InSAR服务平台，非专业人员一样也能用
——高分湖北中心推出InSAR处理软件Super-I
卫星合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)，是相对较新的空间对地观测技术，是传统的SAR遥感技术与射电天文干涉技术相结合的产物。通过对地面同一地区进行两次或多次平行观测，得到复图像对，从复图像对中提取相位信息，作为获取地表三维信息和变化信息的信息源，用以获取DEM和监测地表面的变化。
近日，高分湖北中心推出了InSAR卫星测绘与遥感解决方案——Super-I。该软件具备全自动完成基于InSAR技术的高精度地形三维重建任务能力，能够提供高精度地表微小形变监测服务，可为政府部门提供更可靠的监测预警，极大丰富了测绘与遥感的行业解决方案。软件具备以下特点。
1.全自动智能化处理，降低操作门槛
传统的InSAR软件系统具有两个弊端：其一，专业化要求高，需要作业员具有扎实的InSAR专业背景和经验，因此软件用户面窄，处理效果因人而异;其二，作业效率低，由于操作过程需要大量的人工干预，时间和人力成本大，难以实现业务化生产。
通过Super-I软件，作业员只需导入卫星数据产品，简单的几步操作即可完成作业，一键确认便能获取结果，能大大缩短工作进程，提升工作效率。
图1 Super-I软件操作流程
图2 软件界面布局
该软件还提供多种可视化的人机交互界面，能分别显示一个工程的单视复数影像、复数相位图、实数相位图、强度图、高度图等，同时用户编辑左侧边栏某影像时，该影像的变化会显示到中间绘图窗中，直接展现编辑后的效果，这使InSAR测绘生产或遥感监测更加直观、便捷、可控，即使不是专业人员也可以轻松作业。
2.可配置参数丰富，提升定制化服务能力
Super-I软件针对专业型用户推出了定制化的业务功能，专业的作业员根据需求可自行选择配置精细化的处理参数，生产个性化的InSAR影像成品。该功能在保证高精度的基础上，能使生成的结果更加灵活多样。
软件单独提供影像配准、影像重采样、多视处理、干涉计算、差分干涉计算、平地相位估计、相干性估计、干涉相位滤波、干涉相位解缠、基线参数估计、影像仿真、相位仿真、地理编码、RD模型精化、正射纠正、基线精化、干涉叠加、相干点目标提取、时序分析、相位高程转换、相位形变转换、数据格式转换、成果图绘制等数十种组件和工具，专业用户可根据自身需要，从相应的模块中选择合适的工具组合，调配合理参数，形成自定义工作流，从而完成高程提取，形变监测等各项任务。
图3 可提供数十种组件和工具
3.支持格式全面，保障数据适应能力
目前，该软件可处理大部分国际商业InSAR卫星数据，也支持新兴的国产高分3号卫星等SAR数据的处理。生成的产品形式兼容性强，支持常用软件格式，比如PNG、JPEG、GIF、RAW、BMP、TIFF、PSD等，便于对产品进行显示、编辑等进一步处理。
图4 支持常用软件格式
4.技术基础全面，支持宏观微观应用
由于InSAR技术具有全天候、全天时、大面积、高精度、快速准确、低成本、连续性强等优势，InSAR技术的应用已由原来的地形测图，广泛跨度应用在数字高程模型(DEM)、海洋测绘、地震形变、火山监测、冰川变化、地质灾害、水文地理、森林调查与制图等诸多领域。
Super-I软件技术基础全面，在宏观层面上，可对大范围的地震形变进行同震、震间、震后的机理研究，对整体海岸线进行动态监测;在微观层面上，能对单株树木进行高度测量，对单个建筑的轻微形变进行监测，即使是地表形变再微小InSAR也能监测到。本软件既可以帮助政府部门建立宏观的预警机制，制定灾前应对措施，减少或避免人和财的损失;又可以帮助建筑企业进行动态监测，保证工程质量。
图5 Super-I软件主要适用领域
5.典型案例
案例一：长沙市煤炭坝镇低相干采空区地面沉降
针对长沙市煤炭坝镇矿区地表形变做了专题分析，生成了矿区地表沉降图，将该区域内的地表形变区域重点标注出来，有利于监测部门定区域重点监测和防治;建构了沉降三维模拟图，在监测技术上解决了失相干严重区域的形变监测难题。
图6 长沙市煤炭坝镇低相干采空区地面沉降
案例二：荆门市石膏矿采空区地面沉降
以荆门市掇刀区为试点，选用高分三号卫星数据用InSAR技术进行数据处理。结果显示，在荆门市掇刀区监测到一处明显的形变信号，此处由于石膏矿踩空形成严重的地表形变，并由于不均匀的地表形变导致地面裂缝，造成地面相对的沉降和隆起位移。经查证，该区域也处于石膏矿区，且于2016年12月由于沉降引发塌陷灾害，被媒体报导了。监测结果的时间和所处理的数据正好吻合，地理位置也正好吻合(掇刀区冯庙村)，沉降机制也和所需吻合(石膏矿采空区)。
图7 荆门市石膏矿采空区地面沉降
案例三：黄土坡滑坡InSAR形变监测
采用22景ALOS-2 PALSAR数据，空间分辨率3米，时间跨度为2016年8月至2017年10月，对黄土滑坡进行形变监测，挑选了几个重点监测的目标点，并对其形变历史进行进一步处理分析，为地质环境监测提供了有利的技术支持。
监测结果显示：(1)黄土坡滑坡在2016年8~10月无较大位移，在2017年5月~8月有较明显形变现象;(2)垂向形变量级大多数处于2~6cm之间，转换为滑动量，则部分区域累计滑动将超过1dm;(3)垂向形变主要集中在坡度较大区域，而道路、建筑物等地势较缓区域，其垂向形变较小;(4)非均速形变在形变历史中占据明显成分。
图8 垂向形变速率场分布概况
图9 临江I号滑坡体中心地区垂向形变速率达5.5cm/y
图10 黄土坡滑坡垂向形变发展历史(2016.08~2017.10)
（通讯员：李艳）