InSAR技术监测大坝形变2——InSAR技术的研究现状

SARculb——小孔径，画山河。

关于InSAR技术的研究现状，笔者将主要从成像体制与理论体制两个方面进行简述。

一、 成像雷达体制：
在成像体制方面SAR已经在多波段、多极化、多成像模式等各个方向拓展开来。
  （1）在波段方面，较早发射的SRTM航天测绘任务所用的航天器即为C波段，包括之后的Radarsat,Sentinel1，我国的HJ-1, GF-3,HISEA-1等都是C波段;   像TerraSAR、TanDEM 、COSOMO、ICEYE、Capella等都包含X波段的载荷频率； 而ALOS-2、Saocom 、TanDEM、NISAR、我国的LT-1等都包含L波段的频率； 除了上述应用较为广泛的波段外，其他频率的载荷波段SAR卫星也正蓬勃发展，如S波段的NISAR、P波段的Biomass、ku波段的齐鲁一号、ka波段的SWOT等。 从上述可见，SAR卫星工作的频率已呈现从长波到毫米波，从低频到甚高频的综合发展，全面开花态势。

  （2）在成像模式上，除较为常见的条带模式、扫描模式、聚束模式外，许多SAR卫星也在探索新的成像模式，如Sentinel-1的TOPS成像模式、TerraSAR的凝视聚束成像模式、视频SAR成像模式等等。而探索新的成像模式也在于实现高分辨率大宽幅的测绘成像，基于此目的，许多新式技术也被应用于SAR的成像体制如波束赋形、变脉冲重复频率、MIMO等。 在成像模式上双天线、双频等有时也会被加入设计。

  （3）除了上述两类的成像雷达体制，随着商业遥感的崛起，目前的SAR卫星更加倾向于重量低于500kg的小卫星星座布局，最典型的如TerraSAR-X和TanDEM-X构成的“姊妹星”、LT1A和LT1B构成的“兄弟星”，这两种双基协同的SAR工作模式对于SAR卫星遥感的后续应用具有较大的创新突破。而后续的SAR卫星也将出现多基协同成像、一发多收的成像体制。


二、 成像理论体制

在理论体制方面，SAR卫星遥感应用已从幅度、极化、强度、相位（干涉、极化干涉）等多个维度展开。
  （1）在幅度应用方面，除常见的遥感变化检测外，基于幅度信息的舰船目标识别、边界分类、水体提取等结合深度学习技术的应用方兴未艾，蓬勃发展。
  （2）在极化应用方面，极化分解技术作为理论体制中的重要创新已广泛应用于农作物的分类、识别等方面。
  （3）在强度方面，定标校正后的SAR影像的后向散射系数提取技术已广泛应用于农作物的识别与分类，洪水监测、回波体制研究等诸多方面。
  （4）在相位信息的利用方面，InSAR、PolInSAR技术已在地球物理动态变化、农林生物量反演等方面得到广泛应用。
  除上述应用以外，SAR影像与光学影像的融合配准、基于深度学习的降噪滤波和参数反演、geodeticSAR、MINISAR、UAVSAR、ISAR、动目标检测等等等等，可谓包举宇内，扶摇直上……

三、InSAR技术的研究现状：
  虽然基于SAR遥感技术的应用已广泛开展，而InSAR技术的应用却在其中发挥着重要作用，目前SAR卫星的成像体制设计与InSAR应用已成相互促进、唇齿影响关系。
  前文所述InSAR一张漂亮的解缠图曾登上nature杂志封面，而其描述的也正是地震的滑动，目前以D-InSAR技术为主的技术已在地震监测、板块滑动、同震形变场反演、火山喷发等方面应用广泛，自D-InSAR技术得到广泛关注以来，其在实际应用中时空去相关的问题、大气噪声的问题以及解缠误差的问题一直推进着InSAR技术在理论体制方面的诸多创新。


  此后诸多学者也陆续提出了许多时间序列的、多基线的PS-InSAR类技术，SBAS-InSAR技术，DS-InSAR技术等。
   此外，在参数反演的观测维度上InSAR技术也逐渐迭代不止于求解被观测区的LOS向形变信息，目前InSAR技术也已更新到了联合升降轨数据或者POT技术的三维形变解算等；

时序InSAR反演的形变点：

  除了在高维形变信息的求解以外InSAR技术也在其他信息的求解中炙手可热比如地下水的探测、大气相位的研究、相位残差的研究等，这些方面的应用探索也促使着InSAR技术在数据融合方面的开花结果，比较典型的例子便是大气相位估计的GACOS产品、GNSS融合InSAR、GRACE融合InSAR等。

三维形变解算：

  另一个比较重要的理论创新便是TomoSAR技术，TomoSAR技术与时序InSAR技术一脉相承，然而TomoSAR的实际应用却将InSAR的观测维度拓展至 “真三维”维度，TomoSAR技术应用的通俗理解可以简述为城市建筑的实景三维建模（PolTomoSAR估计森林高度），虽然乍一看并不稀奇，在实际生产中无人机的一掠而过也就能实现，但TomoSAR技术的理论创新却是毋庸置疑的，该技术的第一原理即为傅里叶变换，也就是说把数据维度从时域拓展到了频率域，开拓了SAR成像应用的一个重要方向。

PS-InSAR与TomoSAR高度反演 ：

   至今，InSAR技术行业内理论创新水平已达到了一定阶段，而更新一代SAR卫星产业浪潮的快速发展也在急促的拍打着InSAR技术的创新迭代，新一代的InSAR技术呼之欲出……