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案例概述

      近年來，由于具備高精度形變監(jiān)測(cè)能力，InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量）技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。InSAR技術(shù)屬于非接觸式測(cè)量的范疇，其形變測(cè)量基本原理示意圖如下圖所示。M和S分別為形變發(fā)生前后SAR衛(wèi)星的位置。一般情況下，兩顆衛(wèi)星不完全重軌，存在空間基線B。在形變發(fā)生前，目標(biāo)點(diǎn)位于位置 ，形變發(fā)生后，目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)到位置 。當(dāng)從干涉相位中剔除模擬的地形相位后，目標(biāo)點(diǎn)在視線（LOS）方向的形變量 與形變相位 的關(guān)系可以表示為：

      式(1)中， 表示雷達(dá)信號(hào)的波長(zhǎng)，因此，InSAR技術(shù)的形變測(cè)量精度與雷達(dá)波長(zhǎng)相關(guān)。對(duì)意大利COSMO-SkyMed星座系統(tǒng)而言，發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)為3.1cm（X波段），其形變測(cè)量精度能達(dá)到mm量級(jí)。

圖1InSAR形變測(cè)量基本原理示意圖

      InSAR干涉測(cè)量技術(shù)是基于雷達(dá)遙感的新型空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，它可以高精度地監(jiān)測(cè)大面積微小地面形變，實(shí)現(xiàn)對(duì)地表形變毫米級(jí)的幾何測(cè)量。

案例特色

      與傳統(tǒng)的GPS、水準(zhǔn)測(cè)量這些基于離散點(diǎn)的形變監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，雷達(dá)差分干涉測(cè)量有其自身探測(cè)形變的特點(diǎn)和長(zhǎng)處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

   （1）監(jiān)測(cè)精度高

      雷達(dá)圖像分辨率可達(dá)m級(jí)，InSAR技術(shù)可監(jiān)測(cè)到毫米級(jí)的地表形變。

   （2）監(jiān)測(cè)范圍廣

      目前獲取數(shù)據(jù)的雷達(dá)主要以衛(wèi)星或飛機(jī)作為搭載平臺(tái)，它的特點(diǎn)是飛得高、視域廣、監(jiān)測(cè)范圍大，一次就可監(jiān)測(cè)地表上百、上千平方公里的范圍，能夠?qū)Τ鞘袇^(qū)域?qū)崿F(xiàn)全覆蓋監(jiān)測(cè)。

   （3）監(jiān)測(cè)連續(xù)性

      雷達(dá)按一定的時(shí)間間隔對(duì)地面同一目標(biāo)進(jìn)行周期或非周期的長(zhǎng)期觀測(cè)，數(shù)據(jù)更新快，數(shù)據(jù)量豐富，可監(jiān)測(cè)地面目標(biāo)在時(shí)間序列上的連續(xù)形變過程。

   （4）全天時(shí)全天候，受天氣影響小

雷達(dá)發(fā)射微波信號(hào)，使用探測(cè)波段較長(zhǎng)，在夜晚、大霧、云和雨等條件下也能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行形變監(jiān)測(cè)，受天氣影響較小，可全天時(shí)全天候獲取數(shù)據(jù)，具備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的能力。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(cè)量精度可能會(huì)降低。

   （5）監(jiān)測(cè)實(shí)施方便容易

      傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法需要布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，而雷達(dá)沉降監(jiān)測(cè)不受這些條件的限制，一般只需衛(wèi)星獲取地表影像就可以，給沉降監(jiān)測(cè)帶來很大的便利。

   （6）成本相對(duì)低

      不需要觀測(cè)網(wǎng)的布設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而數(shù)據(jù)的成本相對(duì)不高，所以，對(duì)于大面積、時(shí)間長(zhǎng)的沉降監(jiān)測(cè)服務(wù)好，而成本相對(duì)較低。

      InSAR技術(shù)具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已經(jīng)成為地表形變監(jiān)測(cè)領(lǐng)域極有發(fā)展?jié)摿Φ男率侄?，也是國際上地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測(cè)方法研究的主要方向之一。

案例展示