InSAR هي تقنية رصد أرضي تعتمد على الموجات الدقيقة، تحلل البيانات المركبة من أنظمة الرادار الفضائية أو الجوية لإعادة بناء التضاريس ومراقبة التشوهات. منذ أول تطبيق لها في السبعينات لرصد الكواكب، أصبحت أداة أساسية في إنذار الكوارث الجيولوجية ومراقبة هبوط المدن وتحليل حركة الأنهار الجليدية. المزايا الأساسية تشمل:
- 🌍 القدرة على الرصد في جميع الظروف الجوية
إشارات الميكروويف تخترق السحب والأمطار والظلام دون حاجة لإضاءة.
- 📏 دقة قياس مليمترية
دقة رصد التشوهات تصل إلى المليمتر، ودقة قياس الارتفاع تحت المتر.
- 🛰️ تغطية مئات الكيلومترات المربعة
التغطية الفضائية الواحدة تصل لمئات الكيلومترات مع مراقبة مستمرة للمناطق.
تداخل الأطوار ومعالجة البيانات
فرق الطور واستنتاج التشوه
يستخرج InSAR معلومات التشوه عبر مقارنة فرق الطور بين مشاهدتين راداريتين. التغيرات الدقيقة في مسار الموجات بسبب التشوه تسبب اختلافات طورية. خطوات التفسير تشمل:
- محاذاة الصور (بدقة تحت البكسل)
محاذاة دقيقة للبكسلات مع تحكم في الخطأ تحت مستوى البكسل.
- إنشاء صور التداخل
ضرب الصور المركبة لإنتاج صور فرق الطور.
- فك الالتفاف الطوري
إزالة الغموض الدوري لاستعادة القيم الطورية الحقيقية.
- حساب كميات التشوه
تحويل فرق الطور إلى إزاحات رأسية/أفقية باستخدام نماذج هندسية.
قيود الخط الزمني والبصري
- الخط الزمني
الفترة بين المشاهدات يجب أن تناسب معدل التشوه (مثال: النطاق C للمدد القصيرة <84 يومًا، النطاق L للمدد الطويلة >360 يومًا).
- البعد البصري
المسافة العمودية بين المدارات يجب ألا تتجاوز 300 متر للنطاق C لتجنب فقد التماسك.
- تطور تقنيات InSAR الزمنية
تقنيات السلاسل الزمنية تعالج 20-100 صورة لفصل الاتجاهات طويلة المدى عن الضوضاء.
- PS-InSAR (تقنية النقاط الثابتة)
ترصد الأجسام الثابتة في المناطق الحضرية بدقة عالية.
- SBAS-InSAR (تقنية المجموعات صغيرة البعد)
تحسين جودة البيانات في المناطق النباتية.
- DS-InSAR (تقنية المبعثرات الموزعة)
تعزيز القدرة على مراقبة التضاريس المعقدة.
التطبيقات الهندسية: من الكوارث إلى الأمان الحضري
إنذار وتقييم الكوارث الجيولوجية
- مراقبة الانهيارات
في حدث انهيار بايغ 2018، اكتشف InSAR مرحلة التسارع قبل 32 يومًا من الحدث.
- تحليل التشوهات الزلزالية
خرائط InSAR لزلزال لاندرز 1992 نُشرت في Nature كغلاف رئيسي.
أمان البنى التحتية الحضرية
- التحكم في هبوط الأرض
مطار بكين الدولي حقق دقة 0.1 ملم باستخدام عواكس زاوية.
- استقرار ضفاف الخزانات
رصد التشوهات في الصخور المائلة بدقة مليمترية.
- مراقبة أنفاق المترو
خرائط المخاطر في شنغهاي ومكسيكو سيتي قللت الأضرار بنسبة 40%.
الإدارة الهيدروجيولوجية
- رصد انتعاش المياه الجوفية
كشف InSAR عن تأخر 3-6 أشهر بين الأمطار وارتفاع المياه في شمال الصين.
- التحكم في هبوط حقول النفط
تحسين عمليات الحقن المائي لمنع الانهيارات.
تمكن InSAR من الرصد المستمر بدقة مليمترية، مع قدرة فريدة على تتبع الحركات من أيام إلى عقود.