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案例概述

      近年來(lái)，由于具備高精度形變監測能力，InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達干涉測量）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衛星的位置。一般情況下，兩顆衛星不完全重軌，存在空間基線(xiàn)B。在形變發(fā)生前，目標點(diǎn)位于位置 ，形變發(fā)生后，目標點(diǎn)移動(dòng)到位置 。當從干涉相位中剔除模擬的地形相位后，目標點(diǎn)在視線(xiàn)（LOS）方向的形變量 與形變相位 的關(guān)系可以表示為：

      式(1)中， 表示雷達信號的波長(cháng)，因此，InSAR技術(shù)的形變測量精度與雷達波長(cháng)相關(guān)。對意大利COSMO-SkyMed星座系統而言，發(fā)射信號的波長(cháng)為3.1cm（X波段），其形變測量精度能達到mm量級。

圖1InSAR形變測量基本原理示意圖

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

案例特色

      與傳統的GPS、水準測量這些基于離散點(diǎn)的形變監測技術(shù)相比，雷達差分干涉測量有其自身探測形變的特點(diǎn)和長(cháng)處，主要表現在以下幾個(gè)方面：

   （1）監測精度高

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

   （2）監測范圍廣

      目前獲取數據的雷達主要以衛星或飛機作為搭載平臺，它的特點(diǎn)是飛得高、視域廣、監測范圍大，一次就可監測地表上百、上千平方公里的范圍，能夠對城市區域實(shí)現全覆蓋監測。

   （3）監測連續性

      雷達按一定的時(shí)間間隔對地面同一目標進(jìn)行周期或非周期的長(cháng)期觀(guān)測，數據更新快，數據量豐富，可監測地面目標在時(shí)間序列上的連續形變過(guò)程。

   （4）全天時(shí)全天候，受天氣影響小

雷達發(fā)射微波信號，使用探測波段較長(cháng)，在夜晚、大霧、云和雨等條件下也能對目標進(jìn)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(cháng)時(shí)間連續工作的能力。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(huì )降低。

   （5）監測實(shí)施方便容易

      傳統監測方法需要布設水準點(diǎn)，而雷達沉降監測不受這些條件的限制，一般只需衛星獲取地表影像就可以，給沉降監測帶來(lái)很大的便利。

   （6）成本相對低

      不需要觀(guān)測網(wǎng)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)間長(cháng)的沉降監測服務(wù)好，而成本相對較低。

      InSAR技術(shù)具備獨特的優(yōu)勢，現已經(jīng)成為地表形變監測領(lǐng)域極有發(fā)展潛力的新手段，也是國際上地質(zhì)災害變形監測方法研究的主要方向之一。

案例展示