激光雷達(dá)和InSAR：并非所有的遙感都是相同的

  很多人認(rèn)為激光雷達(dá)和 InSAR有相同的技術(shù)路徑，是直接競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)。雖然它們都是可用于測(cè)量地形和 3D 結(jié)構(gòu)的遙感技術(shù)，但它們的測(cè)量對(duì)象是不同的。激光雷達(dá)非常適合模擬地表地形或城市基礎(chǔ)設(shè)施。InSAR 用來(lái)測(cè)量地形或建筑物隨時(shí)間的變形，所以它們是互補(bǔ)的。您可以使用激光雷達(dá)創(chuàng)建基礎(chǔ) DEM 或 DSM，然后使用 InSAR 來(lái)查看沉降區(qū)域的地形如何以毫米精度隨時(shí)間變化。

  他們的關(guān)鍵區(qū)別在于：一個(gè)表達(dá)地表地形與一個(gè)表達(dá)地表運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在更多人能夠了解各自的優(yōu)勢(shì)、各自的局限性以及如何同時(shí)使用激光雷達(dá)和 InSAR 的優(yōu)勢(shì)。

  激光雷達(dá)能夠獲取精確的 3D X、Y 和 Z 坐標(biāo)，能夠提供密集 3D 土地覆蓋數(shù)據(jù)，使我們能夠有一系列應(yīng)用：例如林業(yè)、城市規(guī)劃、地形地貌測(cè)繪、采礦、滑坡和公共事業(yè)。

  InSAR 是一種提供平面測(cè)量和高度測(cè)量的一維或二維技術(shù)。垂直分量會(huì)引起誤解，導(dǎo)致人們認(rèn)為 InSAR 和激光雷達(dá)一樣是在測(cè)量高程。不同之處在于，InSAR的垂直測(cè)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(biāo)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(yùn)動(dòng)。InSAR 能夠同時(shí)獲取數(shù)十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，對(duì)于任何測(cè)量點(diǎn)，它可以以毫米級(jí)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(shù)周、數(shù)月、數(shù)年或數(shù)十年的位移細(xì)節(jié)。

  除了測(cè)量運(yùn)動(dòng)而不是純粹的高度之外，InSAR 還基于衛(wèi)星圖像，對(duì)重要的感興趣區(qū)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(dá)測(cè)量大面積或頻繁重復(fù)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(cè)量。

  然而，InSAR 無(wú)法實(shí)現(xiàn)與激光雷達(dá)相同的空間覆蓋，因?yàn)樗苤脖坏挠绊懜蟆＿@使得激光雷達(dá)成為許多可交付成果的更好測(cè)繪工具，例如 DEM、植被調(diào)查、建筑高度、公用事業(yè)線路調(diào)查以及諸如礦山廢物堆等材料的建模和體積測(cè)量。

  InSAR 涉及定期檢查來(lái)自同一地理區(qū)域內(nèi)衛(wèi)星的SAR反向散射信號(hào)相位。相位的差異是目標(biāo)與衛(wèi)星之間距離變化的直接結(jié)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(yùn)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(dú)特的數(shù)據(jù)追溯能力，30 年時(shí)間不僅可以為基于激光雷達(dá)的DEM提供歷史背景，還有助于改變土地管理和假定為穩(wěn)定地面的觀點(diǎn)。

  其實(shí)，由于小運(yùn)動(dòng)有可能導(dǎo)致重大事件和潛在的大規(guī)模破壞，了解地表不穩(wěn)定性對(duì)于地質(zhì)災(zāi)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(cè)繪和監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）一直是 InSAR 的主要應(yīng)用，現(xiàn)在仍然如此。盡管 InSAR 不是用于應(yīng)對(duì)突然、迅速的滑坡的工具，但它在檢測(cè)和監(jiān)測(cè)“緩慢滑坡”或持續(xù)威脅的深層、緩慢移動(dòng)的滑坡方面非常有效。InSAR 的速度細(xì)節(jié)還使用戶能夠分析隨時(shí)間推移的土地運(yùn)動(dòng)，并可能根據(jù)歷史運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)滑坡可能如何繼續(xù)運(yùn)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(dá)，用戶可以創(chuàng)建全面的滑坡圖并標(biāo)記不穩(wěn)定區(qū)域。

  節(jié)選自LiDAR mag，作者：Mary Jo Wagner