雷达影像应用於紧急灾害规模评价之初探一-国家灾害防救科技中心.PDF

雷達影像應用於緊急災害規模評估之初探 1 1 1 張子瑩 、葉家承 、蘇文瑞 1國家災害防救科技中心資訊 組 一、 前言 當災害發生，又遭逢天候惡劣、道路阻斷， 此時如能有效運用衛 星、航拍 等遙測技術，不但能及時提供全面的災情資訊予決策單位參 考，也有助於執行緊急應變措施，防止災害擴大與評估災後復建方 案。從莫拉克風災後，國內防救災單位即開始商討在緊急應變時，整 合各單位的空間資源，包括國內的福衛二號衛星影像、法國史波特衛 星、航拍與各單位的無人載具系統，以利快速蒐集災害情資。今年 (101 年國家太空中心與) ASTRIUM合作，運用德國 TerraSAR-X衛星訂 定緊急災害拍攝合作 ，嘗試啟動雷達影像於緊急拍 攝之機制，希望補 足光學影像於颱洪災害時 ，因天候狀況影響災情蒐整的空窗期(Long and Trong, 2001) ，逐步完成全天候的拍攝願景，以提升台灣災害空間 情報任務之能量。 二、 雷達影像簡介 雷達，英文為 RADAR ，是radio detection and ranging的縮寫。 1 20 12/ 11第, 088 期 其含意可知，雷達是用無線電波偵測物體並決定其距離與位置角度。 雷達的操作主要是傳遞特定方向一脈衝波或微波能量( ) ，並記錄系統 特定視角內，訊號的回波或反射的強度。而雷達系統取決於所放置的 位置，是在地面或是飛機上或是在衛星上，因此並非所有雷達 系統皆 會 成像。 無線電波有別於人類肉眼可見光，波長範圍介於 1 公釐至 1 公 尺，波長幾乎為可見光波長的 2,500,000倍。由於波長較長，可以穿 透大氣，不易受雲、雨、霧、霾、雪等影響。又因為波長對於地表物 的反應特性與可見光不同，因此利用雷達所 “看 ”到的環境，將有別 於可見光所 “看 ”到或認知的經驗(Campbell and Wynne, 2011) 。 雷達波的天線長度越長，對地表物的分辨能力就越高，然而衛星 天線有所限制，因此 1978 年後有合成孔徑雷達 (synthetic aperture radar)的概念提出 ，合成孔徑雷達簡稱( SAR是) 利用數個實體的小天 線組合，再透過修改資料的記錄與成像過程技術，合成為一個非常大 天線所能成像的結果，使得在很遠的距離也能操作很窄地有效天線波 束寬，因此在太空中也 無需使用到巨 大的實體天線或是較短波長就能 取得分辨率較高的影像(Lillesand et al., 2008) 。 三、 國外使用雷達影像輔助災害管裡案例 雷達波長與主動發射脈衝波之特性，於雲雨覆蓋的情況下，可用 2 20 12/ 11第, 088 期 於紀錄天氣不佳時的環境歷程解決天候及夜間造成對環境監測的限， 制 。1991 年起，各國已大量利用合成孔徑雷達的技術，發展不同波 段的雷達衛星 系統，如歐洲太空總署發射 ERS-1 、ERS-2 、ENVISAT ， 日本發射 JERS-1、ALOS ，美國發射SIR-C ，加拿大發射RADARSAT 、 RADARSAT-2 ，德國發射TerraSAR-X 、TanDEM-X ，及義大利的 COSMO-SkyMed 等進行不同特性的環境監測。 在利用雷達影像輔以 災害管理的應用上，以SAR影像用於監測 天候不佳的洪水歷程，為最廣泛的應用之一。圖一就為典型利用 SAR 影像的前後期變遷偵測，用 以製作洪水氾濫圖的案例。SAR影像進 行淹水區的判釋，最常使用的方