测绘科技▏天空之眼，lnSAR袭来
在了解InSAR之前，我们先要了解一下SAR。
SAR（Synthetic Aperture Radar），合成孔径雷达，就是利用雷达（Radar，Radio Detection And Ranging，无线电探测和测距）与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。雷达通常使用微波波段（大约从1mm到1m的波长范围），微波波段又可分为X、C、S、L、P波段等，不同波长与地物目标的相互作用会有不同的表现。
InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）就是合成孔径雷达干涉测量技术。干涉的概念常见于应用物理和光学等领域，是指两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成的新波形现象。
图1 杨氏双狭缝干涉实验与点源干涉实验
图2 干涉原理用于位移测量
InSAR就是通过两副天线同时观测（单轨道双天线模式）或两次平行的观测（单天线重复轨道模式），获得同一区域的重复观测数据，即单视复数影像对。由于两副天线和观测目标之间的几何关系，同一目标对应的两个回波信号之问产生了相位差，由此得到的相位差影像通常称为干涉图（interferogram），再结合观测平台的轨道参数和传感器参数等可以获得高精度、高分辨率的地面高程信息。
图3 单幅SAR测量与InSAR测量的差异
（后者可提供高程信息）
图4 干涉图
由于SAR传感器通常安置在卫星上，为求得高程，一方面要求获得准确的相位差，另一方面要求能估计出精确的轨道参数等，其数据处理流程通常包括影像配准、干涉图生成、噪声滤除、基线估计、平地效应消除、相位解缠、高程计算和纠正等。
从1969年NASA第一次采用InSAR技术对火星和月球表面进行观测以来，InSAR技术不断发展。欧空局、日本、俄罗斯、德国等相继跟进。各国学者也研究出了多种改进的方法，如D-InSAR（差分干涉雷达测量）、PS-InSAR（永久散射体雷达干涉测量）、CR-InSAR（人工角反射器干涉测量技术）、SBAS-InSAR（短基线干涉测量技术）等等。除了星载、机载InSAR以外，InSAR技术还可以用在地面上，出现了GB-InSAR。科研类和商业化的软件也不断诞生，如GAMMA、ENVI的SARscape、PIE、I.D.I.O.T、Doris、ROI_PAC等等。
我国从1996年起开展了SAR方面的研究，也取得了一些应用成果。但是数据源的限制制约了技术上的原始创新。2012年11月，我国环境一号C星发射成功，它搭载了S波段合成孔径雷达，为我们获取雷达数据做了突出贡献。 2012年12月9日，环境一号C星有效载荷首次开机成像，于18时19分下传第一轨数据。成功获取首幅合成孔径雷达影像图，影像图图像清晰，层次分明，信息丰富，大大提升了我国对地观测卫星的总体观测能力。目前，我国的高分3号也正投入运营中。
InSAR技术充分利用了雷达波束的相位信息形成地形的干涉图，然后通过测定相位差来确定地面点高程，生成DEM。干涉数据中不仅包含了通常的幅度信息，还包含了相干性信息以及相位差信息等，从多个方面反映了地物的特性，并且范围广、精度高（可达厘米级乃至毫米级的精度）等特点，因而具有广泛的应用领域，包括地形测绘、地表形变检测、地物与地貌分类、海洋表面状态监测、冰况监测等等。随着卫星技术、传感器技术、计算机技术的不断发展，InSAR这一天空之眼一定会尽早地进入专业人士的视眼，为人类的安全保驾护航。
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