案例概述

      近年來(lái)，由于具備高精度形變監測能(néng)力，InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達幹涉測量）技術得到了(le)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(lǐ)示意圖如(rú)下(xià)圖所示。M和S分(fēn)别為(wèi)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(jiān)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 。當從幹涉相位中剔除模拟的地形相位後，目标點在視(shì)線（LOS）方向的形變量 與形變相位 的關(guān)系可以表示為(wèi)：

      式(1)中， 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(guān)。對意大利COSMO-SkyMed星座系統而言，發射信号的波長為(wèi)3.1cm（X波段），其形變測量精度能(néng)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新(xīn)型空間(jiān)對地觀測技術，它可以高精度地監測大面積微小地面形變，實現(xiàn)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(zhè)些(xiē)基于離散點的形變監測技術相比，雷達差分(fēn)幹涉測量有其自身(shēn)探測形變的特點和長處，主要表現(xiàn)在以下(xià)幾個(gè)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(zuò)為(wèi)搭載平台，它的特點是飛得高、視(shì)域廣、監測範圍大，一(yī)次就(jiù)可監測地表上(shàng)百、上(shàng)千平方公裏的範圍，能(néng)夠對城市(shì)區域實現(xiàn)全覆蓋監測。

   （3）監測連續性

      雷達按一(yī)定的時(shí)間(jiān)間(jiān)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(xīn)快(kuài)，數據量豐富，可監測地面目标在時(shí)間(jiān)序列上(shàng)的連續形變過程。

   （4）全天時(shí)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，在夜晚、大霧、雲和雨等條件下(xià)也(yě)能(néng)對目标進行形變監測，受天氣影響較小，可全天時(shí)全天候獲取數據，具備長時(shí)間(jiān)連續工作(zuò)的能(néng)力。但(dàn)是，在極惡劣天氣條件下(xià)，相位信息受噪聲影響較大，形變測量精度可能(néng)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(zhè)些(xiē)條件的限制，一(yī)般隻需衛星獲取地表影像就(jiù)可以，給沉降監測帶來(lái)很大的便利。

   （6）成本相對低(dī)

      不需要觀測網的布設和維護費用，而數據的成本相對不高，所以，對于大面積、時(shí)間(jiān)長的沉降監測服務(wù)好(hǎo)(hǎo)，而成本相對較低(dī)。

      InSAR技術具備獨特的優勢，現(xiàn)已經成為(wèi)地表形變監測領域極有發展潛力的新(xīn)手段，也(yě)是國際上(shàng)地質災害變形監測方法研究的主要方向之一(yī)。

案例展示