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    • 引言
    • 雷達影像相比可見光的優勢
    • 合成孔徑雷達
    • 雷達影像特性
    • 強度分析
    • 干涉分析
    • 參考資料

    交通大學土木系,在 2018-12-18 邀請到中研院的林玉儂院士,分享 sar 合成孔徑雷達影像在遙測上的應用。sar 影像近年越發受重視,因為能不受天候觀測,同時 sar 影像的特性也與傳統光學影像不同,需要特殊的分析方法,是可以期待的發展方向。

    雷達主動發射電磁波後觀測反射訊號的技術,使用的波長主要在數公厘到數十公尺等級。由於波長較長,不會像可見光完全被雲層遮蔽,因此可以不論天候觀測。更由於雷達屬主動觀測,不像可見光光源為太陽,只能在白天觀測,更可以不受限制。 相比可見光,先是受日夜限制,晚上無法觀測,就去掉一半的時間是無法運作的。再加上人類活動地區,多數是有降雨分布的,也就有更多的雲層遮蔽,可見光影像常因此無用武之地。 以東亞地區來說,防災是雷達影像的主要應用,在地震、颱風、海嘯過後,要能快速掌握受災區域情況,最快就是用衛星影像製圖。但颱風或洪水時,災區常都是雲雨天,可見光根本看不到東西;也就造成關鍵時刻無圖可用的窘境。而雷達影像正好可以解決此一問題,也就成為災後製圖的首選。

    傳統雷達使用實體天線發出雷達波,稱為 實孔徑雷達。雷達波的解析度也就是雷達波束的寬度,若要發出極窄的雷達波,必須有極長的天線。但以飛機或衛星而言,配備巨大的天線是不可能的。 合成孔徑雷達則突破了這層限制,合成孔徑雷達是在飛機前進時,連續發出多次雷達波,再將在航線上成一直線的各點雷達波回波記錄合成,就能摸擬出一個長天線的結果。

    雷達影像採用傾斜觀測,和一般光學影像是中心投影成像不同。因為雷達的波長較長,解析度較低,需要介由傾斜觀測不同時間的回波分辨不同距離的地物。也因此雷達影像會有與中心投影中高差位移方向相反的 forward shortening現象。 而在地型上,也會因為坡向朝向波源,倒致回波訊號較強,或是背向波源倒致回波較弱。在背向波源坡度過大時,也會出現陰影。

    強度分析是直接用回波強度值成像,和一般可見光影像展示的方式相同。雷達影像可以只用強度成像成類似灰階影像的結果。雷達回波強度方便的用途是用來分析水體,因為無論是水面或單純潮濕的地面,對雷達波的回波強度都較乾燥區域低。 另一主要用途是分析地型粗糙度。一般來說,越粗糙的地型回波越強。上例的水體則是極為平滑的面,所以回波較弱。而粗糙度如果應用在海面上的話,則是在風速越強處,海浪會越破碎,因此可以做為海上天氣預報的參考。

    InSAR是另一種 SAR 影像分析方法,使用二張帶有相位資訊的 SAR 影像相減,以相位差分析地表高程變化。在衛星軌道上同一點不同時間對同一地所拍攝的 SAR 影像,如果地表無變化的話,每一點與衛星的距離不變,那二張影像中各點的相位應該會相同。如果地表有起伏,例如抬升了 5 公分,來回距離會少 10 公分;那對波長是 20 公分的 L band,回波就會快半個波長,就會有半個波長的相位差,以此就能看出地型變動。 但也因為只能觀測到相位差,當變動到一個相位差時,就會回到同一相位。而以地表變型來說,多數變型都是漸變的;也就是二張影像中,少部份地區開始抬升時,相位差會漸增,然後超過一個相位差又歸零,周而複始。以偽彩色表現的話,解讀上可以看成連續但無標高以彩度表現的高差等高線圖。在高程變化上表現為...

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    1. https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sWZj.htm 2. 則是在風速越強處,海浪會越破碎,

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