを更新できるという効果が
ある。その都度膨大なデータを取得し直さなくても、従
来蓄積してきたデータを再利用してデータ更新できると
いう効果がある。

【００９２】画像データに撮像タイミングの時刻歴を添
付しており、撮像時刻における衛星位置と視線方向情報
を検証できるので、姿勢変動を補正可能という効果があ
る。

【００９３】また地球形状データベースに地球上単一場
所に対して複数の座標データを記録できるので、データ
蓄積による統計的処理が可能になり、データの信憑性が
増すと共に地球規模の経年変化現象と捉えることが可能
という効果がある。

【００９４】この発明の実施形態２によれば限られた衛
星寿命の期間内で取得できるデータ量が増加するという
効果がある。また画像データベースに記録される衛星位
置データと視線角度データ及び付帯情報の大部分を第１
の撮像機と第２の撮像機で共用できるので、データ量を
削減できるという効果がある。また標高抽出する際に誤
差要因となる角度誤差、衛星位置誤差等が相互で同等と
なり相殺されるため解析精度が向上するという効果があ
る。また実施形態１と同様の効果があることは言うまで
もない。

【００９５】この発明の実施形態３によれば地上観測対
象を選択可能となるので、雲に覆われ易くて画像データ
を取得しにくい場所のデータを限られた衛星寿命の期間
内で取得しやすいという効果がある。また近接領域内で
標高差が激しく標高抽出誤差が大きい場所は選択的に多
くのデータを取得して標高抽出精度を向上できるという
効果がある。また複雑な地形的特徴を持つ場所において
３方向以上の複数方向から撮像した画像を取得すること
により、各画像の対応点を見つけ易くなるので画像整合
誤差による標高抽出誤差を減少できるという効果があ
る。また特定の方向から見ると高い山の陰になるような
地形があっても、別の方向からの立体視データによりデ
ータを補間できるのでデータの信憑性が高くなるという
効果がある。また実施形態１と同様の効果があることは
言うまでもない。

【００９６】この発明の実施形態４によればマイクロ波
を用いたイメージングレーダは画像を雲に遮られる光学
的撮像機と異なり雲を透過して画像データ取得できるの
で、熱帯地方や赤道付近の画像データを確実に取得でき
るという効果がある。また光学的撮像機では太陽反射光
の少ない高緯度地方や極地方では画像が暗過ぎて解析に
使用できないのに対してマイクロ波を用いたイメージン
グレーダは太陽光照射のない地域の画像取得が可能なた
め、地球楕円形状を特徴的に示す極地方の地形データを
効果的に取得できるという効果がある。

【００９７】この発明の実施形態５によれば海や砂漠等
広範囲に渡り特徴物がなく平坦な地域の形状を観測でき
るという効果がある。また陸域においても広範囲の平均
的標高を把握できるので地球概略形状を把握するのに役
立つという効果がある。また海洋のような平坦な地形の
場合は高度計で照射するビームを広くして平均的高度を
測定すれば十分なので、測定対象を限定することにより
従来の高度計が使用可能になるという効果がある。

【００９８】この発明の実施形態６によれば画像の撮像
時刻を正確に把握できるので位置精度高く計測できると
いう効果がある。また画像データに全撮像タイミングの
時刻歴を添付しているので、各撮像時刻における衛星位
置と視線方向情報を利用して衛星の揺れや姿勢変動を補
正できるという効果がある。また周波数安定度の高く相
互調整された原子時計を用いて時刻管理するので時間と
場所によらず共通の時刻基準で計測可能になるという効
果がある。

【００９９】この発明の実施形態７によれば画像内の位
置座標既知の点として位置、角度を地上で校正できるの
で地球規模に対して十分高い精度の計測が可能となると
いう効果がある。また画像データに撮像タイミングの時
刻歴を添付しており、撮像時刻における衛星位置と視線
方向情報を校正できるので、撮像機の指向誤差や衛星姿
勢変動を補正できるという効果がある。また対空標識の
増加に伴い地球形状データベースの地上校正点が増加す
るので、画像データベースと地球形状データベースに従
来蓄積された画像データを再利用して、従来以上の高精
度でデータを更新できるという効果がある。

【０１００】この発明の実施形態８によればいかなる撮
像機の画像データ同士を組み合わせても標高抽出処理が
可能となるので画像データの汎用性が高くなり、地球全
域の膨大な観測データを取得しやすくなるという効果が
ある。また本来地球形状計測以外の目的で整備された観
測衛星による画像データも地球形状計測の目的で流用可
能となるため、計測装置全体の汎用性も高くなるという
効果がある。

【０１０１】この発明の実施形態９によれば処理を大部
分自動化できるので膨大なデータを処理可能な地球形状
計測装置を提供している。立体視ペア画像の整合処理の
誤差が減るので、地球表面位置座標の精度が向上すると
いう効果がある。本発明による地球形状計測装置全系の
中で最も人手が介在する必要性の高い整合処理を自動化
できるという効果がある。また自動化できることにより
地球全域の膨大な観測データを処理しやすくなるという
効果がある。また第１の撮像機１ａの視線中心軸と第２
の撮像機１ｂの視線中心軸が存在する平面と第３の撮像
機１ｃの視線中心軸が交わる角度が大きい場合には複数
の組合せで位置座標データを生成できるので相互にクロ
スチェックすることで特異なデータを特定し除去するこ
とができるという効果がある。また特定の方向から見る
と高い山の陰になるような地形があっても、別の方向か
らの立体視データによりデータを補間できるのでデータ
の信憑性が高くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態１を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における衛星軌道の
模式図である。

【図３】 この発明による地球形状計測装置の立体視の
視差に基づく標高抽出の原理を示す図である。

【図４】 この発明による地球形状計測装置のデータ処
理フローを示す図である。

【図５】 この発明による地球形状計測装置の画像デー
タベースの構造例を示す図である。

【図６】 この発明による地球形状計測装置の地球形状
データベースの構造例を示す図である。

【図７】 この発明による地球形状計測装置の複数の航
法衛星データを利用して位置精度を向上する方法例を示
す図である。

【図８】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態２を示す構成図である。

【図９】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態３を示す構成図である。

【図１０】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態４を示す構成図である。

【図１１】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態５を示す構成図である。

【図１２】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態６による画像データを示す構成図である。

【図１３】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態７による対空標識の例を示す図である。

【図１４】 この発明による地球形状計測装置の画像デ
ータに対空標識３１が撮像されている模式図である。

【図１５】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態８を示す構成図である。

【図１６】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態９を示す構成図である。

【図１７】 従来の地球形状計測方法を説明するための
図である。

【図１８】 従来の地球形状計測装置の別の例である衛
星三角測量装置を示す図である。

【図１９】 従来の地球形状計測装置の別の例である衛
星三角測量の原理図である。

【図２０】 従来の地球形状計測装置の別の例である空
中三角測量装置を示す図である。

【図２１】 従来の地球形状計測装置の別の例を示す図
である。

【図２２】 従来の撮像機による画像データの構造例を
示す図である。

【符号の説明】

１ 撮像機、２ 時計、３ 航法衛星信号受信機、４
角度検出機、５ 信号処理回路、６ 観測衛星、７ 画
像データベース、８ 地球形状解析機、９ 地球形状デ
ータベース、１０ 地上局、１１ 航法衛星、１２ 地
球、１３ 回転楕円体、１４ 撮像機の視線、１５ 観
測衛星の軌道、１６ 航法衛星の軌道、１７ 観測衛星
の位置、１８ 視線の交点Ｃ、１９ 地表の観測対象点
Ｄ、２０Ｄを通る撮像機の視線との平行線、２１ 撮像
機の画像内のＤの位置、２２画像データ、２３ 画像ヘ
ッダ、２４ ラインデータ、２５ ラインヘッダ、２６
同一撮像タイミングのデータ、２７ 各画素データ、
２８ 視野方向変更機、２９ イメージングレーダ、３
０ 高度計、３１ 対空標識、３２ 対空標識群、３３
整合処理部、３４ 測地衛星、３５ 基準点、３６
カメラ、３７測地点、３８ 測地衛星の軌道、３９ 距
離が既知の直線、４０ 距離が未知の直線、４１ 時刻
ｔ１における測地衛星の位置ｓ１、４２ 時刻ｔ２にお
ける測地衛星の位置ｓ２、４３ 航空機、４４ カメラ
の視野範囲、４５ 一時保管領域、４６ 保存領域、４
７ 初期登録情報ブロック、４８ 分類整理後データブ
ロック、４９ 補正後データブロック、５０ 画像デー
タブロック、５１ 位置データブロック、５２ 角度デ
ータブロック、５３ ヘッダ、５４ 衛星位置データ、
５５ 角度データ、５６ 識別表示、５７ 撮像時刻、
５８ 地球上番地、５９ 補正情報、６０ データ、６
１ 付帯情報、６２ 地球形状データ、６３ 地球表面
位置座標、６４ 対空標識位置座標、６５ 地球表面位
置座標ブロック、６６ 位置座標インデックス、６７
特定場所情報、６８ 地球上番地、６９ データ数、７
０ 座標データＩＤ、７１ 対空標識ＩＤ、７２ 備考
ＩＤ、７３ データ、７４ 生成日時情報、７５ 位置
座標、７６ 採用情報、７７採用画像ＩＤ、７８ 画像
取得日時、７９ 補正処理内容、８０ 補正パラメー
タ、８１ 標識、８２ 測定日時情報、８３ 備考ブロ
ック、８４ 備考内容、８５ 地球形状データブロッ
ク、８６ 準拠楕円体関連データ、８７ 等緯度輪切り
データ、８８ 等経度輪切りデータ、８９ 経年変化デ
ータ、９０ 備考、９１ 北極付近の点Ａ、９２ 赤道
付近の点Ｂ、９３ ２地点間の距離Ｌ、９４ 地球中心
と２地点の成す角度θ。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
   が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
   る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
   生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
   タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
   の発生するタイミング信号に応じて上記撮像機の視線方
   向の角度を計測し上記信号処理回路に時刻情報と共にデ
   ータ送信する角度検出機、上記時計の発生するタイミン
   グ信号に応じて上記撮像機の存在する位置座標を示す信
   号を受信し上記信号処理回路に時刻情報と共にデータ送
   信する航法衛星信号受信機を具備し、かつ上記撮像機で
   地球表面を撮像可能な軌道を飛行する観測衛星、上記撮
   像機で取得した画像データと上記航法衛星信号受信機で
   取得した位置データと上記角度検出機で取得した角度デ
   ータを上記時計がタイミング信号を発生した時刻情報と
   共に記録する画像データベース、上記画像データベース
   の情報から地表面の位置及び標高を解析する地球形状解
   析機、上記地球形状解析機の出力データとして地球表面
   の３次元位置座標と地球形状を記録保存する地球形状デ
   ータベース、及び電波伝搬時間を利用して距離を測定す
   るための電波を発生する軌道上位置が既知の複数の航法
   衛星とにより構成される地球形状計測装置において、上
   記撮像機の視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異
   なる複数の観測衛星を有し、かつ異なる衛星で取得した
   地球上の同一場所の画像の組の中の対応する場所の位置
   合わせをして整合させ、衛星位置座標と視線方向及び視
   差を利用して地球表面の標高を算出し、地球表面３次元
   位置座標を生成する地球形状解析機を有することを特徴
   とする地球形状計測装置。
2. 【請求項２】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
   が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
   る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
   生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
   タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
   の発生するタイミング信号に応じて上記撮像機の視線方
   向の角度を計測し上記信号処理回路に時刻情報と共にデ
   ータ送信する角度検出機、上記時計の発生するタイミン
   グ信号に応じて上記撮像機の存在する位置座標を示す信
   号を受信し上記信号処理回路に時刻情報と共にデータ送
   信する航法衛星信号受信機を具備し、かつ上記撮像機で
   地球表面を撮像可能な軌道を飛行する観測衛星、上記撮
   像機で取得した画像データと上記航法衛星信号受信機で
   取得した位置データと上記角度検出機で取得した角度デ
   ータを上記時計がタイミング信号を発生した時刻情報と
   共に記録する画像データベース、上記画像データベース
   の情報から地表面の位置及び標高を解析する地球形状解
   析機、上記地球形状解析機の出力データとして地球表面
   の３次元位置座標と地球形状を記録保存する地球形状デ
   ータベース、及び電波伝搬時間を利用して距離を測定す
   るための電波を発生する軌道上位置が既知の複数の航法
   衛星とにより構成される地球形状計測装置において、上
   記撮像機として視線方向と鉛直方向とが成す角度が互い
   に異なる複数の撮像機を１台の観測衛星に具備し、かつ
   異なる撮像機で取得した地球上の同一場所の画像の組の
   中の対応する場所の位置合わせをして整合させ、衛星位
   置座標と視線方向及び視差を利用して地球表面の標高を
   算出し、地球表面３次元位置座標を生成する地球形状解
   析機を有することを特徴とする地球形状計測装置。
3. 【請求項３】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
   が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
   る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
   生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
   タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
   の発生するタイミング信号に応じて上記撮像機の視線方
   向の角度を計測し上記信号処理回路に時刻情報と共にデ
   ータ送信する角度検出機、上記時計の発生するタイミン
   グ信号に応じて上記撮像機の存在する位置座標を示す信
   号を受信し上記信号処理回路に時刻情報と共にデータ送
   信する航法衛星信号受信機を具備し、かつ上記撮像機で
   地球表面をくまなく撮像可能な軌道を飛行する観測衛
   星、上記撮像機で取得した画像データと上記航法衛星信
   号受信機で取得した位置データと上記角度検出機で取得
   した角度データを上記時計がタイミング信号を発生した
   時刻情報と共に記録する画像データベース、上記画像デ
   ータベースの情報から地表面の位置及び標高を解析する
   地球形状解析機、上記地球形状解析機の出力データとし
   て地球表面の３次元位置座標と地球形状を記録保存する
   地球形状データベース、及び電波伝搬時間を利用して距
   離を測定するための電波を発生する軌道上位置が既知の
   複数の航法衛星とにより構成される地球形状計測装置に
   おいて、上記撮像機の視線方向変更機を具備し、かつ上
   記撮像機の視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異
   なる位置で取得した地球上の同一場所の画像の組の中の
   対応する場所の位置合わせをして整合させ、衛星位置座
   標と視線方向及び視差を利用して地球表面の標高を算出
   し、地球表面３次元位置座標を生成する地球形状解析機
   を有することを特徴とする地球形状計測装置。
4. 【請求項４】 撮像機としてイメージングレーダを用い
   たことを特徴とする請求項１、２、３いずれか記載の地
   球形状計測装置。
5. 【請求項５】 地球表面に向けて信号を発射して反射信
   号が到達するまでの伝搬時間を用いて地表までの高度を
   計測する高度計を具備することを特徴とする請求項１、
   ２、３いずれか記載の地球形状計測装置。
6. 【請求項６】 信号処理部において全ての撮像タイミン
   グの時刻を画像データに付加して画像データベースに記
   録することを特徴とする請求項１、２、３いずれか記載
   の地球形状計測装置。
7. 【請求項７】 地球表面上位置座標を航法衛星により測
   定済みの場所に設定した対空標識と、上記対空標識の設
   定場所の位置座標を記録した地球形状データベースを具
   備したことを特徴とする請求項１、２、３いずれか記載
   の地球形状計測装置。
8. 【請求項８】 地球形状解析機が整合処理部を具備し、
   かつ整合処理部において同一場所の画像で視線方向が異
   なる互いに異なる種類の撮像機で取得された画像を解析
   することを特徴とする請求項１、２、３、４いずれか記
   載の地球形状計測装置。
9. 【請求項９】 地球形状解析機が整合処理部を具備し、
   かつ整合処理部において同一場所の画像で視線方向が異
   なる３式以上の画像を同時に解析することを特徴とする
   請求項１、２、３、４いずれか記載の地球形状計測装
   置。