第二章 理論基礎與文獻回顧
第四節 永久散射點雷達差分干涉
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第四節 永久散射點雷達差分干涉
繼 InSAR 技術日趨成熟，D-InSAR 技術因應而生，雖 D-InSAR 可得到 大範圍連續的地表變化量，且所需影像數量只需介於地表變化前後 2 至 4 張即可，但影像要求條件嚴苛，欲成功的得到干涉情況良好的像對必須符 合多種條件，使得以 D-InSAR 技術求得地表變動量須跨過一定限度門檻。
在選擇衛載雷達影像時，往往必須因為其條件，限縮可研究範圍。
為解決沒有清晰訊號的問題，最早的辦法是在地表建立人工角反射器
（圖 2-11），其原理如圖 2-11（b）所示，當雷達訊號到達角反射器，訊號 會依原方向返回接收器，此法解決了單點監測的問題，但由於人工角反射 器必須由人工設置並維護，花費大量人事成本，成為此法不易成功推廣之 一大主因。而後學者發現自然界中存在此類型角反射器，可視為人工角反 射器對待，2001 年 Ferretti 等人提出藉由此類自然角反射體，依研究區內部 分散射特性較為穩定的目標，發現相隔數年的干涉像對，對此類目標仍有 較高的同調性，接著從一時間序列上的 SAR 影像中萃取此類散射特性的亮 點，並作全相位回復（Unwrapping），成功於未有完整連續相位資訊的地區 獲取地表高程變化的實例。
（a） （b）
圖 2-11 人工角反射器示意圖
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圖 2-12 中表示像元中擁有永久散射體對雷達訊號的效果，當一個像元 中沒有任何的永久散射體，則 100 次的接收訊號會於與之間呈現無規 律性分布，如圖 2-12（a）；一旦像元所包含的地表中擁有永久散射體，如 圖 2-12（b），接收的雷達訊號會擁有較為穩定的一致性，在像對間則會擁 有較佳的同調性。
圖 2-12 永久散射體效果示意圖 （Hooper et al., 2007）
PS-InSAR 技術是利用 SAR 影像所包含的資訊檢測各像元，挑選出相 位變化穩定的永久散射體，因此類型點位在 SAR 影像具有穩定的雷達波散 射特性，提取出長時間序列 SAR 影像中的穩定相位資訊後，可利用其原理 分離出一定範圍內的大氣效應誤差，同時利用多幅 SAR 影像像對與衛星基 線資訊，以 D-InSAR 技術去除地形效應，估算地形所產生的地形效應誤差。
此方式可將對 D-InSAR 結果影響最大的兩項因素去除。
自永久散射體概念被發表以後，許多永久散射體選擇方式相繼而生
（Ferretti et al., 2001; Crosetto et al., 2003; Lyons and Sandwell, 2003; Werner et al., 2003; Kampes, 2005），其主要是利用模型選取 PS 候選點（PS candidate, PSC），在城市地區皆能有效獲得 PSC 以及地形變動量。然 Ferretti 所提出 的永久散射體技術必須加入當地線性的平均地表速度場，以求得非線性的 地表變化量。此法擁有兩大限制，皆與篩選 PSC 時是以尚未進行全相位回
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2004 年 Hooper 等人研發一套 PS-InSAR 技術流程，取名為 StaMPS
（Stanford Method for Persistent Scatterers）採用影像振幅資訊與同調性結合 的方式識別永久散射體候選點，此種作法不需要先驗知識，可在任何地形 區域提取永久散射點，消除前述 Ferretti 等所提出的方法的第一項限制。又 StaMPS 利用現有 DEM 以及長時間序列的雷達影像，估算每張雷達影像獲 像時間點的大氣及軌道誤差，降低因此誤差所無法辨識出 PSC 的可能。此 法回應 Ferretti 等所提出的方法的第二項限制。2007 年 Hooper 等人於擁有 植被覆蓋的加拉帕哥斯火山群島（Volcan Alcedo, Galapagos）進行實驗，結 合水準測量、GPS 測量以及電子測距結果，分析形變資訊，發現結果擁有
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設定為 0.4，StaMPS 方法則可選擇 0.4~0.6。除利用振幅強度篩選 PSC 之外，StaMPS 另外加上同樣以式 2-23 分析同調性影像，選取此兩種‧
（Coregistration error）等。
以x像元為中心，在一定範圍內的 PSC 一起加入解算分析，取所
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而此門檻值的訂定方式，是利用機率密度函數（Probability Density Function, PDF），此函數是對於像元穩定度的一項加權總和方程式，對 於相位隨機出現的像元，定義 PDF 為 p(x)；對於相位穩定出現的像‧ 國
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0.3 0.3
0 p(x)dx (1 ) 0 p(x)dx
（2-31）
依上式求解出*後，便可依此門檻值持續化算 PS 點所定義的 PDF，
直至選出的 PS 點為數量收斂，即接受最後所得 PS 點為可信的永久散 射體點位，進行後續的 PS 解算。
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位資訊所代表的地形變動量。相較於 D-InSAR 技術，PS-InSAR 除 了平面坐標之外，還須加入時間參數解算全相位回復，然現階段 殘差（Residual DEM error）。~
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的差異在於地形變化量主要是時間相關（Temporally correlated），故接 續將相位資訊在時間作高通濾波（High-pass filtering），在空間上做低 通濾波（Low-pass filtering），如此便可得到代表此四項誤差的相位值，
而剩餘與空間不相關的誤差則可歸類為雜訊（Ferretti et al., 2007）。然 四項誤差中orb x i, , 可由精密軌道資料估算，', ,x i與nx i, 已於前述相位分 析時將之逼近於很小可忽略，故此步驟所濾除的相位值，主要代表大 氣誤差量, ,x i，最後即可獲得代表地形變化量的相位值def x i, ,。
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