【葛大庆谈InSAR（九）】如何认识SAR数据的作用？如何发展我国民用SAR卫星？

葛大庆，雷达遥感研究所所长｜中国国土资源航空物探遥感中心

一、数据的源头作用

数据是遥感工作的源头，巧妇难为无米之炊！看过《舌尖上的中国》的人都应该明白，绝好的餐食背后是顶尖的食材和精致的制作工艺。去过河南洛阳的大概都知道，洛阳燕菜，其实是萝卜丝，吃过富春江酒楼的大煮干丝的人也明白，那不是简单的豆腐丝。前者是先进的工艺使得原材料不必出现，后者则是精美的汤汁使得原材料更为可口！这里，精美的食材背后，制作工艺很关键，厨子很关键！

打个比方，做遥感数据处理，搞各种方法技术研究的过程就好比“厨子在做菜”，基本目标是将各种数据加工、改进，或煮、或炖、或蒸、或煎，或炸，使之能让人可口的食用（提取专题信息满足应用）。对于InSAR从业者，我们离不开数据，数据质量千差万别，没有绝对完美的数据，而进行研究的任务就是解决面临的问题。

InSAR形变监测的成败在取决于科学合理的参数设计，这里的参数设计包含两个方面，即InSAR技术系统参数和观测对象变形参数，而SAR数据显然属于前者包含的内容。InSAR形变监测对数据的要求，不仅仅包含数据自身的质量，还有合理的数据方案设计，此二者与所采用的InSAR方法共同作用，构成了形变监测过程中的InSAR系统参数，间接的完成了观测方案优化设计。

就数据本身，在类型固定的条件下，其质量取决于SAR的相位测量精度、信噪比等，其次则是与卫星相关的轨道控制精度、基线范围等。这些参数看似简单，实际上在形变监测中起到决定性的作用。ESA从ERS到Sentinel-1a三代卫星的逐步发展就包含了对于上述参数的不断完善。

RADARSAT Constellation Mission星座与成像模式

TanDEM-L 卫星(反射面天线与DBF技术的结合)

面向地表三维结构与地表形变测量任务的TanDEM-L计划

二、形变监测工作对于SAR数据的技术要求

对于InSAR形变监测实际工作而言，SAR数据是前提保障。以地面沉降为例，目前常用的技术多是基于时间序列分析方法，如PSInSAR技术、SBAS方法等。在高精度的监测结果要求下，需要工作区具有较长时间（1—3年，视沉降状况和数据累积量而定）同一类型、同一模式、同一卫星的数据积累。

Sentinel-1双星轨道控制与TOPS成像模式

InSAR技术研发应用时的相互促进

三、对发展我国民用SAR卫星的一些思考

谈到卫星，我们国家对于SAR卫星的需求十分强烈，全国每年可能要花费上千万甚至更多的经费去购买国外的雷达数据，而常常因为数据冲突而使工作延迟。为了解决这一问题，我国民用卫星规划中已经将SAR卫星列为“十三五”重点发展计划。 

通过近20年以来SAR卫星系统与InSAR技术的发展的特点来看，二者互为促进，循序渐进。一方面InSAR形变测量与地形测绘的能力随着卫星能力的改进而逐步提升；另一方面，InSAR技术的研发又促使SAR卫星系统设计面向特定任务实现目标定制。

特别是近10年以来TanDEM-X系列与Sentinel系列卫星，由应用任务目标驱动卫星设计，进而开展SAR成像方法、卫星精确控制技术、卫星系统控制等分阶段开展关键技术研发，确保了SAR卫星系统的工作能力。这一发展模式为我国L-SAR卫星系统研发提供了诸多经验，是可供借鉴的成功案例。

卫星是行业应用的“上游”，行业应用对于卫星能力的要求是具体的。立足于InSAR应用层面，需要卫星朝着高分辨率、短周期、长波长以及卫星星座编队方向发展，逐步从面向InSAR需求的“专业星”向“全能星”方向发展。同时，改变以往单一的以某一个指标而决定卫星性能优劣的做法，而应该以系统的、综合的观点来设计和生产卫星。通过循序渐进的过程，逐步增加卫星的能力，适应多领域应用需求。

结束语

面对InSAR技术的现状，我在2012年时曾这样说过：曾是王谢堂前燕，飞入寻常百姓家。助力地学究天际，精研广用正当时！这与TRE公司 Ferretti博士对InSAR技术当前现状的认识极为相同，他说：“Till now，InSAR is a mature technology, and it is now time to use it(InSAR已成为一项成熟的技术，现在正是用它的时候).” InSAR将如同其他遥感对地观测技术一样，以连续的观测方式实现由“面－线－点”的测量，而这，也必将是测量这一学科和技术系统的发展方向，以此，“既见森林，又见树木！”

在应用中发挥InSAR测量的优势，则需多学科交叉和融合，要求 “InSAR scientists should learn more about the object of InSAR observed and understand much beyond the technology itself(InSAR科学家既要学习更多关于观测对象的知识，也要懂得更多InSAR技术以外的东西).” 但同时，必须理性而清醒的看到，现实中并不是所有的InSAR应用都能达到最佳的效果，因为“Failure is often perceived differently by different observers, so depends strongly on the participants and their philosophy(对失败来说，不同的观测者经常有不同的理解，它很大程度上取决于参与者及其意图)”！

不仅仅对于InSAR，甚至测量技术，这一观点可推广至更为广阔的领域。解决好这个问题取决于对研究对象和研究手段（广义的）能力与特性的深刻认识，唯此，方能做到知行统一！ 

最后，用InSAR研究与应用领域的开拓者，意大利米兰理工大学 Fabio Rocca教授的一句话作为结束语，“Good ideas come out in weekend, but you must work for them in weeks(瞬间出现的灵感，源于长期的积累）!”与大家共勉！

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