PS-I N SAR 成果檢核

SAR 影像經過 PS-InSAR 技術處理後，即可得到研究區內永久散射點 之平均速度場，據此即可得知大屯火山群在時間序列內之變動趨勢與變動 量，為檢核偵測成果之精密度與準確度，本研究收集各研究單位在此區布 設之GPS 追蹤站與精密水準資料，並依據本研究設計之檢核方法檢測各種 SAR 影像之精度。以下以分別敘述各種 SAR 影像之檢核成果：

一、ERS-2

(一) GPS 追蹤站

而由於本區內之 GPS 追蹤站絕大多數於 2005 年後設 站，沒有涵蓋ERS-2 成果之時間序列，故本研究僅就水準 路線進行討論。

(二) 精密水準資料

本研究使用中央地質調查所在台灣北部地區施測之四 條精密水準路線，包含台2_石門至萬里、士林至三芝、淡 水至士林及五股至台北測線，以及經濟部水利署布設之水 準網中的台北市水準測量主幹線作為檢核資料。本研究用 以檢核之水準路線如圖4-18 所示，個別的編號與基本資料 如表 4-6 所示，本研究亦將各水準路線在時間序列中之平 均速度場整理於附表1、2、3：

59

60

0 10000 20000 30000 40000 50000

PS Taipei

（單位：mm/yr）

（m）

61

二、ASAR

(一) GPS 追蹤站

本研究利用各單位在大屯火山群區域布設之GPS 追蹤 站資料，計算各追蹤站之平均速度場作為檢核資料，圖4-20 為實驗區內之 GPS 追蹤站分布圖與台灣行政區界圖套疊，

在實驗區內共有 15 個 GPS 追蹤站，其站名與設站時間列 於表4-7。

圖4-20 GPS 追蹤站分布 表4-7 GPS 追蹤站之名稱與設站時間

GPS 點位名稱 架設時間（年/月/日） GPS 點位名稱 架設時間（年/月/日）

YM01 2005/07/28 GS11 2005/08/15 YM02 2005/07/27 GS19 2007/01/01 YM03 2005/07/28 SANJ 2005/07/14 YM04 2005/07/29 TANS 2005/04/12 YM05 2006/05/09 TSHI 2004/05/18 GS08 2005/08/15 S101 1994/02/09 GS09 2005/08/16 WANL 2004/05/18 GS10 2005/09/06

62

各GPS 追蹤站之詳細資訊，皆整合於中央研究院建置 之GPS LAB 網站中，使用者可自行調整時間範圍，自行計 算測站在時間範圍內之南北、東西與垂直方向之平均速度 場，圖4-21 為 GPS LAB 計算 YM01 測站平均速度場之操 作介面，使用者僅需設定時間範圍即可計算平均速度場並 顯示於視窗中。

圖4-21 GPS LAB 之平均速度場計算

以StaMPS 結算出之平均速度場為 LOS 方向之地表形 變量，然而，GPS 追蹤站所記錄之坐標系統為 ITRF2000，

故在比較地表高程方向之變化量，必須先將兩者換算到同 一基準上，本研究將GPS 坐標轉換至雷達視距方向，如此 兩者之基準才會相同，而其轉換公式如式 4-1 所示，其中

（a,b,c）為 GPS 追蹤站之三方向變動量、θ為雷達天線之 視角、ψ為軌道之旋轉角（謝嘉聲，2006）。

δr a cos φ b sin φ sin θ c cos θ （4-1）

本研究利用測站紀錄之南北、東西與垂直方向之平均

63

速度場，計算監測時間區間內之三方向平均速度場，並將 GPS 追蹤站之之坐標系統轉換至 LOS 方向上。但是 PS-InSAR 得出之永久散射點並不會和 GPS 追蹤站完全重 合，故本研究在檢核時，以高斯科立金（Gaussian Kriging）

內插法求算GPS 點位置之 PS 點位平均速度場，據此進行 檢核。以GPS 點位置之 PS 點平均速度場為基準，若其與 內插出之PS 點平均速度場相近，則表示成果具有較高之準 確度（Accuracy）。

由於 GPS 追蹤站多為 2005 年後設站，故本研究僅以 GPS 資料檢核 ASAR 與 PALSAR 之成果，首先以高斯科立 金內插法求算PS 點位平均速度場，並將其繪製成圖，為使 比較之基準相同，本研究亦利用公式4-1 將 GPS 轉換至 LOS 方向，圖4-22 為本研究以 ASAR 之 PS-InSAR 成果進行科 立金內插之結果，圖中以不同色彩代表該區之平均速度 場。

圖4-22 ASAR 科立金內插成果

下圖4-23 為 2005 年至 2008 年 GPS 監測資料與 ASAR

64

（station name）

（單位：mm/yr）

65

RMSE（Root Mean Square Error）為 5.16 mm/yr，其中 WANL 之準確度最高。

66

67

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

PS

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

PS

68

0 10000 20000 30000 40000 50000

PS Taipei

（單位：mm/yr）

（m）

69

不同色彩代表該區之平均速度場。

圖4-28 PALSAR 之 MTI 科立金內插成果

圖4-29 為 2007 年至 2011 年 GPS 監測資料與 PALSAR 之 MTI 之 檢核成果。由圖可見PS 之平均速度場和 GPS 資料之差值大多都在 10 mm/yr 以內，但 SANJ、YM01、WANL 之差值過大，較不精確，此結 果是因SANJ 及 WANL 附近之 PS 點位趨勢不一致之情況嚴重，造成 內插結果有誤，由圖 4-30 可見此現象，而 YM01 因位於山區，受到 雜訊干擾而有高估之現象。

圖4-29 PALSAR 之 MTI 方法檢核成果（mm/yr）

‐40

‐30

‐20

‐10 0 10 20 30 40

PS

GPS （station name）

（單位：mm/yr）

70

圖4-30 SANJ 周圍點位分布

為了解MTI 方法之精準度與精密度，本研究將 GPS 檢核成果以量 化方式呈現於表4-9。由表可見，MTI 成果之精準度為 3 mm/yr 至 39 mm/yr 之間，其 RMSE 為 14.764 mm/yr 其中 GS19 為精準度最高之點 位。MTI 方法雖有足夠點位可偵測大屯火山群，但其小區域同時有抬 升及沉降兩種趨勢存在之現象嚴重，故本研究認為此成果之精密度較 差，故後續將檢核PS 方法及 SBAS 方法是否較 MTI 方法適合偵測大 屯火山群。

71 差值大多都在10 mm/yr 以內，但 GS11、GS08、YM04、S101 之差值 過大，較不精確，此結果是因 PS 方法成果精密度過低，造成附近之 PS 點位趨勢不一致之情況嚴重，使得內插結果有誤，此現象由圖 4-33 可見，S101 附近之點位同時有抬升與沉降，因此造成內插成果有誤。

72

圖4-31 PALSAR 影像 PS 與 SBAS 方法科立金內插成果

圖4-33 PALSAR 之 PS 方法檢核成果（mm/yr）

圖4-33 追蹤站 S101 周圍點位分布

圖4-34 為 SBAS 方法檢核成果，由圖可見 PS 之平均速度場和 GPS 資料之差值大多都在10 mm/yr 以內，但 SANJ、YM01、GS09 之差值 過大，較不精確。

民國前/通用格式 民國前/通用格式 民國前/通用格式 民國前/通用格式 民國前/通用格式

PS GPS

（station name）

（單位：mm/yr）

73

（station name）

（單位：mm/yr）

74

75

4-36 為 SBAS 之 PS-InSAR 成果，可見 2007 年至 2011 年間在 LOS 方 向上地表形變之平均速度，在大屯火山區域西側的 PS 點大多為偏紅 點位，表示其為沉降之趨勢，而在中央及東側之點位為偏藍，表示其 為抬升趨勢，而台北盆地在此時間序列中，呈現抬升趨勢。另外，由 圖中藍色箭頭指出之部分可見，山腳斷層、台北斷層以及在崁腳斷層 北緣之部分，斷層線兩邊之地表形變趨勢不同，表示在此時間序列中，

因為斷層之存在，使得斷層兩側之運動情況有所不同。

圖4-36 PALSAR 影像 SBAS 方法之 PS-InSAR 成果（mm/yr）

圖 4-37 為本研究將大屯火山群上偵測出 PS 點提取出來，經統計後得 到PS 點位數量為 2230，可見大屯火山群之平均速度場以虛線（c）為界，

大致分為東西兩側，東側為抬升，西側為沉降，PS 點之分布可見大屯火山 群之整體地表形變趨勢。

崁腳斷層 金山斷層

台北斷層

山腳斷層 新莊斷層

76

圖4-37 PALSAR 於大屯火山群之成果

因GPS 檢核發現 PALSAR 之 SBAS 方法為偵測大屯火山群較適宜 之方式，故本研究後續以精密水準資料檢核 SBAS 方法之 PS-InSAR 成果。

(二) 精密水準資料

PALSAR 涵蓋之時間為 2007 年至 2011 年，本研究收 集之五條水準路線皆有涵蓋此時間序列，故本研究使用此 五條水準路線進行ASAR 成果之檢核。

本研究以台 2_石門至萬里（1）為基礎，進行環域分 析，將水準路線100 m 內之 PS 點選出，但由於此水準路線 周圍缺乏PS 點，直至第十五點後才有 PS 點出現，且其集 中於第十五至第十八個水準點間，由於此段路線距離過短，

距離僅有2000 m 左右，故在檢核時難以比對 PS 點與水準 點之平均速度場趨勢，故本研究未使用此水準路線檢核 PALSAR 成果。

本研究在使用環域分析，選出士林至三芝（2）水準路 東側

西側

虛線（c）

77

0 5000 10000 15000

PS leveling3

（單位：mm/yr）

（m）

78

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

PS

0 10000 20000 30000 40000 50000

PS Taipei

（單位：mm/yr）

（m）

79

PS-InSAR 成 果 之 趨 勢 和 精 密 水 準 路 線 是 吻 合 的 ， 而 PALSAR 之 PS 成果於部分區域會有低估與趨勢不符之現象，

本研究將於第五章第一節標註出此類區域進行討論。整體 而言，PALSAR 之 PS-InSAR 成果在趨勢和量值皆吻合，故 證實了PALSAR 成果之可信度。

81