衛星データを用いた三宅島高濃度火山ガスハザードマッピング

植物は火山ガスの影響をよく反映することを利用して、2000年三宅島噴火の前後に 撮影された衛星画像に示される植物の分布の変化から作成した高濃度火山ガスの ハザードマップを示します。また、噴火後の植生の回復状況を示します。
  • 使用した衛星データ （衛星データの詳細は→JERS-1/OPS， Terra/ASTER）
    • 衛星データ取得の年月日 衛星／センサ 使用目的
    1994年4月3日 JERS-1/OPS 2000年噴火前の植生分布
    2003年4月7日 Terra/ASTER 2000年噴火後の植生分布
    2007年5月11日 Terra/ASTER 2000年噴火後の植生分布
    2003年4月7日以後の植生回復状況

  • 衛星画像
    • 植生指数（NDVI）画像 NDVI画像は、植物が可視光をよく吸収するのに対して近赤外域を よく反射する性質にもとづいて考案された、植物の量や活性度を調査するのに 適した画像である。規格化することで地形の起伏による影や大気の影響を軽減する ことができる。NDVI画像は次式から求められる。

    ここで、VISとNIRにはそれぞれ可視と近赤外バンドのDN値を割り当てる。
    ナチュラルカラー画像 赤色に赤色バンド、緑色に近赤外バンド、青色に緑色バンドを割り当てて カラー合成した画像．
    フォールスカラー画像 赤色に近赤外バンド、緑色に赤色バンド、青色に緑色バンドを割り当てて カラー合成した画像．

    1. 三宅島2000年噴火前後の植生分布(1994年と2003年)
    2. 植生指数差画像によるハザードマップ
    3. 植生分布−2003年と2007年−
    4. 植生の回復状況
    5. 発表論文リスト（pdf）
    三宅島2000年噴火前後の植生分布
    −1994年と2003年−

    ・ナチュラルカラー画像（左：1994年　右：2003年）




    ・植生指数画像（左：1994年　右：2003年）




    左のOPS(NDVI)画像は、2000年の三宅島噴火以前は島のほとんどが 植物に覆われていたことを示している。黒く表示されている部分は、 海や池などの水面や火口付近の裸地、南西部の溶岩流及び東側にある 三宅島空港や道路などである。
    右のASTER(NDVI)画像の島内の大局的な濃淡の分布をみると、島の東部と 南西部では山麓まで暗い領域が広がっている。このNDVIが小さい領域は、 高濃度SO2が観測される割合の高い火山ガス測定局の位置と 一致しており、火山ガスによる植生へのダメージが大きい領域である ことが示されている。一方、北東部や南東部は明るく表示されており、 他の方向に比べると植物へのダメージが少なく、植生の量や活性度が 高いことがわかる。（ 三宅島島内火山ガス環境の季節・地域特性）
    植生指数差画像によるハザードマップ




    2000年の三宅島噴火前後の植生分布の変化からハザードマップを作成するために、 OPS (NDVI)画像とASTER (NDVI)を利用した。これらは異なる衛星/センサーのデータなので、 海岸線や溶岩流など8点の基準点を指定して位置合わせを行った。その後、OPS(NDVI)画像 とASTER(NDVI)画像の差をdNDVIとして計算した。火山ガスの影響がない部分の植生指数が OPS(NDVI)とASTER(NDVI)とで等しいと仮定すると、火山ガスによる植物へのダメージが 大きくて、ASTER画像で植生指数がより小さくなるほどｄNDVIが大きくなる。
    ハザードマップは、火山ガスの危険が非常に高い地域を赤、高い地域をオレンジ、 それほど高くない地域を藤色、あまり高くない、もしくはもともとのNDVIが小さかった領域 を青となるように色分けした。水面や道路などの領域のマスク画像はJERS-1/OPSの 近赤外バンドを用いて作成した。
    植生分布−2003年と2007年−

    ・フォールスカラー画像（左：2003年　右：2007年）



    ・植生指数画像（左：2003年　右：2007年）



    フォールスカラー画像と植生指数画像の両方から、2003年4月から2007年5月の約4年間 で植生がかなり回復した様子がわかる．
    植生の回復状況

    ・2003年と2007年の植生指数の差画像





    植生の回復状況をくわしく観るために，2007年と2003年のNDVIの差を求めた。 白く表されているほど植生の回復が大きく、黒で示されている領域は植生の変化が無いか 減少している領域である。東部や南西部においても山麓部まで植生が回復していることが よくわかる．


    ・ハザードマップの比較



    左は1994年と2003年の植生指数の差から作成した2003年ハザードマップ。 右は1994年と2007年の植生指数の差から作成した2007年ハザードマップ。 マスク処理は行っていない。
    南西部については、2003年ハザードマップでは危険度が非常に高い領域が標高75m あたりまで達していたのに対し、2007年ハザードマップではその領域が標高200m 辺りまでになっている。
    東部は、2003年ハザードマップでは海岸部まで危険度が非常に高くなっているが、 2007年ハザードマップではその領域は山腹部まで後退している。ただし、火口の東 の東の領域では、いまだに山麓付近まで危険度が高い状況である。


    詳細は以下をご参照ください。

    口頭発表pdf 飯野直子・芝貴章・矢野利明・木下紀正,
    植生指数画像による三宅島島内火山ガスハザードマップの試作,
    日本リモートセンシング学会第36回学術講演会論文集, pp.33-34    		 2004.5
    口頭発表 pdf 飯野直子・木下紀正,
    三宅島高濃度火山ガスハザードマッピング ―衛星画像による植生指数変化と八丈島高層風との関係―,
    第23回日本自然災害学会学会学術講演会講演概要集, pp.111-112    		 2004.9
    口頭発表 pdf 飯野直子・木下紀正・金柿主税・矢野利明・福原 稔,
    三宅島島内の火山ガス環境と植生,
    第6回大気環境学会九州支部研究発表会講演要旨集, pp.7-8    		 2006.1
    国際シンポジウム pdf Naoko Iino, Kisei Kinoshita, Toshiaki Yano and Shuichi Torii,
    Estimation of Miyakejima volcanic gas hazards using vegetation index images,
    Proc. 11th CEReS Int.Symp. Rem. Sens., 13-14 December 2005, Chiba, Japan, pp.105-110
    		 2006.4
    会誌pdf 飯野直子
    三宅島島内高濃度火山ガスハザードマッピング,
    鹿児島県地学会誌, No.92, pp.3-12    		 2006.9
    口頭発表pdf 飯野直子・木下紀正・Thomas BOUQUET・金柿主税,
    三宅島島内火山ガス濃度と植生の経年変化,
    第8回大気環境学会九州支部研究発表会講演要旨集, pp.11-12    		 2008.1
    口頭発表pdf 飯野直子・金柿主税・木下紀正,
    三宅島島内火山ガス環境と植生の経年変化,
    第27回日本自然災害学会学術講演会講演概要集, pp.35-36.    		 2008.9
    口頭発表pdf 飯野直子・金柿主税,
    2007年のNDVI画像を用いた三宅島火山ガスハザードマッピング,
    第9回大気環境学会九州支部研究発表会講演要旨集, pp.17-18.    		 2009.1.


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