特開 2024-57638 監視装置、監視方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024057638

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】監視装置、監視方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/90 20060101AFI20240418BHJP

   G01P 13/00 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

G01S13/90 127

G01P13/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164399

(22)【出願日】2022-10-13

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390034463

【氏名又は名称】株式会社オリエンタルコンサルタンツ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】十文字 奈々

(72)【発明者】

【氏名】石井 孝和

(72)【発明者】

【氏名】平田 寛道

(72)【発明者】

【氏名】大野 翔平

(72)【発明者】

【氏名】出本 剛史

(72)【発明者】

【氏名】秋山 怜子

(72)【発明者】

【氏名】吉田 勢

【テーマコード（参考）】

2F034

5J070

【Ｆターム（参考）】

2F034AA06

2F034CA15

5J070AC03

5J070AE07

5J070AF08

(57)【要約】

【課題】地表における状態変化を適切に監視することが可能な監視装置を提供すること。
【解決手段】本開示にかかる監視装置１００は、合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択部１０１と、選択された複数枚の画像を解析して地表の標高を計測する計測部１０２と、異なるタイミングで計測された標高に基づいて、地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定部１０３と、計測された標高、推定された標高の変化、及び推定された体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視部１０４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択部と、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測部と、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定部と、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視部と、を備える
監視装置。

【請求項2】

前記状態変化は、前記地表における土砂の移動である
請求項１に記載の監視装置。

【請求項3】

前記指標は、撮像に関する指標及び地表面の変化に関する指標の少なくとも一方に関する情報を含む
請求項１又は２に記載の監視装置。

【請求項4】

前記計測部は、前記複数枚の画像のそれぞれで設定された解析対象範囲に含まれる画素の情報を用いて前記複数枚の画像を解析する
請求項１又は２に記載の監視装置。

【請求項5】

前記解析対象範囲は、前記複数枚の画像を用いた干渉解析の精度に関する条件に応じて設定されている
請求項４に記載の監視装置。

【請求項6】

前記解析対象範囲は、前記標高の基準となる基準点を含む
請求項４に記載の監視装置。

【請求項7】

前記監視部は、前記状態変化が所定以上である場合、警告を行う
請求項１又は２に記載の監視装置。

【請求項8】

前記監視部は、計測された前記標高に基づいて土砂の勾配を算出し、前記勾配が所定以上である場合、前記警告を行う
請求項７に記載の監視装置。

【請求項9】

コンピュータが、
合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択ステップと、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測ステップと、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定ステップと、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視ステップと、を実行する
監視方法。

【請求項10】

合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択ステップと、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測ステップと、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定ステップと、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視ステップと、をコンピュータに実行させる
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、監視装置、監視方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

河川に設置されるダムの一つとして、砂防堰堤（砂防ダム）が知られている。砂防堰堤は、河川における土砂の流れを調節することができるので、土砂災害発生時における被害の軽減や、河床の過度な洗堀の防止などの効果を得ることができる。このような砂防堰堤の機能を十分に発揮させるために、砂防堰堤に堆積している土砂の堆積量を精度よく計測することが望まれている。

【0003】

関連する技術として、特許文献１は、複数のシミュレーションツールを統合的に管理し、かつＧＩＳ（地理情報システム：Geographic Information Systems）の画像上で土石流のシミュレーション結果を短時間で表示することが可能な土石流氾濫域高速シミュレーション装置を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－２１０６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１が開示するシミュレーション装置は、画像の地図上で構造物や観測点などを設定することで、二次元地形モデルを作成し、天然ダムの越流決壊による土石流氾濫シミュレーションを実施する。しかしながら、特許文献１が開示するシミュレーション装置では、実データに基づく実際の土砂堆積変化量を計測することについては言及されていない。そのため、シミュレーション結果と実際の状況との差異が大きい場合には、土砂の状況を正しく把握することができず、土砂の移動を適切に監視することができない可能性がある。

【0006】

本開示の目的は、上述した課題を鑑み、地表における状態変化を適切に監視することが可能な監視装置、監視方法、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示にかかる監視装置は、
合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択部と、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測部と、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定部と、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視部と、を備えるものである。

【0008】

本開示にかかる監視方法は、
コンピュータが、
合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択ステップと、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測ステップと、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定ステップと、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視ステップと、を実行するものである。

【0009】

本開示にかかるプログラムは、
合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択ステップと、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測ステップと、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定ステップと、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視ステップと、をコンピュータに実行させるものである。

【発明の効果】

【0010】

本開示にかかる監視装置、監視方法、及びプログラムは、地表における状態変化を適切に監視することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１にかかる監視装置の構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態１にかかる監視装置が行う処理を示すフローチャートである。

【図3】実施形態２にかかる監視システムの構成を示すブロック図である。

【図4】光学センサを搭載した光学衛星の特性と、ＳＡＲを搭載したＳＡＲ衛星の特性との違いの一例を示す図である。

【図5】砂防堰堤の一例を示す図である。

【図6】実施形態２にかかる監視システムが行う処理の全体的な流れを示す図である。

【図7】実施形態２にかかる監視装置の構成を示すブロック図である。

【図8】実施形態２にかかる画像選択条件の一例を示す図である。

【図9】実施形態２にかかる監視装置が行う監視処理を具体的に示す図である。

【図10】実施形態２にかかる標高マップの拡大図である。

【図11】実施形態２にかかる監視装置が標高マップを作成するまでの処理を示すフローチャートである。

【図12】実施形態２にかかる監視装置が、異なる時期に作成された標高マップを用いて、推定された土砂の変化に基づいて警告を行う処理を示すフローチャートである。

【図13】実施形態２にかかる監視装置が、土砂の勾配に応じて警告を行う処理を示すフローチャートである。

【図14】実施形態２にかかる監視装置を実現するコンピュータのハードウエア構成を例示するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下では、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されている。説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

【0013】

＜実施形態１＞
図１を参照して、実施形態１について説明する。図１は、本実施形態にかかる監視装置１００の構成を示すブロック図である。監視装置１００は、選択部１０１、計測部１０２、推定部１０３、及び監視部１０４を備えている。

【0014】

選択部１０１は、合成開口レーダ（ＳＡＲ:Synthetic Aperture Radar）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する。計測部１０２は、選択された複数枚の画像を解析して地表の標高を計測する。推定部１０３は、異なるタイミングで計測された標高に基づいて、地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する。監視部１０４は、計測された標高、推定された標高の変化、及び推定された体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する。

【0015】

監視装置１００は、図示しない構成としてプロセッサ、メモリ及び記憶装置を備えている。当該記憶装置には、本実施形態にかかる処理が実装されたコンピュータプログラムが記憶されている。プロセッサは、記憶装置からコンピュータプログラムをメモリへ読み込ませ、当該コンピュータプログラムを実行することができる。これにより、プロセッサは、選択部１０１、計測部１０２、推定部１０３、及び監視部１０４の機能を実現する。

【0016】

または、選択部１０１、計測部１０２、推定部１０３、及び監視部１０４は、それぞれが専用のハードウエアで実現されていてもよい。また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、汎用または専用の回路（circuitry）、プロセッサ等やこれらの組合せによって実現されてもよい。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組合せによって実現されてもよい。また、プロセッサとして、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、量子プロセッサ（量子コンピュータ制御チップ）等を用いることができる。

【0017】

また、監視装置１００の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。また、監視装置１００の機能がＳａａＳ（Software as a Service）形式で提供されてもよい。

【0018】

続いて、図２を参照して監視装置１００が行う処理を説明する。図２は、監視装置１００が行う処理を示すフローチャートである。

【0019】

選択部１０１は、合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する（Ｓ１０１）。計測部１０２は、選択された複数枚の画像を解析して地表の標高を計測する（Ｓ１０２）。推定部１０３は、異なるタイミングで計測された標高に基づいて、地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する（Ｓ１０３）。監視部１０４は、計測された標高、推定された標高の変化、及び推定された体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する（Ｓ１０４）。

【0020】

このような構成により、本実施形態にかかる監視装置１００によれば、地表における状態変化を適切に監視することができる。

【0021】

＜実施形態２＞
続いて、実施形態２について説明する。実施形態２は、上述した実施形態１の具体例である。図３は、本実施形態にかかる監視システム１の構成を示すブロック図である。

【0022】

（監視システム１の構成）
監視システム１は、ＳＡＲを用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた複数枚の画像を解析して、地表の標高を計測し、計測結果に基づいて地表における状態変化を監視（モニタリング）することが可能な情報処理システムである。監視システム１は、例えば２枚の画像をペアとして選択し、当該画像を解析することで地表の標高を計測する。また監視システム１は、異なるタイミングで計測された標高に基づいて、地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する。監視システム１は、計測された標高、推定された標高の変化、及び推定された体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する。

【0023】

監視システム１は、監視装置１０及びアンテナ部２０を備えている。監視装置１０は、上述した監視装置１００の一例である。監視装置１０は、本実施形態にかかる監視処理を実行することが可能な情報処理装置である。監視装置１０は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）又はタブレット端末などであってよい。

【0024】

アンテナ部２０は、衛星５からデータを受信する。アンテナ部２０は、衛星５に対してデータを送信してもよい。

【0025】

監視装置１０とアンテナ部２０とは、ネットワークＮを介してそれぞれ接続されている。ネットワークＮは、有線又は無線の通信回線である。ネットワークＮは、例えば、インターネット、専用線、電話回線、移動体通信網、又はその他の通信回線などであってよい。またネットワークＮは、これらの組み合わせであってもよい。なお、ここでは監視装置１０とアンテナ部２０とを別個に設けられる例を示しているが、監視装置１０がアンテナ部２０を備えていてもよい。

【0026】

衛星５は、ＳＡＲを搭載した衛星である。衛星５は、例えば、所定の軌道を移動する人工衛星である。ＳＡＲは、マイクロ波を地表面に斜めに照射し、地表面からの後方散乱波を受信する能動型センサである。マイクロ波は雲を透過することができるため、観測のために太陽光を必要としない。そのため、ＳＡＲを用いることで、全天候で観測を行うことができる。また、ＳＡＲを用いることで夜間の観測も可能である。

【0027】

図４は、光学センサを搭載した光学衛星の特性と、ＳＡＲを搭載したＳＡＲ衛星の特性との違いの一例を示す図である。光学衛星では地表面などの色を示す色情報を取得することができるのに対し、ＳＡＲ衛星では色情報を取得することができない。一方、ＳＡＲ衛星では、地表までの距離を示す距離情報を取得することができるため、地表の状態（例えば、つるつるしている、又はざらざらしているなど）を推定することができる。

【0028】

また、光学センサは大気の影響を受けるため、大気中に雲があると地表面の情報を取得することができない。そのため、光学衛星で得られる撮像画像は、天候や時間の影響を受けやすい。例えば図の撮像画像の例に示されるように、光学衛星では画像に雲が映り込む場合がある。

【0029】

一方で、ＳＡＲは、波長の長いマイクロ波を用いるため、大気中に雲がある場合でも、雲を透過して地表の情報を取得することができる。よって、ＳＡＲ衛星で得られる撮像画像は、天候や時間の影響を受けにくい。ＳＡＲ衛星を用いて観測を行うことで地表の観測を精度よく行うことができる。

【0030】

本実施形態にかかる監視システム１は、このようなＳＡＲの特性を活かして、地表面の観測を行う。また本実施形態では、監視システム１の一例として、砂防堰堤に堆積する土砂を監視する例を説明する。

【0031】

図５は、砂防堰堤の一例を示す図である。図５の上段及び下段は、砂防堰堤の設置前と設置後における河川の様子をそれぞれ示している。また図の黒矢印は水Ｗの流れを示している。図の上段に示されるように、砂防堰堤が設置されていない場合、河川に流れる水Ｗが河床９を削っていく。河床９が削られると、山の急斜面などにおいて土砂災害が発生するおそれがある。

【0032】

図の下段に示されるように、河川に砂防堰堤を設置した場合、砂防堰堤の堤体４が水Ｗをせき止めるので、河床９に土砂８が堆積する。土砂８が堆積することで、河床９が削られることを防ぐことができる。また、土砂８が堆積することで河川の勾配が緩やかになるため、水Ｗの流れが遅くなる。

【0033】

このように、砂防堰堤を設置することで、土砂の流れを調節することができるので、大雨が発生した場合などに土砂災害に繋がるおそれを低減することができる。このような機能を十分に発揮させるため、砂防堰堤に堆積している土砂の量を精度よく計測することが重要である。

【0034】

一方、砂防堰堤は山間部に設定されている場合が多く、人が容易に立ち入ることは困難である。そのため、近年では、背景技術において説明した技術の他、航空レーザ測量の技術が土砂の監視方法として知られている。航空レーザ測量は、航空機にＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）を搭載し、レーザ光を用いて航空機と地面との距離を測定する方法である。当該方法では、航空機の高度や位置情報に基づいて、地表の標高を計測することができる。しかしながら、当該方法では費用等の問題により、計測の網羅性や頻度が不十分であるという問題がある。

【0035】

当該方法では、限定した地域において、不定期（例えば１～５年に１回）で測量が実施されるため、地表の状態を適切に把握することができない。そのため、土砂がいつの時点から増加したのか、などの傾向を十分に把握することができず、除石管理、施設計画、及び危機管理などへの反映が困難である。本実施形態にかかる監視システム１によれば、このような問題についても対応することができる。

【0036】

なお、監視システム１が用いられる砂防堰堤の形態としては、例えば、不透過型砂防堰堤、又は不透過型砂防堰堤などが挙げられるがこれらに限られない。また監視システム１は、砂防堰堤に限らず、地表の状態変化を監視する種々のシーンで用いられ得る。

【0037】

続いて、図６を参照して、監視システム１が行う処理の全体的な流れを説明する。図６は、本実施形態にかかる監視システム１が行う処理の全体的な流れを示す図である。

【0038】

まず、監視システム１は、衛星５で取得された撮像画像に基づいて、地表の標高を算出する（Ｓ１１）。具体的には、まず衛星５において地表の撮像を行う（Ｓ１１－１）。衛星５はＳＡＲを用いてマイクロ波６を地表面７に対して照射し、地表面７からの後方散乱波を受信することで撮像を行う。衛星５は、撮像により得られたＳＡＲ画像を監視装置１０に送信する。なお、監視装置１０は図６において図示を省略している。

【0039】

ＳＡＲ画像は、各画素における振幅及び位相の情報を含んでいる。なお、以下ではＳＡＲ画像を単に「画像」と称して説明する場合がある。また本開示において、「画像」はその画像のデータである画像データを意味する場合も含む。すなわち、衛星５が取得する撮像画像は、「撮像画像の画像データ」を意味する場合も含む。監視装置１０は、撮像画像にかかる画像データを取得する。画像データは、上述した振幅及び位相を示す情報を含み得る。

【0040】

また、監視装置１０は、撮像に関する情報と画像データとを対応付けて監視装置１０に送信してもよい。撮像に関する情報は、例えば、マイクロ波６の周波数帯、衛星５の位置情報、画像の撮像タイミング（例えば撮像日時）、衛星５の軌道方向、又はマイクロ波６の入射角などの情報であってよい。

【0041】

監視装置１０は、衛星５からＳＡＲ画像を受信し、画像を蓄積する（Ｓ１１－２）。ある時点における地表の標高を計測する場合、監視装置１０は、蓄積された画像の中から２枚の画像を選択する（Ｓ１１－３）。当該２枚の画像は、干渉解析に用いるためのペアとなる画像である。以下では、画像のペアを単に「ペア」と称して説明する場合がある。監視装置１０は、近い時期に撮像された２枚の画像をペアとして選択する。ここで、２枚の画像が「近い時期に撮像された」とは、２枚の画像のそれぞれの撮像タイミングの差が所定未満であることを示している。撮像タイミングの差は、例えば、１日以内、数日以内、数週間以内などであり得る。

【0042】

ここでは例として、監視装置１０は画像Ｐ１及びＰ２を選択したものとする。画像Ｐ１及びＰ２は、時期Ｔ１において異なる２点から撮像された画像である。画像Ｐ１及びＰ２は、衛星５が移動することで異なる２点から撮像される。また後述するように、画像の選択については複数の選択方法がある。監視装置１０は、複数の選択方法のうち１つ以上を用いて画像のペアを選択する。

【0043】

監視装置１０は、画像Ｐ１及びＰ２を用いて干渉解析を行うことで、撮像範囲内の地表面７の標高を面的に算出する。これにより、監視装置１０は、時期Ｔ１における地表面７の標高を示す標高マップＭ１を作成する（Ｓ１１－４）。同様にして、監視装置１０は異なるタイミングで撮像された画像を用いて複数の標高マップを作成することができる。ここでは監視装置１０は、時期Ｔ２に撮像された画像のペアを用いて標高マップＭ２を作成する。

【0044】

続いて、監視システム１は、監視装置１０において土砂の移動量を推定する（Ｓ１２）。監視装置１０は、土砂移動前の標高を計測する（Ｓ１２－１）。また監視装置１０は、土砂移動後の標高を計測する（Ｓ１２－２）。監視装置１０は、標高の差分を算出することで土砂移動量を推定する（Ｓ１２－３）。

【0045】

例えば、土砂移動前が時期Ｔ１であり、土砂移動後が時期Ｔ２であるとする。時期Ｔ１と時期Ｔ２との間に大雨などのイベントが発生した場合、監視装置１０は、標高マップＭ１と標高マップＭ２とを比較し、比較結果に基づいて土砂移動量を推定することができる。また監視装置１０は、推定結果に応じて、監視システム１のユーザに対して警告を行うことができる。ユーザは、例えば砂防堰堤の管理者や関係者などであってよい。

【0046】

このように、監視システム１は、地表面７の同じ位置を、近い時期において２回撮像することで、撮像範囲内の地表面７の標高を面的に算出することができる。また監視システム１は、土砂移動前と土砂移動後とでそれぞれ標高を算出し、標高差分を求めることで、土砂移動量を推定することができる。

【0047】

ここで、上述した干渉解析について説明する。監視装置１０は、選択された画像のペアを干渉処理して干渉画像を得る。監視装置１０は、干渉画像に基づいて、画像のペアの各画素における位相差を求め、位相差に基づいて地表の標高を算出する。干渉画像には、地表の変動による位相変化（変動縞）が含まれている。また、当該干渉画像には、２時期の衛星の軌道が一致しないために生じる位相変化（軌道縞及び地形縞）が含まれている。よって、地表の変動を求める場合には、干渉画像から軌道縞及び地形縞を除去する必要がある。監視装置１０は、位相差に基づいて、地表面７のある地点の標高Ｈを算出することができる。

【0048】

（監視装置１０の構成）
続いて、図７を参照して、本実施形態にかかる監視装置１０の構成を説明する。図７は、監視装置１０の構成を示すブロック図である。監視装置１０は、選択部１１、計測部１２、推定部１３、監視部１４、入出力部１５、及び記憶部１９を備えている。

【0049】

選択部１１は、上述した選択部１０１の一例である。選択部１１は、ＳＡＲを用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する。本実施形態では、選択部１１は、ＳＡＲを用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像のペアを選択する。選択部１１は、予め撮像された複数の画像から、解析に用いられるペアを選択し得る。例えば、選択部１１は、記憶部１９に記憶された画像データ１９１から、所定の条件を満たすペアを選択する。所定の条件は、計測部１２が行う干渉解析の精度に関する条件であってよい。所定の条件は、例えば干渉解析の精度を向上させる条件である。選択部１１が所定の条件を満たす画像をペアとして選択することで、干渉解析を精度よく行うことができる。

【0050】

図８は、画像を選択するための画像選択条件１９２の一例を示す図である。選択部１１は、画像選択条件１９２を参照し、複数の画像から条件を満たす画像をペアとして選択する。図の例では、画像選択条件１９２は、干渉解析の精度に関する指標と、解析対象範囲の設定に関する情報を含んでいる。

【0051】

（指標について）
指標は、干渉解析の精度に関する基準を示す情報である。選択部１１が当該指標に基づいて画像のペアを選択することで、計測部１２において干渉解析を精度よく行うことができる。指標は、撮像に関する指標及び地表面の変化に関する指標の少なくとも一方を含み得る。図８には、指標の一例として、ＳＡＲが照射する電波の周波数帯、ＳＡＲを有する衛星５の軌道間距離、画像の撮像タイミング、土砂の移動に関するイベントの有無、衛星の軌道方向、及び電波の入射角を示している。以下ではそれぞれについて説明する。

【0052】

電波の周波数帯は、衛星５が照射するマイクロ波の周波数帯を示している。選択部１１は、地表の状態に応じた周波数帯のマイクロ波を用いて撮像された画像を選択する。地表の状態は、例えば植生や土砂の量を示す情報であってよい。周波数帯の具体例としては、Ｌバンド、Ｃバンド、又はＸバンドなどが挙げられる。

【0053】

なお、電波の周波数帯は、衛星ごとに異なっていてもよいし、同一の衛星において異なる周波数帯の電波が用いられてもよい。

【0054】

衛星の軌道間距離は、ペアの一方を撮像したタイミングにおける衛星５の位置と、他方を撮像したタイミングにおける衛星５の位置と、の間の距離を示している。ここで、ペアの一方を撮像したタイミングにおける衛星５の位置を位置Ｓ１とし、他方を撮像したタイミングにおける衛星５の位置を位置Ｓ２とする。軌道間距離は、位置Ｓ１と位置Ｓ２との間の距離を示す基線長である。選択部１１は、干渉解析に適した軌道間距離で撮像された画像をペアとして選択する。

【0055】

軌道間距離は、干渉解析の精度に関する指標に応じて設定された所定の距離であってよい。例えば、選択部１１は、軌道間距離の最小値と最大値を用いて距離範囲を設定し、当該距離範囲に含まれる軌道間距離で撮像された画像をペアとして選択する。

【0056】

距離範囲は、所定の計算式などを用いて設定されてもよいし、所定のデータテーブルを参照することで設定されてもよい。または、その他の方法を用いて距離範囲が設定されてもよい。

【0057】

画像の撮像タイミングは、２枚の画像のそれぞれの撮像タイミングを示している。ここで、ペアの一方を撮像したタイミングを第１撮像タイミングとし、他方を撮像したタイミングを第２撮像タイミングとする。位置Ｓ１での撮像タイミングが第１撮像タイミング、位置Ｓ２での撮像タイミングが第２撮像タイミングに対応する。

【0058】

選択部１１は、第１撮像タイミングと第２撮像タイミングとの差が所定未満である画像のペアを選択する。第１及び第２撮像タイミングのタイミング差は、例えば、１日以内、数日以内、数週間以内などであり得る。タイミング差は、これらに限定されない。上述したように、軌道間距離が小さ過ぎると解析精度に影響するため、タイミング差が所定以上となるように、所定のタイミング範囲が設けられてもよい。選択部１１は、当該タイミング範囲内のタイミング差で撮像された画像をペアとして選択する。

【0059】

なお、第１及び第２撮像タイミングは同時であってもよい。すなわちタイミング差が０であってもよい。例えば、撮像タイミングを同期させることが可能な２基の衛星を用いて同時に撮像する。選択部１１は、同時撮像で得られた２枚の画像をペアとして選択し得る。

【0060】

イベントの有無は、土砂の移動に関するイベントの有無を示している。イベントは、例えば大雨などのような、土砂移動が発生し得る現象である。このようなイベントの前後で撮像された画像をペアとすると、干渉解析の精度が低下する。よって、選択部１１は、このようなイベントを挟まない２枚の画像をペアとして選択する。例えば選択部１１は、イベントの発生情報を取得して、イベント発生日時と、画像の撮像日時と、を比較する。選択部１１は、第１撮像タイミングと第２撮像タイミングとの間にイベントが発生していない２枚の画像をペアとして選択する。このようにすることで、選択部１１は、土砂移動に大きな変化が生じていない２枚の画像をペアとして選択することができるので、干渉解析を精度よく行うことができる。

【0061】

衛星の軌道方向は、衛星５の軌道方向を示している。また、電波の入射角は、衛星５から照射される電波の入射角を示している。入射角は、鉛直線と電波の照射方向とのなす角度である。

【0062】

軌道方向及び入射角は、２枚の画像でそれぞれ同じであってもよいし、一方が異なっていてもよい。選択部１１は、適切なデータが取得できる軌道方向又は入射角で撮像された画像を選択する。

【0063】

例えば、電波の方向に標高の高い山などがある場合、山の陰となる部分のデータが適切に取得できない場合がある。よって選択部１１は、データが適切に取得できる軌道方向又は入射角で撮像された画像をペアとして選択する。

【0064】

選択部１１は、画像の選択において、上述した複数の指標のうち１つの指標を用いてもよいし、２つ以上の指標を用いてもよい。また上述した指標は一例であるので、他の指標が用いられてもよい。さらに選択部１１は、上述の指標を用いると共に、以下で説明する解析対象範囲の設定を行ってもよい。

【0065】

（解析対象範囲の設定について）
解析対象範囲は、撮像画像のうち、干渉解析の対象とする範囲である。選択部１１は、ペアとして選択された画像のそれぞれにおいて、解析対象範囲を設定し得る。例えば選択部１１は、画像のペアを用いた干渉解析の精度に関する条件に応じて解析対象範囲を設定する。選択部１１は、一方の画像に対して解析対象範囲を設定し、当該範囲と対応する範囲を他方の画像の解析対象範囲として設定するようにしてもよい。

【0066】

また選択部１１は、標高の基準となる基準点を含むように解析対象範囲を設定し得る。基準点は、基準点の標高と、基準点に対応するＳＡＲ干渉解析結果中の点の標高とで標高合わせを行うために用いられる地点である。基準点は、異なる撮像タイミングで撮像した場合でも標高の変化が生じない地点である。基準点としては、例えば、施設などの不動点が用いられ得る。また選択部１１は、国土地理院が公開している数値標高モデル（ＤＥＭ：Digital Elevation Model）などを参照して基準点の情報を取得し、解析対象範囲を設定してもよい。

【0067】

以上、画像選択条件１９２について説明したが、上記は一例である。また上述の説明では、選択部１１が指標などを用いて画像の選択又は解析対象範囲の設定を行う例を説明したが、選択部１１は、ユーザから入力を受け付けてこれらの処理を行ってもよい。例えば選択部１１は、入出力部１５を介してユーザの入力を受け付けることでペアの選択や解析対象範囲の設定を行ってもよい。

【0068】

また上述の説明では、選択部１１が予め撮像された複数の画像から所定の条件を満たす画像のペアを選択する例を説明したが、選択部１１は当該条件を満たす画像を撮像するように、衛星５に対して指示してもよい。この場合、選択部１１は、例えば土砂災害などのイベント発生後を第２撮像タイミングとするように撮像予約が可能に構成されてもよい。また、選択部１１は、記憶部１９に記憶された画像データ１９１からではなく、監視装置１０以外から画像を取得してもよい。

【0069】

選択部１１は、上述したような選択方法を用いて、複数の観測時期のそれぞれにおいて画像のペアを選択する。観測時期は、地表の状態を観測するタイミングを示している。上述したように、１回の観測には近い時期で撮像された２枚の画像がペアとして用いられる。そのため、観測時期は当該ペアの画像を撮像するための所定の期間を有してよい。

【0070】

ここで図９を参照して、選択部１１が行う処理の具体例について説明する。図９は、監視装置１０が行う監視処理を具体的に示す図である。ここでは、監視装置１０が時期Ｔ１及びＴ２に撮像された画像を用いて土砂の状態を監視する例を示している。時期Ｔ１及びＴ２は、予め設定された観測時期であってもよいし、そうでなくともよい。例えば時期Ｔ１及びＴ２は、定期観測で計画された時期であってもよいし、大雨などのイベントを間に挟む時期であってもよい。

【0071】

選択部１１は、時期Ｔ１において画像Ｐ１及びＰ２をペアとして選択する。画像Ｐ１及びＰ２は、時期Ｔ１において、衛星５に搭載されたＳＡＲを用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像である。例えば画像Ｐ１及びＰ２は、それぞれ位置Ｓ１及びＳ２で撮像された画像である。

【0072】

また選択部１１は、時期Ｔ２において画像Ｐ１１及びＰ１２をペアとして選択する。画像Ｐ１１及びＰ１２は、時期Ｔ２において、衛星５に搭載されたＳＡＲを用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像である。例えば画像Ｐ１１及びＰ１２は、画像Ｐ１及びＰ２と同様、それぞれ位置Ｓ１及びＳ２で撮像された画像である。画像Ｐ１１及びＰ１２は、画像Ｐ１及びＰ２を撮像したタイミングの次の周期で撮像された画像であってもよい。

【0073】

選択部１１は時期Ｔ１と時期Ｔ２のそれぞれで選択された画像のペアを計測部１２に出力する。

【0074】

図７に戻り説明を続ける。計測部１２は、上述した計測部１０２の一例である。計測部１２は、選択された複数枚の画像を解析して地表の標高を計測する。例えば計測部１２は、ＳＡＲを用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像のペアを用いて干渉解析を行う。これにより、計測部１２は、撮像範囲に含まれる地表の標高を面的に計測する。計測部１２は、所定の時間間隔で計測を行ってもよい。計測部１２は、定期的に計測を行うことで土砂の移動を適切に監視することができる。

【0075】

計測部１２は、選択部１１で選択された画像のペアを解析することで標高を計測する。また計測部１２は、画像のペアのそれぞれで設定された解析対象範囲に含まれる画素の情報を用いて画像のペアを解析してもよい。解析対象範囲は、上述したように選択部１１で設定され得る。計測部１２は、解析対象範囲外の領域を除去し、解析対象範囲の画像を用いて解析を行う。

【0076】

また計測部１２は、基準点の情報を用いて標高合わせを行う。計測部１２は、基準点の標高と、基準点に対応するＳＡＲ干渉解析結果中の点の標高と、を一致させることで標高合わせを行う。これにより、計測部１２は基準点以外の標高についても精度よく計測することができる。

【0077】

計測部１２は、解析結果を用いて、撮像範囲に含まれる地表の標高を示す標高マップを作成する。図９の例では、計測部１２は、時期Ｔ１において標高マップＭ１を作成し、時期Ｔ２において標高マップＭ２を作成する。なお、図に示される標高マップＭ１及びＭ２は、堤体４近傍の土砂を所定方向から見た図であるが、これらは一例である。

【0078】

計測部１２は、作成した標高マップを記憶部１９に記憶してもよい。計測部１２は、定期的に標高マップを作成して記憶部１９に記憶し得る。

【0079】

推定部１３は、上述した推定部１０３の一例である。推定部１３は、異なる時期（タイミング）で計測された標高に基づいて、地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する。これにより、推定部１３は、例えば地表における土砂堆積量の変化を推定する。

【0080】

まず推定部１３は、計測部１２で計測された標高に基づいて、所定領域における土砂堆積量を推定する。所定領域は、撮像画像に含まれる地表領域の一部又は全部であってよい。例えば推定部１３は、土砂堆積量の推定対象とする範囲を設定し、当該範囲の土砂堆積量を推定してもよい。推定部１３は、異なる時期に計測された土砂堆積量を推定する。土砂堆積量は、所定領域内の土砂の体積で表され得る。推定部１３は、周知の計算方法を用いて土砂堆積量を推定してもよい。

【0081】

次に推定部１３は、異なる時期に計測された土砂堆積量を比較し、差分を求める。これにより、推定部１３は土砂堆積量の変化を定量的に推定することができる。図９の例では、推定部１３は、標高マップＭ１及びＭ２を用いて、時期Ｔ１から時期Ｔ２の間に生じた土砂堆積量の変化を推定する。まず推定部１３は、標高マップＭ１に基づいて時期Ｔ１における土砂８の堆積量を推定し、標高マップＭ２に基づいて時期Ｔ２における土砂８の堆積量を推定する。

【0082】

ここで、図１０を参照して土砂堆積量の変化の推定についてより詳細に説明する。図１０は、標高マップＭ２の拡大図である。図では、時期Ｔ１における土砂堆積面をＳＵＲ_Ｔ１で示し、時期Ｔ２における土砂堆積面をＳＵＲ_Ｔ２で示している。図中に示す変化量Ｘは、ＳＵＲ_Ｔ１とＳＵＲ_Ｔ２との差分である。推定部１３は、周知の計算方法などを用いて変化量Ｘを求める。これにより、推定部１３は、時期Ｔ１から時期Ｔ２の間に変化した土砂堆積量を推定することができる。

【0083】

また推定部１３は、変化量Ｘに基づいて、土砂堆積速度を推定してもよい。さらに推定部１３は、生産土砂量又は流出土砂量などを推定してもよい。

【0084】

図７に戻り説明を続ける。監視部１４は、上述した監視部１０４の一例である。監視部１４は、計測された標高、推定された標高の変化、及び推定された体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する。地表面における状態変化は、例えば地表における土砂の移動である。監視部１４は、計測部１２で計測された標高及び推定部１３で推定された変化の少なくとも一方に基づいて、土砂の移動を監視する。

【0085】

また監視部１４は、地表面における状態変化が所定以上である場合、警告を行う。例えば監視部１４は、土砂が所定以上移動した場合、警告を行う。例えば監視部１４は、推定された土砂の移動量、移動速度、生産土砂量、又は流出土砂量などが所定以上となった場合に警告を行う。

【0086】

警告は、情報を視覚的又は音響的に出力するものであってよい。例えば監視部１４は、警告メッセージを表示するディスプレイなどの表示装置、又は警告メッセージを音声により出力するスピーカなどの音声出力装置などを用いて警告を行う。表示装置又は音声出力装置は、入出力部１５により実現され得る。監視部１４は、警告を行うための情報を入出力部１５に出力させる。また、監視部１４は、図示しない通信部を介して、監視システム１の管理者等が使用する情報端末などに対して警告を行ってもよい。

【0087】

また監視部１４は、計測された標高に基づいて土砂の勾配を算出し、勾配が所定以上である場合、警告を行ってもよい。例えば監視部１４は、算出された勾配が、予め設定された計画勾配を超えた場合に警告を行う。

【0088】

ここで、再び図１０を参照して、計画勾配について説明する。図において、Ｇ１は平常時の計画勾配、Ｇ２は洪水時の計画勾配を示している。計画勾配Ｇ１及びＧ２は、監視部１４が警告を行うための閾値として用いられ得る。計画勾配Ｇ１及びＧ２は、予め記憶部１９に記憶されてもよい。監視部１４は、算出された勾配が、計画勾配Ｇ１又はＧ２を超えた場合に警告を行う。監視部１４は、これ以外の場合にも適宜警告を行ってもよい。

【0089】

図７に戻り説明を続ける。入出力部１５は、ユーザからの入力を受け付ける入力部と、土砂移動の監視に関する情報を出力する出力部と、を備える入出力装置である。例えば入出力部１５は、ユーザが指などでタッチすることで入力操作を行うことが可能なタッチパネル付きディスプレイであってよい。

【0090】

これに限らず、入出力部１５は種々の形態により構成されてもよい。例えば入出力部１５は、入力部及び出力部が別個に設けられていてもよい。その場合、入力部はキーボードなどの入力装置であってもよいし、出力部は液晶パネルなどの表示装置であってもよい。また入出力部１５は、マイク及びスピーカを備えることで音声入力及び音声出力が可能に構成されてもよい。

【0091】

なお、入出力部１５は、ユーザが使用するスマートフォンなどの情報端末を用いて実現されてもよい。例えば、当該情報端末と監視装置１０とを図示しないネットワークで接続することで、当該情報端末を入出力部１５として用いることができる。

【0092】

記憶部１９は、上述した画像データ１９１及び画像選択条件１９２を記憶する。また記憶部１９は、作成された標高マップなどを記憶し得る。記憶部１９は、本実施形態にかかる監視方法の処理が実装されたコンピュータプログラムを記憶してもよい。

【0093】

以上、本実施形態にかかる監視システム１の各構成について説明した。なお、図３及び図７に示される監視システム１及び監視装置１０の構成は一例に過ぎない。監視システム１及び監視装置１０は、複数の構成が集約された装置などを用いて構成されてもよい。例えば、監視装置１０及びアンテナ部２０の機能が同一の装置に集約されていてもよい。また、例えば監視装置１０における各機能部は、複数の装置などを用いて分散処理されてもよい。

【0094】

さらに、本実施形態では、地上に監視装置１０が設けられている例を用いたが、監視装置１０は衛星５に搭載されてもよい。その場合、衛星５に搭載された監視装置１０から、標高の計測結果や土砂堆積量の変化の推定結果を地上の装置が受信するようにしてもよい。

【0095】

（監視装置１０の処理）
続いて、図１１～図１３を参照して、監視装置１０が行う処理を説明する。図１１～図１３は、監視装置１０が行う処理を示すフローチャートである。

【0096】

図１１は、監視装置１０が標高マップを作成するまでの処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、監視装置１０が衛星５から定期的にＳＡＲ画像を取得し、記憶部１９に画像データ１９１として蓄積している前提で説明を行う。

【0097】

まず、選択部１１は、ＳＡＲを用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する。本実施形態では、選択部１１は、画像データ１９１の中から画像のペアを選択する（Ｓ２１）。選択部１１は、干渉解析の精度に関する指標に基づいて画像のペアを選択し得る。例えば選択部１１は、ＳＡＲが照射する電波の周波数帯、ＳＡＲを有する衛星の軌道間距離、画像の撮像タイミング、土砂の移動に関するイベントの有無、衛星の軌道方向、又は電波の入射角に関する指標を用いてペアを選択する。

【0098】

続いて計測部１２は、選択された画像のペアを用いて干渉解析を行う（Ｓ２２）。計測部１２は、必要に応じて、画像のペアのそれぞれに解析対象範囲を設定し、解析対象範囲に含まれる画素の情報を用いて画像のペアを解析してもよい。解析対象範囲は、画像のペアを用いた干渉解析の精度に関する条件に応じて設定され得る。

【0099】

また解析対象範囲は、標高の基準となる基準点を含んでもよい。基準点は、施設などの不動点が用いられ得る。選択部１１は、例えば国土地理院が公開しているＤＥＭを参照して基準点の情報を取得し、解析対象範囲を設定してもよい。

【0100】

計測部１２は、干渉解析の結果に基づいて、画像に対応する地表領域の標高を面的に計測する（Ｓ２３）。計測部１２は、標高マップを作成して保存する（Ｓ２４）。例えば計測部１２は、日時情報と標高に関する情報とを対応付けて、標高マップを記憶部１９に記憶する。日時情報は、２つの画像の撮像日時に基づいて設定されてよい。計測部１２は、標高マップを定期的に作成して保存し得る。これにより、異なる時期に計測された標高に基づいて作成された標高マップが記憶部１９に蓄積される。

【0101】

図１２は、監視装置１０が、異なる時期に作成された標高マップを用いて、推定された土砂の変化に基づいて警告を行う処理を示すフローチャートである。まず、推定部１３は、異なる時期に作成された標高マップを比較する（Ｓ３１）。推定部１３は、地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する。これにより、推定部１３は、地表における土砂堆積量の変化を推定する（Ｓ３２）。推定部１３は、土砂の移動量、移動速度、生産土砂量、又は流出土砂量などを推定してもよい。

【0102】

監視部１４は、推定された変化が所定以上であるか否かを判定する（Ｓ３３）。監視部１４は、予め設定された閾値などを用いて判定を行い得る。推定された変化が所定以上である場合（Ｓ３３のＹＥＳ）は警告を行う（Ｓ３４）。監視部１４は、例えば入出力部１５に警告メッセージを表示又は音声出力することで警告を行う。監視部１４は、管理者の端末などに警告メッセージを送信してもよい。推定された変化が所定未満の場合（Ｓ３３のＮＯ）、監視部１４は本処理を終了する。また監視部１４は土砂の監視を継続する。

【0103】

図１３は、監視装置１０が、土砂の勾配に応じて警告を行う処理を示すフローチャートである。まず、監視部１４は、標高マップに基づいて土砂の勾配を算出する（Ｓ４１）。次に監視部１４は、算出された土砂の勾配と、予め設定された計画勾配と、を比較する（Ｓ４２）。監視部１４は、土砂の勾配が計画勾配を超えるか否かを判定する（Ｓ４３）。監視部１４は、計画勾配を超える場合（Ｓ４３のＹＥＳ）に警告を行い（Ｓ４４）、計画勾配を超えない場合（Ｓ４３のＮＯ）は本処理を終了する。また監視部１４は土砂の監視を継続する。なお、監視部１４は、計画勾配以外の閾値を用いて判定を行い、警告を行ってもよい。

【0104】

以上説明したように、本実施形態にかかる監視システム１では、ＳＡＲ衛星による土砂移動量モニタリングを行うため、継続的かつ定期的に、山地から河川での土砂移動状況を把握できる。これにより、中長期的な視点で効率的かつ効果的に土砂管理を実施し、投資効果を最大化することができる。具体的には、以下のことが実現できる。
（１）監視結果及び観測結果に基づく対策の計画立案
（２）効率的かつ効果的な土砂管理（施設管理及び河道管理）
（３）異常土砂堆積モニタリング

【0105】

例えば流域の土砂監視及び観測においては、イベントごとの土砂移動量の把握が容易となる。これにより、対象箇所の予測精度を向上させることができるので、適切な対策計画の立案を行うことができる。また、対策計画に基づいて砂防施設の整備などのハード対策を効果的に行うことができる。

【0106】

そして、堆砂状況に応じた土砂管理を行うことができるので、除石管理などを含む砂防堰堤の維持管理を適切に行うことができる。これにより、適時適切な除石の実施及び既存ストックの利活用を行うことができる。また、定量的な対策効果の評価を行うことができるので、評価のフィードバックを行うことで対策計画の立案に反映することができる。

【0107】

さらに、異常堆砂を把握することで、危機管理を含むソフト対策についても効果的に行うことができる。これにより、災害時などにおいてタイムリーな初動対応が可能となる。

【0108】

また、本実施形態にかかる監視システム１によれば、土砂の変動体積を求めることができるため、河床変動量、土砂移動量の把握などに活用できる。

【0109】

さらに、監視システム１は、流砂系で一貫した総合的な土砂管理を実現することがで きる。例えば監視システム１は、山間部の標高に基づいて、大規模な土砂移動の把握、生産土砂量の推定、及び流出土砂量のモニタリングを可能とする。また、監視システム１は、山間部から砂防堰堤までの標高に基づいて、空き容量のモニタリング、除石計画の立案（間隔及び量）、及び土砂堆積速度の推定を可能とする。さらに監視システム１は、河口付近の標高に基づいて、流路の異常堆砂の把握、河道の除石管理、及び不安定土砂又は河積阻害による危険予測を可能とする。

【0110】

また上述の説明では、地表面における状態変化の一例として、大雨発生時などにおける土砂の移動を用いて説明したが、これに限られない。監視システム１は、例えば盛土を監視してもよい。これにより、監視システム１は盛土が違法に造成された場合にこれを検知することができる。

【0111】

このように、本実施形態にかかる監視システム１によれば、適切に選択された画像のペアを用いて精度よく干渉解析を行うことができるので、地表における状態変化を適切に監視することができる。

【0112】

＜ハードウエアの構成例＞
監視装置１０の各機能構成部は、各機能構成部を実現するハードウエア（例：ハードワイヤードされた電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）で実現されてもよい。以下、監視装置１０の各機能構成部がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について説明する。

【0113】

図１４は、監視装置１０を実現するコンピュータ９００のハードウエア構成を例示するブロック図である。コンピュータ９００は、監視装置１０を実現するために設計された専用のコンピュータであってもよいし、汎用のコンピュータであってもよい。コンピュータ９００は、スマートフォンやタブレット端末などといった可搬型のコンピュータであってもよい。

【0114】

例えば、コンピュータ９００に対して所定のアプリケーションをインストールすることにより、コンピュータ９００で、監視装置１０の各機能が実現される。上記アプリケーションは、監視装置１０の機能構成部を実現するためのプログラムで構成される。

【0115】

コンピュータ９００は、バス９０２、プロセッサ９０４、メモリ９０６、ストレージデバイス９０８、入出力インタフェース９１０、及びネットワークインタフェース９１２を有する。バス９０２は、プロセッサ９０４、メモリ９０６、ストレージデバイス９０８、入出力インタフェース９１０、及びネットワークインタフェース９１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ９０４などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。

【0116】

プロセッサ９０４は、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又は FPGA（Field-Programmable Gate Array）などの種々のプロセッサである。メモリ９０６は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス９０８は、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）、メモリカード、又は ROM（Read Only Memory）などを用いて実現される補助記憶装置である。

【0117】

入出力インタフェース９１０は、コンピュータ９００と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース９１０には、キーボードなどの入力装置や、ディスプレイ装置などの出力装置が接続される。

【0118】

ネットワークインタフェース９１２は、コンピュータ９００をネットワークに接続するためのインタフェースである。このネットワークは、LAN（Local Area Network）であってもよいし、WAN（Wide Area Network）であってもよい。

【0119】

ストレージデバイス９０８は、監視装置１０の各機能構成部を実現するプログラム（前述したアプリケーションを実現するプログラム）を記憶している。プロセッサ９０４は、このプログラムをメモリ９０６に読み出して実行することで、監視装置１０の各機能構成部を実現する。

【0120】

プロセッサの各々は、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又はそれ以上のプログラムを実行する。このプログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）又は実体のある記憶媒体（tangible storage medium）に格納されてもよい。限定ではなく例として、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、又はその他の形式の伝搬信号を含む。

【0121】

なお、本開示は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【0122】

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択部と、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測部と、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定部と、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視部と、を備える
監視装置。
（付記２）
前記状態変化は、前記地表における土砂の移動である
付記１に記載の監視装置。
（付記３）
前記指標は、撮像に関する指標及び地表面の変化に関する指標の少なくとも一方に関する情報を含む
付記２に記載の監視装置。
（付記４）
前記指標は、前記合成開口レーダが照射する電波の周波数帯、前記合成開口レーダを有する衛星の軌道間距離、前記画像の撮像タイミング、前記地表における状態変化に関するイベントの有無、前記衛星の軌道方向、及び前記電波の入射角の少なくともいずれか一つに関する情報を含む
付記３に記載の監視装置。
（付記５）
前記計測部は、前記複数枚の画像のそれぞれで設定された解析対象範囲に含まれる画素の情報を用いて前記複数枚の画像を解析する
付記１～４のいずれか１項に記載の監視装置。
（付記６）
前記解析対象範囲は、前記複数枚の画像を用いた干渉解析の精度に関する条件に応じて設定されている
付記５に記載の監視装置。
（付記７）
前記解析対象範囲は、前記標高の基準となる基準点を含む
付記５又は６に記載の監視装置。
（付記８）
前記解析対象範囲は、干渉解析の精度に関する条件に応じて設定されている
付記５～７のいずれか１項に記載の監視装置。
（付記９）
前記監視部は、前記状態変化が所定以上である場合、警告を行う
付記１～８のいずれか１項に記載の監視装置。
（付記１０）
前記監視部は、計測された前記標高に基づいて土砂の勾配を算出し、前記勾配が所定以上である場合、前記警告を行う
付記９に記載の監視装置。
（付記１１）
コンピュータが、
合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択ステップと、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測ステップと、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定ステップと、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視ステップと、を実行する
監視方法。
（付記１２）
前記状態変化は、前記地表における土砂の移動である
付記１１に記載の監視方法。
（付記１３）
合成開口レーダ（ＳＡＲ）を用いて異なる２点から地表を撮像することで得られた画像を干渉解析の精度に関する指標に基づいて複数枚選択する選択ステップと、
選択された前記複数枚の画像を解析して前記地表の標高を計測する計測ステップと、
異なるタイミングで計測された前記標高に基づいて、前記地表における標高の変化及び体積の変化の少なくとも一方を推定する推定ステップと、
計測された前記標高、推定された前記標高の変化、及び推定された前記体積の変化の少なくともいずれか一つに基づいて、地表面における状態変化を監視する監視ステップと、をコンピュータに実行させる
プログラム。
（付記１４）
前記状態変化は、前記地表における土砂の移動である
付記１３に記載のプログラム。

【符号の説明】

【0123】

１ 監視システム
４ 堤体
５ 衛星
６ マイクロ波
７ 地表面
８ 土砂
９ 河床
１０ 監視装置
１１ 選択部
１２ 計測部
１３ 推定部
１４ 監視部
１５ 入出力部
１９ 記憶部
２０ アンテナ部
１００ 監視装置
１０１ 選択部
１０２ 計測部
１０３ 推定部
１０４ 監視部
１９１ 画像データ
１９２ 画像選択条件
９００ コンピュータ
９０２ バス
９０４ プロセッサ
９０６ メモリ
９０８ ストレージデバイス
９１０ 入出力インタフェース
９１２ ネットワークインタフェース
Ｇ１、Ｇ２ 計画勾配
Ｈ 標高
Ｍ１、Ｍ２ 標高マップ
Ｎ ネットワーク
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１１、Ｐ１２ 画像
Ｔ１、Ｔ２ 時期
Ｗ 水
Ｘ 変化量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】