測量地球的新利器—InSAR技術
近幾年地面下沉、礦山塌陷、地裂縫、滑坡等名詞經常出現在大眾的視野，這些災害的發生都有不同程度的地表形變出現，那地球因為微震或者人類活動產生的地表微小形變能夠測量嗎？InSAR（合成孔徑干涉雷達測量）技術的出現回答了這個問題。作為大范圍、可回溯、非接觸的地表形變調查與監測的高效手段，InSAR已成為目前研究熱點。從名字來看，InSAR由In和SAR兩部分組成，具體是什么呢，我們來解讀一下。
一、SAR（合成孔徑雷達）
SAR是輻射源（如衛星）沿著一定方向不斷移動，在不同位置上接收同一地物的回波信號并進行相關解調壓縮處理的側視雷達。合成孔徑就是衛星接收同一地物這段時間在軌道上行駛的距離。SAR獲取數據不受氣象條件影響，能夠長時間、大范圍的對地表進行穩定、連續的觀測，通過提供與地物散射特性有關的幅度、相位、頻率和極化等豐富信息，揭示地學現象的時空變化規律，具有巨大的應用潛力。
二、In（干涉）
干涉是InSAR技術的核心，為什么要干涉成像呢？
當我們讓衛星環繞地球一圈對地球表面進行掃描，如果只對地球表面掃描一次得到回波，那只能得到絕對的振幅和相位信息，因為地表散射體從形狀和分布上錯綜復雜，我們很難從一次回波信息中提取散射體的位置和高度。如果衛星連續兩次甚至多次掃描同一目標，并且假設兩次掃描期間地表沒有發生任何形變，我們就可以從中求解地形起伏信息。這是InSAR第一個應用，求取標準地形模型（DEM）。如果兩次掃描同一地區期間，假設地表沒有發生任何形變，但實際地面發生了地震或者人為活動導致的地表下沉等，那通過已有的精細DEM消除地形影響就能得到地表的微小形變，這是InSAR的第二個應用，測量地表形變。
一、SAR（合成孔徑雷達）
SAR是輻射源（如衛星）沿著一定方向不斷移動，在不同位置上接收同一地物的回波信號并進行相關解調壓縮處理的側視雷達。合成孔徑就是衛星接收同一地物這段時間在軌道上行駛的距離。SAR獲取數據不受氣象條件影響，能夠長時間、大范圍的對地表進行穩定、連續的觀測，通過提供與地物散射特性有關的幅度、相位、頻率和極化等豐富信息，揭示地學現象的時空變化規律，具有巨大的應用潛力。
SAR數據獲取方式包括星載、機載和地面傳感器。星載是目前應用最廣且應用效果較好的方式，常用的星載SAR數據包括歐空局的Sentine1、日本的ALOS-2、意大利的Cosmo-Skymed、加拿大的RADASAT2、德國的Terrasar-X以及中國的GF-3等。具體參數如下：
| 數據源 | 基本參數 | 應用方向 | 獲取方式 |
| Sentine1 |
C波段、多極化 4種工作模式（SM、IW、EWS、WV） 分辨率5*20米 |
地表形變 大范圍資源監測 |
免費，中國區提供IW模式 |
| ALOS-2 |
L波段、多極化、 3種工作方式、6種成像模式 最高分辨率1米 |
地表形變 資源監測 |
付費 |
| Cosmo-Skymed |
X波段、多極化、多入射角 3種工作方式、5種成像模式 最高分辨率1米 |
地表形變 高分辨率資源監測 |
付費 |
| RADASAT2 |
C波段、多極化 3種工作方式 最高分辨率3米 |
地表形變 高分辨率資源監測 |
付費 |
| Terrasar-X |
X波段、多極化、多入射角 4種成像模式 最高分辨率1米 |
地表形變 高分辨率資源監測 |
付費 |
| GF-3 |
C波段、多極化 12中成像模式 最高分辨率1米 |
資源監測（大范圍或局部高分辨率） | 各省衛星中心 |
干涉是InSAR技術的核心，為什么要干涉成像呢？
當我們讓衛星環繞地球一圈對地球表面進行掃描，如果只對地球表面掃描一次得到回波，那只能得到絕對的振幅和相位信息，因為地表散射體從形狀和分布上錯綜復雜，我們很難從一次回波信息中提取散射體的位置和高度。如果衛星連續兩次甚至多次掃描同一目標，并且假設兩次掃描期間地表沒有發生任何形變，我們就可以從中求解地形起伏信息。這是InSAR第一個應用，求取標準地形模型（DEM）。如果兩次掃描同一地區期間，假設地表沒有發生任何形變，但實際地面發生了地震或者人為活動導致的地表下沉等，那通過已有的精細DEM消除地形影響就能得到地表的微小形變，這是InSAR的第二個應用，測量地表形變。
InSAR是獲取高精度地面高程信息的前言技術之一，技術方法從傳統的D-InSAR（差分干涉測量）到時間序列分析的PS-InSAR（永久散射體）、SBAS（短基線）等越來越成熟，對于地表形變的監測能力已經達到了毫米級，精度與水準測量相當。
目前，InSAR在DEM更新、地面沉降、滑坡監測、城市建筑物穩定性評估等方面都有著明顯的優勢，特別是各地InSAR技術在滑坡監測方面實現了較好的應用效果，已成為地質災害早期識別的重要技術之一。
未來隨著SAR系統成像能力的不斷提高和InSAR技術的不斷發展，如何充分發掘和利用這些信息仍是重要課題，作為測量地球的新利器，InSAR必將擁有更廣闊的應用前景。
目前，InSAR在DEM更新、地面沉降、滑坡監測、城市建筑物穩定性評估等方面都有著明顯的優勢，特別是各地InSAR技術在滑坡監測方面實現了較好的應用效果，已成為地質災害早期識別的重要技術之一。
未來隨著SAR系統成像能力的不斷提高和InSAR技術的不斷發展，如何充分發掘和利用這些信息仍是重要課題，作為測量地球的新利器，InSAR必將擁有更廣闊的應用前景。
（注明：文章圖片來源互聯網）
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