案例概述

      近年(nián)來，由于具備高(gāo)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(jì)術(shù)得到(dào)了迅猛的發展。InSAR技(jì)術(shù)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(dào)位置 。當從(cóng)幹涉相(xiàng)位中剔除模拟的地形相(xiàng)位後，目标點在視線（LOS）方向的形變量 與形變相(xiàng)位 的關系可以表示為(wèi)：

      式(1)中， 表示雷達信号的波長(cháng)，因此，InSAR技(jì)術(shù)的形變測量精度與雷達波長(cháng)相(xiàng)關。對意大利COSMO-SkyMed星座系統而言，發射信号的波長(cháng)為(wèi)3.1cm（X波段），其形變測量精度能(néng)達到(dào)mm量級。

圖1InSAR形變測量基本原理示意圖

      InSAR幹涉測量技(jì)術(shù)是基于雷達遙感的新型空間對地觀測技(jì)術(shù)，它可以高(gāo)精度地監測大面積微小(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(shuǐ)準測量這些基于離散點的形變監測技(jì)術(shù)相(xiàng)比，雷達差分幹涉測量有其自(zì)身探測形變的特點和長(cháng)處，主要表現在以下(xià)幾個(gè)方面：

   （1）監測精度高(gāo)

      雷達圖像分辨率可達m級，InSAR技(jì)術(shù)可監測到(dào)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(fēi)機(jī)作為(wèi)搭載平台，它的特點是飛(fēi)得高(gāo)、視域廣、監測範圍大，一(yī)次就(jiù)可監測地表上(shàng)百、上(shàng)千平方公裡(lǐ)的範圍，能(néng)夠對城(chéng)市(shì)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(cháng)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(shàng)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(cháng)，在夜晚、大霧、雲和雨等條件(jiàn)下(xià)也能(néng)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(cháng)時間連續工(gōng)作的能(néng)力。但是，在極惡劣天氣條件(jiàn)下(xià)，相(xiàng)位信息受噪聲影響較大，形變測量精度可能(néng)會(huì)降低(dī)。

   （5）監測實施方便容易

      傳統監測方法需要布設水(shuǐ)準點，而雷達沉降監測不受這些條件(jiàn)的限制，一(yī)般隻需衛星獲取地表影像就(jiù)可以，給沉降監測帶來很大的便利。

   （6）成本相(xiàng)對低(dī)

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

      InSAR技(jì)術(shù)具備獨特的優勢，現已經成為(wèi)地表形變監測領域極有發展潛力的新手段，也是國(guó)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