激光雷达和InSAR：并非所有的遥感都是相同的

激光雷达和InSAR是一回事吗？在谷歌上搜索，你会得到大约375000个结果，但这并不意味着有375000份文件或文章来解决这个确切问题。但从所匹配到的答案中可以发现，解答问题的都是激光雷达和干涉合成孔径雷达（InSAR）是各个领域的专业人士。

关于激光雷达和InSAR的一个常见误解是它们是直接竞争的技术，虽然它们确实都是可用于测量地形和3D结构的遥感技术，但它们的测量内容不同。激光雷达非常适合对表面地形或城市基础设施进行建模。

InSAR测量地形或建筑物随时间推移的位移。所以它们是互补的。您可以使用激光雷达创建基础 DEM 或 DSM，然后使用 InSAR 以毫米精度查看沉降区域的地形如何随时间变化。

他们的关键区别在于：一个表达地表地形与一个表达地表运动。

熟悉激光雷达的用户了解其提供密集土地覆被 3D 数据的能力。它能够获取精确的 3D X、Y 和 Z 坐标，使用户能够为林业、城市规划、地貌、采矿、山体滑坡和公用事业等一系列应用绘制特征图和建模。

InSAR 是一种提供平面和高度测量的 1D 或 2D 技术。垂直分量会引起混淆，导致人们认为InSAR和激光雷达一样，正在测量高程。不同之处在于，InSAR 的垂直测量值与地面上某个点的高程随时间变化相关，而不是真正的 Z 坐标。

InSAR不会告诉你某物的高度，但它会告诉你某物的运动。InSAR捕获数十万个点，对于任何测量点，它都可以以毫米级精度告诉您它是否在移动，它移动的方向（向上或向下或水平），以及移动是否在加速。它还可以提供数周、数月、数年或数十年的位移细节。

除了测量运动而不是纯粹的高度外，InSAR还基于卫星图像，使城市等大量感兴趣区域（AOI）能够在单个场景中覆盖，并且每周一次。使用激光雷达测量变化的成本太高，在大面积或频繁重复的情况下不切实际，并且会产生大约 10 厘米而不是毫米的精度。大面积覆盖、频率和精度使InSAR成为变形测绘技术。

然而，InSAR无法实现与激光雷达相同的空间覆盖范围，因为它受植被的影响更大。这使得激光雷达成为许多可交付成果的更好制图工具，例如 DEM、植被调查、建筑高度、公用设施线路测量和建模以及矿山废料堆等材料的体积。

InSAR涉及定期检查来自同一地理区域的卫星的SAR反向散射信号相位。相位差异是目标和卫星之间距离变化的直接结果，因为每次通过时点在地面上的位置略有不同。将两个从空间中相似有利位置拍摄的SAR图像结合起来，可以生成一个干涉图，该干涉图通过代表地面运动变化的彩色条纹图案来说明图像之间的相位差。

InSAR独特的时光倒流能力（近三十年）不仅可以为基于激光雷达的DEM提供历史背景，而且还有助于改变对土地管理和假定稳定地面的看法。

由于微小的移动可能导致重大事件和潜在的巨大破坏，了解地表不稳定性对于地质灾害管理、城市沉降、采矿、土木工程、石油和天然气或水务设施至关重要。

自1993年首次开发山体滑坡等地质灾害以来，分析、测绘和监测该技术一直是InSAR的主要应用，现在仍然是。虽然InSAR不是突发、快速山体滑坡的工具，但它在检测和监测“爬行山体滑坡”或根深蒂固、缓慢移动的滑坡方面非常有效，这些滑坡是一个持续的威胁。InSAR的速度细节还使用户能够分析一段时间内的土地移动，并可能根据历史运动预测山体滑坡如何继续移动。再加上激光雷达，它不容易受到地表破坏并且可以穿透植被，用户可以创建全面的山体滑坡地图并标记不稳定区域。

这些综合技术帮助黄石国家公园的当局为一条计划在活跃的山体滑坡脚趾附近重新规划的道路设计了更好的路线。由于不确定道路的风险，他们寻求InSAR历史分析，以验证山体滑坡是否在移动以及移动速度。TREA从2016年到2020年从欧洲哨兵1号卫星获得了现有的激光雷达DEM和115个场景。它使用其先进的SqueeSAR算法处理了整个图像堆栈，以制定130 km2区域内的位移时间表。2021 年 3 月，TREA 交付了 AOI 的颜色编码点云，其中每个点都有四年的变形历史（下图所示）。结果显示，在过去的几年里，这种特殊的滑坡以每年25毫米的速度迅速消退 - 这是一个令人惊讶的发现，使他们能够重新思考道路设计。

来源：lidarmag
作者：MARY JO WAGNER
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