COSMIC USHER

Earth Viewingをする際には、いろいろなツールがあります。
ここでは各種ツールについて、ご専門の方々からご紹介して戴きます。

掲載記事につきましてのご質問等は、ご遠慮なく「お問合せ」へ
ご記入下さい。

超小型衛星

超小型衛星は、文字通り、“超小型”の衛星です。従来の衛星の大きさが数m立方、重さが数百kg～数トンであったのに対して、超小型衛星センターで開発している超小型衛星は50cm立方、50kg程度であり、従来の衛星に比べ100倍程度の超低コストで短期開発が可能となります。

これにより人工衛星を利用したサービスが、より身近に安価に提供できる世界が始まろうとしています。低コストで衛星が製作できるようになることで、企業や一個人が衛星を持つことが出来る世界（＝衛星のパーソナル化）が進み、エンターテインメントや観光といった従来に発掘されてこなかった事業に衛星を利用する可能性も出てきております。

また、安価な超小型衛星を多数機うちあげることで、観測頻度を向上することができるようになり、高頻度な観測がこれまでできなかった効果をもたらす可能性もあります。例えば、カメラを備えた衛星を複数機打ち上げて、森林や海を常時宇宙から観測できるようにすることで、安心安全のネットワークを作ることも検討しております。

衛星概要

ナノジャスミン



「だいち」～宇宙から地球の未来を拓く～

JAXAチャンネルより


PRISMサイトのニューリアル

東大中須賀研究室の超小型衛星PRISMのサイトがニューリアルしました。
http://www.space.t.u-tokyo.ac.jp/prism/main.html PRISMの写真を使った新しいサービス「ぷりずまっぷ」を公開しました



光学センサー

人工衛星は多くの観測機器を搭載しますが、そのなかでも搭載されやすいもののひと
つが光学センサです。その役割は普通のデジタルカメラと同じく写真を取ることです
が、光学センサには普通のデジタルカメラにはない特徴があります。

光学センサは地表から数百km以上離れた位置で地球の写真や宇宙のはてにある星の写
真をとる必要があります。そのため、非常に遠くのものを撮影できるように設計されて
おり、500km離れた位置にある1m程度の物体を写すことも可能です。このようにして得
られた写真はGoogle mapなどにも利用されており、私たちが広い範囲で地上の写真を手
に入れるのに役立っています。

また、多くのデジタルカメラは赤・青・緑の三つの光を撮影して組み合わせることで
カラーの写真をとっていますが、光学センサでは多いもので200色以上の光を撮影する
ことができます。この多くの光の情報を解析することで、地表の土地利用状況や農作物
の成長の度合いなどを知ることが可能です。この光のなかには私たちには見ることので
きない赤外光なども含まれているため、真っ暗な夜や雲がかかっている時でも地上の写
真をとることができます。


ハイパースペクトルセンサーについて

ハイパースペクトルセンサーには、ハイパースペクトル技術が使われている。この技術は、分光器と画像を組み合わせたデータを扱う技術であり、画像の各ピクセルで成分分析されたデータを２次元画像として視覚的に表現することができる。ハイパースペクトルとして撮影されたデータはx軸、y軸の他に、波長方向（λ軸）の3次元データとなる。このデータを、ハイパースペクトルデータ（HSD）と呼ぶ。

HSDのもっとも簡単な使い方としては、撮影したスペクトル画像から3枚のスペクトルを抽出し、それぞれをRGBに対応させることにより、着目している対象物を見やすくすることである。またHSDのスペクトル情報より得られる特性指数（たとえば正規化植生指数NDVI等）に対応させ、その強度を色に対応づけると、特性変化や分布を視覚的に表現することが可能となる。HSDの可視化はマクロな特徴を得る手段として特に重要な意味を持つ。下図に、NDVIの解析例とSAM分類の解析例を示す。(北海道工業大学 佐鳥研究室提供)
ハイパースペクトルセンサーは、グレーティング、プリズムなど連続的に波長を選択できる部品を用いて分光することにより、連続的で波長分解能の高い画像データを得ている。ハイパースペクトルセンサーは航空機搭載用センサーとしてはAVIRIS、CASI、AISAなどが既に使用されており（何れも海外製）、国内では、民間企業が2004年頃から研究機関を対象にリモートセンシングサービスを開始している。衛星搭載用センサーとしては、2000年にNASAにより打ち上げられたEO-1に搭載されたHyperionおよび2001年にESAにより打ち上げられたPROBAに搭載されたCHRISがある。Hyperionは600-1000nmの60バンドと1000-2500nmの150バンドの2種類のセンサーを搭載した。一方、CHRISは400-1050nnの61バンドのセンサーを搭載した。日本では、経済産業省が衛星搭載用ハイパースペクトルセンサー開発費として、2007年度から5年間で85億円の予算を計上している。
以上のようなハイパースペクトルの研究は1980年頃から少数の研究者により研究されていたが、大容量のデータを扱うことから、その価値が注目されたのはインターネットの普及によりパーソナル・コンピュータの処理速度が急速に向上した1990年代後半頃からといえる。ハイパースペクトル技術は主としてリモートセンシングの分野の技術として発展してきたが、一方、ハイパースペクトルという名称は使っていないものの、同様な技術は、惑星探査用光学センサー、医療、バイオ、食品分野など多方面の分野でも独立に研究されてきている。

北海道工業大学 教授 佐鳥新

無人機(UAV)

UAVの特長と有用性

早稲田大学理工学術院総合研究所
准教授 清水創太、博士課程 鈴木太郎
UAVとはUnmanned Aerial Vehicleの略語であり，自律航行及びリモートコントロールできる無人飛行機や無人ヘリの様な飛翔体を表す言葉です．近年では，人工衛星や航空機，有人ヘリ等を用いたリモートセンシング技術として，災害時の地形計
測や，河川，堤防などの地物の計測等の三次元計測手法が盛んに研究されていますが，UAVは有人機と比較して，200m以下を飛行できないという航空法の縛りがなく低高度を飛行できるため，取得できる画像等各種情報の分解能が高いという特長をもっています[1][2]．

可搬重量(我々はペイロードと呼んでいます)が大きい無人ヘリコプターを用いた航行では，高精度なGPS，慣性航法装置，レーザスキャナを搭載することで，３次元の立体地形図の作成を実現しています[3]．

一方，固定翼型の小型UAVは，重量が小さいこと，人が容易に持ち運べる大きさであること，機体の機動性／安全性が高いことに，その有用性及び実用性を有し期待されています[4]．

しかし，ペイロードの制限から搭載可能な機器が限定され，３次元計測に必要な高精度な自己位置，姿勢センサ，レーザスキャナなどの計測機器を搭載することが困難であり，地上の３次元形状を直接計測できないという問題点があります．

そのため，このような小型UAVの用途は，主に無線伝送された画像を用いた調査業務に用いられるに留まってきました．

しかし，近年の研究の成果により，自己位置や姿勢の推定精度が向上し，それに伴って，空を飛ぶ小型UAVを用いて生成される地上の３次元立体地形図の精度も実用に耐えうるものに日々進化しています．

小型UAVを用いた３次元立体地形図の作成のためには，位置を計測するGPS，姿勢を計測する慣性センサ，そして上空からの映像を撮影する単眼カメラを用いますが，我々はその鍵となる技術として，移動するロボットが自己位置と地図作成を同時推定するSLAM(Simultaneously Localization And Mapping)という手法を応用してアルゴリズムを構築しています．

このように，ペイロードに制限がある小型UAVでも，研究者・開発者の創意工夫によりその有用性が向上しています．

さらに，そのペイロードがより大きくなることで，更なる機能性の向上が図られ，世界中の空を対象とした巨大な市場が誕生することが秒読み段階となっていると言っても過言ではありません．

参考文献

[1]鈴木太郎, 間野直哉, 天野嘉春, 橋詰匠, 鈴木真二, 小型UAVを用いたSIFT特徴観測SLAMによる三次元地形図の生成, 第28回日本ロボット学会学術講演会講演論文集,RSJ2010AC1Q1-3, 2010.9[2] Taro Suzuki, Yoshiharu Amano, Takumi Hashizume, Shinji Suzuki, and AtsushiYamaba, Generation of Large Mosaic Images for Vegetation Monitoring Using a SmallUnmanned Aerial Vehicle, Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.22, No.2, pp. 212-220, 2010[3] Masahiko Nagai, et al., “UAV-Borne 3-D Mapping System by Multisensor Integration”,IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 47, issue 3, pp. 701-708, 2009.[4]清水創太, 鈴木太郎, 丹澤祥晃, 瀧口純一, 橋詰匠, 清水幸丸, 鳥の眼をもつ小型UAVによるウィンドファーム建設予定地の鳥瞰地図の作成, 第28回日本ロボット学会学術講演会講演論文集, RSJ2010AC3I1-8, 2010.9


飛行シミュレーター



Google Mapを元にした飛行シミュレーターです。
こちらからログインして遊んでみてください！


ドイツのマイクロドローン社のUAV

ドイツのマイクロドローン社のUAVです。
http://www.microdrones.com/
GOOGLEが大量発注したしないで一時話題になりました。

衛星通信


衛星通信サービスは、地球の周りを回っている衛星によるネットワークを利用することで、通信端末とアンテナがあれば山岳地、海上などの携帯電話の電波の届かない場所でも通信が可能となります。

例えば山岳地に設置されたセンサーや、 車両・船舶センサーに通信端末を接続することにより、各センサーの位置情報や稼動情報、計測器のデータなどを、現地に行かなくとも手元のパソコンからみる（操作する）ことができます。

このような技術を用いることで、携帯電話の通じない遠隔地や移動体の観測、機器の操作が可能となり、情報の管理に役立てる事が出来ます。

モバイル機器

スマートフォン・デバイス

Comming Soon・・・

画像処理

■衛星画像処理の流れ

①観測画像の取得
衛星の画像は写真の様に、一度に広範囲を取るのではなく、FAXやスキャナーと
同じで１列のCCDにて、地表をなぞる、または、
二次元のCCDにより、デジタルカメラのように撮像します。

②衛星から地上へのデータ伝送
衛星から地上へのデータ伝送は、予め圧縮してデータ量を減らして伝送します。

③地上局での衛星のデータ受信
衛星のデータ受信は、限られた時間（衛星が見えている間だけ！）しか受信出来ません。
このため、受信開始時間や終了時間・正確な衛星の位置が重要となります。

④画像データの補正
・曲面補正
衛星のセンサにて観測したデータは、CCDの画素が等間隔に並んでいても、観測
した地表は曲面のため、地表面に対して
直角に観測しても観測データ自体は距離に偏りが出ます。
また、これらはポインティング等によるセンサに角度をつけて観測することによ
る距離の偏りが変化するため、
角度に合わせて補正する必要が出てきます。

・地球自転ひずみ補正
衛星の観測データは、地球自転による画像のずれを含むため、補正を行います。

・マルチバンドセンサにおけるバンド間補正
衛星のマルチバンドセンサにて観測したデータは、各バンドを合成（RGB合成）
した場合にCCD毎の画素がずれるため、
このずれを画像に対してX・Y方向にずらして補正を行います。

・CCDセンサの特性における補正
衛星のCCDセンサは特定の周波数に対して観測するため、画像にて表示する場
合、視覚的に認識しやすいように
画素による輝度の補正を行います。画像の暗過ぎや明る過ぎを、人間に見やすい
ように補正を行います。


■衛星リモートセンシングと画像処理

人工衛星に専用の測定器（センサ）を載せ、地球を調べることを衛星リモートセ
ンシングといいます。
衛星に乗せたセンサは、地球上の海、森、都市、雲などからの反射したり、自ら
放射する電磁波を観測します。
その観測結果を画像処理することにより下記が分かります。

・木、植物を計る
－＞森林伐採、砂漠化、農作物（水田）の状況
・地表の温度を計る
－＞ヒートアイランド現象
・海面の温度を計る
－＞黒潮の蛇行、エルニーニョ現象、漁場予測
・地表の高さを計る
－＞地図の作成
・雲の状態を計る
－＞天気予報、雨の強さ、台風の内部状況
・水の状況を計る
－＞ダムの貯水量、洪水の被害状況

GIS

地理情報システム(GIS)とは

地理情報システムとは，地理情報と情報システムを組み合わせたものです．地理情報システムだと長くて言いにくいので，英語の略語であるGIS(Geographic Information System)と呼ばれたりもしています．

まず，地理情報とは，地理空間に対して，位置情報を付加したものを表します．もう少し詳しく書くと，場に対して位置情報が付加され，PCで表示できるようにデジタル化されると，単なる地図から，地理情報と呼ばれる“情報”になります．情報になるとPCを用いてやりとりができるので嬉しいのです．

次に，情報システムは，情報を保存・管理・やりとりする仕組みのことを表します．インターネットも情報システムの１つです．データベースに管理されているデータを検索したり，情報を新たに保存したり，表示したりすることによって，情報はPCを用いて活用できます．

この2つの地理情報と情報システムを組み合わせた地理情報システムは，位置情報・地理空間情報に対して，コンピュータを用いて検索や案内をすることで，私たちに様々なサービスを提供し，生活をより便利に，そして新たな価値観を提供してくれます．

例えば，カーナビを使うと目的地まで誘導してくれますよね．これは，自分が乗っている車の位置情報と目的地までの情報（保存される情報）と，道路の情報（管理されている情報）をやりとりすることで，「直進してください」や「300 m先右折してください」と言った案内ができるようになるのです．他にもSNSを用いたマイスポット登録や，乗り換え案内，Googleマップ上に写真をタグ付けしているのも，地理情報システムの一種です．

2010年9月に打ち上げられた「みちびき（準天頂衛星）」によって，位置特定精度は向上しました．このことによって，この地理情報システムを用いた新しいサービスの提供が予測されます．

10WORKSプロジェクトにおいても、地理情報システムをデータ配信の基本システムにします。衛星で撮影した写真や、UAVで撮影した写真、各地に設置したセンサー情報等も地理情報システムの上に“見える化”していくことで、多くの人が直感的に利用できるようになります。