2016年2月3日

地表脈動的聽診器—GPS 測量與水準測量

作者/陳建良(經濟部中央地質調查所科長。專長大地測量、活動斷
層及地表變形觀測)、梁勝雄(經濟部中央地質調查所技佐。專長構造地質、活動斷層調查)、胡植慶(國立臺灣大學地質科學系教授。專長地體動力學、數值模擬、大地測量、衛星遙測影像)

臺灣位處菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊的聚合帶,地震活動相當頻繁,菲律賓海板塊以每年7~8公分的速度,向西北方向移動,受到板塊擠壓與這股推移力量所致,島上的每塊土地無時無刻都在位移與變形,要瞭解各地的變形狀況,可以透過各種量測技術獲得,如全球定位系統(Global Positioning System , GPS)、水準測量(Leveling)、合成孔徑雷達干涉技術(Interferometry Synthetic Aperture Radar, InSAR)⋯⋯等方法。

全球定位系統
GPS 測量的定位精度在水平方向可達公分等級,不過由於GPS 測量受限於觀測站實際在地面接收衛星訊息時,不能接收到水平視線以下的衛星訊號(圖一),無可避免地呈現衛星在高程方向的幾何分布狀態較水平方差,而影響到高程方向的定位精度(通常為3~4倍),這可以從GPS 連續觀測站長期的觀測結果得到印證;此外,透過衛星影像干涉差分技術也可量測到地表高程方向的變形,由於它是利用相同地區二個不同時期的影像進
行干涉,以相位變化量取變形量,因此其精度與衛星所掛載的感測器雷達波的波長有關。以常用於地表變形觀測的歐洲太空總署歐洲資源衛星(ERS)來說,其C 波段(無線電波波段在4~8GHz)波長為5.6公分,因此所取得干涉影像的地表變形精度約為公分等級。對於在臺灣部
份變形速度小於每年1公分的地區,需要量測高程變形精度到毫米(mm)等級的需求時,仍需要仰賴於地面上進行逐站觀測的水準測量來達成。

水準測量
水準測量利用水準儀的水準氣泡整置儀器定平後觀測前、後標尺的讀數(fi、ri)相減求得二標尺間的高程差(Δhi),逐站累計後就可以量測二個水準點間的總高程差值......【更多內容請閱讀科學月刊第554期】

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