第四章 雷達干涉技術處理流程
4.1 基線計算
SAR 影像處理器所產生的原始影像為包含斜距和方位方向的複數影像，要進行干 涉處理時必須包含同一區的兩幅影像，利用不同取像位置的附加資訊來計算地表位置的 相關資訊。基線是干涉成像幾何中相當重要的幾何元素，代表拍攝同一地面點時兩衛星 的空間相對位置。以重複軌道的拍攝方式為例，兩衛星軌道間的幾何位置為接近於平行 的兩曲線，其幾何關係如圖4.2。
圖4.2 重複軌道干涉模式的基線幾何關係
依 SAR 的成像原理可知，影像斜距方向與軌道方向為接近垂直之狀態，基線位置 為兩軌道與同一地面點垂直之相對位置，經確定此兩點的座標後，相對應的各種基線參 數幾何關係如圖4.3 所示。
圖4.3 基線各項參數的幾何關係
從圖中可以明確定義基線的各項相關參數，基線的長度用 B 來表示，基線與水平 線的基線傾斜角為α。依不同的基準，基線可以用兩種不同的分量來表示，以地面參考 點為基準，可將基線區分為水平分量及垂直分量，稱為水平基線(BH)及垂直基線(BV)表 示；另一以雷達視距方向為基準，可區分為平行分量與垂直分量，為平行基線(B//)及垂 直基線(B⊥)，各項幾何參數間的轉換關係計算式為：
) (BH2 BV2
B= + = (B⊥2+B//2) (4.1)
) 2 ( tan ) ( tan
//
1
1 θ π
α = − = − ⊥ + −
B B B
B
H
V (4.2)
) cos(α
⋅
= B
BH 、BV = B⋅sin(α) (4.3)
) cos(θ−α
⋅
⊥ =B
B 、B// = B⋅sin(θ−α) (4.4)
在進行干涉處理時，基線的計算方法有許多種，可以利用精密軌道資料、現有的 DEM 及量測控制點來計算，方法分述如後。
4.1.1 以精密軌道資料計算基線
1. 計算兩軌道間的最短距離
以重複軌道干涉模式為例，兩衛星軌道間的幾何關係為接近於平行的兩曲線，基線 為拍攝同一地面點時兩衛星的空間位置。依 SAR 的成像原理可知，假設斜距方向與軌 道方向為垂直，則基線對應的點位為兩軌道間之最短距離。
實際計算時，以主影像的軌道為主，選擇影像中心所對應的地面點為共同點，計算 此影像中心的成像時間。利用該成像時間配合精密軌道可以計算出衛星成像時的瞬間位 置。在次影像的成像幾何中，共軛點為次影像軌道中與主影像成像點位距離最短的位 置，以此兩座標就可以計算出各種基線參數值。
2. 計算實際共軛點的距離
以主影像的中心點為主，求出影像中心點成像時的衛星位置，再以此衛星位置，影 像的座標值，計算所對應的地面點座標。有此地面點座標後，再依次影像的成像幾何關 係，計算相對於同一地面點在次影像軌道的確定座標。有主影像與次影像對應點位的兩 座標值，就可以計算各種基線參數。
4.1.2 以 DEM 計算基線
當缺乏精密軌道資料時，可利用現有DEM 配合相關的成像幾何參數形成模擬干涉 圖，並比較真實干涉圖與模擬干涉圖間差異，以疊代的方法來逐步修正各幾何參數，當 套合結果正確時，就可以獲得相關的基線值 [Seymour and Cumming, 1996]。
4.1.3 以控制點計算基線值
本方法利用影像內的控制點來計算衛星的外方位參數，計算的方法如本章4.7 節所 述，可以利用不同的計算方法來計算，進而求出相關基線值。但此法必須確認明確的點 位位置，也必須具備地面的點位座標。
因為基線值為干涉技術的重要幾何參數，不同的基線值適合不同的應用處理。以 ERS 衛星影像為例，適合應用情形如表 4.1，以產生數值地面模型為例，其適合垂直基 線長度為150 m 至 300 m，地表變形偵測的應用基線長度最適合長度為 30 至 70 m，地 表物體特徵移動的偵測的基線長度為0 到 5 m [Solaas, 1994]。
表4.1 干涉技術處理時不同應用的實用基線長度 應用目的 垂直基線(B⊥)
1. 數值地形模型 150 m 至 300 m
2. 表面變遷偵測 30 m 至 70 m
3. 表面特徵移動 0 m 至 5 m