案例概述

      近年(nián)來，由于具備高(gāo)精度形變監測能力，InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達幹涉測量）技術得到了迅猛的(de)發展。InSAR技術屬于非接觸式測量的(de)範疇，其形變測量基本原理(lǐ)示意圖如(rú)下圖所示。M和(hé)S分别為(wèi)形變發生前後SAR衛星的(de)位置。一(yī)般情況下，兩顆衛星不完全重軌，存在空間基線B。在形變發生前，目标點位于位置 ，形變發生後，目标點移動到位置 。當從幹涉相位中剔除模拟的(de)地(dì)形相位後，目标點在視(shì)線（LOS）方向的(de)形變量 與形變相位 的(de)關系可(kě)以表示為(wèi)：

      式(1)中， 表示雷達信号的(de)波長(cháng)，因此，InSAR技術的(de)形變測量精度與雷達波長(cháng)相關。對意大利COSMO-SkyMed星座系統而言，發射信号的(de)波長(cháng)為(wèi)3.1cm（X波段），其形變測量精度能達到mm量級。

圖1InSAR形變測量基本原理(lǐ)示意圖

      InSAR幹涉測量技術是基于雷達遙感的(de)新型空間對地(dì)觀測技術，它可(kě)以高(gāo)精度地(dì)監測大面積微小地(dì)面形變，實現對地(dì)表形變毫米級的(de)幾何測量。

案例特色

      與傳統的(de)GPS、水準測量這些基于離(lí)散點的(de)形變監測技術相比，雷達差分幹涉測量有其自(zì)身探測形變的(de)特點和(hé)長(cháng)處，主要表現在以下幾個方面：

   （1）監測精度高(gāo)

      雷達圖像分辨率可(kě)達m級，InSAR技術可(kě)監測到毫米級的(de)地(dì)表形變。

   （2）監測範圍廣

      目前獲取數據的(de)雷達主要以衛星或飛(fēi)機作為(wèi)搭載平台，它的(de)特點是飛(fēi)得高(gāo)、視(shì)域廣、監測範圍大，一(yī)次就可(kě)監測地(dì)表上百、上千平方公裏的(de)範圍，能夠對城市區域實現全覆蓋監測。

   （3）監測連續性

      雷達按一(yī)定的(de)時間間隔對地(dì)面同一(yī)目标進行周期或非周期的(de)長(cháng)期觀測，數據更新快，數據量豐富，可(kě)監測地(dì)面目标在時間序列上的(de)連續形變過程。

   （4）全天時全天候，受天氣影響小

雷達發射微波信号，使用探測波段較長(cháng)，在夜晚、大霧、雲和(hé)雨等條件下也能對目标進行形變監測，受天氣影響較小，可(kě)全天時全天候獲取數據，具備長(cháng)時間連續工作的(de)能力。但是，在極惡劣天氣條件下，相位信息受噪聲影響較大，形變測量精度可(kě)能會降低(dī)。

   （5）監測實施方便容易

      傳統監測方法需要布設水準點，而雷達沉降監測不受這些條件的(de)限制，一(yī)般隻需衛星獲取地(dì)表影像就可(kě)以，給沉降監測帶來很大的(de)便利。

   （6）成本相對低(dī)

      不需要觀測網的(de)布設和(hé)維護費用，而數據的(de)成本相對不高(gāo)，所以，對于大面積、時間長(cháng)的(de)沉降監測服務好，而成本相對較低(dī)。

      InSAR技術具備獨特的(de)優勢，現已經成為(wèi)地(dì)表形變監測領域極有發展潛力的(de)新手段，也是國(guó)際上地(dì)質災害變形監測方法研究的(de)主要方向之一(yī)。

案例展示