運用多期雷達衛星影像進行大規模崩塌潛勢區之地表變形量解算
Estimation of Time-Series Surface Deformation in Potential Large Scale Landslide by Using SAR Satellite Imagery
108年度 行政院農業委員會水土保持局主管科技計畫
SWCB-108-327
-244
主管單位：行政院農業委員會水土保持局 主 持 人：陳柔妃/中國文化大學地質學系
一、計畫緣起
大規模崩塌可視為深層重力邊坡變形，其在發生 前，運動形式常為慢速且連續之重力變形或潛變，進 而造成山坡地房舍、道路及相關設施的災損。目前研 判大規模崩塌潛勢區多採用空載光達判釋地形特徵，
輔以野外現勘評估其崩塌機制及潛在危害程度，並透 過各種地表及井下變形觀測系統，進行觀測大規模崩 塌之活動特性。行政院農業委員會水土保持局自104 年即投入大規模崩塌潛勢區地表地形特徵與活動性觀 測技術研發，使用日本雷達衛星影像(ALOS/ALOS2)
，配合時域相關點雷達干涉技術(TCPInSAR)。透過 SAR 雷達衛星觀測大面積地表變形，將其優勢應用在 防災科技與智慧坡地觀測之實務工作。
二、計畫內容與目標
(一)合成孔徑雷達資料前處理及同調性分析。
(二)廣域大規模崩塌之地表平均變形量計算: 解算ALOS 影像期程 4 處邊坡及ALOS2 影像期程18處邊坡地表平均變形量(圖1) 。
(三)多時序雷達衛星影像地表變形量: 5處重點邊坡之時序地表累 積變形量計算及檢核(圖1) 。
(四)單頻GPS地表位移觀測資料比對與精度評估: 比較單頻GPS觀 測站地表觀測量與TCP地表變形成果，綜整地表觀測成果進行野 外現勘。
(五)計算全臺186 處大規模崩塌潛勢區位活動性指標: 研擬衛星觀 測方向，轉換為坡面方向位移之方法論; 滾動式檢討186 處大規模 崩塌潛勢區位活動性指標。
三、計畫主要成果範例(花蓮縣-豐濱鄉-D001)
崩塌面積活動性指標(活動性總量 / 崩塌面積)
觀測點活動性指標(活動性總量/活動性總點數)
活動性
潛勢 高 中 低
高 高 高 中
中 高 中 低
低 中 低 低
TCP活動總下降量 (mm/yr) TCP活動總點數 (pts)
TCP活動總下降量 (mm/yr)崩塌面積 (ha) ……公式1
……公式2
時序地表累積變形量
圖1
圖4 ALOS/ALOS2坡面方向累積形變量
圖6 ALOS/ALOS2-TCP成果與轉坡面方向變形速率及地形剖面之比對
ALOS-TCP
ALOS2-TCP
主崩崖 第一階子
崩崖 第二階子
崩崖
第三階 子崩崖
ALOS2坡面方向變形速率
0104/0102
藍點:0104 GPS LOS值 綠點:0102 GPS LOS值
黑色實心點:鄰近參考站對應的TCP值 紅色十字:鄰近驗證站對應的TCP值
0104/0106
藍點:0104 GPS LOS值 綠點:0106 GPS LOS值
黑色實心點:鄰近參考站對應的TCP值 紅色十字:鄰近驗證站對應的TCP值
主崩崖 第一階子
崩崖 第二階子
崩崖
第三階子 崩崖
ALOS坡面方向變形速率
藍點:FONB GPS LOS值 綠點:DNFU GPS LOS值
黑色實心點:鄰近參考站對應的TCP值 紅色十字:鄰近驗證站對應的TCP值 藍點:FONB GPS LOS值
綠點:FLNM GPS LOS值
黑色實心點:鄰近參考站對應的TCP值 紅色十字:鄰近驗證站對應的TCP值
地表變形特徵與崩塌機制探討
ALOS2-ALOS (SLOPE方向)
ALOS2-ALOS (LOS方向)
邊坡地表平均變形量
表1 崩塌地特性介紹
圖2 ALOS/ALOS2長期平均速率變化 圖3 地表地形資訊及活動性分佈圖
單頻GPS與TCP資料比對與精度評估
圖8 單頻GPS 、TCP與雨量時間序列
圖5 時序累積地表GPS變形檢核
邊坡現勘成果
調查點 3 為第一階子崩崖下方 滑動體岩屑堆積區，可見土體 外推且植生傾斜生長。
調查點 8第主崩崖下方崖面邊 坡有現生淺層崩塌，且鄰近崩 塌之道路旁有新建擋土牆。
調查點10 為第一階子崩崖 切過道路位置，可見道路裂 縫且下陷 15~20 公分。
調查點 9 位於第一階子崩崖 下方，路面可見破壞下陷且 延伸30 公尺以上。
圖7 地表觀測成果-現地調查
計算186 處大規模崩塌潛勢區位活動性指標
圖10 大規模崩塌潛勢區位活動性指標
圖9 衛星LOS入射入射方向轉換至坡面
衛星LOS入射方向轉換至坡面結果
崩塌面積活動性指標(活動性總量 / 崩塌面積)
觀測點活動性指標(活動性總量/ 活動性總點數)
活動性分
數 3 2 1
3 6 5 4
2 5 4 3
1 4 3 2
