雷達衛星只量一件事：地面到衛星的距離變了多少。這一頁從「雷達怎麼拍照」開始，一步步走到「哪些坡測得到、哪些坡測不到」。每一節都可以拖動參數或按播放，照順序看最容易懂。
光學衛星就是照相機，靠太陽光，鏡頭把不同方向來的光送到不同格子，所以影像位置由「方向」決定。雷達衛星沒有鏡頭可以分辨方向。它自己發出微波脈衝，往側邊斜斜打下去，再用極準的碼錶記錄回音。近的地點回音先到、遠的後到，影像位置由「回音時間」也就是距離決定。按下按鈕看兩者的差別。
| 光學衛星 | 雷達衛星（如 Sentinel-1） | |
|---|---|---|
| 光源 | 太陽光 | 自己發射微波 |
| 夜間、雲雨 | 無法拍攝 | 照常拍攝，可穿透雲層 |
| 影像位置依據 | 方向 | 回音時間，也就是離衛星多遠 |
| 觀看方式 | 大致往下看 | 必須斜著往側邊看 |
| 幾何失真 | 少 | 前縮、疊置、陰影 |
| 能量測的 | 地表外觀 | 外觀，加上公分到毫米級的距離變化 |
Sentinel-1 的天線約 12.3 m 長、0.8 m 高，長邊順著飛行方向。天線越長波束越窄，所以沿飛行方向只照到約 4 km，垂直飛行方向卻能照到約 80 km。一次脈衝照亮的是一條細長帶子，長軸垂直於飛行方向。下面的動畫把時間放慢，左邊是地圖，右邊是同一時間影像正在組成的樣子。
一次脈衝的回音由近到遠依序取樣，每約 2.3 m 一格，所以一次脈衝填滿的是影像的「一整列」。沿飛行方向，單一脈衝照得太寬分不清楚，要把衛星飛過時連續數百次脈衝的回音依相位疊加，才把 4 km 壓縮到約 20 m。所以每一格像素背後，是很多次脈衝共同的結果。
Sentinel-1 IW 原始影像的格點約為斜距 2.3 m × 方位 14 m，投影到地面約 4 m × 14 m。實際能分辨開的大小（解析度）比格點稍大，地面約 5 m × 20 m。InSAR 分析時常再把幾格合併成一格（多視處理），降低雜訊，常見做成約 15 m 到數十公尺的方格。
右圖上半部：雷達把回音按「離衛星多遠」切格，兩條等斜距線之間沿視線方向相隔 2.3 m。這兩條線斜斜切過地面，落在地上的間距就被拉長成約 4 m。入射角越小，拉得越長。下半部：每一格都是細長條，沿飛行方向比較長，所以原始 SAR 影像直接打開會像被橫向壓扁。實務上常把斜距方向 4 格併成 1 格，得到約 16 m × 14 m、接近正方形的像素。
2.3 m 不是脈衝的間距，而是同一個脈衝的回音裡，相鄰兩個取樣點的距離差。雷達每秒取樣約 6,400 萬次，相鄰兩點只隔約 15 奈秒（15 × 10⁻⁹ 秒）。光在這段時間走約 4.6 m，回音一來一回要除以 2，就是 2.3 m。脈衝間距對應的是另一個方向，兩次脈衝之間衛星往前飛，照射位置沿飛行方向移動約 4 m。經過聚焦處理後，IW 模式輸出的 SLC 影像在方位方向約每 14 m 一格。
| 方向 | 由什麼決定 | 間距 |
|---|---|---|
| 斜距（橫向，一列之內） | 同一回音的取樣間隔，約 15 奈秒 光速 × 15.5 × 10⁻⁹ 秒 ÷ 2 ≈ 2.3 m | 2.3 m |
| 方位（縱向，列與列之間） | 脈衝間隔，約 0.6 毫秒 | 原始約 4 m，處理後約 14 m |
一列的格數等於子刈幅在斜距方向的長度除以 2.3 m。每個子刈幅在地面約 80 km 寬，雷達斜著看，換成斜距要乘上 sin θ，所以一列約 2 萬到 2.5 萬格。2 萬格乘以每格 15 奈秒（15 × 10⁻⁹ 秒）約 0.3 毫秒，剛好就是一批回音持續的時間。
| 子刈幅 | 入射角 | 地面寬 | 斜距長度 | 一列約幾格 |
|---|---|---|---|---|
| IW1 | 約 29–35° | 約 80 km | 約 42 km | 18,000–20,000 |
| IW2 | 約 35–41° | 約 80 km | 約 49 km | 21,000–23,000 |
| IW3 | 約 41–46° | 約 80 km | 約 55 km | 約 24,000 |
一個 burst 約 1,500 列，所以一塊 burst 約 3,000 萬格。一景影像每個子刈幅有 9 到 10 個 burst，三個子刈幅拼起來橫向約 6 萬多格。整景 SLC 有數億個像素，每格都存著振幅和相位，檔案動輒好幾 GB。表中為估算量級，實際列數與格數記錄在影像參數檔。
| 時間尺度 | Sentinel-1 IW 約略數值 | 對應的是 |
|---|---|---|
| 一次脈衝持續 | 數十微秒 | 一聲「喊叫」 |
| 脈衝間隔 | 每秒約 1,500 次以上，約 0.6 毫秒一次 | 原始資料的一列 |
| 一個 burst | 不到 1 秒，約 2.7 秒輪完 IW1、IW2、IW3 | 動畫中的青色方塊 |
| 一景影像 | 約 25 秒，涵蓋約 250 × 170 km | 下載的一個影像檔 |
| 同一地點再拍一次 | 單顆衛星 12 天，雙星 6 天 | InSAR 比較的兩期影像 |
最後一列才是 InSAR 在乎的「多久拍一張」。依 ESA 公告，2026 年 6 月底起由 Sentinel-1C 與 1D 組成雙星，同一地點標稱 6 天重訪一次。
同一份資料會加工成不同產品。10 m 是 GRD 高解析產品的像素間距。GRD 先在斜距方向把 5 格合併成 1 格降低雜訊，解析度因此變成約 20 m，再投影到地面、重新取樣成 10 m 的正方形網格，方便套疊地圖。像素間距比解析度小，稱為過取樣，約 20 m 以內的兩個物體仍然分不開。GRD 只留振幅、丟掉相位，所以不能做 InSAR。
| 產品 | 用途 | 像素間距 | 實際解析度 | 相位 |
|---|---|---|---|---|
| IW SLC | InSAR | 斜距 2.3 × 方位 14 m（地面約 4 × 14 m） | 地面約 5 × 20 m | 有 |
| IW GRD 高解析 | 影像判釋、淹水、變遷 | 10 × 10 m | 約 20 × 22 m | 無 |
| IW GRD 中解析 | 大範圍概覽 | 40 × 40 m | 約 88 × 90 m | 無 |
GRD 數值依 ESA IW GRD 產品規格。
不用，也等不起。以刈幅中段的斜距約 850 km 計算，脈衝來回 1,700 km 要 5.7 毫秒（5.7 × 10⁻³ 秒），但每約 0.6 毫秒就發射一次，所以空中同時有約 9 個脈衝在飛。不會搞混的原因是，一個子刈幅從近端到遠端斜距只差約 45 km，每批回音只持續約 0.3 毫秒，剛好落在兩次發射之間的空檔。衛星知道自己離地面多遠，就知道現在收到的是「第幾次之前」那個脈衝的回音。
動畫把時間放慢約兩千倍。上半部是空間：脈衝從衛星飛向地面（去程），回音再飛回衛星（回程），回音是一段約 45 km 長的波，因為近端先回、遠端後回。下半部是時間軸：每約 0.6 毫秒發射一次，回音抵達衛星的那段時間就是接收窗。
| 事件 | 時間 |
|---|---|
| 第 1 次發射 | 0 毫秒 |
| 第 10 次發射 | 5.4 毫秒 |
| 第 1 次脈衝的回音抵達（約 0.3 毫秒長） | 約 5.55 到 5.85 毫秒 |
| 第 11 次發射 | 6.0 毫秒 |
| 第 2 次脈衝的回音抵達 | 約 6.15 到 6.45 毫秒，落在第 11 與第 12 次之間 |
每次往後推 0.6 毫秒，第 n 次脈衝的回音固定落在第 n+9 與第 n+10 次發射之間。空中同時有幾個脈衝，雷達術語稱為 rank。0.6 毫秒的空檔裡，雷達只在回音抵達的約 0.3 毫秒「接收窗」取樣，前後留點餘裕避開下一次發射。三個子刈幅的斜距和脈衝頻率不同，間隔的次數可能是 9、10 或 11 個。順序固定，所以衛星不必辨認回音屬於哪一次，處理時照對應關係排列即可。
這也是 IW 模式要切成三個子刈幅的原因。如果一次照完 250 km，近端到遠端的斜距差將近 200 km，回音拉開超過 1 毫秒，前後兩批就會疊在一起。要避開只能降低發射頻率，但頻率太低，沿飛行方向又取樣不足。切成每段約 80 km，兩邊條件才能同時滿足。
地圖為示意。衛星的地面軌跡實際在刈幅近端外約 300 公里，圖中拉近畫出。單一脈衝帶子實際只有約 4 km 寬，圖中略為加粗。數值依據 ESA Sentinel-1 IW 模式說明，脈衝帶尺寸由波長與天線尺寸估算。
把所有「離衛星一樣遠」的點連起來，就是一條等斜距線。它其實是以衛星為圓心的圓弧，半徑就是斜距。Sentinel-1 的軌道高度約 693 公里，但雷達斜著看，到刈幅中段的斜距約 850 公里，近端約 770、遠端約 920 公里。半徑這麼大，落到一座山的尺度就幾乎是一組平行直線，方向和雷達視線垂直。相鄰兩條等斜距線夾住的帶子，就是影像的一格像元。帶子碰到多少地面，那一格就裝多少地面的回音。
雷達往側下方斜看，影像的橫軸不是地面距離，而是「斜距」，也就是每個地點離衛星多遠。同一時間回到衛星的訊號會落在同一個像元。圖中的紫灰虛線是通過山頂的等斜距線，線上每一點與衛星距離相同。
雷達發出脈衝後，回波按「離衛星多遠」依序回來。影像的每一格，就是兩條等斜距線夾住的那一條帶子。帶子碰到多少地面，那一格就裝多少地面的回波。按「播放」看波前由近到遠掃過去，或直接點下方任一格。
InSAR 量到的是位移在視線方向的投影。這裡假設坡面沿最大傾斜方向順坡滑動，位移同時有水平與向下兩個分量。在羅盤上拖動橘色箭頭可以改變坡向。
升降軌航向以 Sentinel-1 在台灣附近的約略值示意（升軌約 348°、向東看；降軌約 192°、向西看）。實際值請以影像參數檔為準。
干涉圖把兩次拍攝的相位差畫成顏色。相位每繞一圈，顏色就從頭輪一次，代表視線方向的距離變化了半個波長，Sentinel-1 約 2.8 公分。所以彩虹圈很像等高線，只是每一圈代表的不是高度，而是 2.8 公分的位移。下面模擬一處沉陷或滑動，拖動參數看圈數怎麼變，並對照下方剖面。
回音是一串波，波長 5.6 cm。雷達記錄的「相位」，就是回音抵達天線時，波正好走到一個週期裡的哪個位置，像時鐘指針的角度。地面下陷 d，回音一來一回多走 2d，指針就多轉 2d ÷ 5.6 圈。干涉圖把這個角度差塗成顏色。下陷 2.8 cm 時回音多走 5.6 cm，指針剛好轉一整圈回到原位，顏色也回到起點，所以彩虹圈每一圈代表 2.8 cm。
下表用上方第 06 節的坡度 α 與入射角 θ 即時計算。順坡滑動在視線上的投影，迎視坡是 sin(θ−α)，背視坡是 sin(θ+α)。
面向衛星的坡，雷達視線接近坡面的法線方向。順坡滑動是沿著坡面走，跟視線接近垂直，投影到視線上的量本來就小。回波強是因為坡面正對雷達，和位移敏感度是兩回事。
這個說法只看了水平分量。順坡滑動同時往下，往下的分量在迎視坡會抵銷朝向衛星的分量。真正敏感度最高的是背視坡，前縮與疊置則是另一個獨立的問題。
面對衛星的坡面回波強，但視線幾乎垂直坡面，順坡滑動投影到視線上的量很小。坡度接近或超過入射角時，還會出現前縮與疊置，資料品質更差。背對衛星的坡面敏感度最高，但坡度太陡會落入陰影。坡向接近南北的坡面，升降軌都不敏感，需要其他監測手段補足。
InSAR 用的是相位，但 SAR 影像本身的亮暗（振幅，也叫後向散射強度）一樣很有用。地表的材質、粗糙度、含水量一改變，彈回衛星的電波就跟著改變。比較事件前後兩張影像，變亮或變暗的地方就是有變化的地方。崩塌與淹水判釋都是靠這個原理。
青色粗箭頭是彈回衛星的回波，越粗代表越亮。下方兩個色塊是同一地表在 VV 與 VH 極化下的大致亮度（極化見本節後半）。
有兩個原因疊加。第一是面積效應：前縮讓一格像素對應的地面面積變大，格子裡的散射體變多，回波加總起來就比較強，坡度接近入射角時尤其明顯（見第 04 節的格子圖）。第二是角度效應：迎視坡正對雷達，局部入射角小，每單位面積本身就反射比較多回去。判釋崩塌或淹水前，通常先做「地形輻射校正」（RTC），扣掉面積效應，讓不同坡向的亮度可以互相比較。
| 觀測量 | 回答的問題 | 適合 | 需要的產品 |
|---|---|---|---|
| 振幅（亮暗） | 地表外觀有沒有變 | 淹水、突發崩塌、新增堆積 | GRD 即可 |
| 同調性 | 地表有沒有被擾動 | 崩塌範圍、地表破壞 | SLC |
| 相位（InSAR） | 動了多少公分 | 緩慢潛移、沉陷 | SLC |
雷達波是電磁波，電場會一邊前進一邊振動。振動方向是水平的叫 H，垂直的叫 V。雷達可以選擇用哪個方向發射，也可以用兩個方向接收，組合起來就是四種：第一個字母是發射、第二個是接收。
發射和接收方向相同的叫同極化（VV、HH），不同的叫交叉極化（VH、HV）。電波打到平面或粗糙地表，大多維持原本的振動方向，所以 VV 比較強。打進樹冠，在枝葉之間亂彈好幾次，振動方向被打亂，才會出現較多的 VH。所以 VH 特別能反映植被多寡，森林被沖掉時 VH 會明顯下降。
| 衛星與地區 | 可取得的極化 | 說明 |
|---|---|---|
| Sentinel-1，陸地（含台灣） | VV VH | 以 V 發射，同時用 V、H 接收 |
| Sentinel-1，極區海冰 | HH HV | 以 H 發射，H 對海冰判釋較有利 |
| Sentinel-1，大洋 | VV | 波浪模式，單極化 |
| 全極化衛星（如 ALOS-2、RADARSAT-2） | HH、HV、VH、VV | 輪流以 H、V 發射，可取得四種組合，但通常刈幅較窄、拍攝機會較少 |
Sentinel-1 每次拍攝只能選一種發射方向，所以最多只有兩種組合。ESA 依全球觀測計畫為每個地區排定模式：陸地以 VV+VH 為主，極區以 HH+HV 為主。台灣只看得到 VV、VH 是這個原因，不是衛星做不到 HH。要四種組合，需要全極化衛星。極化方式依 ESA Sentinel-1 觀測模式說明。
第 07 節的圓圈，是中心往下沉的單一沉陷。地震時斷層兩側往相反方向錯動，一側靠近衛星、另一側遠離衛星，條紋就會沿著斷層拉長，分成兩塊顏色順序相反的區域。下面模擬一條水平錯動的斷層，紅線是斷層，黑色箭頭是地表實際移動的方向與大小。
| 步驟 | 看什麼 | 在模擬圖上 |
|---|---|---|
| 1 | 先找不動的區域，當作數圈的起點 | 四周邊緣顏色平穩、條紋稀疏的地方 |
| 2 | 找斷層：條紋最密、顏色順序突然反轉，或一條雜訊帶 | 紅線附近。實際影像常因地表破裂與變形太大而失相干，斷層就藏在那條雜訊帶裡 |
| 3 | 判斷兩側方向：由外往斷層數，看色序是「遠離」還是「靠近」衛星 | 斷層兩側色序相反，一側遠離、一側靠近 |
| 4 | 數圈數：圈數 × 2.8 cm 是視線位移，不是實際錯動量 | 右側卡片顯示兩側的最大視線位移 |
| 5 | 換算實際錯動：需要升降軌一起看，或搭配 GNSS | 切換升降軌，同一個地震的條紋分布會不同 |
模擬採簡化的彈性錯動模型，只計算水平位移，用來說明圖案的成因，不代表真實地震的定量結果。
先抓住三個觀念就夠了。第一，雷達影像依「離衛星多遠」排位置，不是依方向。第二，因為斜著看，坡面會被壓縮、翻轉或擋住。第三，InSAR 只量得到沿視線方向的距離變化。本頁 01 到 08 節就是照這個順序安排的，09 節再補充振幅影像的用法。
不一樣。光學衛星靠太陽光和鏡頭，依方向把地物排進影像。雷達衛星自己發射微波脈衝，依回音抵達的先後排位置，所以可以日夜、穿雲拍攝，但也因此產生幾何失真。見 01 節。
是細長帶子，約 80 km × 4 km，面積約三百平方公里上下，這是由波長與天線尺寸估算的量級。天線沿飛行方向長 12.3 m、垂直方向只有 0.8 m，長邊方向的波束窄，短邊方向的波束寬，所以帶子的長軸垂直於飛行方向。見 02 節。
大致東西向，更精確是東北東到西南西。升軌往北偏西飛（約 348°）、向東看，帶子垂直於飛行方向。降軌往南偏西飛、向西看，帶子同樣大致東西向。因此在台灣，東西向的坡面才有迎視、背視之分，南北向坡面升降軌都不敏感。
不是。一次脈衝的回音由近到遠取樣，填滿影像的一整列；沿飛行方向的每一格，則是數百次脈衝合成的結果。Sentinel-1 每秒發射一千五百次以上的脈衝，一景影像約 25 秒拍完。InSAR 真正在意的是同一地點多久再拍一次，單顆衛星 12 天，目前雙星 6 天。見 02 節的時間尺度表。
約 2 萬到 2.5 萬格。每個子刈幅地面約 80 km 寬，換成斜距約 42 到 55 km，除以每格 2.3 m 就得到格數。近端的 IW1 較少，遠端的 IW3 較多。2 萬格乘以每格 15 奈秒約 0.3 毫秒，正好是一批回音持續的時間。見 02 節。
不是。2.3 m 是同一個脈衝的回音裡，相鄰兩個取樣點的距離差，由接收機每約 15 奈秒取樣一次決定（光速 × 取樣間隔 ÷ 2）。脈衝間距對應的是飛行方向，兩次脈衝之間照射位置往前移約 4 m，聚焦處理後 SLC 方位方向約每 14 m 一格。見 02 節。
10 m 是 GRD 高解析產品的像素間距，不是解析度。GRD 把斜距方向 5 格合併成 1 格降低雜訊，實際解析度約 20 × 22 m，再重新取樣成 10 m 網格方便套疊地圖。GRD 沒有相位，不能做 InSAR；InSAR 要用 SLC。見 02 節的產品比較表。
接近，但要分清楚格點和解析度。Sentinel-1 IW 原始影像的格點約為斜距 2.3 m × 方位 14 m，斜距投影到地面後約 4 m。能分辨開的大小稱為解析度，地面約 5 m × 20 m，比格點稍大。實際做 InSAR 時，通常會把多格合併成一格以降低雜訊，最後成果常是 15 m 到數十公尺的方格。
兩個都對，量的是不同距離。約 700 公里（精確約 693 公里）是軌道高度，也就是衛星到正下方地面的垂直距離。約 850 公里是斜距，也就是沿雷達視線斜看到刈幅中段的距離。斜距隨位置改變，IW1 近端約 770 公里，IW3 遠端約 920 公里，回音來回時間也從約 5.1 毫秒變成約 6.1 毫秒。等斜距線的圓弧半徑是斜距。
不用等。脈衝來回約 5.7 毫秒，但每 0.6 毫秒就發射一次，空中同時有約 9 個脈衝。一個子刈幅的回音只持續約 0.3 毫秒，剛好落在兩次發射之間的空檔，衛星依自己到地面的距離就能對上是哪一次脈衝的回音。這也是 IW 模式要切成三個子刈幅的原因，整個 250 km 一次照，回音會拉得太長而互相重疊。見 02 節的時間表。 第 n 次脈衝的回音，固定落在第 n+9 與第 n+10 次發射之間的空檔。
斷層兩側往相反方向錯動，一側靠近衛星、一側遠離，條紋沿斷層拉長，兩側色序相反。判讀時先找不動的邊緣，再找條紋最密、色序反轉或失相干的帶子，那就是斷層。圈數乘以 2.8 cm 是視線位移，要升降軌一起看或搭配 GNSS 才能換算實際錯動量。南北走向的斷層錯動幾乎垂直視線，不容易看出來。見 10 節。
是主要原因，但還有第二個。面積效應：前縮讓一格對應的地面變大，散射體變多，回波加總較強。角度效應：迎視坡正對雷達，局部入射角小，每單位面積反射較多。判釋前通常做地形輻射校正（RTC）扣掉面積效應。見 09 節。
比較事件前後的亮暗變化。淹水的水面像鏡子，回波大幅變暗；淹水的樹林或市區則因二次反射變亮。崩塌讓植被消失，VH 常明顯變暗，堆積的土石可能變亮。也可搭配同調性下降判斷地表擾動。陡坡可能落在疊置或陰影區，升降軌都要看。見 09 節。
H、V 是電場的振動方向，第一個字母是發射、第二個是接收。發射與接收方向不同叫交叉極化（VH、HV），主要來自植被裡的多次散射。Sentinel-1 每次只能選一種發射方向，ESA 的觀測計畫讓陸地（含台灣）用 VV+VH，極區用 HH+HV。四種組合要全極化衛星才有。見 09 節。
不會打亂脈衝之間的順序。回音要晚到 0.6 毫秒（6 × 10⁻⁴ 秒）才會錯排到下一個空檔，等於路徑要多繞約 90 km，而地面多次反射通常只多走幾公尺到幾十公尺。不過它會讓回音在同一列裡往後錯幾格，例如牆面與地面形成的二次反射，回音集中在牆腳，影像上成為很亮的線。這類穩定的強回音反而是 PS-InSAR 的好觀測點，人工角反射器也是利用三次反射。真正可能造成錯排的是「距離模糊」：刈幅外很遠的地物經天線旁瓣照到，回音剛好晚一整個空檔，形成淡淡的鬼影，Sentinel-1 在設計時已把它壓到很弱。
等斜距線是所有離衛星一樣遠的點連成的線，這些點的回音同時抵達。雷達把回音按時間切成一格一格，相鄰兩條等斜距線夾住的帶子就是一格像元。見 03 節。
每一格像元裝的是等斜距帶子碰到的地面。迎視坡和帶子接近平行，一格塞進好幾倍的地面，影像很亮但分不清位置。背視坡和帶子接近垂直，坡面被拉開到很多格，影像較暗但解析清楚。坡度超過入射角時，山頂和前方平地落在同一格，就是疊置。見 05 節的逐格動畫。
每一圈完整的色環代表視線方向約 2.8 公分的距離變化。從不動的邊緣數到中心，圈數乘以 2.8 公分就是相對位移；由外往內的色序代表遠離或靠近衛星，要對照圖例。圈越密代表位移變化越劇烈，一片雜訊則是失相干。見 07 節。
因為視線幾乎垂直坡面。順坡滑動同時往下，往下的分量會抵銷朝向衛星的分量，迎視坡的投影量只有 sin(θ−α)。坡度接近或超過入射角時，還會出現前縮與疊置，資料品質更差。背對衛星的坡面敏感度最高，但太陡會落入陰影。見 08 節。
參考資料：ESA Sentinel-1 Interferometric Wide Swath、ESA IW GRD 產品規格、Sentinel-1 orbital reconfiguration dates。升降軌航向與脈衝帶尺寸為示意估算，實際分析請以影像參數檔為準。