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地表變形監測的新工具-衛星雷達干涉量測技術於地層下陷監測之應用-2015/06/09

  臺灣位在歐亞大陸與菲律賓海板塊的交界,菲律賓海板塊正以每年約8公分的速度向歐亞板塊推移,活躍的板塊運動常伴隨著許多地質災害的發生,例如地震、山崩、土石流地層下陷等。因此,為了降低災害發生時生命財產的損失,持續性且大範圍的地表變形監測,便是防災工作中最重要的一環。
  要瞭解大地的變形,首先需做到精密的土地測量,但傳統測量方法所耗費的時間與經濟成本較高,幸而近年來航太科技的快速發展,地表變形監測也進入了太空時代,其中又以能全天候、大範圍快速面狀監測的「合成孔徑雷達干涉量測技術」(Synthetic Aperture Radar Interferometry, InSAR)最受注目。合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar, SAR)屬微波成像雷達,透過合成孔徑原理提升影像的平面解析力以獲得高解析度影像。InSAR技術的基本量測原理係藉由衛星運行軌道的重複性及固定性,將相同區域內,兩組或多組不同時間獲取的SAR影像資料進行精準的幾何校正,再經由干涉演算、分析所發展出的大地量測技術,可適用於不同時間(數天至數年)與空間(單點到面狀)尺度的觀測,其量測精度可達公釐等級,目前已廣泛應用於地表變形測量及地形測繪等地球環境監測相關領域之中。

  以臺灣地區地層下陷監測為例,過去已使用的衛星影像資料主要來自於ERS-1/2、ENVISAT與ALOS衛星,並於濁水溪沖積扇獲得良好成果,其觀測成果如下圖所示。由圖中顯示自2006至2011年間,地層下陷區域主要分布於高鐵沿線以西至濱海地區之芳苑鄉、二林鎮、虎尾鎮、土庫鎮、褒忠鄉和元長鄉為主,其次為溪湖鎮、大城鄉、溪州鄉、崙背鄉、麥寮鄉沿海一帶、台西鄉、東勢鄉、四湖鄉、北港鎮及大埤鄉,並於境內有局部零星下陷區域產生。此外,特別值得注意的是,在高鐵沿線範圍內發現位於彰化縣溪州鄉、雲林縣虎尾鎮、土庫鎮及元長鄉具有顯著的下陷趨勢;溪湖鎮與溪州鄉若持續下陷,其沉陷區域將與二林鎮下陷地區產生連結,擴大整體沉陷面積;在麥寮鄉沿海區域內,則有南北下陷趨勢差異不一致的現象產生。

  在高舉經濟發展的大旗之下,各項投資建設逐漸由沿海都會地區轉往內陸山坡地區,然後一次又一次的地質災害事件明白的告訴我們:災前的預防遠勝於災後的檢討。若是不能積極地投入地表變形監測的防災工作之中,將來人民所付出的代價只會越來越巨大而慘痛。InSAR技術除了能提供地表在時間及空間上精確的變形資訊外,透過整合其他觀測技術獲取之資料(如精密水準測量與連續GPS觀測),將能對台灣地區複雜的變形行為有更全面的了解。如何快速、全面及精準地量測地表變形,便是防災工作所追求的首要目標,而合成孔徑雷達干涉量測技術及新一代衛星Sentinel-1與ALOS-2影像的應用,便是掌握臺灣地區細微地表變形脈動的一項利器。

圖2  濁水溪沖積扇地區2006至2008年年平均地表變形速率圖 圖3  彰化地區2006至2011年地表時間序列變化圖
濁水溪沖積扇地區20062008年年平均地表變形速率圖 彰化地區20062011年地表時間序列變化圖
圖4  彰化地區2006至2011年年平均地表變形速率圖
 彰化地區2006至2011年年平均地表變形速率圖

相關圖片

  • 圖1  濁水溪沖積扇地區2006至2008年地表時間序列變化圖
  • 圖2  濁水溪沖積扇地區2006至2008年年平均地表變形速率圖
  • 圖3  彰化地區2006至2011年地表時間序列變化圖
  • 圖4  彰化地區2006至2011年年平均地表變形速率圖

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  • 長知識許多了

    By    Flower Lion

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