森林の三次元構造を用いて、衛星で観測された反射率から影を除去する方法の開発

开发利用森林三维结构去除卫星观测反射率阴影的方法

• 批准号: 21K05669
• 负责人: 松岡 真如
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05669/
• 关键词: 光学リモートセンシング; 影の補正; 森林の三次元モデル; 航空機レーザスキャナ; リモートセンシング

本研究の目的は、航空機レーザスキャナで取得した森林の三次元構造を用いて、衛星で観測した反射率から影を除去する手法を開発する事である。研究実施計画に記載した5項目のうち、2022年度は(3)極軌道衛星を用いた影の除去と(4)静止軌道衛星を用いた影の除去を実施した。極軌道衛星を用いた影の除去では、森林の三次元構造から衛星観測時の影をシミュレーションし、衛星が観測した反射率と比較した。その結果、両者は基本的に直線関係だが、回帰の残差に地形に起因する偏りがみられた。そこで、この影響を組み込んだモデルを作成・適用した結果、冬季の近赤外反射率で決定係数が0.9を超えるなど、高い再現性が示された。このモデルを用いて影を補正した反射率を求めたところ、いずれの季節においても山の斜面方位や樹冠による影が除去された、空間的に滑らかな反射率が得られた。また、季節変化についても太陽高度の影響が補正され安定した反射率となった。現在、これらの結果を論文に整理している。静止軌道衛星を用いた影の除去では、Himawari-8/AHIの日本域データを対象として、反射率の日内変動と影との関係性を解析した。2.5分間隔で観測されるAHIデータに合わせて影をシミュレーションし、反射率の観測値と比較した。その結果、朝夕の変動はほぼ一致するものの、太陽高度の高い昼の時間帯は、影の変化が小さいにも関わらず、反射率は比較的大きく変化していた。この特徴は特に、衛星と太陽の方向が近くなる春分と秋分の昼に顕著であった。この解析により、太陽を背にすることで視野内に影が見えなくなる状況（BRDFモデルのいわゆるホットスポット）を表現することの重要性が示された。この結果は国際学会で発表された。また、研究の過程で実施した静止軌道衛星のオルソ補正（正射投影補正）について、方法を論文にまとめて投稿した。

The purpose of this study is to develop a method for obtaining three-dimensional structures of forests from aircraft and for removing reflections from satellites. The research and implementation plan records five projects in 2022:(3) polar orbit satellite utilization and shadow removal; and (4) geostationary orbit satellite utilization and shadow removal. Polar Orbiting Satellites and Their Effects on Earth's Solar System The result is that the linear relationship between the residual and the residual is different. The coefficient of determination of near-infrared reflectance in winter is 0.9, and the reproducibility is high. In addition, the reflection rate of the forest canopy can be obtained by removing the reflection rate of the forest canopy and the slope of the mountain. The influence of the sun's altitude on the stability of the solar system is corrected by seasonal variations. Now, the results of this paper are sorted out. Analysis of the relationship between the image of the geostationary satellite and the diurnal variation of its reflectivity 2.5-minute interval measurement of AHI temperature and reflectance The result is that the sun's altitude varies from day to night, the sun's altitude varies from day to day, the reflection varies from day to day, and the reflectivity varies from day to day. The moon and the sun are approaching each other at the equinox. The importance of this analysis is demonstrated by the fact that the sun is visible in the field of vision. The results were presented to the International Society. The process of research is carried out and the correction of geostationary satellites (orthographic projection correction) is carried out.

项目成果

静止軌道衛星データのオルソ補正：Himawari-8/AHIの例

对地静止轨道卫星数据的正射校正：Himawari-8/AHI 示例

• 发表时间: 2022
• 作者: 松岡真如;吉岡博貴;市井和仁
• 通讯作者: 市井和仁

Analysis of Shadow Effect on Intra-daily Reflectance of Himawari-8/AHI Using LiDAR Point Cloud

利用 LiDAR 点云分析阴影对 Himawari-8/AHI 日内反射率的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Masayuki MATSUOKA; Hiroki YOSHIOKA;Kenta OBATA;Kazuhito ICHII
• 通讯作者: Kazuhito ICHII