關鍵詞:偏移偵測法、格陵蘭冰層、合成孔徑雷達
5. 成果分析
5.2 雷達影像 PO 成果
5.2.1 影像偏極與資料型式
針對以雷達影像執行偏移偵測法時,需先回顧 雷達影像不同形式之記載資訊,簡言之可分為以下
三種,其關係如下(Chan and Peng, 2003):
(1)Amplitude(振幅), (2)Intensity (強度), = 2 (3)Decibel(分貝), log I
其中強度影像值之分布具有統計模式,而振幅 影像則有相對縮限之值域,而分貝影像則可更顯著 降低極大極小值之差異。且加上所用之部分雷達影 像為具有雙偏極資訊,包含 HH 與 HV,而文獻指 出 HH 偏極因具有較高之信噪比與較高品質之地 貌特徵,故較 HV 偏極適用於冰河表面偵測(Nagler et al., 2015)。然為測試上述各種資訊形式與偏極之 效果,亦將各自執行偏移偵測法後比較之。
圖 11 為四種組合之區域放大圖。可看出經 Log 處理後之分貝影像確可使極值縮小而使得冰層上 特徵較為明顯,然峰值之縮小是否會使特徵偵測時 降低對比度而增加錯誤率則需執行後方可得知。而 比較偏極影像差異,可看出兩者呈現之表面特徵紋 理不相同,故無法明顯評估何者將有較好成果。故
以下將測試不同組合之差異,以取得最合理、可靠 而較高效率之成果。
將上述四種影像各自進行偏移偵測後,其成果 如圖 12 所示。比較四種組合之 LOS 方向變形量,
可看出分貝影像較強度影像為好,如觀察各圖中左 側應無變動量之基岩區域可看出其於分貝影像之 雜訊遠較強度影像為低,且於冰舌區域亦有較平滑 連續之變形。而偏極方面,則明顯以 HH 為佳,因 其於冰雪覆蓋區域之成果點數遠較 HV 為多而完 整。於效率分面,比較各組執行時間,均在 10.5 小時左右故無明顯差異。故經以上測試,可知應以 HH 偏極之分貝影像執行偏移偵測法,將有最完整 而合理之變形量。
5.2.2 升降軌
因雷達感測均為右側視系統,故軌道飛行方向 的升降將使成像幾何不同,故將測試其對於偏移偵 測法之成果差異。偏極與資料型式方面,將均使用 HH 偏極之分貝影像執行之。
首先比較相仿時間之升降軌影像成果,如圖 13 所示。由圖中可看出,基本上 LOS 與沿軌方向 之變形量均極為相似,且五冰河向西移動而中央兩 冰河上下交會之狀態均與 ESA CCI 成果相似,故 知成果應相當正確。
而為了解各冰河區域於不同季節之時間序列 變化,於區域內五個冰河之 LOS 方向最大沉降區 域設定興趣點,並以折線圖檢視,然因各冰河之變 動趨勢受到短週期之降雨雪量差異造成速度不穩 定而難以判斷較長趨勢,故再透過 6 次項多項式趨 勢線平滑各組變動量如圖 14 所示。
比較升軌與降軌組之 LOS 與方位方向變動量 趨勢線,可發現各冰舌之變動趨勢均極為相似,以 5 至 8 月區間有最大 LOS 方向沉陷量,然值得注 意 11 至 12 月亦有小幅度增速下降。反觀兩不同軌 道之方位方向變動量,則較難看出相同趨勢,受限 於軌道方向不同而難以直接判斷方位方向移動趨 勢。
HH HV
Intensity
dB
圖 11 不同偏極與資料型式之雷達影像 LOS direction
HH HV
Intensity
Processing time: 10.4075 (hr) Processing time: 10.3886 (hr)
dB
Processing time: 10.5558 (hr) Processing time: 10.4167 (hr) 圖 12 不同偏極與資料型式之雷達影像偏移偵測成果
(a) 11/29-12/11 變動量
(b) 11/13-12/7 變動量
圖 13 不同拍攝幾何之偏移偵測成果(黑線為各冰河之位移中心流線)
圖 14 不同拍攝幾何之時間序列偏移偵測成果