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案例概述

      近年來，由于具備高精度形變監(jiān)測能力，InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達(dá)干涉測量）技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。InSAR技術(shù)屬于非接觸式測量的范疇，其形變測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)信號的波長，因此，InSAR技術(shù)的形變測量精度與雷達(dá)波長相關(guān)。對意大利COSMO-SkyMed星座系統(tǒng)而言，發(fā)射信號的波長為3.1cm（X波段），其形變測量精度能達(dá)到mm量級。

圖1InSAR形變測量基本原理示意圖

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

案例特色

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

   （1）監(jiān)測精度高

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

   （2）監(jiān)測范圍廣

      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，它的特點(diǎn)是飛得高、視域廣、監(jiān)測范圍大，一次就可監(jiān)測地表上百、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。

   （3）監(jiān)測連續(xù)性

      雷達(dá)按一定的時(shí)間間隔對地面同一目標(biāo)進(jìn)行周期或非周期的長期觀測，數(shù)據(jù)更新快，數(shù)據(jù)量豐富，可監(jiān)測地面目標(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，使用探測波段較長，在夜晚、大霧、云和雨等條件下也能對目標(biāo)進(jìn)行形變監(jiān)測，受天氣影響較小，可全天時(shí)全天候獲取數(shù)據(jù)，具備長時(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，形變測量精度可能會降低。

   （5）監(jiān)測實(shí)施方便容易

      傳統(tǒng)監(jiān)測方法需要布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，而雷達(dá)沉降監(jiān)測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)測帶來很大的便利。

   （6）成本相對低

      不需要觀測網(wǎng)的布設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而數(shù)據(jù)的成本相對不高，所以，對于大面積、時(shí)間長的沉降監(jiān)測服務(wù)好，而成本相對較低。

      InSAR技術(shù)具備獨(dú)特的優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為地表形變監(jiān)測領(lǐng)域極有發(fā)展?jié)摿Φ男率侄危彩菄H上地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測方法研究的主要方向之一。

案例展示