レーダー｜地面の下、煙の向こう、宇宙からの見守り

レーダーは電波を出して、はね返りを受ける。はね返りが強うなるのは、電気的な性質（比誘電率）が急に変わる境目じゃ。空気と土、土と水、コンクリートと鉄筋。空洞は周りとの差が大きいけぇ、よう写る。電波の速さは材料の中で遅うなり、v = 光の速さ ÷ √比誘電率。深さはv × 往復時間 ÷ 2で求めるんよ。水の比誘電率は約80と大きく、湿り具合で速さががらっと変わるのが難しいところじゃ。

道路の陥没の大きな原因の一つが、下水道管の破損じゃ。管の継ぎ目や割れ目から、雨や流れのたびに周りの土が管の中へ吸い出され、路面の下に空洞が育つ。表面は最後まで平らに見えることが多いけぇ、気づいた時には落ちるんよ。2025年に埼玉県八潮市で起きた大規模な道路陥没も、下水道管の破損が関わっとって、その後、国の要請で、口径2m以上の古い下水道管を対象に全国で特別な重点調査が行われた。

いま路面下の空洞調査で実用になっとるのは、車に積んだ地中レーダーじゃ。交通の流れに乗って走りながら広く探査し、怪しい所は小さな穴を開けてカメラで中を確かめる。ドローンの出番は、車の入れん所、川沿い・堤防・斜面、災害のあとの通れん道路、そして下水道管路の中を管内ドローンで見る方じゃ。

• 高さ：アンテナが地面から離れるほど、電波の多くが地表ではね返って中に入らん。ドローンでは地面すれすれを、一定の高さで飛ぶ必要がある。
• 重さとアンテナ：低い周波数ほどアンテナが大きい。深く見たいほど、ドローンに積みにくい。
• 土の条件：濡れた粘土や塩分の多い土は電波を強く弱める。同じ機材でも、場所で見える深さが大きく変わる。
• 位置合わせ：見つけた反応を地図に落とすには、cm単位の位置と高さの記録が要る。
• 読み取り：反応が空洞か、埋設管か、石か、土の層の境目かは、波形の形と経験で読む。誤報も多い。

じゃけぇ今のところ、ドローンの地中レーダーは「車も人も入れん場所で、大まかに当たりを付ける」道具と考えるのが現実的じゃ。積雪や氷河、地雷の探査などで研究が進んどって、点検の分野でも実証が増えとるんよ。

高い周波数の地中レーダーは、橋梁の床版やトンネルの覆工、建物の壁で鉄筋の位置とかぶりを測るのに、ハンディ型でようけ使われとる。床版の上を走る車載型で、舗装の下の床版の劣化を探る方法もある。ここは実用の技術じゃ。

ほいでも、これをドローンでやるのは難しい。正確に測るには、アンテナを面に密着させるか、ごく近くで一定に保つ必要がある。接触できるアームを付けたドローンで、壁や床版の下面に押し当てて測る研究はあるが、まだ研究・実証の段階じゃ。ドローンは、まず可視光や赤外線で怪しい所を探し、レーダーは人やロボットが近くで当てる、という分担が当面の姿なんよ。

ミリ波レーダーは、自動車の衝突防止でおなじみの技術じゃ。光より波長が長いけぇ、煙・粉じん・霧・暗闇を通して物体までの距離と速さが測れる。ドローンでは、農業用の散布ドローンが地形に沿って飛んだり障害物を避けたりするのに使われとる（例：レーダーを積んだ散布機）。

弱点は角度の分解能の粗さじゃ。何かがあることは分かっても、形まではよう分からん。じゃけぇ単独ではなく、LiDAR・カメラと組み合わせて、どれかが見えん時に残りが補う作りが基本になる。ボイラー・炉内や鉱山・坑道のような粉じんの多い現場で、特に期待されとるんよ。粉じん・煙

InSAR（干渉SAR）は、人工衛星の合成開口レーダーで同じ場所を何度も撮り、電波の位相の差から地表の動きを測る技術じゃ。多くの撮影を時系列で解析すると、地盤沈下や盛土、堤防、ダム、橋の周りのmm単位のゆっくりした変位が、広い範囲でまとめて分かる。欧州のSentinel-1（Cバンド、データは無料公開）、日本のALOS-2・ALOS-4（Lバンド）、民間の小型SAR衛星などが使われとるんよ。

河川・斜面への使い方は法面・堤防・河川、ダムで見られるよ。

空から「見せる」写真と、空から「測る」記録が、どこで枝分かれしたかは、空撮が見せる画と測る記録に分かれた歴史（Airffic Aerial）で読めるよ。InSARは、その「測る」側の末っ子みたいなもんじゃ。

• どんな土でも深く：濡れた粘土や塩分の多い土では、すぐ弱まる。
• 反応の正体の断定：空洞か、管か、石かは、掘って確かめるまで確定せん。
• ドローンでの近接計測：鉄筋のかぶりなどは、面に近づけて一定に保つ必要があり、飛びながらは難しい。
• 急な変化を衛星で：InSARはゆっくりした動き向き。数時間で進む崩れは、撮影の間に終わってしまう。

2035年には、衛星InSARが街全体の沈下を毎月見張り、動きが出た所に、車載レーダーと管内ドローンが優先して入る流れが当たり前になっとるじゃろう。ドローンの地中レーダーは、災害のあとの道路や堤防を素早く調べる道具として育っとるかもしれん。ミリ波レーダーは、煙や粉じんの中でも止まらん機体の標準装備になっとる見込みじゃ。これは編集部の見立てで、とくにドローンの地中レーダーは、まだ検証の積み重ねが要るんよ。