干涉合成孔徑雷達（英語：Interferometric synthetic aperture radar，縮寫：InSAR 或 IfSAR）是一種應用於測繪和遙感的雷達技術。這種測量方法使用兩幅或多幅合成孔徑雷達影像圖，根據衛星或飛機接收到的回波的相位差來生成數字高程模型或者地表形變圖。理論上此技術可以測量數日或數年間厘米級的地表形變，可以用於自然災害監測，例如地震、火山和滑坡，以及結構工程尤其是沉降監測和結構穩定性。



技術

合成孔徑雷達

合成孔徑雷達（SAR）是一種雷達形式，其中雷達數據的複雜處理用於產生非常窄的有效波束。 它可以用來形成相對固定目標的圖像；移動目標可以在形成的圖像中模糊或移位。 SAR 是主動遙感的一種形式：天線傳輸從圖像區域反射的輻射，而不是被動傳感 (反射是從環境照明中檢測到的)。 因此，SAR 圖像採集與自然照明無關，並且可以在夜間拍攝圖像。 雷達使用微波頻率的電磁輻射；典型雷達波長的大氣吸收非常低，這意味著雲層不會阻止觀測。

相位

影響相位的因素

InSAR 的難點



生成干涉圖

軟體

有許多 InSAR 處理軟體可供使用，其中有些對於學術用途是免費的。


* GMTSAR - 是完全開源的 InSAR 處理軟體，主要使用 c 寫成，由 cshell 串聯，使用地理繪圖軟體 GMT 生成結果。Github 主頁 [1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* IMAGINE InSAR - 是 ERDAS IMAGINE 遙感套件所包含的 InSAR 處理包，用 C++ 寫成。主頁是 [2] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 。

* ROI PAC - 由 NASA 的噴氣推進實驗室和 Caltech 開發。運行於 UNIX，可以在 The Open Channel Foundation 免費下載。

* DORIS - Delft University of Technology 開發的處理套件，C++ 寫成，一直到多個平台，基於 GPL 許可證發布：DORIS。

* Gamma Software - 商業套件，擁有多個模塊覆蓋了 SAR 數據處理、SAR 干涉、差分 SAR 干涉等。運行於 Solaris、Linux、Mac OS 和 Windows，研究機構可獲得大幅度的折扣 [3] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

* SARscape - 商業套件，擁有多個模塊覆蓋了 SAR 數據處理、SAR 干涉、差分 SAR 干涉等。作為 ArcView 和 ENVI 的擴展運行於 Windows、Linux 和 Mac OS 下 [4] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

* Pulsar - 商業套件，基於 UNIX [5] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

* DIAPASON - 法國空間局 CNES 開發，由 Altamira Information 維護，商業套件。運行於 UNIX 和 Windows [6]。

* SAR Studio - 商業套件，由迅感科技（北京）有限公司開發 [7] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），擁有多項核心技術、支持多種 SAR 衛星傳感器，具備強大的 SAR 處理能力，提供 150 餘個聯合開發商業級算法模塊，已成為一款綜合、可靠、高效的商業化地形高程反演和地表形變監測軟體系統。

* Skysense-InSAR - 商業套件，由洪都天順（深圳）科技有限公司開發，依託香港中文大學太空所研發團隊，運行於 Windows，主頁是

數據源



應用

構造

InSAR 可應用於構造形變，例如地震造成的地表位移。首次應用實在 1992 年 Landers 地震，很快便在全球各種地震之中普遍使用，特別是對 1999 年土耳其伊茲密特和 2003 年伊朗巴姆地震進行了深入研究。 InSAR 也可用於監測斷層。

火山監測

InSAR 被用於各種火山監測，包括爆發造成的形變，爆發中深層岩漿分布的變化造成的地表應變，火山體的重力延展，和火山構造形變信號。早期基於 InSAR 的火山研究對象包括埃特納火山，和基拉韋厄峰，隨著此領域的發展，更多的火山研究開始進行。儘管此技術作為可行的火山監測技術存在各種限制，例如衛星的重現時間、檔案數據的缺乏、相干性和大氣誤差，但它仍然廣泛應用於火山形變的學術研究。最近，InSAR 也被應用於衣索比亞的峽谷研究。

地面沉降

DEM 生成

永久散射體

永久或固定不變的散射體技術相對傳統 InSAR 來說是最近開發的，它基於對一些列干涉圖中保持相干性像素的研究。1999 年，義大利米蘭理工大學的研究人員開發了一種新的多圖象處理方式，這就是在一摞圖像中尋找地面上提供了穩定持久雷達反射的物體。這些物體可以是像素般大，通常是子像素大，出現於每一幅圖像中。

米蘭理工大學在 1999 年為此技術申請了專利，並在 2000 創建了附屬公司 Tele-Rilevamento Europa - TRE 來進行此技術的商業化操作和進一步的研究。

Some research centres and other companies were inspired to develop their own algorithms which would also overcome InSAR's limitations. In scientific literature, these techniques are collectively referred to as Persistent Scatterer Interferometry or PSI techniques. The term Persistent Scatterer Interferometry (PSI) was created by ESA to define the second generation of radar interferometry techniques.

Commonly such techniques are most useful in urban areas with lots of permanent structures, for example the PSI studies of European cities undertaken by the Terrafirma project. The Terrafirma project (led by Fugro NPA) provides a ground motion hazard information service, distributed throughout Europe via national geological surveys and institutions. The objective of this service is to help save lives, improve safety, and reduce economic loss through the use of state-of-the-art PSI information. Over the last 5 years this service has supplied information relating to urban subsidence and uplift, slope stability and landslides, seismic and volcanic deformation, coastlines and flood plains.



引用



參見


* 干涉

* ROI PAC

* 遙感

* 雷達

* 合成孔徑雷達



外部連結


* InSAR, a tool for measuring Earth's surface deformation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Matthew E. Pritchard

* Radar interferometry tutorial

* USGS InSAR factsheet （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* InSAR Principles （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, ESA publication, TM19, February 2007.

* B. Kampes, Radar Interferometry – Persistent Scatterer Technique, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht,The Netherlands, 2006. ISBN 978-1402045769