案例概述

      近年来，由于具备高精度形变监测能力，InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达干涉测量）技术得到了迅猛的发展。InSAR技术属于非接触式测量的范畴，其形变测量基本原理示意图如下图所示。M和S分别为形变发生前后SAR卫星的位置。一般情况下，两颗卫星不完全重轨，存在空间基线B。在形变发生前，目标点位于位置 ，形变发生后，目标点移动到位置 。当从干涉相位中剔除模拟的地形相位后，目标点在视线（LOS）方向的形变量 与形变相位 的关系可以表示为：

      式(1)中， 表示雷达信号的波长，因此，InSAR技术的形变测量精度与雷达波长相关。对意大利COSMO-SkyMed星座系统而言，发射信号的波长为3.1cm（X波段），其形变测量精度能达到mm量级。

图1InSAR形变测量基本原理示意图

      InSAR干涉测量技术是基于雷达遥感的新型空间对地观测技术，它可以高精度地监测大面积微小地面形变，实现对地表形变毫米级的几何测量。

案例特色

      与传统的GPS、水准测量这些基于离散点的形变监测技术相比，雷达差分干涉测量有其自身探测形变的特点和长处，主要表现在以下几个方面：

   （1）监测精度高

      雷达图像分辨率可达m级，InSAR技术可监测到毫米级的地表形变。

   （2）监测范围广

      目前获取数据的雷达主要以卫星或飞机作为搭载平台，它的特点是飞得高、视域广、监测范围大，一次就可监测地表上百、上千平方公里的范围，能够对城市区域实现全覆盖监测。

   （3）监测连续性

      雷达按一定的时间间隔对地面同一目标进行周期或非周期的长期观测，数据更新快，数据量丰富，可监测地面目标在时间序列上的连续形变过程。

   （4）全天时全天候，受天气影响小

雷达发射微波信号，使用探测波段较长，在夜晚、大雾、云和雨等条件下也能对目标进行形变监测，受天气影响较小，可全天时全天候获取数据，具备长时间连续工作的能力。但是，在极恶劣天气条件下，相位信息受噪声影响较大，形变测量精度可能会降低。

   （5）监测实施方便容易

      传统监测方法需要布设水准点，而雷达沉降监测不受这些条件的限制，一般只需卫星获取地表影像就可以，给沉降监测带来很大的便利。

   （6）成本相对低

      不需要观测网的布设和维护费用，而数据的成本相对不高，所以，对于大面积、时间长的沉降监测服务好，而成本相对较低。

      InSAR技术具备独特的优势，现已经成为地表形变监测领域极有发展潜力的新手段，也是国际上地质灾害变形监测方法研究的主要方向之一。

案例展示