基於空間渾沌模型之合成孔徑雷達影像變遷偵測應用於受災範圍估測

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1、航測及遙測學刊第十二卷第四期第283-290頁民國96年12月283JournalofPhotogrammetryandRemoteSensingVolume12,No.4,December2007,pp.283-290基於空間渾沌模型之合成孔徑雷達影像變遷偵測應用於受災範圍估測12曾裕強邱順興摘要合成孔徑雷達因其可全天候地提供影像，故特別適合用以監測災害事件。當災害發生時，其所影響之區域在合成孔徑雷達影像上會產生很大的改變。因此，可將變遷偵測(changedetection)技術應用於合成孔徑雷達影像，以估計災害發生所影響之範圍。然而，合成孔徑雷達影像因受斑駁雜訊的影響，使得以合成孔徑雷達影

2、像進行變遷偵測非常困難。斑駁雜訊看起來雖然像是雜訊，但實際上也是合成孔徑雷達自然所產生的訊號。理論上，合成孔徑雷達訊號可用混沌現象來描述，因其是由在同一個像素內所產生的許多散射訊號以同調相加方式產生。因此，斑駁雜訊可以一空間渾沌模型(spatialchaoticmodel)來表示，並以碎形維度(fractaldimension)來描述其特性。基於空間渾沌模型，本論文提出一簡化的合成孔徑雷達影像變遷偵測流程，並以實際發生之水災事件為測試例，將此一方法應用於受水災影響範圍之估測。實驗結果顯示，本論文所提出之方法，是利用合成孔徑雷達影像以估測水災影響範圍的一個非常有實用且有效率的工具。關鍵字：變遷偵

3、測、空間渾沌模型、卡方檢定1.緒論調查、及都市變遷分析等(BruzzoneandSerpico,1997;ChavezJr.andMackinnon,1994;Cihlaretal.,1992;台灣位於大陸板塊之間，常會因地層運動而引Groveretal.,1999;Hameetal.,1998;MerrilandJiajun,發地震；加上颱風季節帶來的豪雨，造成洪災甚至1998;Queganetal.,2000)。變遷偵測是分析同一地引發土石流，因而造成國土的嚴重破壞。當災害發區在不同時間所取得之兩張遙測影像對，以識別在生時，能快速提供有效的受災範圍資訊，以做為規此時間內可能發生之變遷的一種

4、技術(Bovoloand劃後續救災行動及復原計畫之參考，是一項非常重Bruzzone,2005)。針對光學遙測影像的變遷偵測技要的工作。然而，災害發生時往往是在天候不佳或術，Coppin等人已對於應用於生態系統監測之各種地形已經遭受破壞的情形下，使得傳統上利用航空變遷偵測技術提出探討(Coppinetal.,2003)；Lu等照相或人員實地探勘以調查災害發生所影響區域人也已對文獻中所提出各種主要的變遷偵測技術之方式無法符合實際需求。而因衛星遙測影像能經提供深入的探討(Luetal.,2004)。然而因光學影像常性且週期性地接收並可涵蓋廣大區域，故欲有效遙測系統受天候因素影響很大，以致其實用性有

5、所率地提供受災範圍資訊，衛星遙測技術是一極佳選限制。相對而言，合成孔徑雷達(SyntheticAperture擇。Radar,SAR)因其可全天候地提供影像，故可提供大變遷偵測技術已成功地應用於許多領域，諸如量的資料以做為變遷偵測之用。合成孔徑雷達因其環境監測、土地利用研究、災害範圍驗證、農作物波長在電磁波譜上位於可見光與紅外光之區域1收到日期:民國96年09月14日國立聯合大學電子工程學系教授2修改日期:民國96年11月27日國立聯合大學電子工程學系碩士班研究生接受日期:民國96年11月29日284航測及遙測學刊第十二卷第四期民國96年12月外，故可提供地表粗糙度(surfaceroughn

6、ess)、介質極(fullypolarimetric)的合成孔徑雷達影像，來達成特性(dielectricproperties)及土壤含水量(moisture斑駁減抑的效果，以強化影像中選定區域之對比，content)等資訊。當災害發生時，其所影響之區域在並改善淹水區域之偵測與分類(TetiJr.etal.,合成孔徑雷達影像上會產生很大的改變。因此，可1994)。淹水區域及非淹水區域之極化特性，可藉將變遷偵測(changedetection)技術應用於合成孔徑由此一多極化匹配的影像濾波器技術使其差異更雷達影像，以估計災害發生所影響之範圍。加強化並完全區別兩者。然而，合成孔徑雷達影像因受斑駁雜訊

7、然而，對影像進行斑駁減抑，對合成孔徑雷達(specklenoise)的影響，使得以合成孔徑雷達影像進影像的訊號都會造成或多或少的改變。因為合成孔行變遷偵測非常困難。斑駁雜訊會造成合成孔徑雷徑雷達訊號是以同調相加方式產生，故斑駁雜訊看達影像的訊號雜訊比(SNR)降低，並可以具相依隨起來雖然像是雜訊，但實際上也是合成孔徑雷達自機現象之相關訊號來描述。因此，合成孔徑雷達影然所產生的訊號。因此，斑駁雜訊可