永久散射體差分干涉分析

雷達差分干涉技術(DInSAR)的基本的原理是利用衛星酬載的雷達對地面發射雷 達波，地面反射的雷達波有一部份會被衛星接收，這些接收到的訊號包含了雷達波 的強度訊號以及相位訊號。雷達波的強度訊號通常反應了地表的特性，相位訊號則 包含了距離的資訊，故可利用前後不同時間的雷達影像，萃取地表在時間內的相對 變動量(圖 7)。但 DInSAR 技術仍受限於多山坡、厚植被與豐富的水氣含量等影響，

故本計畫嘗試利用能有效降低軌道、DEM、大氣效應及地表物非同調性誤差的永久 散射體干涉量測技術（Persistent Scatterers SAR Interferometry, PSI）進行觀測。

PSI 的基本原理是以 SAR 影像中像素的強度值為基準，篩選在空間上波散特性 較強且長時間存在的點位(即永久散射體，Persistent Scatterers, PS)，再針對這些 PS 點於時間序列上相位的時間與空間特性進行高、低通濾波與三維相位資訊回復 (Unwrapping)，將可從訊號中影響 DInSAR 結果最大的軌道、DEM 誤差與大氣效應 因素，甚至消除，進而達到對於PS 點位的精密觀測(圖 8，Hooper et al., 2004, 2007a, 2007b)。

圖5、新竹-苗栗地區河流之陡峭程度參數值(ksn)。

圖6、雲林-嘉義地區河流之陡峭程度參數值(ksn)。

3.2 永久散射體差分干涉分析

雷達差分干涉技術(DInSAR)的基本的原理是利用衛星酬載的雷達對地面發射雷 達波，地面反射的雷達波有一部份會被衛星接收，這些接收到的訊號包含了雷達波 的強度訊號以及相位訊號。雷達波的強度訊號通常反應了地表的特性，相位訊號則 包含了距離的資訊，故可利用前後不同時間的雷達影像，萃取地表在時間內的相對 變動量(圖 7)。但 DInSAR 技術仍受限於多山坡、厚植被與豐富的水氣含量等影響，

故本計畫嘗試利用能有效降低軌道、DEM、大氣效應及地表物非同調性誤差的永久 散射體干涉量測技術（Persistent Scatterers SAR Interferometry, PSI）進行觀測。

PSI 的基本原理是以 SAR 影像中像素的強度值為基準，篩選在空間上波散特性 較強且長時間存在的點位(即永久散射體，Persistent Scatterers, PS)，再針對這些 PS 點於時間序列上相位的時間與空間特性進行高、低通濾波與三維相位資訊回復 (Unwrapping)，將可從訊號中影響 DInSAR 結果最大的軌道、DEM 誤差與大氣效應 因素，甚至消除，進而達到對於PS 點位的精密觀測(圖 8，Hooper et al., 2004, 2007a, 2007b)。

本年度使用歐洲太空總署所於2004 年初到 2008 年底的 Envisat 衛星影像，分別 針對台灣西部麓山帶及平原區（Track：232；Frame：3105、3123、3141，圖 9）進 行影像處理分析，並針對這些地區於這4 年來的地表變形進行觀測與解釋。

圖7、雷達差分干涉示意圖。

圖8、永久散射體雷達回波示意圖。(a)普通散射體在一個像素內雷達回波的分布示 意圖，(b)永久散射體在一個像素內雷達回波的分布示意圖。

圖9、Envisat 衛星的軌道示意圖。紅色方框為本計畫所選取之圖幅。

本年度使用歐洲太空總署所於2004 年初到 2008 年底的 Envisat 衛星影像，分別 針對台灣西部麓山帶及平原區（Track：232；Frame：3105、3123、3141，圖 9）進 行影像處理分析，並針對這些地區於這4 年來的地表變形進行觀測與解釋。

圖7、雷達差分干涉示意圖。

圖8、永久散射體雷達回波示意圖。(a)普通散射體在一個像素內雷達回波的分布示 意圖，(b)永久散射體在一個像素內雷達回波的分布示意圖。

圖9、Envisat 衛星的軌道示意圖。紅色方框為本計畫所選取之圖幅。

1. 桃竹苗地區

圖10 為 PSI 技術於桃竹苗地區所處理完成的平均地表位移變化量化圖，

圖中有兩處的位移變化量較大之區域，一為新城斷層附近區域，另一為獅潭 斷層附近區域。新城斷層為一向北逆衝的低角度逆衝斷層，斷層面向南傾 30°，在觀測期間內，新城斷層東段南北兩側之錯動量較明顯(可達 10 mm/yr)，

上盤(南側)相對下盤有活動造成的抬升發生，此變形可能為構造活動造成。於 觀測期間，獅潭斷層附近則有下陷之現象發生，由於此下陷與斷層線兩側變 形的關係不一致，判斷此下陷與構造活動無關，可能和當地的地下水抽取，

土壤水含量變化有關。

圖10、T232_3105 區域 Envisat 衛星影像的平均地表位移變化量化圖。圖中冷色系代 表沿雷達方向延伸（下陷），暖色系則代表縮短（抬升），星號為參考點位置。

2. 中彰雲地區

圖11 為 PSI 技術於中彰雲地區所處理完成的平均地表位移變化量化圖，

可觀察到在濁水溪沖積平原處之地表位移變化以下陷為主，其主要和超抽地 下水造成之地層下陷有關(圖 12)。此外，在台中盆地區域，可觀察到約有 20mm/yr 的地表抬升，但此抬升應與車籠埔斷層活動無關。在彰化斷層中段，

東側相對西側亦有接近3mm/yr 的地表位移速率。

1. 桃竹苗地區

圖10 為 PSI 技術於桃竹苗地區所處理完成的平均地表位移變化量化圖，

圖中有兩處的位移變化量較大之區域，一為新城斷層附近區域，另一為獅潭 斷層附近區域。新城斷層為一向北逆衝的低角度逆衝斷層，斷層面向南傾 30°，在觀測期間內，新城斷層東段南北兩側之錯動量較明顯(可達 10 mm/yr)，

上盤(南側)相對下盤有活動造成的抬升發生，此變形可能為構造活動造成。於 觀測期間，獅潭斷層附近則有下陷之現象發生，由於此下陷與斷層線兩側變 形的關係不一致，判斷此下陷與構造活動無關，可能和當地的地下水抽取，

土壤水含量變化有關。

圖10、T232_3105 區域 Envisat 衛星影像的平均地表位移變化量化圖。圖中冷色系代 表沿雷達方向延伸（下陷），暖色系則代表縮短（抬升），星號為參考點位置。

2. 中彰雲地區

圖11 為 PSI 技術於中彰雲地區所處理完成的平均地表位移變化量化圖，

可觀察到在濁水溪沖積平原處之地表位移變化以下陷為主，其主要和超抽地 下水造成之地層下陷有關(圖 12)。此外，在台中盆地區域，可觀察到約有 20mm/yr 的地表抬升，但此抬升應與車籠埔斷層活動無關。在彰化斷層中段，

東側相對西側亦有接近3mm/yr 的地表位移速率。

圖11、T232_3123 區域 Envisat 衛星影像的平均地表位移變化量化圖。圖中冷色系代 表沿雷達方向延伸（下陷），暖色系則代表縮短（抬升），星號為參考點位置。

圖12、精密水準測量所得彰化縣地表下陷累積量分佈圖(自 1992 至 2009 年)。（資料 來源：經濟部水利署地層下陷資料管理系統。管理單位：工業技術研究院）

3. 嘉南地區

圖13 為 PSI 技術於嘉南地區所處理完成的平均地表位移變化量化圖，結 果顯示，六甲斷層東側相對西側有接近3mm/yr 的地表位移速率；在觸口斷層 兩側，皆可觀察地表活動為抬升之現象，但無明顯斷層錯動，顯示此斷層目 前仍為鎖住狀態。在影像南側之新化斷層、後甲里斷層及左鎮斷層周圍可觀 圖11、T232_3123 區域 Envisat 衛星影像的平均地表位移變化量化圖。圖中冷色系代 表沿雷達方向延伸（下陷），暖色系則代表縮短（抬升），星號為參考點位置。

圖12、精密水準測量所得彰化縣地表下陷累積量分佈圖(自 1992 至 2009 年)。（資料 來源：經濟部水利署地層下陷資料管理系統。管理單位：工業技術研究院）

3. 嘉南地區

圖13 為 PSI 技術於嘉南地區所處理完成的平均地表位移變化量化圖，結 果顯示，六甲斷層東側相對西側有接近3mm/yr 的地表位移速率；在觸口斷層 兩側，皆可觀察地表活動為抬升之現象，但無明顯斷層錯動，顯示此斷層目 前仍為鎖住狀態。在影像南側之新化斷層、後甲里斷層及左鎮斷層周圍可觀

察到輕微的地表變形量；新化、後甲里和左鎮斷層分別為右移、逆和左移斷 層，其地表變形情形顯示的斷層活動和其活動特性大致吻合。在屏東平原的 下陷情形可能和平行造山運動的逃脫作用有關(orogen-parallel extrusion)。此 外，山區部分有明顯的抬升，應為板塊碰撞造成的區域抬升作用。

圖13、T232_3141 區域 Envisat 衛星影像的平均地表位移變化量化圖。圖中冷色系代 表沿雷達方向延伸（下陷），暖色系則代表縮短（抬升），星號為參考點位置。