案例概述

      近年來，由于具備高精度形變監測能力，InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達幹涉測量）技術得到了迅猛的發展。InSAR技術屬于非接觸式測量的範疇，其形變測量基本原理示意圖如下(xià)圖所示。M和S分(fēn)别爲形變發生(shēng)前後SAR衛星的位置。一(yī)般情況下(xià)，兩顆衛星不完全重軌，存在空間基線B。在形變發生(shēng)前，目标點位于位置 ，形變發生(shēng)後，目标點移動到位置 。當從幹涉相位中(zhōng)剔除模拟的地形相位後，目标點在視線（LOS）方向的形變量 與形變相位 的關系可以表示爲：

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

圖1InSAR形變測量基本原理示意圖

      InSAR幹涉測量技術是基于雷達遙感的新型空間對地觀測技術，它可以高精度地監測大(dà)面積微小(xiǎo)地面形變，實現對地表形變毫米級的幾何測量。

案例特色

      與傳統的GPS、水準測量這些基于離(lí)散點的形變監測技術相比，雷達差分(fēn)幹涉測量有其自身探測形變的特點和長處，主要表現在以下(xià)幾個方面：

   （1）監測精度高

      雷達圖像分(fēn)辨率可達m級，InSAR技術可監測到毫米級的地表形變。

   （2）監測範圍廣

      目前獲取數據的雷達主要以衛星或飛機作爲搭載平台，它的特點是飛得高、視域廣、監測範圍大(dà)，一(yī)次就可監測地表上百、上千平方公裏的範圍，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)定的時間間隔對地面同一(yī)目标進行周期或非周期的長期觀測，數據更新快，數據量豐富，可監測地面目标在時間序列上的連續形變過程。

   （4）全天時全天候，受天氣影響小(xiǎo)

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

   （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限制，一(yī)般隻需衛星獲取地表影像就可以，給沉降監測帶來很大(dà)的便利。

   （6）成本相對低

      不需要觀測網的布設和維護費(fèi)用，而數據的成本相對不高，所以，對于大(dà)面積、時間長的沉降監測服務好，而成本相對較低。

      InSAR技術具備獨特的優勢，現已經成爲地表形變監測領域極有發展潛力的新手段，也是國際上地質災害變形監測方法研究的主要方向之一(yī)。

案例展示