中國太空天眼:高分三號監測到亞釐米級地面沉降

2020-11-26 驅動之家

我們的衛星在距地面750公裡的太空，能夠監測亞釐米級地面沉降，聽起來是不是有些不可思議？

高分三號(GF-3)衛星於2016年8月10日在太原衛星發射中心成功發射升空，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，為國內外資源普查、颱風預警、災害評估、作物估產、極地考察等眾多應用部門提供數據支持。

據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合武漢大學地球空間信息技術協同創新中心/英國紐卡斯爾大學李振洪教授團隊，在合成孔徑雷達幹涉測量(InSAR)研究領域取得重大突破，獲取了高質量重軌幹涉SAR試驗數據，生成了我國第一幅衛星幹涉SAR影像，並從影像中提取到亞釐米級的地面沉降信息，實現了我國衛星SAR影像幹涉測量零的突破。

InSAR是一種通過合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar)幹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。

簡單來說，就是利用同一衛星在不同時刻獲取同一地區兩幅SAR影像，進行差分處理，去除地形起伏和其它因素的影響後獲取地表形變信息。

InSAR測量可大範圍高密度地提取亞釐米級精度的地表形變信息，既能快速響應地震、火山等地質災害，又能廣泛應用於地殼運動、冰川、滑坡、城市/礦區地面沉降和人工建築物的穩定性等長期監測。

長期以來我，國InSAR形變監測研究完全依賴國外雷達衛星，制約了我國民用InSAR形變監測的發展。

中國航天科技集團五院高分三號衛星總指揮兼總師張慶君表示：現在，我們首次實現了我國雷達衛星影像幹涉測量，這是又一個裡程碑式的突破。GF-3衛星幹涉測量的成功實現和應用標誌著中國雷達衛星達到了又一個新的高度，開啟了我國自主雷達衛星InSAR形變監測的新進程。」

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

750公裡外，亞釐米級精度

高分三號衛星總指揮兼總師張慶君如是評價說：「作為我國自主研製的首顆C頻段多極化SAR衛星，GF-3衛星在研製過程中，突破了多模式陸海兼顧成像技術、整星機電熱一體化設計技術、多極化相控陣天線技術、高精度SAR內定標技術、大型相控陣SAR天線展開機構技術、大熱耗SAR天線熱控技術、脈衝大功率供電技術、大撓性星體條件下的衛星控制技術等九項關鍵技術。衛星的姿態控制精度、軌道控制精度、系統標定精度都達到國內領先國際先進的水平，這為我們獲取亞釐米級幹涉測量精度提供了保障。」

武漢大學地球空間信息技術協同創新中心/英國紐卡斯爾大學李振洪教授表示：「在試驗過程中，我們發現GF-3衛星SAR影像成像質量穩定，空間解析度高，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，幹涉圖像質量也比較高，說明中國的SAR衛星研製水平已經達到了國際先進水平。」

圖解：河北黃驊地區GF-3衛星雷達幹涉影像(20170217-20170318): (i) 時間基線: 29天; 空間垂直基線: 250米; (ii) 相位已解纏並轉化至形變量，紅色表示地表遠離衛星(即地面沉降)，藍色表示地表移向衛星(即地面抬升);  (iii) 紅色橢圓區域位於南大港溼地自然保護區，有明顯地面抬升信號。

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