SAR,全称为合成孔径雷达,是一种能产生高分辨率图像的特殊雷达系统。它不同于传统地面雷达,能通过“合成”长天线的效应,使用小天线从不同位置接收回波信号,从而实现高分辨率成像(如图1所示)。这种技术利用卫星在飞行中的时间差,模拟了长天线的效果,解决了真实孔径雷达因孔径限制而分辨率低的问题。
进一步发展的是合成孔径雷达干涉测量(InSAR),它是在SAR的基础上扩展的应用。通过两幅相同区域的SAR影像干涉,可以获得包含地形信息的干涉条纹图(图2)。InSAR利用双缝干涉原理,将两颗卫星的信号处理成干涉条纹,其中包含的地形信息变化量可以达到数十米(图4和5)。
对于地表微小形变的监测,DInSAR(合成孔径雷达差分干涉测量)更为敏感。通过比较不同时间的SAR影像,DInSAR可以精确捕捉地表形变,例如地震和矿业开采导致的变化(图7和8)。这种技术在灾害监测和管理中具有重要作用。
为了提高形变监测的精度和时间序列分析,时序差分干涉测量(如PSInSAR)被提出,它利用多个时间点的稳定散射体点进行形变信息提取,尤其适用于城市地面沉降和基础设施的形变监测(图10和12)。
总的来说,SAR、InSAR和DInSAR技术是现代空间对地观测的重要工具,它们在地形测绘、灾害监测和基础设施健康评估等方面发挥着关键作用。
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