空中看地震（二）

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小編的話：根據《科技日報》1月4日報道:我國地震立體觀測體系天基觀測平台的首顆衛星張衡一號2月將從酒泉衛星發射中心升空，將的發射將使我國實現從太空里「看」地震。為了解地球衛星和地震的關係，《上天入地》科普公眾號將分幾期介紹「空中看地震」。

雷達衛星看地震

一、雷達衛星探測地面

雷達衛星（Radar satellite）是載有合成孔徑雷達（SAR）的對地觀測遙感衛星的統稱。雷達衛星上裝載雷達，使用星載雷達向地面發射電磁波信號，通過接收目標反射的回波產生的相干圖像，獲得地球表面地形、地貌及表面微小變化。

雷達衛星與可見光和紅外衛星不同，它能全天候、全天時穿透雲層成像，這顯然比光學遙感衛星優越。雷達遙感數據在多學科領域中得到了廣泛的應用，例如農業、地質、地震、測繪等重要領域。

2010年6月21日，德國在拜科努爾發射場通過第聶伯火箭將一顆雷達衛星射入太空，這顆衛星與2007年發射的TerraSAR編隊飛行，執行全球最精確的3D繪製地圖的任務。這對衛星在全球範圍內一起測量地表高度變化，其精確度在2米範圍內。

測量三維地形的編隊飛行SAR衛星

我國在2016年8月10日發射高分三號雷達衛星。它是我國研製的首顆多極化、C頻段合成孔徑雷達衛星，同時也是世界上性能最先進的C頻段多極化合成孔徑雷達衛星。

高分三號所在的高分家族是我國16個重大科技專項之一，被稱為「天眼」工程。這一工程的目標就是通過系列高解析度衛星的發射，到2020年形成我國全天候、全天時、全球覆蓋的陸地、大氣、海洋對地觀測體系。

與「光學」遙感衛星相比，「微波」遙感衛星的最大特點是具備全天時、全天候的成像能力。這意味著高分三號不需要藉助光線，不論颳風下雨，還是白天黑夜、風沙霧霾都能工作，特別適用於防災減災。在地震、滑坡、洪澇等自然災害發生時往往伴隨惡劣的氣象條件，需要快速響應提供災區第一手圖像信息，這時高分三號的微波成像衛星往往發揮更大的作用。

衛星發射

高精度監測干涉測量雷達衛星對提高地震行業衛星應用能力，逐步構成多層次、立體、動態的天地一體化對地觀測體系提供了有力支撐。以地震行業的三大工作體系（監測預報、震害防禦、應急救援）為主要目標，深入挖掘雷達衛星的高空間解析度、全天時全天候工作的特點，充分發揮雷達衛星地震形變監測、地震災害防禦與地震災害應急等方面的重要作用是空中看地震的重要內容，它將進一步促進遙感地震業務化應用水平，為我國和全球防震減災服務。

二、衛星如何監測地殼變形？

合成孔徑雷達干涉測量技術（INSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar）是傳統的SAR遙感技術與射電天文干涉技術相結合的產物。以同一地區的兩張SAR圖像為基本處理數據，通過求取兩幅SAR圖像的相位差，獲取干涉圖像，然後經相位解纏，從干涉條紋中獲取地形高程數據的空間對地觀測技術，是一種應用於測繪和遙感的雷達技術。這種測量方法使用兩幅或多幅合成孔徑雷達影像圖，根據衛星或飛機接收到的回波的相位差來生成數字高程模型或者地表形變圖。

INSAR測量原理圖

InSAR可以測量地面點的高程變化，是目前空間遙感技術中獲取高程信息精度最高的一項技術。由於它可以獲得全球高精度、高可靠性（全天時、全天候）的地表變化信息，因而能夠有效地監測由自然和人為因素引起的地表形變。InSAR就是通過雷達衛星在相鄰重複軌道上對同一地區進行兩次成像，利用其所記錄的相對相位干涉處理，解算並獲取地形高程數據。

運用InSAR及其差分技術進行地面位移觀測是近年發展起來並得到日益重視的新方法。對不同地區地面形變的最新研究結果表明，合成孔徑雷達干涉及其差分技術在地震形變、冰川運動、地面沉降及滑坡等研究與監測中有廣闊的應用前景，具有不可替代的優勢。