JP2018054540A - Visualization device for ground surface displacement in interest area and visualization program of ground surface displacement in interest area - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、関心領域における地表面変位の可視化装置及び関心領域における地表面変位の可視化プログラムに関する。 The present invention relates to an apparatus for visualizing ground surface displacement in a region of interest and a program for visualizing ground surface displacement in a region of interest.
合成開口レーダ（ＳＡＲ Ｓynthetic Ａperture Ｒadar）は、人工衛星等に搭載され、地表面に向けて電波（マイクロ波パルス）を発射し、その反射波を観測して地表面の形状等を測定する。このようなＳＡＲによる観測を、地表面の同じ場所に対して２回以上行い、反射波の位相差をとると、地表面の時間的変化（変位）を詳細にとらえることができる（干渉ＳＡＲ）。 A synthetic aperture radar (SAR Synthetic Aperture Radar) is mounted on an artificial satellite or the like, emits radio waves (microwave pulses) toward the ground surface, observes the reflected waves, and measures the shape of the ground surface. By performing such SAR observation twice or more for the same location on the ground surface and taking the phase difference of the reflected waves, the temporal change (displacement) of the ground surface can be captured in detail (interference SAR). .
上記干渉ＳＡＲによれば、観測対象の時間的変化（変位）を検出する（下記特許文献１参照）ことができるとともに、取得した上記反射波から相関が低い領域を抽出して低相関領域画像を生成することもできる。このような低相関領域には、地震発生時に地表面に発生した断層による変位、河川、地すべり、液状化、盛土崩壊等が含まれる。これらの場所では、河川を除いて地震等の前後における地表面の状態が大きく変化しているので、反射波間の干渉性が低下するからである（下記非特許文献１参照）。また、河川の場合は、水面の状態が常に変動しているので、元々反射波の干渉性が低く、低相関領域に含まれる。 According to the interference SAR, a temporal change (displacement) of an observation target can be detected (see Patent Document 1 below), and a low-correlation region image is extracted by extracting a low-correlation region from the acquired reflected wave. It can also be generated. Such a low correlation region includes displacement due to a fault generated on the ground surface when an earthquake occurs, rivers, landslides, liquefaction, embankment collapse, and the like. This is because the state of the ground surface before and after an earthquake or the like has greatly changed except for rivers in these places, and the coherence between reflected waves is reduced (see Non-Patent Document 1 below). Further, in the case of rivers, the water surface state is constantly changing, so the reflected wave is originally less coherent and is included in the low correlation region.
例えば、下記非特許文献２には、干渉ＳＡＲ画像（干渉縞画像）と３時期コヒーレンス画像（低相関領域画像）とから断層の位置を示そうとしている。 For example, Non-Patent Document 2 below attempts to show the position of a tomogram from an interference SAR image (interference fringe image) and a three-time coherence image (low correlation region image).
なお、下記特許文献２には、ＳＡＲの時系列画像データを使用した地図情報更新支援装置等が開示され、特許文献３には、ＳＡＲの時系列画像データを使用した観測対象の変化域を抽出するレーダ画像処理装置等が開示されている。 Patent Document 2 below discloses a map information update support device using SAR time-series image data, and Patent Document 3 extracts a change area of an observation target using SAR time-series image data. A radar image processing apparatus or the like is disclosed.
しかし、干渉ＳＡＲ画像（干渉縞画像）の利用を希望する者（特に専門知識のない一般の利用者）が、これを判読することは困難であるので、干渉ＳＡＲにより得られた地表面の変位、特に関心領域の地表面の変位を、利用者向けにわかりやすく表現する技術が必要である。 However, since it is difficult for a person who wants to use an interference SAR image (interference fringe image) (in particular, a general user who has no specialized knowledge) to interpret this, the displacement of the ground surface obtained by the interference SAR is difficult. In particular, there is a need for technology that expresses the displacement of the ground surface of the region of interest in an easy-to-understand manner for users.
本発明の目的は、干渉ＳＡＲにより得られた地表面の変位をわかりやすく表現する関心領域における地表面変位の可視化装置及び関心領域における地表面変位の可視化プログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a ground surface displacement visualization device in a region of interest and a program for visualizing ground surface displacement in a region of interest that easily express the displacement of the ground surface obtained by interference SAR.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、関心領域における地表面変位の可視化装置であって、異なる時刻にレーダ装置により取得された観測対象である地表面の時系列画像データから変位情報を生成する変位生成手段と、前記観測対象である地表面から関心領域を抽出する関心領域抽出手段と、前記関心領域を予め定めた範囲に分割して分割領域を生成する関心領域分割手段と、前記変位生成手段が生成した変位情報を、前記関心領域内の分割領域毎に収集する変位情報収集手段と、前記分割領域毎に収集された変位情報に基づき、各分割領域における変位の代表値を演算する代表値演算手段と、前記分割領域毎に前記代表値を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is a device for visualizing ground surface displacement in a region of interest, which is based on time-series image data of a ground surface that is an observation target acquired by a radar device at different times. Displacement generating means for generating displacement information, interest area extracting means for extracting a region of interest from the ground surface to be observed, and region of interest dividing means for generating a divided area by dividing the region of interest into a predetermined range A displacement information collecting means for collecting the displacement information generated by the displacement generating means for each divided region in the region of interest, and a representative of the displacement in each divided region based on the displacement information collected for each divided region. A representative value calculating means for calculating a value; and a display means for displaying the representative value for each of the divided areas.
また、上記変位情報に基づき、各分割領域における変位の標準偏差を演算する標準偏差演算手段を更に備え、前記表示手段は、前記標準偏差を、前記代表値とともに、または前記代表値とは別に表示するのが好適である。 Further, a standard deviation calculating means for calculating a standard deviation of displacement in each divided area based on the displacement information is further provided, and the display means displays the standard deviation together with the representative value or separately from the representative value. It is preferable to do this.
また、上記変位生成手段は、前記関心領域における変位情報のみを生成する構成としてもよい。 The displacement generation means may be configured to generate only displacement information in the region of interest.
また、上記代表値は中央値であるのが好適である。 The representative value is preferably a median value.
また、上記関心領域は、道路または河川堤防であるのが好適である。 The region of interest is preferably a road or a river bank.
また、上記関心領域分割手段は、前記道路または河川堤防を一定距離で分割するのが好適である。 The region of interest dividing means preferably divides the road or river embankment at a constant distance.
また、上記関心領域は、行政区画であってもよい。 The region of interest may be an administrative division.
また、上記関心領域分割手段は、前記行政区画を一定面積のメッシュに分割する構成としてもよい。 Further, the region of interest dividing means may be configured to divide the administrative division into a mesh of a certain area.
また、本発明の他の実施形態は、関心領域における地表面変位の可視化プログラムであって、コンピュータを、異なる時刻にレーダ装置により取得された観測対象である地表面の時系列画像データから変位情報を生成する変位生成手段、前記観測対象である地表面から関心領域を抽出する関心領域抽出手段、前記関心領域を予め定めた範囲に分割して分割領域を生成する関心領域分割手段、前記変位生成手段が生成した変位情報を、前記関心領域内の分割領域毎に収集する変位情報収集手段、前記分割領域毎に収集された変位情報に基づき、各分割領域における変位の代表値を演算する代表値演算手段、前記分割領域毎に前記代表値を表示する表示手段、として機能させる。 Further, another embodiment of the present invention is a program for visualizing ground surface displacement in a region of interest, wherein the computer is used to detect displacement information from time-series image data of the ground surface to be observed acquired by a radar device at different times. Displacement generating means for generating a region of interest, a region of interest extracting means for extracting a region of interest from the ground surface to be observed, a region of interest dividing means for generating a divided region by dividing the region of interest into a predetermined range, the displacement generating Displacement information collecting means for collecting the displacement information generated by the means for each divided region in the region of interest, and a representative value for calculating a representative value of displacement in each divided region based on the displacement information collected for each divided region It is made to function as a calculation means and a display means for displaying the representative value for each of the divided areas.
また、上記コンピュータを、更に前記変位情報に基づき、各分割領域における変位の標準偏差を演算する標準偏差演算手段として機能させ、前記表示手段は、前記標準偏差を、前記代表値とともに、または前記代表値とは別に表示するのが好適である。 Further, the computer is further caused to function as a standard deviation calculating means for calculating a standard deviation of displacement in each divided region based on the displacement information, and the display means displays the standard deviation together with the representative value or the representative value. It is preferable to display it separately from the value.
本発明によれば、干渉ＳＡＲにより得られた地表面の変位をわかりやすく表現することができる。 According to the present invention, the displacement of the ground surface obtained by the interference SAR can be easily expressed.
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図１には、実施形態にかかる関心領域における地表面変位の可視化装置を使用した、観測対象である地表面の変位抽出システムの構成例が示される。図１において、人工衛星１０１に搭載された合成開口レーダ（ＳＡＲ）等のレーダ装置により、地表面の所望範囲である観測対象のレーダ画像データを取得し、このレーダ画像データを本実施形態の関心領域における地表面変位の可視化装置１０２に送信する。関心領域における地表面変位の可視化装置１０２では、アンテナ１０３を介して受信したレーダ画像データを処理して観測対象である地表面の変位を解析してその結果を表示する。この場合のレーダ画像データは、異なる時刻にレーダ装置により取得されたレーダ画像データ（以後、時系列画像データという）となっている。また、関心領域における地表面変位の可視化装置１０２は、例えばコンピュータ上で所定のプログラムを動作させることにより実現することができる。 FIG. 1 shows a configuration example of a ground surface displacement extraction system that is an observation target using the ground surface displacement visualization device in the region of interest according to the embodiment. In FIG. 1, a radar apparatus such as a synthetic aperture radar (SAR) mounted on an artificial satellite 101 acquires radar image data of an observation target that is a desired range on the ground surface, and this radar image data is used as an interest of the present embodiment. It transmits to the visualization apparatus 102 of the ground surface displacement in an area | region. The ground surface displacement visualization device 102 in the region of interest processes the radar image data received via the antenna 103, analyzes the ground surface displacement to be observed, and displays the result. The radar image data in this case is radar image data (hereinafter referred to as time-series image data) acquired by the radar device at different times. The ground surface displacement visualization device 102 in the region of interest can be realized by operating a predetermined program on a computer, for example.
なお、上記人工衛星１０１の数は１基に限らず、同一の撮影仕様である複数の人工衛星であってもよい。また、上記レーダ装置は、人工衛星１０１の他、航空機に搭載してもよい。 Note that the number of the artificial satellites 101 is not limited to one, and may be a plurality of artificial satellites having the same shooting specifications. The radar apparatus may be mounted on an aircraft other than the artificial satellite 101.
図２には、実施形態にかかる関心領域における地表面変位の可視化装置の例の機能ブロック図が示される。図２において、関心領域における地表面変位の可視化装置は、レーダ画像データ取得部１０、変位生成部１２、関心領域抽出部１４、関心領域分割部１６、変位情報収集部１８、代表値演算部２０、標準偏差演算部２２、表示制御部２４、通信部２６、記憶部２８及びＣＰＵ３０を含んで構成されている。上記関心領域における地表面変位の可視化装置は、ＣＰＵ３０、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、Ｉ／Ｏ、通信インターフェース等を備え、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータとして構成されており、上記各機能は、例えばＣＰＵ３０とＣＰＵ３０の処理動作を制御するプログラムとにより実現される。 The functional block diagram of the example of the visualization apparatus of the ground surface displacement in the region of interest concerning embodiment is shown by FIG. In FIG. 2, a device for visualizing ground surface displacement in a region of interest includes a radar image data acquisition unit 10, a displacement generation unit 12, a region of interest extraction unit 14, a region of interest division unit 16, a displacement information collection unit 18, and a representative value calculation unit 20. , A standard deviation calculation unit 22, a display control unit 24, a communication unit 26, a storage unit 28, and a CPU 30. The ground surface displacement visualization device in the region of interest includes a CPU 30, a ROM, a RAM, a nonvolatile memory, an I / O, a communication interface, and the like, and is configured as a computer that controls the entire device and performs various calculations. The function is realized by, for example, the CPU 30 and a program that controls the processing operation of the CPU 30.
レーダ画像データ取得部１０は、人工衛星１０１から送信され、アンテナ１０３により受信された、上記観測対象である地表面のレーダ画像データを取得し、記憶部２８に記憶する。この場合のアンテナ１０３は、本実施形態の通信部２６の一部を構成する。また、上記レーダ画像データは、上述したように、異なる時刻、例えば地震等の災害の発生前後に取得されたレーダ画像データ（時系列画像データ）である。このレーダ画像データには、地表面からの反射波の位相の情報が含まれている。 The radar image data acquisition unit 10 acquires radar image data of the ground surface, which is the observation target, transmitted from the artificial satellite 101 and received by the antenna 103, and stores it in the storage unit 28. The antenna 103 in this case constitutes a part of the communication unit 26 of the present embodiment. Further, as described above, the radar image data is radar image data (time-series image data) acquired at different times, for example, before and after the occurrence of a disaster such as an earthquake. The radar image data includes information on the phase of the reflected wave from the ground surface.
変位生成部１２は、上記異なる時刻にレーダ装置により取得された観測対象である地表面の時系列画像データを記憶部２８から読み出し、異なる時刻における地表面の変位情報を生成する。ここで、異なる時刻とは、上記時系列画像データの取得時刻が異なることをいい、例えば地震等の災害の前後をいう。変位生成部１２は、異なる時刻に取得された画像データによりその時刻の間に発生した変位を演算し、変位情報として生成する。地表面の変位情報とは、レーダ装置と地表面との距離の変位に関する情報であり、時系列画像データの内、取得時刻が異なるレーダ画像データ間の位相差に基づいて算出する。変位の算出は、レーダ画像データの画素毎に行う。レーダ画像データと、数値標高モデル(DEM)を用いることにより、各画素が地表面のどの位置であるかを対応付けできるので、算出した変位が地表面のどの位置の変位であるかを把握することができる。変位情報には、当該変位の位置を表す座標情報も含まれる。この変位情報により地表面の変位（地震等の災害による変位、地盤沈下等のその他の影響による変位等）を観測することができる。なお、変位生成部１２は、後述する関心領域における変位情報のみを生成する構成としてもよい。変位生成部１２が生成した変位情報は、記憶部２８に記憶させる。 The displacement generation unit 12 reads the time-series image data of the ground surface that is the observation target acquired by the radar device at the different times from the storage unit 28, and generates the displacement information of the ground surface at different times. Here, the different time means that the acquisition time of the time-series image data is different, for example, before and after a disaster such as an earthquake. The displacement generation unit 12 calculates the displacement generated during the time based on the image data acquired at different times, and generates the displacement information. The displacement information on the ground surface is information relating to the displacement of the distance between the radar device and the ground surface, and is calculated based on the phase difference between the radar image data having different acquisition times in the time series image data. The displacement is calculated for each pixel of the radar image data. By using radar image data and digital elevation model (DEM), it is possible to correlate each pixel with which position on the ground surface, so it is possible to grasp which position on the ground surface the calculated displacement is. be able to. The displacement information includes coordinate information representing the position of the displacement. With this displacement information, the displacement of the ground surface (displacement due to disasters such as earthquakes, displacement due to other effects such as ground subsidence, etc.) can be observed. In addition, the displacement generation part 12 is good also as a structure which produces | generates only the displacement information in the region of interest mentioned later. The displacement information generated by the displacement generation unit 12 is stored in the storage unit 28.
関心領域抽出部１４は、観測対象である地表面から関心領域を抽出する。ここで、関心領域とは、利用者が変位の観測を希望する領域であり、例えば道路、河川堤防、行政区画等とすることができるが、これらに限定されない。関心領域抽出部１４は、利用者がキーボード、マウス等の適宜な入力手段から入力した、関心領域を指定するための指示情報に基づいて関心領域を抽出する。関心領域抽出部１４は、通信部２６を介して外部のサーバ等から取得する等の方法により予め記憶部２８に記憶された地図情報を読み出し、その地図情報上に抽出した関心領域を設定する。関心領域抽出部１４が抽出した関心領域は、記憶部２８に記憶させる。なお、利用者が希望の関心領域を指定する際には、表示制御部２４が液晶表示装置その他の適宜な表示手段に、記憶部２８から読み出した上記地図情報を表示させ、当該画面を介して利用者が指示情報（例えば、地図上の特定の領域を指定する情報）を入力する構成とするのが好適である。 The region-of-interest extraction unit 14 extracts a region of interest from the ground surface to be observed. Here, the region of interest is a region where the user wishes to observe displacement, and can be, for example, a road, a river bank, an administrative division, or the like, but is not limited thereto. The region-of-interest extraction unit 14 extracts a region of interest based on instruction information for designating a region of interest, which is input by a user from an appropriate input unit such as a keyboard or a mouse. The region-of-interest extraction unit 14 reads out map information stored in advance in the storage unit 28 by a method such as acquisition from an external server via the communication unit 26, and sets the extracted region of interest on the map information. The region of interest extracted by the region of interest extraction unit 14 is stored in the storage unit 28. When the user specifies a desired region of interest, the display control unit 24 causes the liquid crystal display device or other appropriate display means to display the map information read from the storage unit 28 and through the screen. It is preferable that the user inputs instruction information (for example, information specifying a specific area on the map).
関心領域分割部１６は、関心領域抽出部１４が抽出した関心領域を記憶部２８から読み出し、予め定めた範囲に分割して分割領域を生成する。分割領域としては、関心領域が道路の場合、一定距離で分割した領域が好適である。一定距離としては、使用目的に応じて適宜決定できるが、例えばキロポストの設定距離である１００ｍ毎とすることができる。また、関心領域が河川堤防の場合も、一定距離で分割した領域を分割領域とするのが好適である。この場合の一定距離も使用目的に応じて適宜決定できるが、例えばキロポストの設定距離である１００ｍ〜５００ｍ毎とすることができる。さらに、関心領域が行政区画の場合は、一定の大きさ（面積）のメッシュを分割領域とするのが好適である。メッシュの大きさは使用目的に応じて適宜決定する。なお、分割領域は、以上の例に限定されず、抽出された関心領域毎に適宜設定できる。関心領域の分割の方法は、利用者がキーボード、マウス等の適宜な入力手段から入力した分割指示情報に基づき関心領域分割部１６が決定する。上記分割領域及び分割指示情報は、記憶部２８に記憶させる。なお、予め関心領域の分割手順を記憶部２８に記憶させておき、関心領域分割部１６が分割手順を記憶部２８から読み出して、関心領域の分割処理を実行する構成としてもよい。 The region-of-interest dividing unit 16 reads out the region of interest extracted by the region-of-interest extracting unit 14 from the storage unit 28 and divides it into a predetermined range to generate a divided region. As the divided region, when the region of interest is a road, a region divided by a certain distance is preferable. The fixed distance can be appropriately determined according to the purpose of use, but can be set, for example, every 100 m, which is a set distance of kiloposts. In addition, even when the region of interest is a river bank, it is preferable that a region divided by a certain distance is a divided region. Although the fixed distance in this case can also be suitably determined according to the purpose of use, for example, it can be set every 100 m to 500 m, which is the set distance of the kilopost. Furthermore, when the region of interest is an administrative division, it is preferable to use a mesh having a certain size (area) as a divided region. The size of the mesh is appropriately determined according to the purpose of use. The divided areas are not limited to the above example, and can be set as appropriate for each extracted region of interest. The method of dividing the region of interest is determined by the region of interest dividing unit 16 based on division instruction information input by a user from an appropriate input unit such as a keyboard or a mouse. The divided area and the division instruction information are stored in the storage unit 28. The region of interest division procedure may be stored in the storage unit 28 in advance, and the region of interest division unit 16 may read the division procedure from the storage unit 28 and execute the region of interest division process.
変位情報収集部１８は、変位生成部１２が生成した変位情報並びに関心領域抽出部１４が抽出した関心領域及び関心領域分割部１６が生成した分割領域を記憶部２８から読み出し、関心領域内の分割領域毎に変位情報を収集する。上述した通り、変位情報はレーダ画像データの画素毎に算出されるので、変位情報収集部１８も分割領域内の画素毎に変位情報を収集する。また、各画素の変位は、変位情報に含まれる座標情報によりその位置がわかるので、変位情報収集部１８は、変位が算出された各画素が関心領域内の画素であるか否か、関心領域内の画素の場合にどの分割領域に所属するものであるかを判断する。なお、変位生成部１２が、関心領域における変位情報のみを生成する構成の場合には、変位情報収集部１８は、どの分割領域に所属する画素の変位情報であるかを判断すればよい。また、分割領域内の変位情報は、後述する代表値演算部２０の演算結果の精度及び信頼性の向上のために、分割領域毎に複数存在するのが好適である。従って、関心領域分割部１６が関心領域を分割する際には、分割領域の大きさ（面積）が上記画素より十分大きくなるようにする。変位情報収集部１８が分割領域毎に収集した変位情報は、記憶部２８に記憶させる。また、代表値演算部２０の演算結果の精度及び信頼性は、後述する標準偏差演算部２２が演算した標準偏差により表すことができる。 The displacement information collection unit 18 reads out the displacement information generated by the displacement generation unit 12, the region of interest extracted by the region of interest extraction unit 14, and the divided region generated by the region of interest division unit 16 from the storage unit 28, and divides the region of interest. Displacement information is collected for each area. As described above, since the displacement information is calculated for each pixel of the radar image data, the displacement information collection unit 18 also collects the displacement information for each pixel in the divided area. Moreover, since the position of each pixel displacement is known from the coordinate information included in the displacement information, the displacement information collection unit 18 determines whether each pixel for which the displacement is calculated is a pixel in the region of interest. It is determined to which divided region the pixel belongs. In the case where the displacement generation unit 12 is configured to generate only displacement information in the region of interest, the displacement information collection unit 18 may determine which divided region the pixel belongs to. In addition, it is preferable that a plurality of pieces of displacement information in each divided region exist for each divided region in order to improve the accuracy and reliability of the calculation result of the representative value calculation unit 20 described later. Therefore, when the region-of-interest dividing unit 16 divides the region of interest, the size (area) of the divided region is made sufficiently larger than the pixel. The displacement information collected by the displacement information collection unit 18 for each divided region is stored in the storage unit 28. Further, the accuracy and reliability of the calculation result of the representative value calculation unit 20 can be expressed by the standard deviation calculated by the standard deviation calculation unit 22 described later.
代表値演算部２０は、変位情報収集部１８が分割領域毎に収集した変位情報を記憶部２８から読み出し、その変位情報に基づき、各分割領域における変位の代表値を演算する。代表値としては、各分割領域の変位を表すことができるものであれば採用できるが、例えば中央値（メディアン）、平均値等が挙げられ、中央値がより好適である。代表値演算部２０が演算した代表値は、記憶部２８に記憶させる。 The representative value calculation unit 20 reads out the displacement information collected for each divided region by the displacement information collection unit 18 from the storage unit 28, and calculates the representative value of the displacement in each divided region based on the displacement information. The representative value can be adopted as long as it can represent the displacement of each divided region. For example, the median (median), the average value, and the like can be given, and the median is more preferable. The representative value calculated by the representative value calculation unit 20 is stored in the storage unit 28.
標準偏差演算部２２は、変位情報収集部１８が分割領域毎に収集した変位情報を記憶部２８から読み出し、その変位情報に基づき、各分割領域における変位の標準偏差を演算する。標準偏差演算部２２が演算した標準偏差は、記憶部２８に記憶させる。 The standard deviation calculation unit 22 reads the displacement information collected by the displacement information collection unit 18 for each divided region from the storage unit 28, and calculates the standard deviation of the displacement in each divided region based on the displacement information. The standard deviation calculated by the standard deviation calculation unit 22 is stored in the storage unit 28.
表示制御部２４は、代表値演算部２０が演算した代表値を記憶部２８から読み出し、液晶表示装置その他の適宜な表示装置を制御して分割領域毎に代表値を表示する。また、表示制御部２４は、標準偏差演算部２２が演算した標準偏差を記憶部２８から読み出し、上記代表値とともに、または上記代表値とは別に表示する構成とするのが好適である。代表値とともに表示とは、代表値と同じ画面上に表示することをいい、上記代表値とは別に表示とは、代表値とは別の画面に表示することをいう。ここで、代表値及び標準偏差は、その数値を表示してもよいし、数値に対応した色を予め決定しておき、この色で各分割領域を表示してもよい（色分け表示）。これにより、関心領域の地表面の変位を可視化することができる。なお、表示制御部２４は、利用者が希望の関心領域を指定する際に、記憶部２８から読み出した地図情報も表示させ、この地図上に関心領域を重畳して表示するのが好適である。 The display control unit 24 reads the representative value calculated by the representative value calculation unit 20 from the storage unit 28, controls the liquid crystal display device or other appropriate display device, and displays the representative value for each divided region. The display control unit 24 preferably reads the standard deviation calculated by the standard deviation calculation unit 22 from the storage unit 28 and displays the standard deviation together with the representative value or separately from the representative value. Display together with the representative value refers to display on the same screen as the representative value, and display different from the representative value refers to display on a screen different from the representative value. Here, the representative value and the standard deviation may be displayed as numerical values, or a color corresponding to the numerical value may be determined in advance, and each divided area may be displayed in this color (color-coded display). Thereby, the displacement of the ground surface of the region of interest can be visualized. The display control unit 24 preferably displays the map information read from the storage unit 28 when the user designates a desired region of interest, and displays the region of interest superimposed on the map. .
利用者は、表示制御部２４が表示装置に表示した分割領域毎の代表値、または代表値と標準偏差をみることにより、関心領域の地表面の変位と変位の精度及び信頼性を容易に把握することができる。この場合、代表値及び／または標準偏差により各分割領域が色分けされていると、より地表面の変位と変位の精度及び信頼性の把握が容易になる。 The user can easily grasp the displacement of the ground surface of the region of interest and the accuracy and reliability of the displacement by looking at the representative value for each divided region displayed on the display device by the display control unit 24 or the representative value and the standard deviation. can do. In this case, if each divided region is color-coded by the representative value and / or the standard deviation, it becomes easier to grasp the displacement of the ground surface and the accuracy and reliability of the displacement.
通信部２６は、適宜なインターフェースにより構成され、無線または有線の通信回線を介してＣＰＵ３０が外部のサーバ等とデータをやり取りするために使用する。また、上述したように、アンテナ１０３を介してレーダ装置が搭載された人工衛星１０１とも通信する。 The communication unit 26 includes an appropriate interface, and is used by the CPU 30 to exchange data with an external server or the like via a wireless or wired communication line. Further, as described above, communication is also performed with the artificial satellite 101 on which the radar apparatus is mounted via the antenna 103.
記憶部２８は、ハードディスク装置、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の不揮発性メモリで構成され、上記各種情報等、及びＣＰＵ３０の動作プログラム等の、地表面変位の可視化装置が行う各処理に必要な情報を記憶させる。なお、記憶部２８としては、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ、電気的消去および書き換え可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ等を使用してもよい。また、記憶部２８には、主としてＣＰＵ３０の作業領域として機能するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及びＢＩＯＳ等の制御プログラムその他のＣＰＵ３０が使用するデータが格納される読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含めるのが好適である。 The storage unit 28 is composed of a non-volatile memory such as a hard disk device, a solid state drive (SSD), etc., and the information necessary for each processing performed by the ground surface displacement visualization device, such as the above-described various information and the operation program of the CPU 30. Remember. As the storage unit 28, a digital versatile disk (DVD), a compact disk (CD), a magneto-optical disk (MO), a flexible disk (FD), a magnetic tape, an electrically erasable / rewritable read-only memory ( EEPROM), flash memory or the like may be used. In addition, the storage unit 28 includes a random access memory (RAM) that mainly functions as a work area of the CPU 30 and a read-only memory (ROM) that stores control programs such as BIOS and other data used by the CPU 30. Is preferred.
図３には、表示制御部２４が表示装置に表示する関心領域の例が示される。図３は、宅地の中を通過する道路Ｒを関心領域とした例であり、宅地の地図上に関心領域を重畳表示している。図３において、関心領域である道路Ｒは、利用者が入力した指示情報に基づき、関心領域抽出部１４が抽出したものである。この道路Ｒは、関心領域分割部１６により、例えばキロポストが設置された１００ｍ毎に分割され、分割領域が生成されている。図３の例では、分割領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５が表示されている。なお、分割領域は５個に限定されるものではない。これらの分割領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５毎に代表値演算部２０が変位の代表値を演算しており、表示制御部２４は、代表値に応じて各分割領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５の表示色を決定して表示する。すなわち、代表値に応じて色分け表示する。例えば、変位の代表値が０ｍｍ（変位なし）、＋１〜＋３ｍｍ（隆起）、−１〜−３ｍｍ（沈降）等に区分して表示色を決定する。なお、代表値の表示は、色分けではなく数値の表示としてもよい。このように、関心領域の地表面の変位のみを、分割領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５毎に色分けや数値等で表示することにより、レーダ画像データとして取得された関心領域の地表面の変位を利用者にわかりやすく提供することができる。 FIG. 3 shows an example of a region of interest that the display control unit 24 displays on the display device. FIG. 3 shows an example in which a road R passing through a residential land is used as a region of interest, and the region of interest is superimposed on a map of the residential land. In FIG. 3, a road R, which is a region of interest, is extracted by the region of interest extraction unit 14 based on the instruction information input by the user. The road R is divided by the region-of-interest dividing unit 16 for every 100 m on which, for example, kiloposts are installed, and divided regions are generated. In the example of FIG. 3, divided areas D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , and D 5 are displayed. Note that the number of divided regions is not limited to five. The representative value calculation unit 20 calculates a representative value of displacement for each of the divided areas D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , and D 5 , and the display control unit 24 determines each divided area according to the representative value. The display colors of D 1 , D 2 , D 3 , D 4 and D 5 are determined and displayed. That is, the display is color-coded according to the representative value. For example, the display color is determined by classifying the representative values of displacement into 0 mm (no displacement), +1 to +3 mm (lift), −1 to −3 mm (sink), and the like. The display of the representative value may be a numerical value display instead of color coding. In this way, only the displacement of the ground surface of the region of interest is displayed for each of the divided regions D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , and D 5 by color coding, numerical values, etc., thereby acquiring the interest acquired as radar image data. The displacement of the ground surface of the area can be provided to the user in an easy-to-understand manner.
また、表示制御部２４は、標準偏差演算部２２が演算した分割領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５毎の変位の標準偏差も表示するが、上記代表値を色分け表示する場合には、標準偏差は数値とするか、同じ関心領域を別画面に表示しつつ、各分割領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５を標準偏差に応じて色分け表示してもよい。また、代表値を数値で表示する際には、標準偏差を色分け表示してもよく、代表値と標準偏差を数値で表示してもよい。代表値と標準偏差を両方表示することにより、分割領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５の地表面の変位をより正確に把握できる。 The display control unit 24 also displays the standard deviation of displacement for each of the divided areas D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , and D 5 calculated by the standard deviation calculation unit 22, but displays the representative values in different colors. In this case, the standard deviation is a numerical value, or the divided regions D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , and D 5 are displayed in different colors according to the standard deviation while displaying the same region of interest on another screen. Also good. When the representative value is displayed as a numerical value, the standard deviation may be displayed in different colors, or the representative value and the standard deviation may be displayed as a numerical value. By displaying both the representative value and the standard deviation, the displacement of the ground surface of the divided regions D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , and D 5 can be grasped more accurately.
図４には、表示制御部２４が表示装置に表示する関心領域の他の例が示される。図４は、河川堤防Ｂを関心領域とした例であり、河川を表示する地図上に関心領域を重畳表示している。図４において、関心領域である河川堤防Ｂも、図３の場合と同様に、利用者が入力した指示情報に基づき、関心領域抽出部１４が抽出したものである。また、関心領域分割部１６により、例えばキロポストが設置された１００ｍ毎に分割され、分割領域が生成されている。図４の例では、関心領域Ｉが矢印の範囲で示されており、両岸の河川堤防Ｂに分割領域Ｄ１〜Ｄ２１が表示されている。なお、分割領域は、河川堤防Ｂの観測したい範囲を関心領域Ｉとし、この関心領域Ｉを分割したものであるので、図４の数には限定されない。 FIG. 4 shows another example of the region of interest that the display control unit 24 displays on the display device. FIG. 4 is an example in which the river embankment B is used as the region of interest, and the region of interest is superimposed on the map displaying the river. In FIG. 4, the river embankment B that is the region of interest is also extracted by the region of interest extraction unit 14 based on the instruction information input by the user, as in the case of FIG. 3. Further, the region of interest division unit 16 divides, for example, every 100 m where a kilometer post is installed, and a divided region is generated. In the example of FIG. 4, the region of interest I is indicated by a range of arrows, and the divided regions D 1 to D 21 are displayed on the river bank B on both banks. The divided area is not limited to the number shown in FIG. 4 because the area of river dike B to be observed is the area of interest I and the area of interest I is divided.
図３の例と同様に、代表値演算部２０が演算した変位の代表値に応じて表示制御部２４が各分割領域Ｄ１〜Ｄ２１の表示色を決定して表示し、あるいは代表値の数値を表示する。また、標準偏差演算部２２が演算した分割領域Ｄ１〜Ｄ２１毎の変位の標準偏差も図３と同様に表示する。 Similar to the example of FIG. 3, the display control unit 24 determines and displays the display colors of the divided areas D 1 to D 21 according to the representative value of the displacement calculated by the representative value calculation unit 20, or displays the representative value Display numerical values. Further, the standard deviation of the displacement for each of the divided areas D 1 to D 21 calculated by the standard deviation calculation unit 22 is also displayed in the same manner as in FIG.
図４の例では、凡例に示されるように、変位の代表値が−１〜−０ｍｍの場合を黒色で示し、０〜＋１ｍｍを白色で示しているが、これには限定されない。また、分割領域Ｄ１３、Ｄ１４には、代表値の例では中央値がＭＥＤとして示され、標準偏差の値がＳＴＤで示されている。これらの数値は、全ての分割領域Ｄ１〜Ｄ２１で示されてもよい。 In the example of FIG. 4, as shown in the legend, the case where the representative value of displacement is −1 to −0 mm is shown in black and 0 to +1 mm is shown in white, but this is not limitative. In the divided areas D 13 and D 14 , in the example of representative values, the median value is shown as MED, and the standard deviation value is shown as STD. These numerical values may be indicated by all the divided regions D 1 to D 21 .
図５には、表示制御部２４が表示装置に表示する関心領域のさらに他の例が示される。図５は、市町村等の行政区画Ａを関心領域とした例であり、行政区画を表示する地図が関心領域として表示されている。図５において、関心領域は、利用者が入力した指示情報に基づき、関心領域抽出部１４が抽出した行政区画Ａの全部または一部である。また、関心領域である行政区画Ａは、関心領域分割部１６により、例えば一定の大きさ（面積）のメッシュに分割され、分割領域Ｄが生成されている。 FIG. 5 shows still another example of the region of interest displayed by the display control unit 24 on the display device. FIG. 5 shows an example in which the administrative division A such as a municipality is the region of interest, and a map displaying the administrative division is displayed as the region of interest. In FIG. 5, the region of interest is all or part of the administrative section A extracted by the region of interest extraction unit 14 based on the instruction information input by the user. Further, the administrative section A that is the region of interest is divided into, for example, a mesh of a certain size (area) by the region of interest dividing unit 16, and a divided region D is generated.
図５の場合も、図３の例と同様に、代表値演算部２０が演算した、各メッシュ（分割領域Ｄ）について求めた変位の代表値に応じて表示制御部２４が各分割領域Ｄの表示色を決定して表示し、あるいは代表値の数値を表示する。また、標準偏差演算部２２が演算した分割領域Ｄ毎の変位の標準偏差も図３と同様に表示する。 Also in the case of FIG. 5, as in the example of FIG. 3, the display control unit 24 calculates the value of each divided region D according to the representative value of displacement calculated for each mesh (divided region D) calculated by the representative value calculating unit 20. The display color is determined and displayed, or the representative value is displayed. Further, the standard deviation of the displacement for each divided region D calculated by the standard deviation calculation unit 22 is also displayed in the same manner as in FIG.
図６には、道路Ｒを関心領域とした場合の地表面の変位の表示例が示される。図６において、道路Ｒは宅地地域を通過しており、関心領域抽出部１４が道路Ｒを関心領域として抽出している。抽出された関心領域としての道路Ｒは、関心領域分割部１６により分割され、分割領域毎に表示制御部２４が変位の代表値に応じて色分け表示されている。この場合の色分けは、図６に示された判例の区分に従って行われる。なお、図６は白黒画像であるので各分割領域の色がわかりにくいが、カラー表示すれば明瞭に認識できる。また、代表値及び標準偏差の値を数値として表示しているので、地表面の変位をより正確に把握できる。 FIG. 6 shows a display example of the displacement of the ground surface when the road R is the region of interest. In FIG. 6, the road R passes through the residential land area, and the region of interest extraction unit 14 extracts the road R as the region of interest. The extracted road R as the region of interest is divided by the region of interest dividing unit 16, and the display control unit 24 is displayed in different colors according to the representative value of displacement for each divided region. In this case, the color coding is performed according to the case classification shown in FIG. Since FIG. 6 is a black and white image, the color of each divided region is difficult to understand, but can be clearly recognized if displayed in color. Moreover, since the representative value and the standard deviation are displayed as numerical values, the displacement of the ground surface can be grasped more accurately.
図７には、河川堤防Ｂを関心領域とした場合の地表面の変位の表示例が示される。図７の例では、関心領域抽出部１４が河川堤防Ｂを関心領域として抽出している。抽出された関心領域としての河川堤防Ｂは、関心領域分割部１６により分割され、分割領域毎に表示制御部２４が変位の代表値に応じて色分け表示されている。この場合の色分けは、図７に示された判例の区分に従って行われる。なお、図７は白黒画像であるので各分割領域の色がわかりにくいが、カラー表示すれば明瞭に認識できる。また、代表値及び標準偏差の値を数値として表示しているので、地表面の変位をより正確に把握できる。 FIG. 7 shows a display example of the displacement of the ground surface when the river dike B is the region of interest. In the example of FIG. 7, the region-of-interest extraction unit 14 extracts the river bank B as the region of interest. The river embankment B as the extracted region of interest is divided by the region of interest dividing unit 16, and the display control unit 24 is color-coded according to the representative value of displacement for each divided region. In this case, the color coding is performed according to the case classification shown in FIG. Since FIG. 7 is a monochrome image, the color of each divided region is difficult to understand, but can be clearly recognized if displayed in color. Moreover, since the representative value and the standard deviation are displayed as numerical values, the displacement of the ground surface can be grasped more accurately.
図８には、実施形態にかかる関心領域における地表面の変位の可視化装置の動作例のフローが示される。図８において、レーダ画像データ取得部１０が人工衛星１０１から送信される、時系列画像データを、アンテナ１０３を介して取得し、記憶部２８に記憶させると（Ｓ１）、変位生成部１２が、その時系列画像データを記憶部２８から読み出し、異なる時刻における地表面の変位情報を生成して記憶部２８に記憶させる（Ｓ２）。 FIG. 8 shows a flow of an operation example of the visualization apparatus for the displacement of the ground surface in the region of interest according to the embodiment. In FIG. 8, when the radar image data acquisition unit 10 acquires time-series image data transmitted from the artificial satellite 101 via the antenna 103 and stores it in the storage unit 28 (S1), the displacement generation unit 12 The time-series image data is read from the storage unit 28, and displacement information on the ground surface at different times is generated and stored in the storage unit 28 (S2).
次に、関心領域抽出部１４は、利用者が入力した関心領域を指定するための指示情報に基づいて観測対象である地表面から関心領域を抽出して記憶部２８に記憶させる（Ｓ３）。関心領域分割部１６は、関心領域抽出部１４が抽出した関心領域を記憶部２８から読み出し、予め定めた範囲に分割して分割領域を生成して記憶部２８に記憶させる（Ｓ４）。 Next, the region of interest extraction unit 14 extracts the region of interest from the ground surface to be observed based on the instruction information for designating the region of interest input by the user, and stores it in the storage unit 28 (S3). The region-of-interest dividing unit 16 reads the region of interest extracted by the region-of-interest extracting unit 14 from the storage unit 28, divides it into a predetermined range, generates a divided region, and stores it in the storage unit 28 (S4).
変位情報収集部１８は、変位生成部１２が生成した変位情報並びに関心領域抽出部１４が抽出した関心領域及び関心領域分割部１６が生成した分割領域を記憶部２８から読み出し、関心領域内の分割領域毎に変位情報を収集して記憶部２８に記憶させる（Ｓ５）。 The displacement information collection unit 18 reads out the displacement information generated by the displacement generation unit 12, the region of interest extracted by the region of interest extraction unit 14, and the divided region generated by the region of interest division unit 16 from the storage unit 28, and divides the region of interest. Displacement information is collected for each region and stored in the storage unit 28 (S5).
代表値演算部２０は、Ｓ５で分割領域毎に収集された変位情報を記憶部２８から読み出し、その変位情報に基づき、各分割領域における変位の代表値を演算して記憶部２８に記憶させる（Ｓ６）。また、標準偏差演算部２２は、Ｓ５で分割領域毎に収集された変位情報を記憶部２８から読み出し、その変位情報に基づき、各分割領域における変位の標準偏差を演算して記憶部２８に記憶させる（Ｓ７）。 The representative value calculation unit 20 reads out the displacement information collected for each divided region in S5 from the storage unit 28, calculates the representative value of the displacement in each divided region based on the displacement information, and stores it in the storage unit 28 ( S6). The standard deviation calculation unit 22 reads out the displacement information collected for each divided region in S5 from the storage unit 28, calculates the standard deviation of the displacement in each divided region based on the displacement information, and stores it in the storage unit 28. (S7).
表示制御部２４は、代表値演算部２０が演算した代表値を記憶部２８から読み出し、液晶表示装置その他の適宜な表示装置を制御して分割領域毎に代表値を表示する（Ｓ８）。また、表示制御部２４は、標準偏差演算部２２が演算した標準偏差を記憶部２８から読み出し、上記代表値とともに、または上記代表値とは別に表示する（Ｓ９）。 The display control unit 24 reads the representative value calculated by the representative value calculation unit 20 from the storage unit 28, controls the liquid crystal display device and other appropriate display devices, and displays the representative value for each divided region (S8). Further, the display control unit 24 reads the standard deviation calculated by the standard deviation calculation unit 22 from the storage unit 28 and displays it together with the representative value or separately from the representative value (S9).
上述した、図８の各ステップを実行するためのプログラムは、記録媒体に格納することも可能であり、また、そのプログラムを通信手段によって提供しても良い。その場合、例えば、上記説明したプログラムについて、「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」の発明または「データ信号」の発明として捉えても良い。 The above-described program for executing each step of FIG. 8 can be stored in a recording medium, and the program may be provided by communication means. In that case, for example, the above-described program may be regarded as an invention of a “computer-readable recording medium recording a program” or an invention of a “data signal”.
１０ レーダ画像データ取得部、１２ 変位生成部、１４ 関心領域抽出部、１６ 関心領域分割部、１８ 変位情報収集部、２０ 代表値演算部、２２ 標準偏差演算部、２４ 表示制御部、２６ 通信部、２８ 記憶部、３０ ＣＰＵ、１０１ 人工衛星、１０２ 地表面変位の可視化装置、１０３ アンテナ。
10 radar image data acquisition unit, 12 displacement generation unit, 14 region of interest extraction unit, 16 region of interest division unit, 18 displacement information collection unit, 20 representative value calculation unit, 22 standard deviation calculation unit, 24 display control unit, 26 communication unit , 28 Storage unit, 30 CPU, 101 artificial satellite, 102 Ground surface displacement visualization device, 103 antenna.
Claims (10)
前記観測対象である地表面から関心領域を抽出する関心領域抽出手段と、
前記関心領域を予め定めた範囲に分割して分割領域を生成する関心領域分割手段と、
前記変位生成手段が生成した変位情報を、前記関心領域内の分割領域毎に収集する変位情報収集手段と、
前記分割領域毎に収集された変位情報に基づき、各分割領域における変位の代表値を演算する代表値演算手段と、
前記分割領域毎に前記代表値を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする関心領域における地表面変位の可視化装置。 Displacement generating means for generating displacement information from time-series image data of the ground surface to be observed acquired by the radar device at different times;
A region of interest extraction means for extracting a region of interest from the ground surface to be observed;
A region of interest dividing means for dividing the region of interest into a predetermined range to generate a divided region;
Displacement information collecting means for collecting displacement information generated by the displacement generating means for each divided region in the region of interest;
Based on displacement information collected for each of the divided areas, representative value calculating means for calculating a representative value of displacement in each divided area;
Display means for displaying the representative value for each of the divided areas;
An apparatus for visualizing ground surface displacement in a region of interest, comprising:
異なる時刻にレーダ装置により取得された観測対象である地表面の時系列画像データから変位情報を生成する変位生成手段、
前記観測対象である地表面から関心領域を抽出する関心領域抽出手段、
前記関心領域を予め定めた範囲に分割して分割領域を生成する関心領域分割手段、
前記変位生成手段が生成した変位情報を、前記関心領域内の分割領域毎に収集する変位情報収集手段、
前記分割領域毎に収集された変位情報に基づき、各分割領域における変位の代表値を演算する代表値演算手段、
前記分割領域毎に前記代表値を表示する表示手段、
として機能させる、関心領域における地表面変位の可視化プログラム。 Computer
Displacement generating means for generating displacement information from time-series image data of the ground surface to be observed acquired by the radar device at different times;
A region of interest extraction means for extracting a region of interest from the ground surface to be observed;
A region-of-interest dividing means for dividing the region of interest into a predetermined range to generate a divided region;
Displacement information collecting means for collecting displacement information generated by the displacement generating means for each divided region in the region of interest;
Representative value calculating means for calculating a representative value of displacement in each divided region based on the displacement information collected for each divided region;
Display means for displaying the representative value for each of the divided areas;
Visualization program for ground surface displacement in the region of interest.
更に前記変位情報に基づき、各分割領域における変位の標準偏差を演算する標準偏差演算手段として機能させ、前記表示手段は、前記標準偏差を、前記代表値とともに、または前記代表値とは別に表示する、請求項９に記載の関心領域における地表面変位の可視化プログラム。
Computer
Further, based on the displacement information, it functions as a standard deviation calculating means for calculating a standard deviation of displacement in each divided area, and the display means displays the standard deviation together with the representative value or separately from the representative value. The visualization program of the ground surface displacement in the region of interest according to claim 9.
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