實驗區域與資料

2.1 實驗區域

本研究之實驗區域位於台中市內，實驗區域 之 經 緯 度 涵 蓋 範 圍 為 北 緯 24°4 18.44′′ 至 24°16 18.54′′ ， 東 經 120°38 51.69′′ 至 120°47 39.8′′。為探討不一樣地面高程與地貌之 區域對「冬、夏季像對」與「操作多視處理」的 反應，本研究將研究區域等分成三個小子集 A、

B、C，研究區域與範圍見圖 1、由衛星觀察該地 的地貌見圖 2。子集 A 位於大坑風景區，地表覆 蓋主要為植被；子集 B 包含部分植被，南方有大 里溪支流經過；子集 C 位於台中市中心，多為建 物，因涵蓋台中 11 期重劃區，少部分面積為尚 未開發的裸露地。

由內政部 (內政部資料開放平台，2019) 提 供的 20 m 網格數值地形模型 (見圖 3) 以及三個 子集之高程箱型圖 (見圖 4) 可知，整體實驗區域 內之高程以平均海水面 (Mean Sea Level) 起算 在 46 m 至 634 m 之間，其中子集 A 之地勢最高，

高度變化亦最大，其次為子集 B，子集 C 的平均 高程最低，且地勢最為一致。

圖 1 研究區域 (底圖為 ESRI World Imagery Basemap pictured by 2.5 m SPOT sensors)

圖 2 實驗 區域 之 地表 覆蓋 圖 ( 底圖為 ESRI World Imagery Basemap pictured by 2.5 m SPOT sensors)

圖 3 實驗區域之內政部 20 m 網格數值地形模型 (內政部資料開放平台，2019)

吳彥誼、林士淵、任玄: 合成孔徑雷達干涉產製數值高程模型影響因素評估—以季節像對與多視處理為例 117

圖 4 實驗區域高程之箱型圖

2.2 實驗影像

本篇研究之實驗影像皆從 ESA 的 Copernicus Open Access Hub 下載。首先，組合 Sentinel-1A 與 Sentinel-1B 衛星影像以取得 6 天之時間基線 長，降低時間去相關對干涉的影響；接著，選擇 垂直基線長相近的像對，以確保這兩組像對之影 像取得位置與地表的幾何關係相似，本實驗之冬、

夏季像對的垂直基線長分別為 141.83 m 及 144.20 m。在精度評估的階段，各個子集皆隨機選取 10000 個檢核點以計算均方根誤差 (Root Mean Square Error, RMSE)。詳細之像對資訊整理於表 1。

3. 研究方法

3.1 操作流程

本研究使用 ESA SNAP 軟體操作 InSAR 流

程並產製 DEM，再使用 ArcGIS 進行後處理。產 製 DEM 的流程可見下圖 5，其步驟包括影像套 合 (Corigistration) 、 干 涉 圖 (Interferogram) 、 Deburst、取子集 (Subset)、多視 (Multilooking)、

濾波 (Filtering)、全相位回復 (Unwrapping)、相 位 轉 高 程 (Phase to Elevation) 與 地 理 對 位 (Range-Doppler Correction)，其中「多視」處理在 本實驗為主要測試步驟。

圖 5 ESA SNAP 產製 DEM 流程

由於 SNAP 軟體沒有提供全相位回復工具，

操作到此步驟時，須將影像輸出到第三方軟體 SNAPHU 進行全相位回復處理，再重新匯入到 SNAP 軟體。

表 1 本研究使用之影像資料

冬天像對 夏天像對

衛星 S1B S1A S1A S1B

主影像 / 從影像 主影像 從影像 主影像 從影像

影像時間 ( UTC ) 2018.12.08 2018.12.14 2019.06.12 2019.06.18

垂直基線長 ( m ) 141.83 144.20

時間基線長 ( 天 ) 6 6

平均入射角 ( ° ) 43.7070 43.7141 43.7204 43.7118

118 航測及遙測學刊 第二十五卷 第二期 民國 109 年 6 月 (Cumming & Wong, 2004、Moore, 1979)，其二是 改善像素的尺度比。由於本篇研究的其一宗旨為： 訊雜比 (signal-to-noise ratio, SNR)，可以採取濾 波與多視處理來達到目的。其中，濾波是較廣為 步驟，分別為匹配濾波器 (Matched filter)、帶通 濾 波 器 (Bandpass filter) 以 及 反 傅 立 葉 轉 換 (Inverse FFT)。

圖 6 多視步驟之原理施作流程

多 視 步 驟 可 以 分 別 對 方 位 方 向 (Azimuth direction) 與斜距方向 (Slant Range direction) 進 行處理，下方將以對方位方向進行多視處理為 (Doppler centroid frequency)，以 表示，經過濾 波器頻寬 (Filter bandwidth) 為 的帶通濾波器

吳彥誼、林士淵、任玄: 合成孔徑雷達干涉產製數值高程模型影響因素評估—以季節像對與多視處理為例 119 不同的方位區塊(Azimuth block)接合在一起，接 著(c)將 3 個子視進行加總，頭尾兩端只有部分子 (Range-Doppler Correction)」會將斜距投影到地面距離 (Ground Range, GR)，投影的長度會較斜距方向長，

且長度會因入射角度 (incidence angle) 不同而異，

120 航測及遙測學刊 第二十五卷 第二期 民國 109 年 6 月 (coherence value)及誤差等統計量一同整理於表 3。

同調性是主影像與從影像在進行套合與干 涉處理後，用以表示此干涉相位品質的重要指標，

其值介於 0 到 1 之間，0 表示干涉相位是單純的 雜訊而無任何有用的資訊，而 1 代表干涉相位無 任何雜訊干擾，干涉品質佳 (Ruescas et al., 2009、

Vasile, 2004)。

由表 3 可見，夏天之平均同調性皆比冬天差；