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研究生:季強昇
研究生(外文):Chiang-Sheng Chi
論文名稱:應用時域相關點雷達干涉技術觀測地表變形:以嘉義台南為例
論文名稱(外文):Detection of Ground Surface Deformation from Temporarily Coherent Point SAR Interferometry: A case study in Chiayi and Tainan
指導教授:蕭宇伸蕭宇伸引用關係
口試委員:馮正一林玉菁
口試日期:2015-07-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:水土保持學系所
學門:農業科學學門
學類:水土保持學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:地層下陷雷達干涉技術水準測量
外文關鍵詞:SubsidenceInterferometric SARLeveling
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本研究利用多時域雷達干涉技術,監測嘉義與台南沿海地區2007年至2011年間的地層下陷速度。嘉義與台南沿海地區過去因過度抽取地下水,導致地層下陷情形嚴重,因此如何快速與精確監測下陷範圍與下陷速率為重要議題。與水準測量及GPS監測方法相比,雷達干涉技術能呈現較佳的面狀成果,且可節省時間與經費。
多時域雷達干涉技術(Multi Temporal InSAR, MT-InSAR)為涉及多時期影像之雷達干涉處理方法,不僅可獲得大範圍地表變形資訊,同時可獲得高量測精度。時域相關點雷達干涉技術(Temporarily Coherent Point SAR Interferometry , TCPInSAR) 為MT-INSAR方法之一,本文採用TCPInSAR搭配2007年3月至2011年3月共15幅ALOS PALASR影像,綜合分析嘉義與台南地區之地表變形速率成果,並與水準資料進行比對。經本研究分析成果顯示,在嘉義與台南地區共可獲得時域相關點(Temporarily Coherent Point, TCP)點位密度達217.6(像素/平方公里),TCPINSAR成果與水準測量成果比對之均方根誤差約0.8 公分/年,並將成果進行時序分析後也可以得到與水準測量相同的趨勢,顯示TCPINSAR具有高準確性,並且能有效應用於地層下陷監測。


This study is aimed at monitoring the land subsidence velocity by SAR Interferometry along coastal regions of Chiayi and Tainan during 2007-2011. These areas suffer from serious land subsidence problems due to sustained groundwater pumping. Therefore, how to effective monitor land subsidence becomes a major issue. Compared to leveling and GPS methods, SAR Interferometry provides better data coverage, and it is even a more efficient and economical method.
Multi-temporal InSAR (MT-InSAR) techniques, involving the processing of multiple acquisitions in time, can be used to obtain large-area land displacement information with high accuracy. Temporarily Coherent Point SAR Interferometry (TCPInSAR) is one of MT-INSAR methods. This study applied TCPInSAR with 16 ALOS PALSAR acquisitions from 2007 to 2011 to derive land deformation. The results form TCPInSAR are validated by those from leveling. The TCPInSAR-derived resultsshow that the TCP density of TCPINSAR is about 171.54 pixel/km2, and TCPINSAR yields vertical displacements matching the leveling result to 0.8 cm/year (RMS). We conclude that TCPInSAR in monitoring land subsidence is feasible.


摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
第二章 研究原理與方法 5
2.1 雷達(RADIO DETECTION AND RANGING, RADAR) 5
2.1.1 航空側視雷達(Side-Looking Airborne Radar system, SLAR) 5
2.1.2 合成孔徑雷達 6
2.1.3 雷達波反射體特徵 7
2.1.4 側式雷達誤差來源 8
2.2 合成孔徑雷達差分干涉DINSAR 9
2.2.1 DInSAR處理 9
2.2.2 DInSAR誤差 11
2.3 PSINSAR 12
2.3.1 PS選點 13
2.4 TCPINSAR 15
2.4.1 TCP選點 16
2.4.2 TCP網型 19
2.4.3 參數估計 20
2.4.4 先驗方差 22
2.4.5 初步估計 23
2.4.6 去除相位模糊 24
2.4.7 方差建立 24
2.4.8 參數估計 26
第三章 研究區域與使用資料 28
3.1 嘉義 29
3.2 台南 31
3.3 使用資料 34
3.3.1 衛星影像資料 35
3.3.2 水準點資料 35
3.4 資料處理流程 38
第四章 研究成果 42
4.1 TCP成果 42
4.2 時間序列分析 48
4.3 可能誤差原因分析 54
第五章 結論與建議 56
5.1 總結 56
5.2 結論與建議 56
5.3 未來展望 58
參考文獻 60
附錄一、所有水準點時序分析 62
附錄二、嘉義地區民國80至100年下陷面積分析表 63
附錄三、台南地區民國90年至100年下陷面積分析表 64


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工業技術研究院,2011,100年度多重感應器應用於嘉義、台南、高雄及屏東地區水準檢測調查與分析,經濟部水利署。
吳宛錚,2014,利用時域相關點雷達干涉技術監測地表變形,中國文化大學理學院研究所地質組碩士論文
林耕霈,2011,利用永久散射體差分干涉法探討台南地區之地殼形變,國立中央大學地球物理研究所碩士論文。
洪偉嘉,2009,應用多重感應器監測雲林地區三維變形,國立交通大學土木工程學系博士論文。
陳卉瑄,2001,差分合成孔徑干涉雷達應用於偵測集集地震地形變化之研究,國立成功大學地球科學系碩士論文。
黃大任,2013,以時域相關點雷達干涉量測研究彰化、雲林與嘉義地區之地層下陷,國立交通大學土木工程學系碩士論文。
盧玉芳,2007,以雷達干涉技術監測雲林地層下陷,國立交通大學土木工程學系碩士論文
謝嘉聲,2006,以雷達干涉技術偵測地表變形之研究,國立交通大學土木工程學系博士論文。


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