时域相关点雷达干涉技术应用於云林严重地层下陷区监测.PDFVIP

航測及遙測學刊 第十九卷 第3 期 第225-237 頁 民國104 年01 月 225 Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Volume19, No3, January 2015, pp. 225-237 時域相關點雷達干涉技術應用於雲林嚴重 地層下陷區監測 1* 2 3 4 洪偉嘉 黃大任 黃金維 張磊 摘 要 雲林地區在地質條件上富含有易壓縮土壤，加上不當過量抽用地下水，導致該區域為臺灣目前最嚴 重的地層下陷區。傳統監測方法是設置多元化監測系統，該系統包括：全球定位系統（Global Positioning System, GPS ）、水準測量、磁環分層式地層下陷監測井（以下簡稱地陷監測井）與地下水位井，分別從空 中、地面與地下不同面向監測下陷區域的變化。上述方法會因經費的限制影響監測點位的密度，進而影 響整體監測的精度。本文以時域相關點雷達干涉技術 （Temporarily Coherent Point SAR Interferometry , TCPInSAR ）對地表變形進行監測，該方法不僅可獲大範圍地表變形資訊，同時因為不需經由相位解纏 （Phase Unwrapping ），避免可能存在相位模糊（Phase Ambiguity ）的錯誤解算。 本研究使用從2007 年3 月至20 11 年3 月共15 幅的ALOS 衛星影像，組成29 對的影像對，獲得TCP 密度約為 196 像素/平方公里，遠高於水準點密度 0.22 點/平方公里。透過 268 個水準點的交叉驗證， TCPInSAR 與水準測量之垂直變形量的均方根誤差 （RMSE ）達到0.6 公分/年，本研究驗證時域相關點雷 達干涉技術搭配ALOS 影像能夠高精度與高解析度監測雲林嚴重地層下陷區的下陷 。 關鍵詞：地層下陷、高速鐵路、雷達干涉技術、相位模糊 （工業技術研究院，2011 ）。 1. 前言 就區域地質而言，雲林地區位於濁水溪沖積 由於世界人口與經濟的持續成長，人類對於 扇的南側，地理位置北起濁水溪，南至北港溪，東 水資源的需求亦不斷提昇，當地面水資源不足時將 起斗六丘陵，西止於臺灣海峽 ，面積約 1291 平方 轉而使用地下水資源以彌補不足，但不當超量抽用 公里 ，是臺灣西部最重要的農業地區（圖 1 ）。本 地下水將會導致地層下陷，進而產生其他衍生性災 區地層為全新世未固結的礫石、砂、粉土及黏土等 害，如地表變形、建物傾斜或龜裂、積水不退、海 所組成的現代沖積層，厚度超過200 公尺以上（陳 水入侵與土壤鹽化等，此一問題已普遍存在於各已 文福與江崇榮，1999），圖2 為雲林地區地表至深 開發或開發中國家 （Gabrysch and Ronald, 2005; 度300 公尺間之水文地質概念分層圖，可視為由四 Tosi et al., 2007; Abidin et al., 2008 ），而臺灣亦是其 個阻水層及四個含水層所交互組成之水文地質架 中之一。臺灣西部平原地區由於經濟快速發展，水 構（賴典章等，2003 ）。扇頂的含水層主要成分以 資源需求大幅增加，加上地下水取用方便，使得平 粗顆粒土壤為主，例如：礫石及粗砂。扇尾的含水 原區超抽地下水的情形普遍，導致西南沿海地區嚴 層主要成分以細顆粒土壤為主，例如：細砂及黏土， 重的地層下陷問題，其中又以雲林地區最為嚴重 扇央的含水層成分則