ISO/TS 19159-4:2022

ISO/TS 19159-4:2022　リモートセンシング画像センサー及びデータの校正及び妥当性確認 – 第４部：衛星搭載受動型マイクロ波放射計

ISO/TS 19159-4:2022 Calibration and validation of remote sensing imagery sensors and data Part 4: Space-borne passive microwave radiometers

現行

履歴

対応OGC標準：なし

対応JIS規格：なし

原文URL

https://www.iso.org/obp/ui/en/#iso:std:iso:ts:19159:-4:ed-1:v1:en

序文

画像センサーは、地理情報の主要なデータソースの一つである。画像データは空間及びスペクトルの測定を行い、道路・都市計画から地質図作成まで、様々な用途に応用されている。この作成プロセスから生まれる典型的な空間成果としては、ベクター地図、デジタル標高モデル、3次元都市モデルなどがある。

いずれの場合も、最終製品の品質は、データを最初に測定した測定機器の品質に完全に依存する。測定機器の品質は校正によって決定され、文書化される。

校正は多くの場合、費用と時間のかかるプロセスである。そのため、後続の校正間隔を長く設定し、その時間差を埋めつつ追跡可能な品質を保証する簡略化された、中間的な妥当性確認の手順を組み合わせるといった、様々な戦略が採用されている。

この規格は、リモートセンシング画像センサーの校正並びに、校正情報及びその手順の妥当性確認を標準化するものである。データ及び派生製品の妥当性確認については扱わない。

リモートセンシングのタスクには、多種多様な画像センサーが使われる。技術の違いに加え、各種センサーの標準化の必要性も優先度が異なる。これらの要件を満たすため、ISO/TS 19159は複数の部に分割されている。ISO/TS 19159-1は光学センサーを、ISO/TS 19159-2は航空機搭載型ライダー（光検出測距）センサーを、ISO/TS 19159-3（本規格）は合成開口レーダー（SAR）及び干渉SAR（InSAR）を扱っている。ISO/TS 19159-4 (この規格) は、衛星搭載受動型マイクロ波放射計について規定している。

ISO/IEC専門業務用指針第2部、2018年版「国際規格の構成及び起草規則」に従えば、国際規格における小数点記号は行上のカンマである。しかし、国際度量衡総会（Conférence Générale des Poids et Mesures）は2003年の会議において、以下の決議を全会一致で採択した。「小数点記号は、行上の点または行上のカンマのいずれかとする。」

実際には、これらの選択肢のどちらを選択するかは、当該言語の慣習的な用法に依存する。測地学及び地理情報の技術分野では、すべての言語において常に小数点を使用するのが慣例となっている。この規格全体においても、この慣習が採用される。

適用範囲

この規格は、衛星搭載受動型マイクロ波放射計の校正及び校正情報の妥当性確認を定義する。

引用規格

次に示す規格は、その内容の一部又は全てがこの規格の要求事項を構成する形で、本文中で参照されている。日付が記載された文献については、引用された版のみが適用される。日付のない参照については、引用規格の最新版（修正を含む）が適用される。

ISO 19103, Geographic information — Conceptual schema language

ISO/TS 19159-1, Geographic information — Calibration and validation of remote sensing imagery sensors and data — Part 1: Optical sensors

ISO/TS 19159-2, Geographic information — Calibration and validation of remote sensing imagery sensors and data — Part 2: Lidar

ISO/TS 19159-3, Geographic information — Calibration and validation of remote sensing imagery sensors and data — Part 3: SAR/InSAR

用語及び定義

この標準では、次に示す用語と定義が適用される。ISOとIECは、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持・公開している。

— IEC Electropedia: http://www.electropedia.org/

— ISO オンライン閲覧プラットフォーム: http://www.iso.org/obp

3.1

antenna beam width

half-power full width

half-power beam width

アンテナビーム幅

半電力全幅

半電力ビーム幅

アンテナの指向性（電力単位）が最大値の半分となる全角

注記1：工学用語では、これは「3dBビーム幅」とも呼ばれる。

3.2

antenna main-beam efficiency

ηM

主ビーム（3.29）から受信される全放射エネルギーの割合。これは、「主ローブ」内で受信される電力とアンテナが受信する全電力の比として定義する。

注記1：ηMは次の式を用いて計算する。

注記2：主ビーム（3.29）はメインローブとも呼ばれる。

3.3

antenna output temperature

TA,out

アンテナ出力温度

アンテナが集光する雑音電力と同じ雑音電力を受信機に送る補正インピーダンスの物理的温度

注記1：これには、アンテナの抵抗効率によって減衰される環境からの雑音と、アンテナの抵抗損失によって付加される熱雑音という2つの項が含まれる。レイリー・ジーンズ近似では、次の式を適用する。

注記2：アンテナ出力温度(TA,out)は、次の式に示すように受信機の入力雑音温度と関係がある。

3.4

antenna pattern

アンテナパターン

θ方向に放射される電界強度及びビーム最大方向に放射される電界強度の比

注記 1：マイクロ波放射測定法では、これはアンテナによって生成される電磁場の特性を表す量 (通常は電力束密度又は放射強度に比例するか等しい) の空間分布である。

[ISO/TS 19159-3:2018 3.2を参照— 注記1を追加した]

備考１）通常は、アンテナから放出される電波の強さ（電解強度）が、どの方向に対してどの程度強いかを、グラフや図で示す。

3.5

antenna radiation efficiency

ηl

アンテナ放射効率

総放射電力をアンテナが受容する総電力で割った比

注記1：これは、アンテナ放射抵抗（R_rad）をアンテナ放射抵抗とアンテナ抵抗（R_Ω）の和で割った比とも等しく、次式で表される。

注記2：アンテナ放射効率（ηl）は、オーム効率（ηΩ）とも呼ばれる。

3.6

antenna sidelobe

アンテナサイドローブ

主ビーム（3.29）から離れた場所、又は主ビームに含まれないアンテナ応答パターンの一部として定義される、アンテナの放射パターン。

3.7

antenna temperature

TA

アンテナ温度

TA

アンテナで受信される電力に相当する温度（K）、またはアンテナが収集するのと同じノイズ電力を整合受信機に伝える「アンテナ放射抵抗」の物理的温度（K）

3.8

attitude

姿勢

物体の向き。物体の座標系の軸と外部座標系の軸の間の角度で表される。

[ISO 19116:2019 3.3を参照 — 注記1を削除した]

3.9

blackbody load

黒体負荷

特定の周波数範囲において、完全黒体（3.30）の特性に非常に近い特性を持つマイクロ波負荷

3.10

blackbody radiance

Ibb,v

黒体放射輝度

プランク関数（波長空間または周波数空間）を吸収体温度Twに適用することで求められる吸収体の物理的放射輝度。次式（周波数空間）で示される。 

3.11

boresight

ボアサイト

慣性計測装置（IMU）及び全地球航法衛星システム（GNSS）を備えたライダーセンサーシステムの、位置及び向きを正確に決定又は確定するための校正

注記1：マイクロ波放射測定において、ボアサイトは通常、指向性の高いアンテナのビーム最大方向を特徴付けるために使用される。

[ISO/TS 19159-2:2016 4.4を参照 - 元の注記1は削除され、新しい注記1に置き換えられた。]

3.12

brightness temperature

TB

輝度温度

プランクの放射法則から導かれる、同一波長で同一量の放射を放射する仮想黒体の温度（K）で表した放射の記述的尺度。

注1：レイリー・ジーンズ限界において、放射計が受信する単位帯域幅あたりのマイクロ波電力P（3.33）は、以下の式で表される。

注2：P=k·TB

注3：kはボルツマン定数（k=1.380·648·52×10-23 J/K）である。

注4：マイクロ波の周波数範囲においては、プランクの放射法則はレイリー・ジーンズの式で十分に近似できる。通常、マイクロ波放射計はレイリー・ジーンズ等価輝度温度を用いる。これは次の式で定義する。

3.13

brightness temperature sensitivity

輝度温度感度

アンテナ集光開口に入射する輝度温度（3.12）の検出可能な最小変化

注記1：この規格では、雑音等価デルタ温度（NEDT）値は、アンテナが300Kの均一かつ安定した目標を観測しているときの、放射計（3.33）出力のK単位の標準偏差として定義される。マイクロ波放射計の場合、これは放射分解能（3.34）とも呼ばれる。

注記2：感度に関する式はD.2に示されている。

3.14

calibration

校正、キャリブレーション

既知の、制御された信号入力に対するシステムの応答を、定量的に決定づける処理

[ISO/TS 19101-2:2018 3.2を引用]

3.15

calibration equation

校正方程式

放射計（3.33）の主な測定値（例えば輝度温度（3.12））と、電力などの補助的な測定量や標準値などの校正量とを関連付ける方程式

3.16

co-polarization

共偏波

主ビーム（3.29）内の全電力のうち主偏波（3.31）で検出される電力の割合

3.17

cosmic microwave background

CMB

宇宙マイクロ波背景放射

マイクロ波領域において、ほぼ完全に均一に全方向から観測される等方性放射

注記1：この放射は、宇宙の歴史の初期に宇宙から放射された放射であると理解されている。

注記2：マイクロ波からサブミリ波帯で動作するマイクロ波放射計の校正にCMBを用いるには、次式に従って輝度温度（3.12）、TBに変換する。

3.18

cross-calibration

相互校正

ある機器の測定値を、異常がなければ適切に校正し、基準となる別の機器の測定値と関連付けるプロセス

注記1：同一期間に稼働する機器の相互校正には、機器が同じ地球の光景を、同じ時刻に、同じ視野角から観測しているときに、機器の出力を比較するという慎重な配置が必要である。

備考1）定義において、原文でusuallyとされている部分を「異常がなければ」と翻訳した。

3.19

cross-polarization

交差偏波

主ビーム内の全電力のうち、直交偏波で検出される電力の割合

3.20

effective blackbody brightness temperature

有効黒体輝度温度

対象としているものと同じスペクトル輝度密度又はスペクトル放射輝度密度を生成する完全吸収体の物理的温度

3.21

emissivity

放射率

同じ温度における理想的な黒体源からの放射エネルギーに対する、放射面からの放射エネルギーの比

3.22

end-to-end calibration

エンドツーエンド校正

<マイクロ波放射計の> アンテナ開口における既知の入射放射輝度に対する出力量（例えば電圧、電力）の値を観測することにより、放射計（3.33）システム全体をユニットとして校正すること。

3.23

experimental standard deviation

実験標準偏差

同一の測定対象に対するn回の測定系列における、結果のばらつきを特徴付ける量s(qk)。以下の式で表す。

[ISO/IEC Guide 98-3:2008 B.2.17を参照 - 注記２は注記１に連結し、注記3及び4は削除した]

3.24

external calibration

外部校正

放射計の外部にある目標物からの基準信号を適用する校正方法（3.33）

注記1：これらの目標物が放射計のアンテナを照射する場合、エンドツーエンド校正（3.22）が得られる。

3.25

half-power bandwidth

半値帯域幅

電力応答が最大値の半分になる周波数範囲

3.26

incident angle

入射角

検出対象からセンサーまでの直線及び局所表面法線（接線面法線）との間の垂直角

[ ISO/TS 19130-1:2018 3.13を引用]

3.27

instantaneous field of view

IFOV

瞬間視野

IFOV

単一の検出器素子が捉える瞬間的な領域。角度空間で測定

[ ISO/TS 19130-2:2014, 4.36を参照 - 承認用語を追加]

備考1）"IFOV"が追加されているが、これは承認用語ではなく略語ではないか。

3.28

linearity

直線性

数学的な関係又は関数の性質で、グラフ上で直線として表すことができることを意味する。

注記1：直線性に関する式はD.1に示されている。

3.29

main beam

main lobe

メインビーム

メインローブ

最大放射エネルギーが存在する放射場の主要部分（最大放射方向の周囲の領域）

注記1：アンテナのメインビーム効率を数学的に計算する場合、メインビームは3dBビーム幅の2.5倍とも定義される。

注記2：メインビームの幅（一般に「ヌル・ツー・ヌル・ビーム幅」と呼ばれる）は、メインローブに隣接する最初のパターンヌル（放射パターンの振幅が0（負の無限大dB）に減少する点）間の角度範囲として定義される。

3.30

perfect blackbody

完全黒体

熱電磁放射の完全吸収体（したがって、最も優れた放射体）であり、そのスペクトル放射密度（又はスペクトル輝度密度、Lf）はプランクの式で与えられる。

3.31

polarization

偏波

放射、特に光の振動を単一平面に制限すること

注1：マイクロ波放射測定において、偏波方向は伝播する電磁波中の電界（ほとんどの場合、E）または磁界（H）の方向によって定義される。

注記3：垂直偏波および水平偏波は、楕円偏波の特殊なケースである。

[ISO 19115-2:2019 3.24を参照- 注記を追加]

3.32

radiance

Iv

放射輝度

ある面上の点及びある方向における、面上の要素の放射強度を、その方向に垂直な平面へのこの要素の正射影の面積で割った値

注1：マイクロ波放射測定において、放射輝度は、単位立体角あたり、かつ、立体角Ωで定義される方向に垂直な単位面積あたりの放射電力として表される。

3.33

radiometer

放射計

通常アンテナ入力を備えた非常に高感度の受信機で、放射される電磁波電力を測定するために使用される

3.34

radiometric resolution

放射分解能

システム出力で検出できる入力輝度温度（3.12）または放射輝度（3.32）の最小変化

注記1：これは、通常、全出力放射計（3.33）の理想式を用いて推定される。これは、次式で表される。

放射分解能は、問題の特定の放射計(3.33)に適したこの式の変形から推定することもできる。

3.35

spatial resolution

空間分解能

アンテナパターン（3.4）の3dB等高線を地球表面に投影した際の、長軸及び／又は短軸の直径の長さ

注記1：2つの軸の直径は異なっていてもよい。

注記2：IFOV（3.27）も参照のこと。

3.36

spectral response function

SRF

スペクトル応答関数

異なる波長の単色放射に対するセンサの相対感度

注記1：マイクロ波放射計（3.33）の場合、SRFは受信機のバンドパスフィルタB(v)を指し、これは次式に示すように、異なる入力電力レベルで周波数ごとに2回の測定を行うことで決定できる。

3.37

spillover

スピルオーバー

給電アンテナからの放射がパラボラアンテナの端から外側に落ち、主ビーム（3.29）に寄与しない状態

注1：スピルオーバー係数は1−ΛPと表記され、現場で測定できる。ここで、ΛPは地球内部のアンテナパターン（3.4）と全空間の4πの比である。

3.38

stability

安定性

計測機器又は計測システムがその計量特性を時間経過に伴って一定に維持する能力

3.39

Stokes parameters

ストークスパラメータ

単色放射又は準単色放射の偏光（3.31）状態を完全に記述する4つの実数の集合

注1：これらのパラメータは、総称してストークス実数（4 × 1実数）と呼ばれる。

注2：ストークスパラメータは、ジョージ・ストークス卿によって数学的に簡便な代替手段として導入された。[14,17] これらの4つのパラメータは、電場の水平偏光成分及び垂直偏光成分と、次のように関連している。

ストークスパラメータの単位はW/m²である。第1ストークスパラメータ（I）は全放射電力密度を与え、第2ストークスパラメータ（Q）は2つの直線偏光成分間の電力密度差を表す。第3および第4ストークスパラメータ（UおよびV）は、これら2つの成分間の相関関係を表す。

注記3：マイクロ波リモートセンシングでは、修正ストークスパラメータがよく用いられる。レイリー・ジーンズ近似のもとでは、輝度温度（3.12）における修正ストークスパラメータは次式で与えられる：[19]、[37]

ここでTv，Th，T3及び T4はそれぞれ垂直偏光及び水平偏光、並びに3番目及び4番目のストークスパラメータであり、Bは放射計システムの帯域幅である。

[ISO 12005:2003 3.11を参照 - 元の注記は削除され、置き換えられた]

3.40

traceability chain

トレーサビリティの連鎖

測定結果を参照基準に関係付けるために用いる，測定標準及び校正（3.14）の段階的なつながり。

[ISO/IECガイド99:2007 2.42を参照 - 注記は削除した][翻訳はJIS Z 8103:2019を参照]

3.41

true value

真の値

ある特定の量と合致する値

注記1：これは完全な測定によって得られる値である。ただし、この値は原理的にも実際にも知ることができない。

[ISO 17123-1:2014 3.1.3を引用][翻訳はJIS B 7912-1:2014を引用]

備考1)JIS B 7912-1:2014のタイトルは「測量機器の現場試験手順−第1部：理論 

（Optics and optical instruments-Field procedures for testing geodetic and 

surveying instruments-Part 1: Theory）」

3.42

two-point calibration

2点校正

2つの異なる入力刺激を用いて、放射計（3.33）の入力信号及び出力応答の関係を調整すること

注記1：線形受信機を仮定すると、放射計の出力応答から、考えられるすべての入力信号レベルを取得できる。

注記2：外部エンドツーエンド校正（3.22）の場合、入力信号は放射計のアンテナ温度（3.7）に等しい。

3.43

uncertainty

不確かさ

測定結果に関連し、測定対象に合理的に帰属し得る値の分散を特徴付けるパラメータ。

注記1：座標などの測定値の正確度又は精度の品質を定量的に特徴付ける場合、品質パラメータは測定結果の不確かさの推定値である。正確度は定性的な概念であるため、定量的に使用すべきではない。つまり、数値を関連付けるべきではない。数値は不確かさの尺度に関連付けるべきである。

[ISO 19116:2019 3.28を引用]

備考1）ISO 17123-1:2014 3.3.1 [JIS B 7912-1:2014 3.3.1]では以下のように定義づけられている。

「用いる情報に基づき，測定対象量に属する量の値のばらつきを特徴付ける負ではないパラメータ。 

注記 測定不確かさは，一般に多くの成分から成る。その一部は，測定不確かさのタイプA評価によって一連の測定で得られる量の値の統計分布から評価され，また実験標準偏差によっても特徴付けることができる。その他の成分は，測定不確かさのタイプB評価によって求められ，経験又はその他の情報に基づいて推定された確率分布から得られる標準偏差の近似によって特徴付けられる。」

3.44

validation

妥当性確認

システムの出力から得られるデータ製品の品質を、独立した手段で評価する手続き

注記1：この規格では、「妥当性確認」という用語は限定的な意味で使用されており、校正データの経時変化を管理するための妥当性確認にのみ関連する。

[ISO 19101-2:2018 3.41を参照 - 注記1を追加した]

3.45

viewing angle

観視角

視線と表示面との交点において、表示面の法線と視線とのなす角

[ISO 9241-5:1998 3.1を参照][翻訳はJIS Z 8515:2002を参照]

備考1）ISO 9241-5:1998では、定義は同一であるが、用語は"angle of view"である。

3.46

vicarious calibration

代替校正

地球表面上の自然又は人工の場所を利用した、センサー打ち上げ後の校正

[ISO/TS 19159-1:2014 4.41を引用]

参考文献

[1] ISO/TS 19101-2:2018, Geographic information — Reference model — Part 2: Imagery

[2] ISO 19105, Geographic information — Conformance and testing

[3] ISO 19107, Geographic information — Spatial schema

[4] ISO 19115-1, Geographic information — Metadata — Part 1: Fundamentals

[5] ISO 19115-2:2019, Geographic information — Metadata — Part 2: Extensions for acquisition and processing

[6] ISO 19116:2019, Geographic information — Positioning services

[7] ISO 19130-1:2018, Geographic information — Imagery sensor models for geo-positioning — Part 1: Fundamentals

[8] ISO 19157, Geographic information — Data quality

[9] ISO 20930, Space systems — Calibration requirements for satellite-based passive microwave sensors

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(2025-08-09)