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前言
SAR儀器SYNTHETIC APERTURE REOLAR為合成孔徑雷達，最主要的是以微波的方法來探測，它的優點是波長較長較能穿透雲層，而且不受天候的影響，也不受時間的影響，但是缺點是它的能量太弱了，無法穿透海水，所以對海洋上探測的貢獻祇能把雲層的額外因子扣除而已，但對陸地上，卻有很大的功用，以下就是我們所找到的資料。
Use of multitemporal ERS-2 SAR images for identification of burned scars in south-east Asian tropical rainforest
利用ERS-2中的合成孔徑雷達去觀測東南亞的熱在雨林被火燒得的程度中，可以發現到經過火災後，合成孔徑雷達中的C─band的後向散射能量會受到影響，而此能量是呈現衰減的現像，而減少的能量為2-5dB，而受到火災的部分影響的地方，卻只有呈現微弱的衰少現像，只有減少0.5dB而以，而為什麼熱帶雨林在受到大火的波及後會照成後向散射能量的強烈衰減呢?，這個原因是大量的熱帶雨林經大火後就如同被移除一樣的減少，而大部分的後向散射能量都是來自於被燒過後的乾燥土壤，但是在大火後如果經過一場大雨，被大火燒過的地方的後向散射能量又會上升到5.5dB，然而受到部分大火波及的地方又會恢復到沒有發生火災一樣，後向散射能量就沒有減少，也就是說造成後向散射能量的改變是和土壞中的水分有關係，而被火燒過的程度可以由ERS中合成孔徑雷達照出來的影像的顏色分析去得到。
而這項研究是在印度尼西亞的一個省分East Kalimantan而研究的方法是利用(1) automated co-registration of the multitemporal image (2) calibration (3) undersampling to a
pixel size of 50*50 平方公尺 (4) speckle filtering (5) Principal Component Analysis(PCA) 等方法去獲得所要的影像，而這項研究是在1997到1998年做的，因為主要被發生火災的時間是在1997年的八月到十月和1998年的一月到五月，所以主要的觀察時間是由1997年的九月到1998年的五月這段時間，中間還有二個雨季，第一個是在1997年的十一月到1998年的一月，第二個是在1998年的五月以後；而在這個觀察地區的植物是以Dipterocarp 為主，另外則以沼澤植物和一些大形的pulp wood plantations。
研究的結果的發現到受到大火燒過的Dipterocarp的散射能量下降的量是3dB，而沼澤植物受到大火燒到後能量下降2dB；沒有被嚴重燒過的沼澤植物散射能量則是維持在-8dB所右，然最明顯的能量下降是在pulp wood plantations和non-forest大概是5.5dB，但是在雨季時，被燒過的雨林和沒有被嚴重燒過的雨林散射能量就沒有辨法明顯的區分出來，在1998年的五月散射能量幾乎是相同的，但是由coefficient of variation(CV)就可以很快的區分出來，被
大火嚴重燒過的Dipterocarp及pulp wood plantations的CV是上升的，而沼澤植物則是些微上升，沒有被嚴重燒過的Dipterocarp的CV也有明顯的上升，而沼澤植物是維持定值，pulp wood plantations
則是些微上升。（如上圖）
雖然燃燒的呈度是和土壤的水份有關，但是也和植物所形成的樹棚有關係，當樹棚經過一場大火的侵襲候，樹棚會被移除，所以土壞中的水份就會被蒸發掉，所以才會呈現乾乾的樣子，這也就是沒有被火燒過或者是沒有那麼被火燒那麼嚴重的地方，散射能量沒有下降那麼多的原因，因為合成孔徑雷達所發射出來的能量幾乎或部分被那些樹棚所反射回來，再來由pulp wood plantations和non-forest來看，因為大火把這些植物全部燒毀了，所以樹棚可以說都被破壞殆盡，因此能量下降最多，而Dipterocarp的能量下降不是很多，是因為大部的這種樹木沒有完全被燒毀即使是被火燒過這種樹仍然是站立的，所以樹棚還是部分存在著，而沼澤植物因為都是一些壞死的植物，所以沒有什麼可以被燒，即使有也可以當作是沒有被燒過一樣，因此能量並沒有明顯的下降幾是和沒有發生火災之前一樣；而燃燒過後經合成孔徑雷達照下來的影像是呈現橘色或是紅色，如果是沒有燒得那麼嚴重和沒有燒到的地方是呈現青色
運用SAR干涉繪製濕雪地
引子
我們知道，運用SAR繪製濕雪地的很有潛能。但是仍存在許多的顧慮，尤其是當入射角度低的時候，時常會無法分辨究竟是粗超的雪面還是小的液態水。因為在頻率低於X-Band的時候，乾雪地與沒有雪的地方其後向散射的差異很小。所以我們運用SAR來繪製地表影像。經由架設在瑞士與奧地利阿爾卑斯山的研究站實驗發現，後向散射係數以 5.3GHz ，而且偏極為 v-v 時， 假如入設角為 20 度，對於乾的雪地，粗操的濕雪地，表面有薄濕雪的覆蓋都有相同的回應。
一般來說，後向散設係數隨著潮濕程度的增加而減少。但我們又注意到，假如液態水的高度很高，大約30至40mm，以偏極化並不能分辨是 v-v h-h 還是 cross。目前的報告顯示出使用干涉的技術，尤其是角度的一致性，能有效的使用SAR繪製濕雪地的地貌。
結果
地表的凍結並不會造成一致性角度的減少，但卻在低後向散設上表現出來。。當一個基於後向散射係數的多時間分析有很大進步，基於濕雪的後向散射改變，將會特出於藉由角度一致性的結凍或是融雪現象。
濕雪情況的發生不能直接觀察藉由C-Band以及 v-v 偏極還有23度的傾角已經被證實了。
理由是小的傾角連同很小的液態物質以及可能是非常粗糙表面的蓋雪。已經見到了可以很簡單的以角度一致性的方法使的我們能辨識這個狀況。因為濕雪的狀態變化改變了折射幾何，以及一致角度的降低，
最後本方法還經過了實地探測的驗證。
阿拉斯加夏日的大規模 ERS-1 SAR 拼圖繪製地貌能力
引子
世界上最大的 SAR 影像之一就是以 800 ERS 所拼成的阿拉斯加州的夏天影像。由於下雨以及土壤溼度隨時間的變化，造成不同時間所掃描的影像有所不同。揪由一段時間搜尋適合的影像從1992到1993的資料，一幅近乎無縫的阿拉斯加州夏日大規模數位SAR影像已經完成了，解析度達到100公尺。它能應用在土壤水分，森林火災創傷，冰河，地質，以及火山性質上
應用
1.地質方面
2.冰河方面
3.土壤溼度方面
4.森林火災創傷方面
5.火山方面
展望與回顧
經由拼圖的方式對於區域地貌繪圖是很理想的資訊來源。
在不久的未來，更多的圖形工作都會完成把拼圖升級為印刷標準。
當然，3-D電腦動畫將會被用予以拼圖製作高品質的飛掠過去影片。
用SAR探測近海設施放出的油(oil spills near offshore installations)
Oil spills 對海洋環境是很重要的，因為它所造成的污染可能會對生態系統造成致命的影響。大型的油船或者是鑽油平台是很少發生事故的，所以對海洋的污染是很小的。反倒是船隻在運行中所釋放出的操作用油(operational oil)，估計佔了污染的20%左右。而且近海設施也會放出油污染海洋，所以只要有關係到油的，oil spills 就會永遠的存在。為了限制、防止這些污染，就有各種限制在油質的排放方面。而為了探測這些污染，船隻和飛機用SLAR(Side Looking Airborne Radar)、IR(Infrared)、UV scanners(Ultraviolet scanners)，來探測油質的所在。
雖然這些都是很有用的方法，但是受限範圍和高價的費用，所以專家開始注意到SAR(satellite Synthetic Aperture Radar)來探測油質。SAR可以掃到全球範圍的油質所在，而且有高度的空間解析(high spatial resolution)，又不受到日光和雲層的影響。
SAR可以測到short gravity waves(7.3cm sea surface waves using ERS C-band SAR)。在一般的天氣情況下，oil spills會使這些波衰減，沒有信號會傳回radar，這些地方就會出現黑色光滑
(dark slicks)的部分在SAR影像上(圖一)。所以有油質的地方，在SAR image上就是黑色的部分。這種影響在航空觀測系統(aircraft-based oil spill monitoring systems)已經用了10年之久，特別是在北海(North Sea)地區。1991年7月發射了ERS-1衛星。接著做了3年的實驗和測試，1994年6月在挪威建立了satellite-based oil spill monitoring service。這個service是用來快速處理並且解釋TSS(Tromsø Satellite Station)的ERS-1/2 SAR image。TSS是全天候分析SAR影像的工作站)。但是有些人為或是自然的現象在SAR image上也是黑色的，和油質是一樣的，如natural film, a current shear zone and rain cells等(圖二)。所以平行於TSS的處理，由在Norway的Nansen Environmental and Remote Sensing Center (NERSC)來作遠端的研究決定真正的oil spills所在，去除自然或人為所造成的slicks.於是區別方法就生成了。
主要的步驟如下：
l Initial processing of the SAR image:
包括了範圍的normalization，把16 to 8 bits 的pixels，變成每平方100m的pixels等等。
l A direct analysis:
找出來源(如果看得到的話)、形狀、大小、尺寸、texture、damping、gradient等等
l A contextual analysis:
關於所有情況(rain, temperature/season，海底地形等)都會有資料，把這些對應到SAR image上去。
l Model studies:
如果完成了上兩個步驟，就可以把模型做出來了。
l Drawing conclusions based on the combined results:
根據綜合的結果來畫出結論。
就可以找出含有oil spills的地方。
圖一
ERS-1 SAR image from 30 Oct. 1994
這張圖定出了好幾個spills，可以包含了連接英國和挪威近海設施的油質。
Original data ©ESA/TSS. Image analysis NERSC
(a) An ERS-1 SAR image of an ship spilling oil 60 km oOEthe coast of Sogn in western Norway. Image size is 12.5Ö12.5 km.
( b) ERS-1 SAR image of natural ” lmaligned parallel with a bright current shear or convergence zone. Image size is 25Ö25 km.
(c) Shear zone in ERS-2 SAR image. Image size is 50 kmÖ50 km.
(d) A cluster of rain cells in ERS-1 SAR image . The cell centres have a very low backscatter value and are surrounded by squall lines with a higher backscatter. Image size is 25 kmÖ25 km. Original data ©ESA/TSS. Image analysis NERSC.
結論與心得
根據這些資料顯示，SAR合成孔徑雷達在應用上非常廣泛，它可以應用在地質、冰河、土壤溼度、森林火災創傷、火山方面、以及環保油污的問題上，因為它的優點，所以可以隨時去測量，也不會有任何問題，對於副熱帶雨林的觀測，雖然未燃燒過的森林和燃燒不完全的森林所探測到的顏色幾乎相同，但是卻已經可以把燃燒殆盡的森林給區分出來，這對很多關於環境保護、經濟、基礎生產力等的計算和研究相當有幫助，對於雪地的計算，有多少雪要溶解掉，冰河的面積大小…等這些都可以幫助我們探討及研究冰期與間冰期，海平面的升降，環境變遷有關的學問，對於檢查是否有廢油排放到大洋中，也很有效果。SAR合成孔徑雷達雖然優點多但是在校正上也是一件麻煩的事，但是此儀器對於環境調查的貢獻相當多，相信日後必定是主力，在這次的蒐集之料中學到了蠻多和此相關的知識，雖然看不懂得也相當多，但是我想這些知識對日後和環境有關的幫助必定深遠。 參考書目
1. REMOTE SENSING ,2000,VOL,21,NO. 04, 0831—0837
2. REMOTE SENSING ,2000,VOL,21,NO. 08, 1657—1674
3. REMOTE SENSING ,2000,VOL,21,NO. 16, 3133—3138
4. REMOTE SENSING ,2000,VOL,21,NO. 21, 2141—2144
5. REMOTE SENSING ,2000,VOL,21,NO. , —
6. REMOTE SENSING ,2000,VOL,21,NO. , —
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