側視空載雷達

側視空載雷達(Side-looking Airborne Radar, SLAR)，為衛星由側向拍攝目標物，

而非從正上方掃描，SLAR 所取得之影像稱為斜距影像(Slant Range Image)，其優 點為可分辨目標物距離遠近，判斷影像左右方向，缺點為側向拍攝會使物體之地理 位置產生變形，如圖 3-2 所示，由於側視的關係，靠近載體的一側稱近距側(Near Range)，此側物體會被壓縮；而遠離載體的一側稱遠距側(Far Range)，物體會拉伸，

因此為了校正影像，必須將斜距影像轉換為地面距影像(Ground Range Image)，兩 者關係如下：

GR = S × cos 𝛿 (式 3.1) 式 3.1 中，GR 為地面距(Ground Range)；S 為斜距(Slant Range)；δ 為俯角

(Depression Angle)，即雷達波與水平方向之夾角。

圖3-2 斜距影像解析度幾何關係示意圖，圖中 δ 為俯角；θ 為視角。

SLAR 的地面解像力由雷達波發射方向之側距解像力(Range resolution, Rr)及 載體飛行方向的軌道方向解像力(Azimuth Direction, Ra)所決定。SLAR 在空載 (airborne)的應用上解析度尚可接受，但在衛載(Spaceborne)的應用上則需利用合成 孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar)以提高影像解析力。

3.1.2-1 側距解像力

由(式 3.1)可知斜距影像與地面距影像之關係，而其解析力關係也如圖 3-2 所 示，公式分別為：

斜距影像解析力(Slant range resolution) ： ∆r = ^{𝑐 𝜏}

2 ； (式 3.2) 地面距影像解析力(Ground range resolution) ：R_r = ^{𝑐 𝜏}

2 1

sin 𝜃； (式 3.3) 兩者關係式為： ∆r = R_r× cos 𝛿 (式 3.4) 上列公式中，c 為光速；τ 為脈衝長度；θ 為視角；δ 為俯角，一般所稱之側距解像 力指的是地面距影像解像力。

較佳(Rr較小)，在近距側則較差，且側距解像力與載體飛行高度無關。

3.1.2-2 軌道方向解像力

軌道方向解像力受控於波束寬(beam width)及斜距，其關係式如下：

𝑅_𝑎 = S × B = S × 𝜆

標物到感測器之斜距，故SAR 影像會受限於地形、坡度等影響而產生幾何變形(圖 3-4)，以下為三種常見的幾何變形：

圖3-4 SAR 影像常見之幾何變形，陰影(Shadows)、前坡縮短(Foreshortening)及疊置效應(Layover)

(修改自 Lewis, 1976)。

1. 陰影 (Shadows)

當地形後坡坡度大於衛星拍攝俯角時，後坡會因過於陡峭使雷達波無法照射到，

故無法紀錄到影像資料，形成陰影。近距側因俯角較大而陰影較少；遠距側因俯角 較大而陰影較多，如圖3-5 所示。

(改繪自https://earth.esa.int)。

2. 前坡縮短 (Foreshortening)

即使雷達波能照射到前坡，但若前坡坡度小於俯角，使得雷達波照射至山頂及 山腳之回波訊號非常相近，使得前坡在影像上較實際情形短縮且亮。前坡縮短的現 象在山區影像極為常見，如圖 3-6 右，前坡縮短使得山脈往衛星方向(左側)傾倒。

圖3-6 SAR 影像之幾何變形-前坡縮短，因前坡坡度較緩，造成前坡縮短之現象(修改自：

https://earth.esa.int)。

3. 疊置效應 (Layover)

若地形又高又陡，使雷達波俯角大於前坡坡度時，山頂的訊號會比山腳訊號更 早被接收到，使得山頂影像先被記錄到，使得山頂與山腳位置倒置，且前坡訊號與 部分後坡訊號重疊，形成一條較亮的條帶，此幾何變形稱為疊置(如圖 3-7 右)。

圖3-7 SAR 影像之幾何變形-疊置效應，前坡坡度陡，前坡訊號與部分後坡訊號重疊而形成亮帶

(修改自：https://earth.esa.int)。