空載干涉雷達系統高解析度數位高程模型精度評估

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1、航測及遙測學刊第十卷第三期第287-298頁民國94年9月287JournalofPhotogrammetryandRemoteSensingVolume10,3,September2005,pp.287-298空載干涉雷達系統高解析度數位高程模型精度評估12342王志添陳錕山饒見有施盈萱陳哲俊摘要本文評估以空載雷達系統於台灣西南區域實施干涉雷達量測獲取高解析度雷達影像資料與數位高程資料之幾何精度。實驗區涵蓋嘉義、台南、高雄、屏東等縣市，約3676平方公里。資料經處理後得解析力為1.25公尺之正射化雷達影像及網格大小為5公尺之數位高程模型。經

2、以內政部公佈基本控制測量成果資料之一、二等水準點資料共292點檢測干涉雷達量測高程後，發現其均方差為1.5公尺，系統偏差值為0.6公尺。誤差來源係因三角點高程為GPS樁位高程，雷達獲取高程為GPS樁位附近地表平均高程差異。經以水位深度模擬高屏溪口附近低漥地區，與2001年7月5日颱風後獲取之RADARSAT-1影像測得溢淹區域之成果與以上結論一致，說明此一高效率、高解析與高精度數位高程模型符合環境監測實務應用之需求。關鍵字:干涉雷達、數位高程模型的問題。為克服地面與光學遙測技術之弱點，美國1.前言國防部前瞻研究計畫局(DARPA)啓動數個前瞻

3、技術研究(Zebkeretal.,1986)，自概念設計—全功能對遙測系統開發者而言，欲滿足軍事、環境、系統至實務運轉量，最後確定解決途徑為干涉雷達商業應用所需大比例尺，高精度地形資料及地物製(IFSAR)系統。美國陸軍測繪工程中心(Topographic圖作業需求，為一大挑戰。數位高程資料(DEM)，EngineeringCenter,TEC)，被DARPA選為執行單係利用數位資訊紀錄地表地形高程。由於使用與攜位與評估單位。1992年4月實行小比例尺工作帶均較傳統地形資料方便許多，因此獲得地形、水IFSAR系統展示隨獲大量概念驗証工作(Ze

4、bkeret文、地表構造、火山運動、地質結構、土木工程及al.,1992;Madsenetal.,1993)，所以在第一階段証環境工程等各方面相當廣泛的使用。當然，不論於明IFSAR的作業能量，DARPA並贏得密西根環境研究面或應用面，精度越高之數位高程資料越能提研究院合約：設計與製造IFDAR系統。OASA的供使用者自由運用的空間。早期透過人工於地面測射推進實驗室JPL是將實驗用的IFSAR系統安裝量測得之數位高程資料精度雖高，但若大面積測量於DC-8飛機上又稱為AIRSAR，並且陸續測試許時程過長，所耗費人力、物力、財力皆相當龐大，多年(

5、Madsenetal.,1995)。JPL提供技術支授、開另一方面，透過空載或衛載光學遙測所測得數位高發地面軟硬處理系統以處理雷達影像及數位高程程資料，受限於飛行高度、鏡頭解析力及載具姿資料及產生標準產品。透過干涉雷達利用電磁波干態，雖平面座標處理已達一定精度，但於後處理數涉的原理，干涉雷達可分辨波長內的相位變化，同位高程高程資料時，易產生精度降低、資料不穩定時整合慣性導航系統、GPS系統與雷射陀羅儀等飛1.國立中央大學太空及遙測研究中心副研究工程師收到日期:民國93年09月07日2國立中央大學太空及遙測研究中心教授修改日期:民國94年09月

6、16日3國立中央大學太空及遙測研究中心航太工程師接受日期:民國94年09月19日4國立中央大學太空科學研究所博士班研究生288航測及遙測學刊第十卷第三期民國94年9月表一、干涉合成孔徑影像雷達規格航資料，進行及時運動補償(Tennantetal.,1996)，提升其高程精度至公分級(<50cm)，因此以該系統操作頻率(OperationFrequency)9.35-9.75GHz系統頻寬(SystemBandwidth)400MHz搭配航空載具將可為一兼顧大面積資料並維持高脈衝重複率(PulseRepetitionupto16KHz精度水準之

7、數位高程資料產生工具。處理程序首先Frequency)偏極性(Polarization)HH將所獲取之數位表面高程資料參考影像資料以選入射角(IncidentAngle)45Degrees取地面控制點，由透空地表高程點位修正不合理之掃瞄寬度(SwathWidth)Typically2km點位，最後進行內插以得數位高程模型(Zhangetal.,飛行高度(FlightAttitude)Typically3kmto4最大輸出(PeakPoweratAntenn1,700Watts2004)。平均輸出(AveragePoweratAnt32Watt

8、s2003年12月中央大學太空及遙測研究中心與德國Intermap公司以空載雷達系統於台灣西南區經處理後，提供產品資料之數位表面模型(DSM)域實施干涉雷達量測，並