航空機搭載型測深LiDARによる海底地形データを用いた浅海底被覆分類の試み（速報）

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  • Classification of shallow-water bottom features by using airborne LiDAR bathymetry data

抄録

１．はじめに<br>浅海域の生態系や水環境の動態を推し量るうえで、生物群の生息場の役割を果たす海草・海藻類をはじめとする海中基質の分布を正確に把握することが重要である。海藻・海草類をはじめとする海中基質の分布調査は潜行による直接調査のほかに、航空写真や衛星画像等の画像を用いた教師付分類手法など、リモートセンシングによる分布の傾向の把握手法が提案されている。<br>しかし，水域の画像解析による基質の把握は，陸域のそれとは異なり、色調の変化が水深に大きく拘束されるため，色調変化の補正が必須となる。特に、船舶が侵入できない浅海域においては正確な水深を面的に効率よく計測することが困難であるため、水深による色調の補正が難しく、従来は水深による色調の変化が誤分類の大きな要因となっていた。<br>国立環境研究所は平成24年11月から12月にかけて東北沿岸の一部において航空機搭載型ライダ（LiDAR）による測深を実施した。本研究では、航空機搭載型測深LiDARにより得られた細密な海底地形を用いて航空写真の色調を補正し、浅海底の被覆分類を試みたので報告する。本研究は平成24年度補正予算、独立行政法人産業技術総合研究所「巨大地震・津波災害に伴う複合地質リスク評価」事業の一部として実施されている。<br><br>２．航空機搭載型測深LiDAR<br>航空機搭載型測深LiDARは緑色の波長（532nm）のレーザを海面に照射して海底面からの反射をとらえることにより海底地形を計測する技術である。航空機はGPS/IMUを搭載しており、レーザ照射時刻と反射波の時間差から、反射地点の3次元座標が決定される。このときの座標系はWGS84に準拠しており、鉛直方向は楕円体高である。したがって、データ取得後にジオイド高補正し標高を算出する。これにより従来は効率的な海底地形計測が困難であった水深0m～十数mの浅海域において、面的に効率よく計測することが可能である。このシステムを固定翼機（セスナ208）に搭載し、レーザ照射による人体への影響を考慮した安全高度を維持して観測飛行を行う。<br>このシステムは各点における反射波形を記録している。さらに、観測飛行中に毎秒1枚の8ビットRGB画像を撮影するカメラ（RedLake）を搭載している。このカメラの解像度は1600×1200画素で地上分解能は約0.4m/画素（飛行高度3000 ft時）である。なお、観測飛行は中日本航空株式会社によって実施された。<br><br>３．対象地域と計測および分類手法<br>本研究の対象地域は岩手県山田湾の小島周辺である。この地域は平成23年東日本大震災の前から現地調査が続けられている。震災により東北の多くの湾内で藻場が消失するなどの環境変化が起こった中にあって、震災後も藻場が消失することなく分布していることが確認されており、浅海域の生態系や水環境の動態を理解する上で貴重なサイトである。<br>当該地域の観測は平成24年11月30日に実施された。観測結果（水深データによる陰影図およびRedLake画像）を図１に示す。<br>本研究ではまず、１）RedLake画像を用いた教師付分類法による底質分類、２）細密水深データによる色調補正を施した画像を用いた教師付分類法による底質分類を実施する。２）の色調補正はdark pixel法による大気補正をした上で、Yamano and Tamura (2004)による手法を用いて水深による色調補正を行う。なお、本研究で使用した画像と水深のデータから簡易的に推定したR,G,Bの減衰パターンを図２に、また、これによって色調補正した結果を図３に示す。<br>これらによって得られた画像を用いた分類結果を、現地調査によるグラウンドトゥルースと比較することにより評価する。現地調査は2012年10月に実施した。<br><br>４．結果と今後の計画<br>本研究では細密な浅海海底地形データを用いて航空写真の色調を補正して分類を行った。その結果、補正前の画像に比べて誤分類の確率が減少することを確認した。今後、色調補正の手法を精緻化することにより、さらに正確な分類が可能になること考えられる。<br>また、航空写真の画像判読と現地調査結果および細密海底地形データの範読から、局所的に凹凸が激しい領域が藻場である可能性が高いことが分かった。今後、地形の凹凸度合いを指標化し、新たな画層としてRGBに追加して教師付分類や、各点で記録された反射波形を指標として考慮した分類手法を試みる予定である。<br><br>参考文献<br>Yamano, H. and Tamura, M. 2004. Detection limits of coral reef bleaching by satellite remote sensing: Simulation and data analysis. Remote Sensing of Environment 90: 86–103.

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詳細情報 詳細情報について

  • CRID
    1390282680672627712
  • NII論文ID
    130005473193
  • DOI
    10.14866/ajg.2013s.0_253
  • データソース種別
    • JaLC
    • CiNii Articles
  • 抄録ライセンスフラグ
    使用不可

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