合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)利用衛星雷達影像之間的相位差,反推地表的微小形變。其中 DInSAR、PS-InSAR、SBAS-InSAR 是三種常見且互補的技術:DInSAR 適合大範圍、事件性的快速形變評估;PS-InSAR 針對都市與結構物等穩定反射點提供逐點、毫米級的長期時間序列;SBAS-InSAR 則以多期小基線處理降低去相干,適合植被覆蓋或地形變動劇烈的區域。以下說明三者的原理、差異與選擇方法。
三者快速對照
| 項目 | DInSAR | PS-InSAR | SBAS-InSAR |
|---|---|---|---|
| 中文 | 差分干涉 | 永久散射體 | 小基線子集 |
| 偵測精度 | 公分級 | 毫米級(逐點時序) | 毫米級(面狀時序) |
| 所需影像數 | 少(2 期即可) | 多(數十期以上) | 多(數十期以上) |
| 適用區域 | 大範圍裸露地表 | 都市、岩盤、結構物 | 植被、農地、地形變動區 |
| 形變型態 | 事件性、大量級 | 長期緩慢、逐點 | 長期、面狀 |
| 計算成本 | 低 | 高 | 高 |
| 典型應用 | 地震同震形變、大規模崩塌 | 都市沉陷、建物與橋梁 | 地層下陷、山崩潛勢區 |
各技術原理
DInSAR(差分干涉,Differential InSAR)
DInSAR 取兩期(或少數幾期)雷達影像進行干涉,扣除地形相位後得到地表的視線方向(LOS)形變。優點是所需影像少、計算快速,能在事件發生後迅速評估大範圍形變;缺點是受大氣延遲與時間/空間去相干影響,難以偵測長期、緩慢、毫米級的形變。適合地震同震形變、大規模崩塌、火山活動等量級較大的事件。
PS-InSAR(永久散射體,Persistent Scatterer InSAR)
PS-InSAR 在長時間序列影像中,尋找相位穩定的「永久散射體」(如建物角隅、裸岩、人工構造物),對這些點逐一建立時間序列,可達毫米級精度。其優勢在於都市與結構物密集區域;但在植被覆蓋區因缺乏穩定反射點而失效。適合都市沉陷、建物與橋梁、堤防與基礎設施的長期逐點監測,必要時可佈設人工角反射器(CR)補強。
SBAS-InSAR(小基線子集,Small Baseline Subset InSAR)
SBAS-InSAR 選取時間與空間基線較小的影像配對組成子集,降低去相干效應,並以面狀方式重建形變時間序列。相較 PS-InSAR,它在植被覆蓋、農地、地形變動劇烈的區域表現更穩定,可獲得較連續的形變場。適合地層下陷、山崩潛勢區、集水區等大範圍面狀監測。
如何選擇
可依下列問題逐步判斷:
- 是否為事件性、大量級形變,且要求快速評估? → 是,選 DInSAR。
- 監測對象是否為都市、結構物或岩盤等穩定反射點,需逐點長期時序? → 是,選 PS-InSAR。
- 監測區是否植被覆蓋或地形變化大,需面狀長期形變場? → 是,選 SBAS-InSAR。
- 需要兼顧廣域與重點精度? → 以 InSAR 廣域普查鎖定熱區,再以 GNSS 即時監測重點位置。
實務上三者常組合使用:先以 InSAR 大範圍篩選,再以現地監測驗證與即時追蹤。
台灣應用案例
InSAR 技術在台灣已廣泛應用於大規模崩塌潛勢區、地層下陷與都市沉陷的廣域監測。瑞模德科技提供完整的 InSAR 衛星雷達形變分析服務,並可整合 GNSS 與現地感測資料。
常見問題
Q:InSAR 監測需要在現場架設設備嗎? 不需要。DInSAR、PS-InSAR、SBAS-InSAR 皆為利用衛星雷達影像的遠端監測技術,取得目標區域影像即可分析。
Q:三種方法可以一起用嗎? 可以,而且常如此。先以 DInSAR/廣域普查鎖定範圍,再以 PS/SBAS 建立長期時序,必要時搭配 GNSS 現地驗證。
Q:InSAR 的形變是哪個方向? InSAR 量測的是衛星視線方向(LOS)的形變,可結合升降軌資料或 GNSS 解算垂直與水平分量。
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