リモートセンシング（英語表記）remote sensing

デジタル大辞泉

リモート‐センシング（remote sensing）

人工衛星や飛行機などにより、遠く離れた対象の観測を行うこと。主に、地上から反射・放射される種々の波長の電磁波を測定し、コンピューターで処理して地表の状態を映像としてとらえることをさす。遠隔測定。遠隔計測。遠隔探査。リモセン。

出典　小学館

改訂新版　世界大百科事典

リモートセンシング
remote sensing

主として電磁波を利用して遠隔点より対象物を非接触で調べる技術。遠隔探査ともいい，地球資源，環境，海洋などの調査に用いられる。一般に対象物を非接触で調べる方法にはいくつかあるが，原理的にはいずれも対象に関係した物理的・化学的現象などを観測して，その性質を間接的に調べるものである。物理現象を利用する物理探査は昔から広く用いられてきたが，地球の重力場，磁力場を観測するもの，弾性波を用いるものなどいろいろな方法がある。電磁波を用いているリモートセンシングはこれとは別に，空中写真技術から出発した比較的新しい探査技術である。第2次大戦中，偵察あるいは測量の目的で航空機から長焦点のカメラで精度のよい写真を撮る技術が進歩したが，戦後この技術は民生用としても広く写真測量，写真地質判読などのため利用されるようになった。これは，物理的には太陽光，すなわち可視域（0.4～0.7μmの波長）の電磁波が対象物から反射・散乱されてくるのをカメラという電磁波計測装置で観測しているもので，いわばカメラはセンサーであり，フィルムはデータの記憶媒体，航空機はセンサー搭載のプラットフォームである。可視光より長波長の近赤外線にも感ずるフィルムを使えば，人間の目で見えないスペクトル帯域の情報が得られる（図1に電磁波のスペクトル帯域を，図2に地表物質の反射スペクトル特性を示す）。例えば，植物が水分を多く含むときと，そうでないときでは近赤外域のスペクトル特性が違うので区別できる（図3）。このように可視域の写真の利用価値は帯域を広げることによりいっそう増加する。これをさらに進めたのがリモートセンシングといえる。

　現在日本の陸域は国土地理院あるいは民間の手により組織的に撮影されており，多くの地域では重複撮影（例えば60%）された立体写真が作られている。これによって地表面の凹凸，標高は能率よく測量できる。さらに可視ならびに近赤外の帯域をそれぞれ異なった色のフィルターを通して複数レンズのカメラ，すなわちマルチスペクトルカメラで分光撮影すれば，後にこれらを組み合わせて対象物を光学的にあるいは電子光学的に処理，強調することもできる。1969年にはNASA（ナサ）（アメリカ航空宇宙局）がアポロ9号を用いてマルチバンドカメラによる地球の写真を撮っている。また73年にはスカイラブによってもマルチスペクトル撮影の実験がなされた。空中からの写真利用がリモートセンシングという新しい名で呼ばれ，広く人々の関心を集めるようになったのは，宇宙からの地球の写真が世に出るようになってからといえる。宇宙開発，人工衛星，画像処理，コンピューターなど，いわゆる高度技術が新たな地球観をわれわれに与えてくれるようになり，このような背景からリモートセンシングは新鮮な響きをもって迎えられた。グラウンドトゥルースground truthということばも現れたが，これは空中からのスペクトルデータを判読するには地表物体の一般的特徴，すなわちグラウンドトゥルースをあらかじめ知っている必要があるからで，例えば，森林，海，岩石などの地表物質のスペクトル特性を知っていれば，高空から得られるスペクトルデータの識別をすることができる。このように宇宙開発を契機として，空中写真の利用技術はまったく新しい転機を迎えた。

システム

センサーもフィルムを使うカメラだけではなく，電子式の走査型放射計などの高度なセンサーが用いられるようになった。例えば，画像化システムであるマルチスペクトルスキャナーmulti spectral scanner（MSSと略記）あるいはマイクロ波レーダーシステムにより作られる映像は多くの新しい可能性を開いた。これによって，フィルムに感じる長波長の近赤外，熱赤外，そしてマイクロ波域へと，観測できる帯域は飛躍的に広がった。とくにレーダーリモートセンシングは雲に影響されない全天候型で，昼夜を問わず用いられるので可視域とは違った新しい応用がある。また熱赤外データは地球表面の熱的特徴の解明に役だち，可視・近赤外域とともに気象，海洋など多くの分野で利用できる。例えば，気象衛星からの広域データは天気予報以外にも広く使われている。日本のGMS（geostationary meteorological satelliteの略）や世界の各気象観測用静止衛星は地表面を3万6000kmの高度から広範囲を観測するもので，全世界の雲の分布や気象データを得る一つの国際システムといえる。しかし技術的にはこの種の衛星は地球表面を広域観測するため分解能を犠牲にしている。

　一方，陸域観測用衛星では分解能が生命で，緻密（ちみつ）な地表観測が要求される。NASAによる陸域衛星であるランドサット（LANDSAT）計画は1972年の1号打上げにより開始された。用いられたセンサーMSSは4バンド（0.4～1.1μmを4分割），地表分解能80mで，その映像は約900kmの超高度からとは思えないほど鮮明であった。このランドサットが宇宙リモートセンシングの原点といえ，最も典型的にリモートセンシング技術を物語っている。すなわち，リモートセンシングには対象物を観測するセンサーがまず必要であるが，同時にセンサーを搭載するプラットフォーム，データを収録するシステムが必要で，場合によっては大規模な地球規模での観測システムが必要となる。さらにこのような全体的なデータ収集のシステムに加えて，データを処理，解析するデータ利用システムがなければならない。ランドサット衛星は地球を組織的にモニターするプラットフォームであり，高度約900kmの円軌道上を太陽と同期しつつ北極，南極を通り，18日で再び元にもどる（図4）。この軌道は太陽同期軌道と呼ばれ，衛星は地球上の各点をつねに同一地方時に通過する。これは多くの目的につごうがよく，また両極を通るので地球全表面がカバーできる。その後，太陽同期軌道は陸域衛星用の標準軌道となった。

　一方ランドサットではセンサーからの電気信号は地表の受信局で受信され，コンピューターテープに収納される。したがってコンピューターを用いて各種のデータ処理が可能で，いくつかのスペクトルバンドを組み合わせて解析につごうのよい画像を作ることができ，スペクトル特性の差から地表物質を分類することも可能である。図5に示すように，各バンドのセンサーはスペクトル強度を観測しているから，バンドごとの値を座標軸にとり多次元空間内で，得られた映像を構成する各画像要素すなわち画素をそれぞれ点で配置させれば，その多くの点の分布状況から地表の物質をスペクトル的に分類できる。一つの集団を同一物質と見るのが地表物質を分類する原理である。ランドサットでは地表185km幅を走査しつつ北から南へ進むが，その後分解能80mは30mに向上し，バンド数も4から7に増加した。

　近年とくに地表分解能はいっそう緻密なものが要求され，20，10m級のものが実用に供されるようになった。反面，分解能が向上すれば同じ面積当りのデータ量が増し，データ処理の負担が増す。したがってコンピューターの高速，大型化が必要であり，特殊な画像処理システムも必要になる。

　衛星センサーによって地球規模で撮られるデータでは，利用者へのデータ配布システムがきわめて重要である。ランドサットの場合はアメリカは政府機関を新設し，全世界にコンピューターテープ，陽・陰画フィルムを組織的に頒布するシステムを用意した。これがその後のリモートセンシングの発展にきわめて役にたった。現在では日本も含め全世界にいくつかの衛星データの受信センターが設置され，それぞれの国と周辺地域のデータは直接受信処理されている。すなわち衛星データの収集には国際システムが重要であることをランドサットは示した。

データの利用

一方，データの利用は地表物質の認識，動的な変化のモニターなど多岐にわたるが，目的によりリモートセンシングデータの解析方法は異なる。例えば農業を目的とする場合，作物ごとのスペクトル特性の差に着目するのみでなく，生育のパターンを時系列的にとらえる必要がある。鉱物資源の探査のためには岩質，断層，変質帯の分布などが重要であるが，動的な変化は地質の性格上重要でない。このようにデータの処理，解析の方法はそれぞれの分野特有の問題と考えるべきで，リモートセンシングデータは他の資料とともに用いる一つの判断資料を提供する。また有効なリモートセンシングデータの種類も応用分野によって異なり，太陽光の反射を調べる可視・近赤外域は最も重要な汎用（はんよう）スペクトル帯域といえる。熱赤外域は地表面の放射温度を与えるので，陸域での火山・地温調査，あるいはより一般的な用途のほか，海水塊，海流の調査にも有効である。これらは自然発生的な電磁波を用いるので“受動的”リモートセンシングと呼ばれている。一方はるかに長波長のマイクロ波レーダーは“能動的”なリモートセンシングで，その映像は地形，地球表面の起伏をよく表現するので，この特徴を生かした応用がいろいろ考えられている。地球表面の起伏は重複画像による立体映像でも調べられるが，マイクロ波レーダーの散乱はこれと違った情報を与える。例えば，地表面の凹凸である地形による地質判読は重要な応用であり，また海面の波浪からのマイクロ波の散乱データは間接的に風速についての知識を与える。

特殊なリモートセンシング

以上大別して可視・近赤外，熱赤外，マイクロ波域の3帯域が主体であるが，その他特殊な目的には特殊なリモートセンシングも考えられる。例えば，ある種のレーザー光の蛍光反応から物質を識別するものや，マイクロ波の自然放射を調べる非レーダーリモートセンシングもある。一方，ひじょうに高周波数の電磁波であるγ線は放射性物質の探査に有効で，物理探査として以前より応用されている。反面はるかに長い波長域，例えば10²km程度の波長では能動的な電磁探査法もある。これは地下残部10²m程度以下の導電率分布を調べるもので，金属鉱床探査などに用いられている。また重力場，磁力場を衛星を用いて地球物理学的規模で宇宙から調べることも行われている。技術的に物理探査と呼ばれるものは本来地下を調べるためのものだが，可視域-マイクロ波のきわめて短い波長の電磁波を用いるリモートセンシングでは，基本的に“地表面”（“土地被覆”）を調べている。リモートセンシングにより地下の地質構造がわかるのは地表の顔から地下を推論する結果である。対象物の“上面”のみを見る通常のリモートセンシングは，ここに一つの技術的限界がある。しかし，このことのためにリモートセンシングは広域高能率の探査を可能にしているのであり，リモートセンシングを広域概査手段と考え，目的によく合った利用をすべきである。

今後の動向

今後リモートセンサーとしても優秀な半導体を利用した高度のものが用いられるであろうし，衛星搭載用の合成開口レーダーsynthetic aperture radar（SARと略記）も進歩するであろう。これらが高度の情報処理技術，宇宙技術と結びつき，先端的な技術体系をつくると考えられる。しかし，これらは基本的には地球の資源，環境あるいは自然そのものを調べるなどの目的追求のための“道具”である。最も重要なことは目的追求のしかたであり，そのために最も適したシステムを考えることである。国境を無視する地球規模での衛星リモートセンシングでは，その性格上国際的視野をもつことがひじょうにたいせつである。地球をこのように組織的に調べる方法は衛星リモートセンシングしかない。一方，リモートセンシング技術は地球を調べる目的以外にも多くの応用があり，非接触で対象物を調べる特徴を生かして広く活用されている。工業・医療リモートセンシングなどがそれであり，さらに一般的な非接触計測の多くはリモートセンシング的であるといえる。
執筆者：石井 吉徳

図1～図5

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

知恵蔵

リモートセンシング

航空機や人工衛星などを使って、離れた位置から地表や大気を観測すること、もしくはそれらの遠隔操作による計測の手法や技術。気象観測などの公益・防災目的、植生の分布の調査など研究目的のほか、土地利用や穀物生産量予測などの産業・民生分野でも広く利用され、衛星リモートセンシングのサービスを提供する企業も増えてきている。なお、ドローンを使った低高度の航空写真撮影(空撮)や、音波を使ったソナーや魚群探知機、宇宙探査機の運用なども広い意味ではリモートセンシングの一種といえる。
リモートセンシングの利用が進んだのは、1914年に始まる第一次世界大戦のころからである。当時、兵器として航空機が戦線に投入されるとともに、偵察用途で空撮技術が大きく発展した。空撮は軍事目的や地図作成の補助などが主な用途だったが、赤外線やマイクロ波など観測技術の進歩や人工衛星の発展などにより、気象観測や防災、資源調査や海洋調査など利用目的や観測範囲が飛躍的に広がっている。72年には米国で世界初の非軍事衛星(後のランドサット)の運用が始まり、近年では軍事衛星に迫るような解像度を持つ商用衛星や低コストの小型衛星を連携運用する技術も普及してきた。これらの地球観測衛星により、様々な観点で広い範囲を対象に長期間継続して観測することが可能になった。衛星に搭載した測定器(センサー)で、電波・赤外線・可視光などにより地球を調べることをその目的としていることから、リモートセンシング衛星とも呼ばれる。対象物の状態を調べるには、対象物から届く光や電磁波を検出したり、測定器が照射したマイクロ波を対象物が反射する様子を受信したりして、データを収集・解析する。これらによって、オゾン層や火山活動といった地球規模の自然環境の監視や、地表面の詳細な植生を知り土地利用状況や砂漠化、農作物の状態などを調べることができる。また、地表や海面の温度を測ってヒートアイランド現象の調査や、黒潮の蛇行やエルニーニョ現象、漁場の予測などに活用される。あるいは、地形を調べるときに複数の観測位置をとることで立体測定し、精度の高い地形図を作成したり土地の隆起や沈降を計測して変動量を解析したりといったことが可能になる。その他、雲の状態などから天気予報や台風の状況を調べたり、水面の反射から水域の水量や洪水の被害状況などを即時に把握することもできる。内閣府などは、衛星リモートセンシングの市場が急速に拡大中であるとし、衛星打ち上げ手段をもたない新興国で大きな伸びがあることなどから、ビジネス創出や海外展開促進を目指すとしている。

(金谷俊秀　ライター／2020年)

出典　(株)朝日新聞出版発行「知恵蔵」

百科事典マイペディア

リモートセンシング

物体から反射または放射される電磁波を利用し，遠隔位置からそれらの物体の種類や状態などを識別する技術。すべての物体は，その物体特有の反射特性をもち，環境や条件が違えば同じ物体でも反射特性が違ってくる。したがって，反射特性がわかれば，その物体が何であるか，どのような状態にあるかを知ることができる。具体的には人工衛星や航空機で，種々の電磁波を使って地表のマルチスペクトル写真を撮影し，その写真を解析して物体を識別している。たとえば，健康な植物の緑は赤外域で非常に強い反射を示し，病害虫や公害におかされると赤外域の反射は低下し赤バンドの反射が強くなる。したがって，赤外域の写真と赤バンドの写真を撮影して調べると植物の活力度が判別できる。　リモートセンシングを目的とした人工衛星を地球探査衛星，資源探査衛星などと呼んでおり，米国のNASA(ナサ)が1972年から打上げを行っているランドサット，フランスのSPOTのシリーズが代表的。日本でも1992年に〈ふよう〉の打上げに成功している。またリモートセンシングを利用して遺跡などを発見しようとする宇宙考古学も行われはじめた。
→関連項目画像処理｜空中写真｜コンピューターグラフィックス

出典　株式会社平凡社

化学辞典 第2版

リモートセンシング
リモートセンシング
remote sensing

離れたところから，直接触れずに，物質の大きさや性質またはそれが置かれた状況を読みとる技術．たとえば，地球観測衛星に搭載されたセンサーを使って，地球の植生分布，火山活動，海面の温度などの情報を得るのに使われる．この場合，地表から反射や散乱された太陽光を見る光学センサー(受動型センサー)や，5.3 GHz のマイクロ波のレーダーを発射し，地表からの反射や散乱をみるマイクロ波センサー(能動型センサー)が使われている．また，火山活動を常時モニターするために，火山ガスの濃度，温度，pHなどのセンサーによるリモートセンシングなどがある．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

世界大百科事典（旧版）内のリモートセンシングの言及

【海洋開発】より

…これらの措置と企業による海底石油･ガス開発技術の進歩とにより，アメリカの科学技術は大きく進み世界のリーダーとしての実力をそなえるようになった。特に注目すべき点は，多くの海洋調査船をもつほか，ダイビングや潜水船，無人機などによる海中活動技術，水中超音波技術とその応用機器，低照度水中写真技術，宇宙技術との組合せによるリモートセンシング技術などの分野である。
［その他の先進国の動き］
　フランスはJ.Y.クストーによる潜水技術，海中居住実験，潜水船などの分野において先駆的開発技術をもっているが，1967年国立海洋開発センター(CNEXO,Centre National pour l’Exploitation des Océans)を設立し，広く海洋科学技術の開発に努め，アメリカとの協同調査を行い，東太平洋において多くの熱水鉱床の発見に大きく寄与した。…

【写真】より

…写真感光材料工業の生産量から見ると，近年の先進国では一般撮影用フィルムよりも業務用およびX線用感光材料が多く製造され，生産金額では一般撮影用と業務用とが1：1に近くなっている。写真の用途の中で一般撮影に近いものとして航空写真，写真測量あるいは宇宙写真があるが，高度の宇宙空間から地表の写真を撮影する技術はリモートセンシングと呼ばれ，地球資源探査，気象観測，海洋や地表の汚染調査等に利用され，国際間の協力の下に業務が進められている。宇宙空間からの観測の場合，写真撮影とテレビジョン技術ならびに通信技術が総合されて画像が得られるので，電気信号を地上で受信して最終的に写真像を作る場合もある。…

※「リモートセンシング」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」