Интерферометрический радар с синтезированной апертурой
Интерферометрический радар с синтезированной апертурой , сокращенно InSAR (или устаревший IfSAR ), представляет собой радиолокационный метод, используемый в геодезии и дистанционном зондировании . Этот геодезический метод использует два или более радиолокационных изображения с синтезированной апертурой (SAR) для создания карт деформации поверхности или цифровой высоты с использованием различий в фазе волн , возвращающихся на спутник [1] [2] [3] .или самолет. Этот метод потенциально может измерять изменения деформации в миллиметровом масштабе за период от нескольких дней до нескольких лет. Он применяется для геофизического мониторинга стихийных бедствий, например, землетрясений, извержений вулканов и оползней, а также для проектирования конструкций , в частности, для мониторинга оседания и устойчивости конструкций .
Радар с синтезированной апертурой (SAR) — это форма радара, в которой используется сложная обработка радиолокационных данных для получения очень узкого эффективного луча. Его можно использовать для формирования изображений относительно неподвижных целей; движущиеся цели могут быть размыты или смещены на сформированных изображениях. SAR — это форма активного дистанционного зондирования: антенна передает излучение, которое отражается от области изображения, в отличие от пассивного зондирования, при котором отражение обнаруживается от окружающего освещения. Таким образом, получение изображений SAR не зависит от естественного освещения, и изображения можно делать ночью. Радар использует электромагнитное излучение в микроволновом диапазонечастоты; атмосферное поглощение на типичных длинах волн радара очень низкое, а это означает, что наблюдениям не мешает облачный покров.
SAR использует амплитуду и абсолютную фазу данных обратного сигнала. Напротив, интерферометрия использует дифференциальную фазу отраженного излучения либо от нескольких проходов по одной и той же траектории, либо от нескольких смещенных фазовых центров (антенн) за один проход. Поскольку исходящая волна создается спутником, фаза известна, и ее можно сравнить с фазой обратного сигнала. Фаза обратной волны зависит от расстояния до земли, так как длина пути до земли и обратно будет состоять из целого ряда длин волн плюс некоторая доля длины волны. Это наблюдается как разность фазили фазовый сдвиг в возвращающейся волне. Общее расстояние до спутника (т. е. количество полных длин волн) известно на основе времени, которое требуется энергии, чтобы совершить обратный путь до спутника, но особую роль играет дополнительная доля длины волны. интерес и измеряется с большой точностью.
На практике на фазу отраженного сигнала влияет несколько факторов, которые вместе могут сделать абсолютный возврат фазы в любом наборе данных SAR практически произвольным, без корреляции от пикселя к пикселю. Чтобы получить какую-либо полезную информацию от фазы, некоторые из этих эффектов должны быть изолированы и удалены. Интерферометрия использует два изображения одной и той же области, снятые с одного и того же места (или, для топографических приложений, с немного разных положений), и находит разницу в фазе между ними, создавая изображение, известное как интерферограмма. Это измеряется в радианах разности фаз и, из-за циклического характера фазы, записывается как повторяющиеся полосы, каждая из которых представляет собой полный цикл 2π.
Важнейшим фактором, влияющим на фазу, является взаимодействие с поверхностью земли. Фаза волны может измениться при отражении в зависимости от свойств материала. Отраженный сигнал от любого одного пикселя представляет собой суммарный вклад в фазу от многих меньших «целей» в этой области земли, каждая из которых имеет разные диэлектрические свойства и расстояния от спутника, что означает, что отраженный сигнал является произвольным и полностью не коррелирует с сигналом от соседних пикселей. Важно, однако, то, что она непротиворечива — при условии, что на земле ничего не меняется, вклады от каждой цели должны каждый раз суммироваться одинаково и, следовательно, исключаться из интерферограммы.
