5-1 測勘儀器介紹
儀器使用上，本研究採用瑞典 MALÅ 設計生產之 ProEx 透地雷 達系統。頻率越高之雷達天線，體積越小，一般 300MHz 以上之發射 天線因體積小，可將發射天線與接收天線一起封裝隔絕在護罩內，較 不會受到環境電磁雜波的影響，稱全罩式透地雷達；低頻天線體積大，
無法封裝護罩，施測時應儘可能避免電磁雜波的干擾。
本次施測使用發射天線 500MHz 的等支距全罩式透地雷達（圖 5.1）、儲存信號資料並可與電腦連結的主機（圖 5.2）以及一台後輪 裝有測量距離的測距輪之野外推車（圖 5.3）。
圖 5. 1 發射天線為 500MHz 等支距全罩式透地雷達。
~ 47 ~
圖 5. 2 儲存信號資料並可與電腦連結的主機。
圖 5. 3 左後輪裝有測量距離之測距輪的野外推車。推車上可放置全 罩式透地雷達天線和儲存資料的主機，並透過連接線路，將 採集到之施測數據轉入電腦中儲存。
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~ 49 ~
~ 50 ~
圖 5. 4 曲冰遺址已開挖之第一測區測線範圍圖（底圖引自陳仲玉，
1994）。
圖 5. 5 第一測區測線位置與所通過之 F18 號房屋基座對照圖（底圖 引自陳仲玉，1994）。
W E
4 1
第一測區 (已開挖區)
4 3 2 1
~ 51 ~
圖 5. 6 曲冰遺址未開挖之第二測區測線規劃圖（底圖引自陳仲玉，
1994）。
圖 5. 7 第一測區測線規劃與定位。
8
1
W E
第二測區 (未開挖區)
~ 52 ~
圖 5. 8 第一測區施測概況。依規劃的測線進行施測工作。
圖 5. 9 第二測區施測概況。照片左邊為北面圍牆，測線由東到西。
北面圍牆
第二測區 施測測線 第一測區
施測測線
W
E
~ 53 ~
~ 54 ~
5-3 第一測區數據處理分析與討論
5-3-1 測線數據處理分析
在曲冰遺址已開挖測區的多筆資料處理中，本研究針對施測之第 一條測線進行深入分析與討論。
原始未經任何資料處理之數據剖面如圖 5.10，圖中可見 a、b、c、
d 四處能量異常反射區，但圖中含有多層水平向背景雜波，尤其位於 10ns 處有很強的雜信能量，而在紅圈範圍內，隱約可見異常反射信號 被覆蓋其下，其他位置是否有異常體反射區也因雜波干擾而不易分 辨。
針對各跡線皆有之水平向雜波，進行背景能量值移除，其結果如 圖 5.11，並與原始數據（圖 5.10）相比，可發現水平雜信明顯減少，
且處理後之資料在紅圈內的異常反射信號較為明顯，其餘異常反射信 號的信噪比也有些許提升，但表層數據尚有些許水平向雜波，且底層 信號微弱難以判斷是否含有有意義反射信號。
~ 55 ~
圖 5. 10 第一測區第一條測線原始數據。a、b、c、d 為隱約可見之異 常體反射信號，紅圈範圍內可看出水平向分布雜波覆蓋於反 射信號上，干擾判讀。
圖 5. 11 原始數據經背景能量值移除後之剖面。
b c
d a
b c
d a
Amplitude（relative scale）Amplitude（relative scale）
~ 56 ~
因此，為強化底層信號，進一步將原始數據進行深層反射信號增 益補償。強化後之據數剖面（圖 5.12），可看到位於時間軸約 20ns 之 下有許多雜亂信號，而在這些雜信覆蓋之下，難以判斷中下層是否含 有有意義反射信號。此外，在圖中紅圈範圍內，亦可看到垂直向的諧 和雜波。故接著利用二維離散小波轉換方法，將數據拆解為四層次，
如圖 5.13，（a）為第一層轉換，將原圖拆解為 A1、H1、V1、D1；（b）
為第二層轉換，將第一層之 A1 拆解為 A2、H2、V2、D2；（c）為第 三層轉換，將第二層之 A2 拆解為 A3、H3、V3、D3；（d）為第四層 轉換，第三層之 A3 拆解為 A4、H4、V4、D4。
圖 5. 12 經過背景能量移除之原始數據再進行增益函數補償深層反射 信號。紅圈內可看到垂直分布的諧和雜波。
Amplitude（relative scale）
~ 57 ~
圖 5. 13 將背景能量移除及增益補償後之原始數據，進行二維離散小 波轉換。（a）第一層轉換拆解成 A1、H1、V1、D1；（b）第 二層轉換，將 A1 拆解為 A2、H2、V2、D2；（c）第三層轉 換，將 A2 拆解為 A3、H3、V3、D3；（d）第四層轉換，將 A3 拆解為 A4、H4、V4、D4。
（a）
（b）
~ 58 ~ 圖 5. 13 續。
（c）
（d）
~ 59 ~
經過二維離散小波轉換後，主要低頻反射信號皆位於各層中之近 似信號 A 子圖內，但各子圖中仍有許多雜波，且除了 A 圖之外，其 他子圖內看似無異常體反射信號，難以針對有意義訊號子圖進行重構 數據選取，故需更進一步將各子圖進行二維適應性維那濾波，以提升 各子圖之數據信噪比，增加信號品質。圖 5.14 即是進一步針對各小 波子圖進行二維適應性維那濾波後之結果。
~ 60 ~
圖 5. 14 經過二維維那濾波後之小波拆解子圖，濾波後可降低子圖內 雜波。（a）第一層小波拆解子圖濾波結果；（b）第二層小波 拆解子圖濾波結果；（c）第三層小波拆解子圖濾波結果；（d）
第四層小波拆解子圖濾波結果。
（a）
（b）
a
~ 61 ~ 圖 5. 14 續。
（c）
（d）
a b
~ 62 ~
比較二維適應性維那濾波前後之數據，可發現做完二維適應性維 那濾波後，各子圖內之雜波皆大幅減少，且部分子圖於濾波前後有明 顯不同，說明如下：
（1） 濾波前之 A1、A2、A3、A4 子圖內水平雜信皆於濾波後 有所減少，四幅子圖於濾波後信噪比提升。
（2） 觀察第二階轉換後的子圖 D2，在濾波前（圖 5.13b）D2 內隨機雜信多，且淺層的水平能量分布雜亂，難以判斷是 否有需要之反射信號；而濾波後之 D2（圖 5.14b），因背 景雜波去除，固可明顯看出 a 區有能量異常，進而於重構 時可考慮保留此圖。
（3） 觀察第四階拆解子圖 H4，濾波前 H4 內水平雜信多，濾 波後有明顯改善。
（4） 觀察第四階拆解子圖 V4，濾波前（圖 5.13d）V4 內水平 雜信多，較難分辨出圖內是否有異常信號區；濾波後（圖 5.14d）之 V4 子圖已可明顯看出紅圈範圍內之 a、b 兩區 塊有異常信號區，故可作為資料重構時之取捨判斷依據。
~ 63 ~
5-3-2 處理結果與討論
由上述分析中可知，經過二維維那濾波後之小波轉換子圖，能有 效降低各子圖之雜信，且各層細節信號子圖原本雜亂無法判斷是否有 意義，然經濾波後，能判斷出 A4、H4、V4、D2 等子圖有異常反射 信號。故最後在進行小波轉換之重構時，刪除 H1、V1、D1、V2、
V3、D3、D4 子圖，保留 A4、H4、V 4、H3、H2、D2 子圖進行重構，
重構後之新數據剖面如圖 5.15 所示。
圖 5. 15 經選取需要之子圖進行重構後之信號剖面圖。
b
c d
2 3
a 1
Amplitude（relative scale）
~ 64 ~
將重構後之圖（圖 5.15）與小波轉換前（圖 5.12）做比較，可明 顯看出隨機雜波大量減少，原本 a～d 四個異常體反射信號在資料處 理過後也被強化，更易判讀。且在原始數據（圖 5.12）中的諧和雜波，
經小波轉換及濾波與重構處理後（圖 5.15）也已被去除。而底層信號，
經拆解及濾波後仍判讀不出有意義之處，因此重構時將之刪除，故在 重構剖面圖（圖 5.15）中，底層雜波多已被濾除。
因本研究第一及第二測區之測線皆使用等支距全罩式透地雷達 施測，若地下有點狀異常物，則在反射信號剖面上會呈現出雙曲線的 信號反應。
當我們更進一步將處理結果與曲冰遺址分布平面圖（圖 5.16）做 比對，可發現重構後數據剖面圖（圖 5.15）中上層 a～d 四處反射信 號，與遺址發掘圖中藍圈 1 之房屋基座遺址、藍圈 2 之石板棺遺址及 藍圈 3 內的房屋基座遺址，在測線水平位置上皆可於相對位置比對出 疑似雙曲線之異常物反射信號，足見本研究方法之結果可有效提高數 據品質，以便對地底異常反射信號進行後續分析與判斷。
~ 65 ~
圖 5. 16 曲冰遺址發掘坑總圖（底圖引自陳仲玉，1994）。圖中紅色 線為已開挖之第一測區測線分布圖。
W E
4 1
第一測區 (已開挖區)
3 2 1
~ 66 ~
~ 67 ~
圖 5. 17 第二測區第八條測線原始數據。a、b、c 為隱約可見之異常 體反射信號。
圖 5. 18 經背景能量值移除後之剖面數據。
b a c
Amplitude（relative scale） Amplitude（relative scale）
~ 68 ~
圖 5. 19 經過背景能量移除之原始數據再以增益函數補償深層反射信 號。
b
a c
Amplitude（relative scale）
~ 69 ~
圖 5. 20 將背景能量移除及增益補償後之原始數據，進行二維離散小 波轉換。（a）第一層轉換拆解成 A1、H1、V1、D1；（b）第 二層轉換，將 A1 拆解為 A2、H2、V2、D2；（c）第三層轉 換，將 A2 拆解為 A3、H3、V3、D3；（d）第四層轉換，將 A3 拆解為 A4、H4、V4、D4。
（a）
（b）
~ 70 ~ 圖 5. 20 續。
（c）
（d）
b
1 2
~ 71 ~
圖 5. 21 經過二維適應性維那濾波後之小波拆解子圖，濾波後可降低 子圖內雜波。（a）第一層小波拆解子圖濾波結果；（b）第二 層小波拆解子圖濾波結果；（c）第三層小波拆解子圖濾波結 果；（d）第四層小波拆解子圖濾波結果。
（b）
（a）
~ 72 ~ 圖 5. 21 續。
（d）
（c）
b
1 2
c
~ 73 ~
~ 74 ~
5-4-2 處理結果與討論
透過上述分析，離散小波轉換後的濾波庫，再經維那濾波後，能 有效降低子圖雜信，且能凸顯出有意義信號。第二測區第八條測線經 濾波處理後，能判斷出 A4、V4 等子圖有異常反射信號，故進行濾波 庫之重構時，刪除 H1、V1、D1、H2、V2、D2、H3、D3、H4、D4 子圖，保留 A4、V4、V3 子圖進行重構，重構後之新數據剖面如圖 5.22 所示。
圖 5. 22 經選取需要之子圖進行重構後之信號剖面圖。
b a
c 1
2
Amplitude（relative scale）
~ 75 ~
原始資料經處理後，在圖 5.22 測線前段較深處之紅圈 1 範圍內，
看出有類似雙曲線之異常反射信號 a 與 b，測線後段紅圈 2 範圍內也 可看到一塊異常反射信號區 c。將重構後之圖（圖 5.22）與小波轉換 前（圖 5.19）做比較，可發現重構後數據隨機雜波大量減少，a、b、
c 三處異常反射信號區在資料處理過程中被強化而更易判讀。
此處之未開挖區測線經處理後，於第八條測線前段約 2 公尺處的 地底看出有異常反射信號，測線後段約 12 公尺處的上層區域也有異 常反射信號。即使本測區因尚未開挖無法進行結果比對，但根據本研 究結果，推論該處可能有異常體或地下文物掩埋於下。
但是，因目前收集到的資料有限，無法準確判斷該異常反射信號 是否為地下古文物，因此仍須透過其他相關考古資料或方法進行比對
。另外，對於該掩埋體的確切掩埋深度，也需進一步配合其他地球物 理資料處理方法來探求。
~ 76 ~
~ 77 ~
期增強異常反射信號能量，更進一步提升重構數據品質。
近年來小波的應用領域十分廣泛，像是影像處理、語音信號處理、
光學、通訊、生物醫學等分支中，都曾使用小波分析方法做為資料處 理的工具。本研究結果除了對透地雷達的數據處理，提供一個新的濾 波處理方法外，亦也可進一步將離散小波的濾波處理方法運用於其他 領域。
透地雷達探測具快速且非破壞性之特性，可讓考古學家便於判斷 古遺址掩埋在地下的大致位置，作為遺址地底位置之記錄或將來挖掘
透地雷達探測具快速且非破壞性之特性，可讓考古學家便於判斷 古遺址掩埋在地下的大致位置，作為遺址地底位置之記錄或將來挖掘