激光雷達和InSAR：并非所有的遙感都是相同的

  很多人認為激光雷達和 InSAR有相同的技術(shù)路徑，是直接競爭的技術(shù)。雖然它們都是可用于測量地形和 3D 結構的遙感技術(shù)，但它們的測量對象是不同的。激光雷達非常適合模擬地表地形或城市基礎設施。InSAR 用來(lái)測量地形或建筑物隨時(shí)間的變形，所以它們是互補的。您可以使用激光雷達創(chuàng )建基礎 DEM 或 DSM，然后使用 InSAR 來(lái)查看沉降區域的地形如何以毫米精度隨時(shí)間變化。

  他們的關(guān)鍵區別在于：一個(gè)表達地表地形與一個(gè)表達地表運動(dòng)?，F在更多人能夠了解各自的優(yōu)勢、各自的局限性以及如何同時(shí)使用激光雷達和 InSAR 的優(yōu)勢。

  激光雷達能夠獲取精確的 3D X、Y 和 Z 坐標，能夠提供密集 3D 土地覆蓋數據，使我們能夠有一系列應用：例如林業(yè)、城市規劃、地形地貌測繪、采礦、滑坡和公共事業(yè)。

  InSAR 是一種提供平面測量和高度測量的一維或二維技術(shù)。垂直分量會(huì )引起誤解，導致人們認為 InSAR 和激光雷達一樣是在測量高程。不同之處在于，InSAR的垂直測量與地面上某個(gè)點(diǎn)的高程變化相關(guān)，而不是與真正的Z坐標相關(guān)。

  InSAR不會(huì )告訴你某物的高度，但它會(huì )告訴你某物的運動(dòng)。InSAR 能夠同時(shí)獲取數十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，對于任何測量點(diǎn)，它可以以毫米級精度告訴我們它是否在移動(dòng)、它的移動(dòng)方向（向上、向下或水平）以及移動(dòng)是否正在加速。它還可以提供數周、數月、數年或數十年的位移細節。

  除了測量運動(dòng)而不是純粹的高度之外，InSAR 還基于衛星圖像，對重要的感興趣區域 (AOI) 在單個(gè)場(chǎng)景中覆蓋，并且每周覆蓋一次。使用激光雷達測量大面積或頻繁重復的變化成本太高且不切實(shí)際，并且它產(chǎn)生的精度約為 10 厘米而不是毫米。InSAR更適合大面積、高頻率和高精度變形測量。

  然而，InSAR 無(wú)法實(shí)現與激光雷達相同的空間覆蓋，因為它受植被的影響更大。這使得激光雷達成為許多可交付成果的更好測繪工具，例如 DEM、植被調查、建筑高度、公用事業(yè)線(xiàn)路調查以及諸如礦山廢物堆等材料的建模和體積測量。

  InSAR 涉及定期檢查來(lái)自同一地理區域內衛星的SAR反向散射信號相位。相位的差異是目標與衛星之間距離變化的直接結果，這是由于每次通過(guò)時(shí)地面上點(diǎn)的位置略有不同。從空間中相似的位置拍攝的兩張SAR 圖像會(huì )產(chǎn)生干涉圖，它通過(guò)代表地面運動(dòng)變化的彩色條紋圖案來(lái)說(shuō)明圖像之間的相位差。

  InSAR 獨特的數據追溯能力，30 年時(shí)間不僅可以為基于激光雷達的DEM提供歷史背景，還有助于改變土地管理和假定為穩定地面的觀(guān)點(diǎn)。

  其實(shí)，由于小運動(dòng)有可能導致重大事件和潛在的大規模破壞，了解地表不穩定性對于地質(zhì)災害管理、城市沉降、采礦、土木工程、石油和天然氣或水務(wù)公用事業(yè)至關(guān)重要。

  自 1993 年首次開(kāi)發(fā) InSAR 技術(shù)以來(lái)，分析、測繪和監測地質(zhì)災害（如滑坡）一直是 InSAR 的主要應用，現在仍然如此。盡管 InSAR 不是用于應對突然、迅速的滑坡的工具，但它在檢測和監測“緩慢滑坡”或持續威脅的深層、緩慢移動(dòng)的滑坡方面非常有效。InSAR 的速度細節還使用戶(hù)能夠分析隨時(shí)間推移的土地運動(dòng)，并可能根據歷史運動(dòng)預測滑坡可能如何繼續運動(dòng)。再加上不易受到地表破壞并且可以穿透植被的激光雷達，用戶(hù)可以創(chuàng )建全面的滑坡圖并標記不穩定區域。

  節選自L(fǎng)iDAR mag，作者：Mary Jo Wagner