Abstract.  The three-pass synthetic aperture radar (SAR) interferometry method has been applied to three time-serial scenes (two SAR pairs) over the Soya Coast area, Antarctica, observed by the Japanese Earth Resources Satellite 1 (JERS-1).  The digital elevation model (DEM) was generated from three-pass SAR interferogram and 23 Ground Control Points.  The obtained DEM grids with a spatial resolution of 50 m by 50 m have a root-mean-square (rms) error of 15.3 m.  This DEM has the best accuracy in this ice sheet area.
  The surface displacement was derived by subtracting the topographic fringe simulated from DEM from the flattened interferogram.  Furthermore we estimated ice flow vector by assuming that the ice flow direction was the maximum gradient direction.  To discuss the ice sheet deformation, we calculated the maximum shear strain and the dilatation from the ice flow vector derived from SAR interferometry.  The maximum shear strain was large around the marginal area of the glaciers.  There was the contraction area near the undulation of the magnetic anomaly, it suggested that the ice sheet deformation was affected by the bedrock undulation.

はじめに．　これまで南極氷床上における測量はGlobal Positioning System (GPS)などによる現地における測地測量によるものがほとんどであった．しかし，南極氷床は広大であり，クレバス地帯などの危険地域があることや，観測計画上の時間的制約によって氷床上における測地測量は時間的にも空間的にも稠密に観測することは困難であった．近年，人工衛星によるリモートセンシング技術が発達したことによって，氷床域における詳細なマッピングや氷河末端部における氷山流出の監視など，様々な観測が可能になった．特に最近では，悪天候や極夜に影響を受けない電波センサを用いた合成開口レーダ(SAR)が注目されている．さらに，SARを測地学的に応用した干渉SAR技術を用いて，氷床の地形標高モデル（DEM）の作成や氷床変動の検出の試みがなされている．しかし，これまでの干渉SARの適用例はEurope Space Agencyによって打ち上げられたEarth Remote sensing Satellite 1 (ERS-1, C-band SAR)によって取得されたSARデータを用いた例がほとんどであり，さらに衛星の回帰周期が3日のミッションやERS-2とのタンデムミッションのような特別な観測期間に限定されている．本研究ではNational Space Development Agency of Japan (NASDA)によって打ち上げられたJapanese Earth Resources Satellite 1 (JERS-1, L-band SAR)によって観測されたSARデータを用いて，日本の昭和基地（S69.0゜, E39.5゜）周辺である東南極の宗谷海岸域において干渉SARを適用した．

地形標高モデルの作成．　衛星軌道の差によって生じる軌道縞を取り除いた干渉画像(flattened干渉SAR画像)には，地形によって生じる地形縞と，観測間に生じた地表面の変動によって生じる変動縞が重なって干渉縞があらわれる．氷床はほとんどの地域で定常的に変動しており，その変動は空間的に複雑であるため，一枚の干渉SAR画像から地形縞を抽出することはできない．Kwok and Fahnestock (1996)やJoughin et al. (1996)は3連続で取得されたSAR画像から2組の干渉SAR画像を作成し，地形縞を抽出する手法を提唱した（3パス干渉SAR）．本研究ではJERS-1によって，1996/6/16, 1996/7/30, 1996/9/12に3連続で取得されたSARデータを用いて3パス干渉SARを適用した．3パス干渉SARから得られた地形縞から23点のGround Control Point (GCP)を用いてDEMを作成したところ(Figure 1)，23点のGCPにおける高さの比較はroot mean squareで15.3mであった．この地域の氷床域において，これまでに作成されているDEMと比べると，この精度は一桁精度が良い．

氷床変形の検出． 3パス干渉SARから得られたDEMを用いてflattened干渉SAR画像から地形縞を除去することによって変動成分を抽出することができる(Figure 2)．しかし，干渉SARから得られる変動成分は衛星からの視線方向の一次元量であり，視線方向に対して直交する変動成分には感度を持たない．しかし，変動方向が別の方法で得られれば，干渉SARから得られる変動量から変動ベクトルを決定することができる．そこで，氷河のように流れが速いところでは散乱強度画像上に流線のようなものがあらわれる場合があるが，本研究域においてもラングホブデ氷河上で同様のものがあらわれているので，これを流れの方向と仮定して，この点の44日間の変動ベクトルを見積もったところ，N86゜Wの方向に10.39m変動していたことがわかった．さらに，一般に氷床は最大傾斜方向に変動するので，画像全体で氷床変動ベクトルを見積もるために，干渉SARから得られたDEMを用いて最大傾斜方向を計算し，変動ベクトルを計算した(Figure 3)．流線上で得られた氷床の流動方向と比べると20゜程度で一致する．
　氷床の変形を論ずるためには変動ベクトルからではわかりにくいので，以上で得られた変動ベクトルから最大せん断ひずみと，面積ひずみを計算した(Figures 4 and 5)．氷河縁辺部ではその周辺との摩擦によってずり変形をしていると思われ，最大せん断ひずみが大きい．また，面積ひずみ図を見ると，氷床の流動は沿岸部に近づくにつれ大きくなることが考えられ，膨張域が多い．また，圧縮域では基盤地形の影響が考えられるので，この周辺域で航空機によって観測された地磁気異常(Figure 6: Golynsky et al., 1996)と比較してみると，圧縮の地域近傍に地磁気異常の起伏が見られる．基盤の岩石が一様に帯磁しているならば，地磁気異常は基盤地形を反映すると考えられるので，氷床の変形は基盤地形にも影響を受けていることが示唆される．

References
Golynsky, A. V., V. N. Masolov, Y. Nogi, K. Shibuya, C. Tarlowsky and P. Wellman (1996): Magnetic anomalies of Precambrian terranes of the East Antarctic shield coastal region (20゜E-50゜E), Proc. NIPR Symp. Antarct. Geosci., 9, 24-39.
Kwok, R. and M. A. Fahnestock (1996): Ice sheet motion and topography from radar interferometry, IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, 34, 189-200.
Joughin, I., D. Winebrenner, M. Fahnestock, R. Kwok and W. Krabill (1996): Measurement of ice-sheet topography using satellite-radar interferometry, J. Glaciol., 42, 10-22.
 
 

Fig.1. Difital Elevation Model derived from JERS-1 three-pass SAR interferometry.
 
 

Fig.5. Dilatation derived from the obtained ice flow vectors.