宇宙用ハイパースペクトルセンサ HSC-III：HyperSpectral Camera-III プロトフライトモデル Proto-Flight Model (PFM) 項目 2003年に道民の力で超小型衛星『大樹』を打ち上げようとい う北海道衛星プロジェクトから宇宙用ハイパースペクトルセン サHSC-IIIの研究開発が始まりました．「モノづくり」・「市場創 造」・「啓蒙」の３つの柱のもとに日本に新しい宇宙産業を創造 することが北海道衛星プロジェクトの目的です． 私たちは実験室モデルであるHSC1.0，HSC1.5，HSC1.51， HSC1.7（スピンオフ製品HSC1700の原型）を経て，H21年度の文 科省の超小型衛星研究開発事業にて超小型衛星に搭載可能 なHSC‐IIIを開発しました． また2006年には『大樹』の実験衛星という位置付けで2.7㎏の HIT-SATという北海道初の人工衛星を打ち上げました．次は本 命です． 私たちは近未来にはHSC-IIIを超小型衛星に搭載し，皆様と共 に北海道の夢を実現していきたいと思います． 北海道工業大学 教授 佐鳥 新 性能 観測方法 プッシュブルーム 地表サンプリング間隔 15m 観測幅 15km 観測波長域 450-1000nm 波長サンプリング間隔 7nm (Average) フレームレート 500Hz ダイナミックレンジ 10bit 開口径 15cm 搭載メモリ容量 32GByte 装置重量 衛星バスとの通信方式 10 kg (光学系のみで5kg) Space Wire HSC-IIIの開発体制 平成21年度文部科学省 「超小型衛星研究開発事業」 ハイパースペクトルセンサとは・・・ ハイパースペクトルセンサは連続的な分光情報と画像情報を同 プロジェクトリーダー 北海道大学 戸谷剛 時に取得することが可能な先進的なリモートセンシングセンサであ る．観測対象の物性値との相関が高い反射スペクトルを連続的に 光学系 サブプロジェクトリーダー 北海道工業大学 佐鳥新 取得できるため観測対象に対する識別能力が飛躍的に向上する． 植物の品種判別・品種毎の活性度測定などが可能になるため，農 北海道工業大学 サブプロジェクトリーダー ㈲オービタルエンジニアリング 山口耕司 業分野や林業分野，環境分野において注目されている技術である． データ処理系 北海道衛星(株) Wavelength 熱構造系 北海道大学 ㈲アイドマ (株)植松電機 東京都立航空工業高等専門学校 ㈲オービタルエンジニアリング 400 600 800 Wavelength [nm] 1000 汎用性の高い光学系およびデータ処理装置を搭載 Optical telescope Detector assembly HSC-IIIと国の施策との連携 ハイパースペクトルデータにより ，複 ハイパースペクトルセンサの開発は，経済産業省の宇 数種類の対象識別が高精度に可能に 宙分野における技術戦略マップにおいても重要項目とし なる．大まかな識別（木や地表，川，市 て扱われており，今後の地球観測衛星に取り入れられて 街地等）はもちろん，例えば，牧草の品 いくものと考えられる．ALOS-3へ搭載が予定されている 種，樹種の識別までも可能にする． 高性能ハイパースペクトルセンサHISUIに対して，HSC-III 地上調査によりスペクトルライブラリ Spectral Angle Mapper法を用いた分類画像 Digital output [DN] 250 Trees1 Sand Soil Green1 Trees2 Green2 Water1 Water2 Water3 200 150 100 50 0 400 600 800 Wavelength [nm] Data Handling Unit Radiator ハイパースペクトルデータの解析 航空機搭載小型ハイパースペクトルカメラによる撮影画像 Data recorder Spectrometer 小型かつ明るい光学系を搭載 F#3.0, 光学系のみの重量は5kg 「柔軟」な仕様変更が可能な光学系を搭載 搭載望遠鏡は，焦点距離・視野角が異なる望遠鏡 への変更が容易に可能である ・地表サンプリング間隔, 観測幅等をユーザーニーズに合わせて柔軟に変えられる 分散素子（プリズム，グレーティング）が変更可能 ・波長サンプリング間隔をユーザーニーズに合わせて柔軟に変えられる 裏面照射型CMOSイメージセンサを搭載 高速・高感度の撮影が可能 ROI (部分読み出し)機能により観測波長範囲の選択が可能 独自にデータ処理装置を搭載 衛星バス部とのI/FにSpace Wireを採用 はその即応性・機動性の高さから可視近赤外域の運用 （各観測対象ごとの反射スペクトルを保 補完を行うことが可能である．また，可視近赤外域は主 存したデータベース）を構築しておくこと に農業・森林観測をターゲットとした波長範囲であるため， により，対象固有の反射スペクトルを参 農作物の生産量予測，品質向上および森林管理など国 照できるため，物体識別はさらに容易 の様々な施策との連携が十分に可能である． になる． 1000 HSC-IIIの国際的優位性 地表サンプリング 間隔 打上げ年 (予定) 10 nm 30 m 2000 5-12 nm 25 - 50 m 2001 10 nm 30 m 2014 10 nm 30 m 2014 400-2405 nm 10 nm 30 m 20xx 450-900nm 7nm (Average) 15m 20xx センサ名称 センサ重量 観測波長 Hyperion (NASA) 50 kg 400-2500 nm 機動性，即応性の高いハイパースペクトルセンサを実現できるも CHRIS (ESA) 14 kg 400-1050 nm のと考えられる．各国のハイパースペクトルセンサの性能比較した HISUI（経済産業省） 130 kg 400-2500 nm 結果より，HSC-IIIは他のハイパースペクトルセンサと比較して，観 EnMAP (DLR) 250 kg 420-2450 nm PRISMA (Italy) <100 kg HSC-III 10kg (光学系のみで5kg) HSC-IIIの特徴は，小型・高い空間分解能が挙げられるとともに， 波長分解能 測波長が可視近赤外域のみであることを除けば性能がほぼ同一 であり，かつ10kgという小型センサを実現するため，非常に国際 的優位性の高い地球観測センサになるものといえる． 北海道工業大学 Hokkaido Institute of Technology 〒006-8585 札幌市手稲区前田7条15丁目4番1号 E-MAIL: [email protected]
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