ps-insar 技术的软肋

2018年4月,灵鹊星座计划正式发布。这一计划的目标是在2025年把378颗卫星送上天,从而搭建起一张覆盖全球的监测网,彻底解决PS-InSAR受限于影像数量的问题。为了达成这个目标,自2018年起灵鹊遥感星座就开始了密集的发射行动。2019年3月,他们进行了双星技术验证实验;同年7月,HECATE-1载荷成功上天。从2020年到2022年,金紫荆一号系列卫星也在不断升空。等到2025年这些卫星全部部署完成,PS-InSAR技术就能实现全天候、高频次的地面沉降监测。 面对这些基础设施,PS-InSAR发挥了巨大的作用。大坝、高楼、地铁隧道这些重点区域几乎都被它承包了。只要有足够多的影像和密集的PS点,毫米级的沉降报告就能轻松拿到手。不过这项技术也有它的软肋。首先是影像门槛高,同一个地区至少需要25景SAR影像才能开始工作。其次是计算量惊人,成千上万个点位需要迭代回归运算,导致大范围高分辨率监测经常出现卡顿现象。另外,非人工地表的PS点比较稀缺,局部空白会让整体变化被平均掉。最后就是大气延迟的问题,无水源区的大气延迟较大,需要额外的手段来校正。 在城市这种高楼林立的环境中,PS-InSAR的表现要比SBAS好很多。它只使用一个稳定散射体来获取数据,省去了相位解缠带来的高程平滑步骤。而SBAS在解缠时会把地形一并抹平,高程误差就会悄悄进入最终的形变结果中。一句话概括就是:PS-InSAR对高程数据更加忠诚。 与传统差分雷达不同,PS-InSAR只盯着那些几十年都不挪窝的强散射体。城市里的高楼、灯塔、裸岩甚至角反射器都成了它眼中的钉子户。正是因为只关注这些固定点,结果比水准仪和GPS还要稳定——误差条直接压到了毫米级以下。 在处理流程上,PS-InSAR先是从SAR影像里选出永不移动的点作为永久散射体(PS点)。这些点通常是人工建筑、裸岩或者角反射器。然后把同一地区的多景单视SAR影像叠在一起,选一景做主菜,其余的都跟它配准。接着用幅度和相位双重稳定性来筛选PS点。最后去地形、去大气后,把相邻PS点的差分干涉相位再差分一次,用时空滤波或模型分解把形变信号从噪音中提取出来。这样毫米级的地面沉降瞬间就能显现出来了。