合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR）是一种基于微波遥感的空间对地观测技术，通过分析卫星或机载雷达系统获取的复数影像数据，实现地表高程重建和形变监测。自20世纪70年代首次应用于行星观测以来，InSAR技术已逐步发展为地质灾害预警、城市沉降监测、冰川运动分析等领域的核心工具。其核心优势包括：
- 🌍 全天候监测能力
微波信号可穿透云层、雨雾及黑暗环境，不受光照条件限制；
- 📏 毫米级测量精度
形变监测精度可达毫米级，高程测量精度在亚米级；
- 🛰️ 数百平方公里覆盖
单次卫星成像覆盖范围可达数百平方公里，支持区域级连续观测。
相位干涉与数据处理
相位差与形变反演
InSAR通过比较同一区域两次雷达观测的相位差（Phase Difference）提取形变信息。雷达波束的传播路径会因地表高程变化或位移发生微小改变，导致回波信号的相位差异。通过以下步骤实现数据解译：
- 影像配准（亚像素级精度）
精确对齐两幅SAR影像的像素位置，误差控制在亚像素级；
- 干涉图生成
将两幅复数值影像相乘，生成包含相位差的干涉图；
- 相位解缠
消除相位周期性模糊，恢复真实相位值；
- 形变量计算
结合卫星轨道参数和几何模型，将相位差转换为垂直或水平位移量。
时间与空间基线约束
- 时间基线
时间基线：两次观测的时间间隔需适应形变速率。例如，C波段（如Sentinel-1卫星）适用于短时间基线（＜84天）的快速形变监测（如地震），而L波段（如ALOS-2卫星）的长时间基线（＞360天）更适合缓慢地壳运动分析。
- 空间基线
卫星轨道间距的垂直分量需控制在一定阈值内（如C波段＜300米），以避免信号失相干。基线过长会导致相位噪声增加，需通过轨道优化或算法校正解决。
- 时序InSAR技术演进
传统单次干涉分析（D-InSAR）易受大气噪声和失相干影响。时序InSAR技术通过处理多时相影像（通常需20–100景），分离长期形变趋势、季节性波动和随机噪声。
- PS-InSAR（永久散射体技术）
针对城市区域中稳定的强反射体（如建筑物、桥梁），提取高精度形变序列；
- SBAS-InSAR（小基线集技术）
通过选择短空间基线的干涉对，提升植被覆盖区的数据可用性；
- DS-InSAR（分布式散射体技术）
利用地表自然散射体的统计特性，增强复杂地形的监测能力。
工程应用：从地质灾害到城市安全
地质灾害预警与评估
- 滑坡监测
2018年金沙江白格滑坡事件中，InSAR提前识别出加速形变阶段，结合逆速度模型（INV）预测滑坡时间窗口，为应急响应提供关键数据。
- 地震形变分析
InSAR可绘制地震同震形变场，量化断层滑动量。例如，1992年美国兰德斯地震的InSAR形变图被《Nature》选为封面，验证了该技术的可靠性。
城市基础设施安全
- 地面沉降防控
北京首都国际机场通过布设角反射器（CR），将监测精度提升至0.1毫米，精确追踪地裂缝扩展动态；
- 水库岸坡稳定性
库区采用InSAR专利技术，实现高陡反倾基岩的毫米级形变监测，揭示蓄水引发的渐进破坏机制；
- 地铁隧道监测
上海、墨西哥城等超大城市利用InSAR生成沉降风险地图，指导地铁线路的加固设计，减少因不均匀沉降导致的结构损伤。
水文地质与资源管理
- 地下水回弹监测
华北平原的研究显示，InSAR可检测到降雨周期与地下水回弹之间的3–6个月滞后效应，为含水层弹性模量计算提供新方法；
- 油气田沉降控制
通过InSAR监测油田开采引发的地表沉降，优化注水方案以避免地层塌陷。
InSAR技术以毫米级精度实现对地表形变的连续监测，其空前的时空分辨率可精准捕捉从数日到数十年尺度的地壳运动与地表形变特征。