リモートセンシング
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概説
リモートセンシングには、観測装置（センサー）と、それを上空に運ぶためのプラットフォームが必要である。観測装置としては、写真、放射計、レーザープロファイラー、レーダーなどが使われる。プラットフォームとしては、飛行機、気球、ヘリコプター、ドローン[3]、人工衛星、自動車などが使われる。
広範囲を観測できる、人が行きにくい場所（危険地域）が観測できる、などの利点がある。
能動型・受動型や、利用する波の種類で分類する。 #分類・種類
本格的なリモートセンシングが活発に行われるようになったのは、20世紀後半に人工衛星が活用されるようになってからのことである。
リモートセンシングの利用やそれによって得られた情報は以下のような分野で活用されている：
歴史
リモートセンシングの歴史は、1858年、気球学者 (balloonist) であるナダール（ガスパード・トゥルナション）が、気球のバスケットに乗りこみパリの上空からの写真を撮影したことが契機となった。このナダールは「初の航空写真家」ともいわれている。また、気球以外にも、伝書鳩、凧、ロケット、無人気球などが、初期の写真撮影に使われた。しかし、これらの手段によって得られた画像は、地図作成や科学的な調査目的にはさほど有用ではなかった。
空中写真撮影技術が大きく発展したのは、軍事目的のために第一次世界大戦において採用されたことによる。特に冷戦時代になると、U-2などの偵察飛行機の開発と共に空中写真がその全盛期を迎えた。
20世紀後半になると、人工衛星の発展によって全地球的な規模でのリモートセンシングが可能になった。数々の地球観測衛星や、気象衛星に搭載されているリモートセンシング機器は、全地球的な規模の各種のデータを、民生目的、科学目的、および軍事目的のために提供している。そして、地球外の惑星への惑星探査機によって地球外の環境におけるリモートセンシングも可能となった。
1960年代から1970年代にかけて、米国発の衛星画像の画像処理技術開発によって、リモートセンシングは一層の発展を遂げた。航空・宇宙写真のフーリエ変換技術による画像の高度化が、シリコンバレーのNASAエイムス研究所、 GTE社、 ESL社などによって初めて達成された。
リモートセンシングの分類・種類
能動型・受動型で分類する方法や、利用する波の種類で分類する方法などがある。
能動型・受動型
リモートセンシングは、能動的リモートセンシングと受動的リモートセンシングとに大別することができる。
- 能動型リモートセンシング（active remote sensing）
- 観測する側が、発した信号が観測対象によって反射、散乱などによって変化したのを受信し観測対象の性質を得る。マイクロ波散乱計や合成開口レーダー、レーザープロファイラーなどである。
- 受動型リモートセンシング（passive remote sensing）
- 観測対象自らが発する信号や、観測対象が散乱・反射する外部信号を観測することにより、観測対象の性質を得る。可視光での受動型リモートセンシングは、主に、観測対象が反射・散乱する太陽光を検出する。また、赤外線やマイクロ波周波数領域での、受動型リモートセンシングは、観測対象が熱放射によって発する電磁波を検出する。
利用する波・波動の種類による分類
リモートセンシングでは、通常、対象から観測者へ伝播する波を受信することによって実現される。波の種類によって以下のように分類される。 電磁波によるリモートセンシングは、衛星や航空機によるリモートセンシングによく使われる。電磁波は、周波数（波長）によって、伝播の性質や、物質との相互作用の特性が異なるので、各周波数（波長）帯に適した用途がある。
- 音波リモートセンシング
- 音波は、水中でのリモートセンシングによく使われる。電磁波は、超低周波を除き、水中では非常に速く減衰してしまうためリモートセンシングには適さない。駆逐艦や潜水艦による他の潜水艦や艦船の探知、漁船・釣り船などでの魚群探知などで使われている。また、車などに搭載されている近接距離計は、超音波の伝播速度を利用した能動型リモートセンシングの一種である。
- 電磁波
- 可視光
- 可視光による観測は、人間にとって最も直感的に分かりやすい。また、一般のカメラやビデオカメラなどの技術が応用できるので、比較的容易に実現できる。熱放射のスペクトル（プランクの法則）は、物体の温度によって決まる、ある周波数（波長）で最大となり（ウィーンの変位則）、太陽（絶対温度は約6000K）からの熱放射のスペクトルは、可視光領域で最大となるので、太陽光を利用して観測するのには、可視光がもっとも適している。雲があると地表は観測できない。夜間の観測も難しい。大気によるノイズ（空気分子やエアロゾルによる吸収・散乱）をうけやすい。
- 赤外線
- 赤外線は、その波長によって近赤外線や遠赤外線に分類される。地球上の物体（絶対温度が300K前後）は、赤外線領域に熱放射のピークがあるので、物体の熱的な状態を、赤外線の放射により観測することができる。赤外線の放射量は温度に換算できるので、雲の温度や, 都市域の温度分布（ヒートアイランド）、海面温度分布（エルニーニョや海流の様子）などを調べるのに使われる。また、空気の各種の分子の吸収・放射波長帯の観測に特化した、サウンダーと呼ばれる赤外線センサーもあり、これによって大気中の水蒸気分布や温度分布等を測定できる。可視光と同様に、雲を透過して観測することは難しいので、晴れていないと地表を観測できない。しかし可視光と違って、夜の地表面の観測は可能である。リモートセンシングの分野では、気象観測や海面温度測定等で古くから活用されてきた周波数帯でもある。
- マイクロ波
- マイクロ波は、赤外線よりもさらに波長の長い電磁波である。微小な水滴（雲粒）には散乱されないので、雲を透過することができるため、上空の天気に関わらず地表を観測できるという利点がある。水はマイクロ波周波数領域では効率の良い放射体で、海洋調査や降水量調査といった水に関するリモートセンシングに適している。可視光に比べて波長が長いので解像度を得ることが難しい。高い解像度を得るためには、合成開口レーダーという技術が使われている。
- なお電磁波には、波長以外にも、偏波や位相という特徴がある。これらを活用するリモートセンシング技術も存在する[4]。
- 磁気
- 哨戒機による潜水艦の探査や、核磁気共鳴画像法が医療で、その他磁気誘導断層撮影が使われている。
- 中性子
- フィロ・ファーンズワース フューザーなどを中性子発生源として、中性子後方散乱式爆発物探知器などで使われる。
- ミューオン
- ミュオグラフィや超低速ミュオン顕微鏡が近年実用化されつつある。
- 電子
- 極めて近距離限定ではあるが、非接触センシングではある電子顕微鏡を、リモートセンシングに含めるか否かは議論の余地がある。
重力センシング
天体の軌道を回る衛星や航空機等にかかる加速度を精密に測定し、観測装置自身が能動的に発する加速度を引き算すると、正確な重力加速度が求められる。この分布（ブーゲー異常）を調べることで、地下にある重い物質の存在などが分かるため、鉄やウランなどの鉱物資源探査で用いられる。水文現象の研究や、地球の形状や天体の形状を精密に測定するために、重力加速度観測計画が行われている。
近年は重力波検出器を使用した重力波天体望遠鏡という、リモートセンシング技術が実用化し始めている。
