天基干涉合成孔径雷达技术发展与展望

陈筠力，刘艳阳，陈重华，赵 迪

（1.上海航天技术研究院，上海 201109；2.上海卫星工程研究所，上海 201109）

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近些年来，星载干涉合成孔径雷达（InSAR）因其全天时、全天候、高分辨率、宽幅对地观测能力，得到了国内外的普遍关注与研究［1-6］。该技术利用多幅相干合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）的图像进行干涉处理，通过获取干涉相位得到主辅雷达相对目标的斜距差，进一步测量反演目标的位置及其运动变化信息［3-5］，已广泛应用于数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）生成［6-9］、大范围地表形变监测［11-15］、森林生物量反演［16-20］、海面流场测量［21-25］等领域。

20 世纪80 年代早期，ZEBKER 等［4］首次利用机载SAR 和卫星SeaSAT 卫星数据验证InSAR 技术的可行性。此后，国内外基于欧空局ERS-1/2［26］、ENVISAT ASAR［27］和Sentinel-1A/B［28］，加 拿 大RadarSAT-1/2［29］，日 本ALOS-2［30］等SAR 卫 星 数据开展了大量的重复航过InSAR 技术研究，如地表形变监测、高精度数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）获取等，有效地促进了相关理论方法和应用技术的迅速发展。重复航过星载InSAR 面临着严重的航过间大气延迟差异、时间去相干及基线测量精度低等问题，影响了DEM 生成精度［7］。

星载单航过InSAR 利用多副接收天线同时获取多幅相干SAR 图像进行干涉处理，可有效避免上述问题实现高精度DEM 获取。作为第1 个星载单航过SAR 系统，美国SRTM（Shuttle Radar Topography Mission）系统将雷达安装在60 m 长度的伸展臂两端，获取了南纬56°到北纬60°范围内满足DTED-2（Digital Terrain Elevation Data level 2）标准的DEM［31］。2010 年，德国发射 了TanDEM-X 卫星，与之前发射的TerraSAR-X 构成了全球第1 个分布式编队InSAR 卫星系统［7］。2016 年，TanDEM-X利用垂直航迹干涉技术实现了全球满足HRTI-3 标准的DEM 生成。此外，通过灵活的基线及载荷设置，TanDEM-X 还开展了沿航向干涉SAR 技术、极化干涉SAR 技术等科学试验，极大地促进了分布式编队卫星InSAR 技术的发展［32］。……