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干涉合成孔徑雷達特刊

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Depressing the Interferogram Phase Noise Using A Total Variation Approach

合成孔徑雷達影像藉由兩幅合成孔徑雷達影像的相位資訊，形成干涉條紋圖，利用干涉原理，則所生成的干涉條紋圖可生成所拍攝區域的數值地形。由於，受到合成孔徑雷達影像本身雜訊的影響，使得產生的干涉條紋圖亦具有雜訊。本文中將干涉條文圖中相位雜訊分別考慮期在相加及相乘模組的作用，利用Total Variation處理模組，進行雜訊抑制；除此之外，利用訊雜比（亦即訊號與雜訊的比值），進行雜訊抑制成效的評比。本文引進Split Bregman處理模組處理Total Variation處理模組中相加與相乘的雜訊模式；因Split Bregman處理模組其為一解偏微分的處理模組，利用疊代的方式，可以快速地獲得一組數值穩定的最佳解，使得最佳未受雜訊干擾的資訊能被獲得。從實驗結果發現，以相加模組解釋干涉條紋圖中相位雜訊的影響是較為適宜，此一結論與前人所做研究結論相符且其數值穩定度高。

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改良型PS-InSAR測量法求定臺灣中部地區的地層下陷量

本文提出改良型永久散射體雷達干涉測量法（PS-InSAR），使用臺灣中部地區的ALOS PALSAR雷達影像來進行PS-InSAR測量，用來求定此區的地層下陷量，此區涵蓋大範圍的植被區和山區，找出此區可用的200個精密水準點資料，與PS-InSAR計算成果進行比較，兩者求定的高程變動速度差值之絕對值，平均值為1.4cm/year，最小值為0.0cm/year，最大值為4.5cm/year，均方根值RMSD為1.4cm/year，考量其顯著性下，兩者測量結果可視為相當吻合。實驗結果驗證了PS-InSAR配合ALOS PALSAR雷達影像在測量臺灣中部地區的地層下陷量之應用潛力，ALOS PALSAR目前已經除役，未來採用品質更好的雷達影像如TerraSAR-X或TanDEM-X，將具有提高PS-InSAR成果品質的良好潛力。

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乾延遲改正後之雷達差分干涉成果評估

合成孔徑雷達資料具備不受氣候影響、日夜皆可蒐集資料等特點，所獲取之雷達影像若配合雷達差分干涉技術，即可獲得公分等級之地表變形，因此雷達遙測技術已廣泛應用於偵測各類地表形變。然而，因雷達訊號穿透大氣層而有大氣延遲效應，進而降低偵測地表變形之精度，故需在干涉處理過程中改正大氣延遲影響量，從而獲得正確之地表變形。本研究使用取像於2007年至2011年間之六張ALOS PALSAR單偏極衛星影像，探討在進行二軌跡差分干涉處理中，大氣延遲中的靜力平衡誤差（乾誤差）對干涉成果的影響。研究成果顯示，乾延遲改正後之有效改正點比例在0.36至0.59之間，而有效改正點之平均改正幅度在48.3%至63.0%之間，可知乾改正之執行對於提高地表形變之精確度確有效果。

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Surface Deformation of the Central Taiwan and Its Tectonic Implication of the Psi Analysis

埔里盆地位於西部麓山帶和雪山山脈之間，是台灣活躍造山帶中面積最大的山間盆地。埔里盆地，與其南邊一系列沿北北東走向分佈的小盆地的發育和地下構造應有密切相關，綜合許多前人研究所提出用以闡釋埔里盆地群形成之構造模型，本研究推測此處應為一構造運動的轉變帶。本研究以衛星雷達量測地表變形，配合野外調查以瞭解及分析埔里盆地及周圍地區的構造及其活動特性。本研究使用永久散射體差分干涉技術用以監測地殼變形，結果顯示埔里盆地的衛星視角速度相對其他地區較低，表示埔里盆地的運動方向正遠離衛星，這可能代表盆地西側的滑脫面上有一斷坡構造，滑脫面在盆地下方有向下變深的現象，使得地表的運動方向有所改變。為了解釋台灣中部地表變形的機制，我們以前人研究的構造模型為依據，利用模型正演來檢視地下構造和地表變形的關係，並逐一討論之。本研究亦將衛星觀測結果與全球衛星定位系統和精密水準測量資料結合，並配合野外調查了解構造實際出露位置及其活動特性，初步結果推測埔里盆地是由於滑脫帶上的斷坡構造活動時造成盆地相對陷落。此外，由2013年3月27日及6月2日的南投地震及其餘震分布可以發現盆地下方除了滑脫構造面外，還存在和另一共軛的斷層系統，初步推測此共軛斷層系統和埔里盆地群的形成有一定的關連，為未來值得深入研究的主題。

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時域相關點雷達干涉技術應用於雲林嚴重地層下陷區監測

雲林地區在地質條件上富含有易壓縮土壤，加上不當過量抽用地下水，導致該區域為臺灣目前最嚴重的地層下陷區。傳統監測方法是設置多元化監測系統，該系統包括：全球定位系統（Global PositioningSystem, GPS）、水準測量、磁環分層式地層下陷監測井（以下簡稱地陷監測井）與地下水位井，分別從空中、地面與地下不同面向監測下陷區域的變化。上述方法會因經費的限制影響監測點位的密度，進而影響整體監測的精度。本文以時域相關點雷達干涉技術（Temporarily Coherent Point SAR Interferometry ,TCPInSAR）對地表變形進行監測，該方法不僅可獲大範圍地表變形資訊，同時因為不需經由相位解纏（Phase Unwrapping），避免可能存在相位模糊（Phase Ambiguity）的錯誤解算。本研究使用從2007年3月至2011年3月共15幅的ALOS衛星影像，組成29對的影像對，獲得TCP密度約為196像素／平方公里，遠高於水準點密度0.22點／平方公里。透過268個水準點的交叉驗證，TCPInSAR與水準測量之垂直變形量的均方根誤差（RMSE）達到0.6公分／年，本研究驗證時域相關點雷達干涉技術搭配ALOS影像能夠高精度與高解析度監測雲林嚴重地層下陷區的下陷。

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以統計同質分布散射體干涉雷達技術偵測地表變形

合成孔徑雷達干涉技術不受日夜及天候限制的條件，至今仍是光學影像無法取代的優點。而衍生的干涉雷達技術能建置數值地形模型，亦或是量測地表變形等，近年來也被廣泛的研究。干涉雷達技術主要係藉發出的微波經目標反射後，由兩個不同位置的接收器收到回波訊號的相位差，來獲取地表三維資訊。如利用多時期的影像重複此方法後所得到的三維資訊做比較，最後可獲得地表變形速率的資訊。而長時間觀測中，因多時期影像同調性較低，故須找出訊號穩定的永久散射體加入計算，藉其回波穩定的特性來提升其量測的精度。但台灣地區地貌變化快速，使得永久散射體在山地、叢林等區域密度過低，使得永久散射體干涉雷達技術效果不甚理想。故本研究主要是在探討合成孔徑雷達干涉技術用於臺灣地區量測地表變形所遭遇的問題與改善方法。原先永久散射體數量不夠導致密度不足的部份，加入了分布散射體來提升，密度由每平方公里0.3個點提昇至4.6個點。分布散射體是經由統計及空間適應性濾波處理後的影像，其回波一致對應的像素，和永久散射體原理上為不同概念，但其有一定的可靠性。最後結合兩者，計算出地表變形速率，改善原先方法上的不足以得到更好的成果。

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運用ALOS PALSAR雷達影像之差分干涉成果於潛在崩塌地調查－以眉溪流域為例

台灣由於山坡地佔全島百分之七十以上的面積，且因菲律賓海洋板塊持續碰撞歐亞板塊，因此每年由太平洋熱帶氣流形成的颱風和板塊運動造成的地震所引發的災害發生頻繁，然而對降雨導致的山崩進行調查，需要耗費相當大的人力和物力，山崩調查時除了現場調查之外，還需要配合光學衛星影像及航空照片進行判釋，目前採用光學影像判釋的方法發展已可獲得相當高的正確率，但對於災前的調查或具有滑移潛勢的山坡地，仍缺乏具有系統化的方法。因此本研究提出採用差分干涉合成孔徑雷達影像分析方法，試圖以雷達差分干涉技術，利用時序性的合成孔徑雷達資料配合數值地形去除地形效應，用解算分析干涉成果來劃定潛在滑移邊坡，以圈繪出的潛在滑移邊坡與光學衛星影像判釋成果進行比對，將可驗證差分干涉技術具有發現潛在崩塌地之預警能力。本研究以眉溪流域為研究區域，眉溪流域位於南投縣埔里鎮至仁愛鄉之間，流域內歷年來發生多次崩塌及土石流災害，除直接造成之災害外，產生之土石輸送至眉溪下游後造成河道淤積，容易引發二次災害，研究結果顯示，差分干涉技術於發現潛在崩塌地具有相當高之可信度，未來可將此一方法運用於其他山坡地的潛在崩塌地調查，並作為土地規劃利用之參考。