摘 要：合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）是一種快速發(fā)展的大地測(cè)量技術(shù)，能夠全天候獲取高精度、連續(xù)覆蓋的地面高程和地表形變信息。InSAR已在地形測(cè)繪、全球環(huán)境變化、災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用并取得了一系列成果。本文對(duì)包含有地質(zhì)體微波散射特性以及雷達(dá)穿透成像性技術(shù)的綜述，并對(duì)多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)在雷達(dá)遙感地質(zhì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與研究。

關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達(dá);遙感;地質(zhì)應(yīng)用

合成孔徑雷達(dá)干涉（synthetic aperture radar interferometry，InSAR）是正在發(fā)展中的極具潛力的微波遙感新技術(shù)，其誕生至今已近30年。起初，它主要應(yīng)用于生成數(shù)字高程模型（DEM）和制圖，后來(lái)很快被擴(kuò)展為差分干涉技術(shù)（differential InSAR，DInSAR）并應(yīng)用于測(cè)量微小的地表形變。近20年來(lái)，InSAR已在地形測(cè)繪、全球環(huán)境變化（冰川消融、凍土退化、冰川漂移、極地冰層變化等）、災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估（地震地殼形變、火山運(yùn)動(dòng)、山體滑坡、區(qū)域地面沉降等）、能源資源勘查（油氣田開采、礦藏資源開采、地下水抽采等）等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了一系列重要研究成果。高分辨率、多極化、多站、多星座組網(wǎng)SAR衛(wèi)星系統(tǒng)的長(zhǎng)足進(jìn)展，新型機(jī)載SAR和地基 SAR系統(tǒng)的逐漸成熟，顯著增強(qiáng)了地形測(cè)繪和地表形變監(jiān)測(cè)能力。

其中，災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估直接關(guān)系著人們的安全，如何準(zhǔn)備監(jiān)測(cè)形變地區(qū)顯得尤為重要。合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)能夠在最大程度下保證勘探結(jié)果的正確性，是現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)構(gòu)以及相關(guān)勘探隊(duì)伍使用的主要手段之一，并且成了現(xiàn)階段地質(zhì)勘探手段中最重要的技術(shù)。

一、應(yīng)用理論基礎(chǔ)

合成孔徑雷達(dá)使用衛(wèi)星或飛機(jī)搭載的合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)，通過(guò)兩副天線同時(shí)觀測(cè)（單軌模式），或兩次近平行的觀測(cè)（重復(fù)軌道模式），獲取地面同一景觀的復(fù)影像對(duì)。由于目標(biāo)與兩天線位置的幾何關(guān)系，在復(fù)圖像上產(chǎn)生了相位差，形成干涉紋圖。干涉紋圖中包含了斜距向上的點(diǎn)與兩天線位置之差的精確信息。根據(jù)復(fù)雷達(dá)圖像的相位差信息，利用傳感器高度、雷達(dá)波長(zhǎng)、波束視向及天線基線距之間的幾何關(guān)系，通過(guò)影像處理、數(shù)據(jù)處理和幾何轉(zhuǎn)換等來(lái)提取地面目標(biāo)地形的三維信息。而合成孔徑雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)（D-INSAR）是以合成孔徑雷達(dá)復(fù)數(shù)據(jù)提取的相位信息為信息源，利用復(fù)雷達(dá)圖像的相位差信息來(lái)精確地測(cè)量出圖像上每一點(diǎn)的三維位置和提取地面自標(biāo)微小地形變化或測(cè)量地表形變等。由于它可以穿過(guò)各種大氣云層，全天候、全天時(shí)獲取地面高程及形變信息，現(xiàn)已成為一種極具潛力的空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)。

二、遙感地質(zhì)應(yīng)用

合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)的應(yīng)用有一定的針對(duì)性，在這其中最主要的應(yīng)用就是熱帶雨林地區(qū)以及部分的沙漠地區(qū)，在這些地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探作業(yè)，應(yīng)用合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)能夠提供有效的幫助，并且隨著技術(shù)的推廣已經(jīng)能夠應(yīng)用至絕大多數(shù)的地質(zhì)勘探領(lǐng)域，在古河道的分步研究過(guò)程中合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)也獲得了應(yīng)用。相關(guān)的地質(zhì)勘探學(xué)家在21世紀(jì)初就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)在地質(zhì)勘探過(guò)程中的重要性，并且應(yīng)用至危地馬拉地區(qū)、伯利茲地區(qū)的地質(zhì)勘探過(guò)程中，通過(guò)數(shù)據(jù)的計(jì)算獲得了大量的雷達(dá)成像記錄，在這其中發(fā)現(xiàn)了綠化面積超過(guò)1200km2的古河道，并且依照當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、古河道河流面積以及人口的預(yù)測(cè)計(jì)算，能夠推斷出該地區(qū)就是中美洲曾經(jīng)最繁榮的農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)地區(qū)，這種古文明的發(fā)現(xiàn)是十分具有影響力的;除此之外也有一波地質(zhì)勘探學(xué)家曾經(jīng)在撒哈拉沙漠內(nèi)發(fā)現(xiàn)了類似的古文明遺址遺跡附近的古河道，雖然沙漠地區(qū)的氣候較為干旱，但是沙里的密度較為平均、沙粒的大小也處在同一水平線上，能夠作為經(jīng)典的合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)的試點(diǎn)區(qū)域，能夠有效地應(yīng)用SAR技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)體的勘探;除此之外對(duì)雷達(dá)成像的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，撒哈拉沙漠地區(qū)的古文明遺址一共有一個(gè)，古河道的長(zhǎng)度大約為900km，還有隱藏的雙環(huán)形火山口一個(gè)以及類似的火山結(jié)構(gòu)1300余個(gè)，在相關(guān)的合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)的幫助下能夠確認(rèn)該地區(qū)地下河植被覆蓋情況，微波的發(fā)射以及反饋能夠通過(guò)雷達(dá)的成像很好地研究地質(zhì)體的遺跡信息以及相關(guān)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)，能夠憑借合成孔徑雷達(dá)自身的較高辨別精度對(duì)地下建筑的內(nèi)部進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

三、多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)

曾經(jīng)有中國(guó)學(xué)者在進(jìn)行天山至北山的重要礦區(qū)遙感目調(diào)查的過(guò)程中，為了能夠保證雷達(dá)成像的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，為合成孔徑雷達(dá)技術(shù)中應(yīng)用了空間紋理信息處理技術(shù)和多光譜影響成像技術(shù)，在這其中，雷達(dá)所探測(cè)得到的數(shù)據(jù)能夠轉(zhuǎn)化為科技含量較高的高視角四極化的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)對(duì)各項(xiàng)探測(cè)數(shù)據(jù)的矯正分析過(guò)后能夠?qū)⒌刭|(zhì)探測(cè)的誤差控制在6m左右。除此之外通過(guò)合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)中的融合成像技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確的進(jìn)行地質(zhì)紋理的分辨，同時(shí)還擁有較為豐富的地質(zhì)巖石色調(diào)信息，從而實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)化的地質(zhì)信息解譯。

InSAR與不同類型的觀測(cè)數(shù)據(jù)融合，如InSAR 與GPS數(shù)據(jù)的融合，目前在時(shí)序InSAR中，對(duì)外部數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要是進(jìn)行InSAR結(jié)果的檢驗(yàn)、大氣校正等，InSAR與GPS數(shù)據(jù)的融合可以建立高精度、高分辨率的三維形變場(chǎng)，更重要的是我們需要研究InSAR與GPS數(shù)據(jù)在物理意義上的融合，也即InSAR與GPS數(shù)據(jù)如何在反演地震斷層及發(fā)震機(jī)理方面起到融合的作用。又如InSAR、GPS和重力資料的融合，可以從幾何和物理這兩個(gè)方面來(lái)研究質(zhì)量遷移和地殼運(yùn)動(dòng)，反演地震斷層和地震參數(shù)，研究地殼和巖石圈在構(gòu)造及深部應(yīng)力場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)和變形情況，定量分析長(zhǎng)期地震活動(dòng)性和危險(xiǎn)性區(qū)域。

現(xiàn)今，InSAR研究的國(guó)際合作日益加強(qiáng)，以中歐 “龍計(jì)劃”和歐盟“Terrafirma計(jì)劃”為代表的政府間 科技合作項(xiàng)目先后啟動(dòng)，拓寬了InSAR技術(shù)的應(yīng)用 領(lǐng)域，大大促進(jìn)了SAR/InSAR技術(shù)在地形測(cè)繪、地震變形、冰川運(yùn)動(dòng)、城市沉降等方面的科學(xué)應(yīng)用。而我國(guó)InSAR技術(shù)的發(fā)展與研究將主要集中在發(fā)展高分辨率、小型化衛(wèi)星，力爭(zhēng)在具有干涉模式的星載SAR方面取得突破;進(jìn)一步深化和拓展InSAR數(shù)據(jù)處理算法研究，以縮小與國(guó)際差距;進(jìn)一步推廣InSAR技術(shù)用于地表形變監(jiān)測(cè)和地形測(cè)繪等。

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作者簡(jiǎn)介：梁茹冰（1997—），女，漢族，河南許昌人，學(xué)生，工學(xué)碩士，單位：成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院資源與環(huán)境遙感專業(yè)，研究方向：遙感技術(shù)與應(yīng)用。