中國(guó)太空天眼：高分三號(hào)監(jiān)測(cè)到亞厘米級(jí)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(cè)亞厘米級(jí)地面沉降，聽起來(lái)是不是有些不可思議？

高分三號(hào)(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(wàn)景C頻段多極化海洋和陸地SAR影像，為國(guó)內(nèi)外資源普查、臺(tái)風(fēng)預(yù)警、災(zāi)害評(píng)估、作物估產(chǎn)、極地考察等眾多應(yīng)用部門提供數(shù)據(jù)支持。

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)最新消息，該集團(tuán)五院張慶君研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合武漢大學(xué)地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)李振洪教授團(tuán)隊(duì)，在合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(InSAR)研究領(lǐng)域取得重大突破，獲取了高質(zhì)量重軌干涉SAR試驗(yàn)數(shù)據(jù)，生成了我國(guó)第一幅衛(wèi)星干涉SAR影像，并從影像中提取到亞厘米級(jí)的地面沉降信息，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)衛(wèi)星SAR影像干涉測(cè)量零的突破。

InSAR是一種通過合成孔徑雷達(dá)(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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用同一衛(wèi)星在不同時(shí)刻獲取同一地區(qū)兩幅SAR影像，進(jìn)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(cè)量可大范圍高密度地提取亞厘米級(jí)精度的地表形變信息，既能快速響應(yīng)地震、火山等地質(zhì)災(zāi)害，又能廣泛應(yīng)用于地殼運(yùn)動(dòng)、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(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

長(zhǎng)期以來(lái)我，國(guó)InSAR形變監(jiān)測(cè)研究完全依賴國(guó)外雷達(dá)衛(wèi)星，制約了我國(guó)民用InSAR形變監(jiān)測(cè)的發(fā)展。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院高分三號(hào)衛(wèi)星總指揮兼總師張慶君表示：現(xiàn)在，我們首次實(shí)現(xiàn)了我國(guó)雷達(dá)衛(wèi)星影像干涉測(cè)量，這是又一個(gè)里程碑式的突破。GF-3衛(wèi)星干涉測(cè)量的成功實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用標(biāo)志著中國(guó)雷達(dá)衛(wèi)星達(dá)到了又一個(gè)新的高度，開啟了我國(guó)自主雷達(dá)衛(wèi)星InSAR形變監(jiān)測(cè)的新進(jìn)程?！?/p>

圖解：上海地區(qū)GF-3衛(wèi)星雷達(dá)干涉影像(20161114-20170310): (i) 時(shí)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(zhǎng)方形區(qū)域有明顯地表形變信息(2個(gè)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(jí)精度

高分三號(hào)衛(wèi)星總指揮兼總師張慶君如是評(píng)價(jià)說(shuō)：“作為我國(guó)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(jī)電熱一體化設(shè)計(jì)技術(shù)、多極化相控陣天線技術(shù)、高精度SAR內(nèi)定標(biāo)技術(shù)、大型相控陣SAR天線展開機(jī)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(xiàng)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(biāo)定精度都達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先國(guó)際先進(jìn)的水平，這為我們獲取亞厘米級(jí)干涉測(cè)量精度提供了保障。”

武漢大學(xué)地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)李振洪教授表示：“在試驗(yàn)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(zhǎng)達(dá)600米，時(shí)間基線近4個(gè)月，其相干性仍舊較高水平，干涉圖像質(zhì)量也比較高，說(shuō)明中國(guó)的SAR衛(wèi)星研制水平已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平?！?/p>

圖解：河北黃驊地區(qū)GF-3衛(wèi)星雷達(dá)干涉影像(20170217-20170318): (i) 時(shí)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(yuǎn)離衛(wèi)星(即地面沉降)，藍(lán)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(hù)區(qū)，有明顯地面抬升信號(hào)。