台湾浊水溪冲积扇地表变形监测雷达干涉技术与资料融合方法

由于 世界人 口与 经济 的持 续增长 ，人类 对于水资 源 的需求亦不 断提 升 ，当地 面水资 源不足 时便转而使
用地 下水资源 以资弥补 ，但 不 当地超 量抽用地 下水将
会导致地 层下 陷 ，进而产生 其他衍生 灾害 ，如地 表变 形 、建 物倾斜 或龟裂 、积水 不退 、海 水入侵 与土壤盐 化等 ，此 问题 已普遍 存在于 世界各地 ，并成为 国 际学 术界 持 续关注 重 点 【 ｊＪ ｑ 。台湾 西部 平原地 区 由于 经济
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间 ，云林地 区 （ 浊水溪 南岸地 区 ）最大 累积下 陷量 已
超过 １０ ｍ，并于 内陆地 区形成一大 型沉 降锥 。其 中 １ｃ 】 高速 铁路正通 过云林地 区最严 重之下 陷中心 ，若 长久 持续 下陷将对 高速铁 路安全产生 影响 ，更 凸显 出地层
续ＧＰ 观测站每 日自动化 监测与 定期解算 连续观 测站 ｓ
的三维坐标变化 （ 分布如 图３ ）。由于浊水溪冲积 扇的 水文地 质条件复 杂 ，为 能监测地层 下不 同含 水层 的压 缩量 ，本系统所设置 的地 陷监 测井 （ 参考 图４ ）可在地 层下 不同深度 土层 的分界 位置设置 磁环 （ 口地 陷监 每 测井约设 置２ 个 磁环 ） ，透过量 测磁 环位置 的变化 ， ５
取样性不足 ，透过２ ５ 监测 点交叉验证 ，Ｐ Ｉ ９个 Ｓ与水准测量的成果显示两者的均方根误差为０ ｃ ． ｍ。本 研究亦发展 了 ６ 资料融合方法 ，有效结合 水准测 量与Ｐ Ｉ ，实验结果显示融合后的成果更能精确展 现下陷的范围与下陷中心 的 Ｓ成果
变化 ，同时该成果 与水准测量之均方根误差降至０ ｃ ． ｍ。 ４ 关键词 ：地层下陷 ；浊水溪 积扇 ；雷达干涉技术 ；水准测量 中 中图分类号 ：Ｐ ４ ． ６２ ６ ２ 文献标识 码 ：Ａ 文章编号 ：２ ９ －３ ９２ １）２０ ４ —７ ０ ５１２ （０ ２０ －０ ７０
井与地下水位 井等 多元监测 系统 。大范围 监测 地层下陷方 法中的水准测 量有取样性不足 之缺点 ，而ＤＩＳ 也易 ｎ ＡＲ 受相 位不相 关与大气误差影响而致精度降低 。本研究利用２ ０ － ０ ８ ０ ６ ２ ０ 年期间共２ ＊ Ｅ ＶＩＡ 卫星影像 ，搭 配Ｐ Ｉ ０￣ Ｎ Ｓ Ｔ Ｓ技 术 ，有效降￣Ｄ ｎ Ａ 的误差影 响 ，同时获得１ ７ ＩＳ Ｒ ０． ６像素／ｍ 的取样密度 ，弥补 了水 准测量 取样密度仅０ 个／ｍ ｋ ． ｋ 的 ２
Ｆｉ ． Ｇｅ ｇ ａ ｈ ｃ ｌｌ ｃ ｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｓ ｕ ｖ ｒ ｌ ｖｉｌ ｎ ｇ１ ｏ ｒ ｐ ｉ ａ ｏ ａ ｉ ｆｔ ｅＣｈ ｕ ｈ ｉ ｏ Ｒｉ ｅ Ａｌ ｕ ａ Ｆａ
且根 据水利署 统计资料 显示 ， 目前分布于扇央与扇 尾
地 区的地 下抽水 井 口数 超过 １ 万 口以上 ｌ，因此 当大 ０ ５ ］
收 稿 日期 ： ０２０ ．８ ２ １—４１
量抽 用地下水 时 ，将导 致地下水 位下 降 ，引发严重 之
地层下 陷。经 由过去 的监测成果显示 ，１９ － ０ ８ ９ ２ ２ ０ 年期
修订 日期： ０２０ —５ ２ １－４２
作者简介： 洪伟嘉（ ７ － 博士， １ ３， ９ ） 男， 资深研究员， 主 要从事地表变形监测研究
２ １年第３卷第２ ｌ ７ ０２ ３ 期 ４
上 海 国土 资 源 Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｄ＆Ｒ ｓｌｃｓ ｈｎｈｉ ｎ Ｌ ｅｏ ｒｅ Ａ
下 陷问题须要立 即解决的重要性 。
的精 确性 ；此 外 ，由于 大气效应 造成之干 涉误差 不易 于干涉计算 中消除 ，也会造成应用Ｄ ｎ ＡＲ Ｉ Ｓ 技术监 测地 表变形之 限制 。因此 ，本研究 利用Ｐ Ｉ Ｓ 技术 克服 传统 Ｄ ｎ ＡＲ Ｉ Ｓ 的限制 ，以浊水溪冲积扇为监测区域 ，解算该 区２ ０ 至２ ０ 年地 表变形 速率 ，同时结 合彰 云地 区之 ０６ ０８ 水准测量资料进行资料融合处理 ，提升Ｐ Ｉ ￣ Ｓ Ｎ 量成果之 精度及作为测量成果精度之验证 。
快速 发展 ，水 资源需求 大幅增加 ，加上地 下水取用方 便 ，使得平原 区超抽地 下水的情形普 遍 ，导 致西南沿
海地 区严重 的地层 下 陷问题 ，其 中又 以浊水 溪冲积扇
区域最为严 重。
就 区域地 质而言 ，浊水溪冲积 扇 由浊水 溪冲积而 成 。北 起乌溪 ，南至北港溪 ，东起八 卦 山台地 西麓和
为 了监 测浊 水 溪 冲积 扇 之地 表 变 形 情 况 ， 台湾 经济 部水利署 自１ ９ 年起于该 区域设置 多元化监 测系 ９２ 统 ，此系统包 括水准 测量 、ＧＰ 连续观测 站 网与地 陷 ｓ 监测井 网 ，其分布如 图２ 。其中水准监测网的网形长度 达￣ ８ ０ ｍ，Ｇ Ｓ Ｕ５ ｋ Ｐ 连续观 测站 网则使用 台湾地区２ 个连 １
Ｓ ａｇ ａ Ｌ ｎ ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｄ＆Ｒ ｓ ｕｃｓ上 海 国 土 资 源 辩 ｅｏｒｅ
台湾浊水溪冲积扇地表变形监测 雷达干涉技术与资料融合方法
洪 伟嘉 ，柳 志锡
（ 台湾工业技术研 究院绿 能与环境研究所 ，新竹 ３０ ０ １４ ）
摘
要 ：浊 水溪冲积扇为 台湾 目前最严 重的地 层下陷 区 ，已设置包括ＤＩＳ Ｒ、Ｇ Ｓ ｎＡ Ｐ 、水准测量 、磁环分层式监测
斗六 丘陵 ，西止于 台湾海 峡 ，面积约２ ０ ｋ ０ ０ ｍ ，是 台
湾西部最重要 的农业地 区 （ ）。本 区地层为 全新 世 图１ 未 固结的砾石 、砂 、粉 土及粘土 等所 组成 的现代冲积
层 ，厚 度超过２ ０ ，由于此 区富含易压 缩性地层 ， ０ｍ
图 １ 浊 水 溪 ； 扇 分 区 图 中积