中國太空天眼：高分三號監(jiān)測到亞厘米級地面沉降

我們的衛(wèi)星在距地面750公里的太空，能夠監(jiān)測亞厘米級地面沉降，聽起來是不是有些不可思議？

高分三號(GF-3)衛(wèi)星于2016年8月10日在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，2017年1月底正式投入使用，已獲取近10萬景C頻段多極化海洋和陸地SAR影像，為國內(nèi)外資源普查、臺風預警、災害評估、作物估產(chǎn)、極地考察等眾多應用部門提供數(shù)據(jù)支持。

據(jù)中國航天科技集團最新消息，該集團五院張慶君研究員團隊聯(lián)合武漢大學地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/英國紐卡斯爾大學李振洪教授團隊，在合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)研究領域取得重大突破，獲取了高質(zhì)量重軌干涉SAR試驗數(shù)據(jù)，生成了我國第一幅衛(wèi)星干涉SAR影像，并從影像中提取到亞厘米級的地面沉降信息，實現(xiàn)了我國衛(wèi)星SAR影像干涉測量零的突破。

InSAR是一種通過合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar)干涉相位信息獲取地表三維模型和地面沉降信息的差分技術(shù)。

簡單來說，就是利用同一衛(wèi)星在不同時刻獲取同一地區(qū)兩幅SAR影像，進行差分處理，去除地形起伏和其它因素的影響后獲取地表形變信息。

InSAR測量可大范圍高密度地提取亞厘米級精度的地表形變信息，既能快速響應地震、火山等地質(zhì)災害，又能廣泛應用于地殼運動、冰川、滑坡、城市/礦區(qū)地面沉降和人工建筑物的穩(wěn)定性等長期監(jiān)測。

長期以來我，國InSAR形變監(jiān)測研究完全依賴國外雷達衛(wèi)星，制約了我國民用InSAR形變監(jiān)測的發(fā)展。

中國航天科技集團五院高分三號衛(wèi)星總指揮兼總師張慶君表示：現(xiàn)在，我們首次實現(xiàn)了我國雷達衛(wèi)星影像干涉測量，這是又一個里程碑式的突破。GF-3衛(wèi)星干涉測量的成功實現(xiàn)和應用標志著中國雷達衛(wèi)星達到了又一個新的高度，開啟了我國自主雷達衛(wèi)星InSAR形變監(jiān)測的新進程?！?/p>

圖解：上海地區(qū)GF-3衛(wèi)星雷達干涉影像(20161114-20170310): (i) 時間基線: 116天; 空間垂直基線: 598米; (ii) 貫穿整幅影像，平行的干涉條紋主要由衛(wèi)星軌道精校正前的粗軌誤差引起; (iii) 紅色長方形區(qū)域有明顯地表形變信息(2個條紋，約5.6cm地表形變)，可能由地下水開采引起。

750公里外，亞厘米級精度

高分三號衛(wèi)星總指揮兼總師張慶君如是評價說：“作為我國自主研制的首顆C頻段多極化SAR衛(wèi)星，GF-3衛(wèi)星在研制過程中，突破了多模式陸海兼顧成像技術(shù)、整星機電熱一體化設計技術(shù)、多極化相控陣天線技術(shù)、高精度SAR內(nèi)定標技術(shù)、大型相控陣SAR天線展開機構(gòu)技術(shù)、大熱耗SAR天線熱控技術(shù)、脈沖大功率供電技術(shù)、大撓性星體條件下的衛(wèi)星控制技術(shù)等九項關(guān)鍵技術(shù)。衛(wèi)星的姿態(tài)控制精度、軌道控制精度、系統(tǒng)標定精度都達到國內(nèi)領先國際先進的水平，這為我們獲取亞厘米級干涉測量精度提供了保障?！?/p>

武漢大學地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/英國紐卡斯爾大學李振洪教授表示：“在試驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)GF-3衛(wèi)星SAR影像成像質(zhì)量穩(wěn)定，空間分辨率高，即使空間基線長達600米，時間基線近4個月，其相干性仍舊較高水平，干涉圖像質(zhì)量也比較高，說明中國的SAR衛(wèi)星研制水平已經(jīng)達到了國際先進水平?！?/p>

圖解：河北黃驊地區(qū)GF-3衛(wèi)星雷達干涉影像(20170217-20170318): (i) 時間基線: 29天; 空間垂直基線: 250米; (ii) 相位已解纏并轉(zhuǎn)化至形變量，紅色表示地表遠離衛(wèi)星(即地面沉降)，藍色表示地表移向衛(wèi)星(即地面抬升); (iii) 紅色橢圓區(qū)域位于南大港濕地自然保護區(qū)，有明顯地面抬升信號。