2015, Vol. 30
2. 武汉大学 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 武汉 430079;
3. 北京大学 遥感与地理信息研究所, 北京 100871;
4. COMET+, School of Civil Engineering and Geosciences, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, NE1 7RU, UK
2. Key Laboratory of Geospace Environment and Geodesy, Ministry of Education, Wuhan 430079, China;
3. Institute of RS and GIS, Peking University, Beijing 100871, China;
4. COMET+, School of Civil Engineering and Geosciences, Newcastle University, New castle upon Tyne, NE1 7RU, UK
地震和火山喷发均由地壳内部构造应力驱动，因此通过对地震周期与火山形变过程的持续监测可以洞察地壳内部的地球动力学信号(应变累积与释放、岩浆流动等).对于更局部、更强烈的灾害，包括滑坡、泥石流、永久冻土融化、人为开采或注入地下流体等相关的地面沉降、山体坍塌，相关政府部门同样需要地表形变的持续观测信息为防灾减灾决策提供科学依据.相对于传统大地测量方法，合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)可以提供较密集的空间采样与较高的形变监测精度，Massonnet等(1993)发表的L and ers同震形变场让InSAR技术真正进入人们的视线.目前，InSAR技术已广泛用于自然灾害和人类活动导致的地表环境变化监测，为评估灾后损失、评价未来事件风险提供宝贵信息(张景发等，2008; 单新建等，2009; 张勤等，2009; 冯万鹏等，2010; 林珲等，2010; 廖明生等，2012; 刘国祥等，2012; 李珊珊等，2013; 乔学军等，2014; 温扬茂等，2014).
条带模式(Strip-map/Imaging Mode)InSAR干涉图的幅宽通常为100 km左右，难以完整地观测某些大尺度地壳形变场，如MW>7地震断层运动、火山岛弧周期性形变等，因此需要拼接多个相邻轨道数据才能得到大范围地表位移观测.由于相邻轨道入射角不连续，将导致相邻干涉图相位不一致.另外，由于相邻轨道数据的获取时间不同步，也会存在基线误差不一致、对流层或电离层延迟的各向异性、强余震等潜在噪声影响.与条带模式SAR相比，宽幅模式(Wide-Swath Mode)SAR可以提供多达400 km的幅宽，已被成功用于获取全球数字高程模型与监测同震形变场等方面(Hensley et al.，2000; Guccione，2006).
本文首先概述了宽幅InSAR的基本流程、约束条件与国内外研究现状，然后利用宽幅InSAR技术得到了多个地震与火山的形变干涉图，最后讨论了该技术的研究热点与亟待解决的问题.
1 宽幅InSAR国内外研究现状1.1 宽幅SAR工作原理Tomiyasu(1981)最早将ScanSAR模式称之为宽幅(Wide-swath)SAR，其数据获取方式与信号存储方式如图 1所示.相邻的一组脉冲(Pulses)称为1个片段(Burst)，片段之间的部分称为数据间隙(Burst Gap).SAR天线通过周期性改变波束视角，在每个片段间隙时间来观测其他子条带，通过交替扫描不同子条带来获取更大的影像范围(Cumming and Wong，2005).
 | 图 1(a)ScanSAR重复轨道测图几何;(b)ScanSAR数据存储方式(改自Buckley and Gudipati，2011)Fig. 1(a)ScanSAR repeat-pass imaging geometry;(b)ScanSAR acquisition pattern(Modified from Buckley and Gudipati，2011) |
宽幅模式SAR最早应用于1994年SIR-C(Spaceborne Imaging Radar-C)星载测图雷达任务，之后的星载SAR系统均具有宽幅模式观测能力，如Radarsat-1、Envisat ASAR、ALOS PALSAR、TerraSAR-X、COSMO-SkyMed、Radarsat-2、Sentinel-1等.2000年，美国航天飞机雷达测图任务(Shuttle Radar Topography Mission)在11天内利用C波段宽幅模式干涉测量技术(225 km幅宽)获取了当时最完整的全球高分辨率数字高程模型(Farr et al.，2007).
1.2 宽幅InSAR基本流程Liang等(2013)基于ROI_PAC平台开发了宽幅InSAR软件，其数据处理流程如图 2所示：(1)对ScanSAR原始数据进行解析与多普勒质心频率估计，计算Burst同步性比例；(2)对每个子条带分别进行聚焦、成像、配准、干涉图与相干图等干涉测量产品的生成，补偿Burst非整数倍PRI间隔；(3)对所有子条带进行拼接组成整体图像；(4)到此，后面的步骤就与ROI_PAC条带模式干涉测量流程完全一致(包括去平、相位解缠、基线重估计、地理编码等).
 | 图 2 基于ROI_PAC的ScanSAR干涉测量数据处理流程图(改自Liang et al.，2013)Fig. 2 Flowchart of ScanSAR interferometry with ROI_PAC(Modified from Liang et al.，2013) |
 | 图 3 由ScanSAR原始数据干涉对071129-080417解析得到的子条带SLC影像Fig. 3 Subswath SLC images from ScanSAR raw data pair: 071129-080417 |
根据上述流程，本文给出2008年3月20日发生的MW 7.1于田地震实例.首先，将ASAR宽幅干涉对(071129-080417)进行原始数据解析与聚焦，分别得到了主辅影像子条带的SLC影像(图 3).经过子条带干涉图的拼接与平滑后，得到了完整的幅度影像、相干性图、功率谱滤波与地理编码后的干涉图(图 4).注意，拼接后的相干性图存在两条明显的横向条纹.经检查发现与080417日期相结合的所有干涉图均存在该现象，Guarnieri等(2004)报道了同样的问题，认为原因在于Envisat ASAR原始数据格式化可能存在错误，但该现象只存在于相干性图而对相位几乎没有影响.
 | 图 4 ScanSAR模式(071129-080417)子条带拼接后的差分干涉测量主要产品 (a)相干性图；(b)滤波后的缠绕干涉图.Fig. 4 Main interferometric products after subswath mosaicking from ScanSAR pair 071129-080417 (a)Coherence image;(b)Interferogram after filtering. |
对于宽幅InSAR而言，方位向扫描模式同步比例(Burst Synchronisation，Burst Overlap)与临界基线(Critical Baseline)是其两个重要约束条件，在很大程度上影响了干涉图的可用性.
方位向扫描不同步是宽幅InSAR与传统干涉测量的主要区别.对于ScanSAR模式，在Burst中仅仅持有完整多普勒谱的部分点目标频谱，并且位置不固定，而干涉测量需要干涉对具有尽可能多的公共带宽(Common B and width)，即主辅影像对的Burst频谱必须相互重叠.因此，非同步信号代表了频谱的非重叠部分(噪声)，应当予以移除.Guarnieri and Prati(1996)最早研究了非同步扫描失相关(Asynchronous Scanning Decorrelation，ASD)对ScanSAR干涉测量相干性的影响，表达式为
其中，γBaseline代表空间基线去相关，γTemporal代表时间去相关，γVolume代表体散射去相关，γASD代表方位向非同步扫描去相关.由于方位向频谱的非相关部分会降低干涉图相干性和空间分辨率，尤其是当子条带数较多时，γASD可能对最终相干性起到决定作用，需要通过重复扫描信号的同步化或者滤波方法移除非同步信号，来提高方位向相干性(Bamler and Eineder，1996; Guarnieri and Prati，1996; Holzner and Bamler，2002; Liang et al.，2012).
相比条带模式，宽幅InSAR的理论临界基线值要小许多，计算公式为(Gatelli et al.，1994; Guarnieri and Rocca，1999.
其中，λ代表波长，θ代表入射角，α代表局部地形坡度，ρslant代表斜距分辨率，c代表光速，r0代表传感器与地面目标的距离，W=c/2ρslant代表系统带宽.对于Envisat ASAR数据，可知其临界基线值约为430 m，但是在实际应用中有用基线可能限制在110 m以内.由于超过临界基线可能意味着相干性的完全损失，因此在地形坡度变化较大的地区，需要选择短基线来克服其影响.
针对上述两个约束条件，欧空局分别在2006年9月17日和2007年1月23日对Envisat轨道控制策略进行了优化，以保证具有较好的Burst同步性与短基线的宽幅ASAR数据来进行干涉测量，其中Burst同步性>50%的宽幅数据出现概率由原来的50%增加至90%(Rosich et al.，2007).
1.4 混合模式干涉测量除了宽幅模式(WS/WS)干涉测量外，已有一些学者研究了不同观测模式数据相结合的混合模式(Multi-mode)干涉测量技术(Guarnieri et al.，2003; Ortiz and Zebker，2007; Pepe et al.，2011; 梁存任等，2011).由于宽幅与条带(IM/WS)混合模式的干涉图分辨率与宽幅模式相同，而且干涉图空间范围与条带模式相一致，因此无法应用于大尺度形变监测，但可以在应急情况下提供候选干涉测量观测.
1.5 宽幅InSAR主要误差源对于星载重复轨道宽幅InSAR而言，其观测相位通常包含了参考相位Δφref、地形相位Δφtopo、轨道相位Δφorbit、大气相位Δφatmos、形变相位Δφdefo、热噪声Δφnoise等分量，以及可能存在的大地水准面高相位Δφgeoid(如下式所示).
其中，对于大气与轨道等主要误差源，目前已有一些通用的数据处理策略，例如可以利用时序分析网络反演方法，或者联合外部观测数据源(GPS/MERIS/ECMWF等)对延迟相位和轨道误差进行估计与改正(Li et al.，2012; Walters et al.，2013; Jolivet et al.，2014).
大地水准面高误差是由于InSAR数据处理软件(如ROI_PAC等)与常规使用的数字高程模型(如SRTM或ASTER GDEM)高程系统不一致引起的，该误差与垂直基线和地形变化存在强相关性.李鹏等(2013)评估了大地水准面高对InSAR大尺度地壳形变监测的影响，研究表明对于大地水准面高有较大变化的研究区域，应当采用统一的高程参考系统(如WGS84坐标系)来有效避免该误差的影响.
1.6 宽幅InSAR时间序列分析目前，已有许多学者开展了宽幅InSAR的前期理论研究，主要包括成像、聚焦、多普勒质心稳健估计算法、干涉测量可行性等(Bamler and Eineder，1996; Guarnieri and Prati，1996; Guarnieri and Rocca，1999; Holzner and Bamler，2002; Liang et al.，2013，2014).但是，受到临界基线与方位向扫描同步性等限制，国内外已发表的有关宽幅InSAR时序分析技术的应用案例仍相对较少.
Guarnieri(2000)研究了宽幅InSAR PS(Permanent Scatterers)技术，由于PS点密度受限于宽幅SAR空间分辨率与识别PS点所需的影像数量，进而影响大气相位屏(Atmospheric Phase Screen，APS)的移除与距离向观测精度，因此该方法在城区地面沉降监测应用方面仍存在较大局限性.Buckley和Gudipati(2011)利用仿真数据研究了宽幅InSAR SBAS(Small Baseline Subset)技术在大面积地面沉降监测中的应用，认为该技术可以用来探测1mm/yr的形变速率与cm级的形变位移.Pepe等(2011)研究了宽幅与条带模式混合进行SBAS分析的可行性，该方法可以填补条带模式数据可能存在的获取空缺，在应急情况下提供可选的观测资料，但是混合模式干涉图的空间范围难以满足大尺度地壳形变监测应用.李鹏等(2013)利用宽幅InSAR SBAS时序分析方法得到了阿尔金断裂带西段与龙木-郭扎错断裂带的震间应变累积图，评估了该方法监测活动断裂带形变的可行性(Li et al.，2014).
2 地震与火山形变监测应用目前，宽幅InSAR技术作为一种重要的空间大地测量工具，可以联合多源观测数据应用于地震与火山相关的形变监测，例如2003年MW 6.6伊朗巴姆地震(Cordey et al.，2004; Guccione，2006; Wiesmann et al.，2006)、2007年MW 7.8智利地震(Motagh et al.，2010; Tong et al.，2010a)、2007年MW 8.1秘鲁地震(Motagh et al.，2008; Pritchard and Fielding，2008; Sladen et al.，2010)、2008年MW 7.9汶川地震(Shimada，2008; Tong et al.，2010b)、2010年MW 7.0 海地地震(Hashimoto et al.，2011)、2010年MW 6.9玉树地震等(Tobita et al.，2011; Wen et al.，2013)、夏威夷与中安第斯地区火山形变等(Anderssohn et al.，2009; Pepe et al.，2011).
本文利用Envisat ASAR宽幅数据探索大尺度地壳形变监测应用，分别得到了巴姆地震(2003年MW 6.6)、汶川地震(2008年MW 7.9)、于田地震(2008年MW 7.1)、改则地震(2008年MW 6.4)、埃塞俄比亚东非大裂谷Afar地区火山活动(2008年)的宽幅干涉图.表 1给出了所用宽幅数据的时空基线与Burst同步性信息等.
 | 表 1 本文所用Envisat ASAR宽幅数据(WS 0P)时空基线与Burst同步性信 Table 1 Spatial-temporal baselines and burst synchronization for ASAR WS interferograms |
2003年12月26日，伊朗东南部克尔曼省巴姆地区发生MW 6.6强烈地震，造成3万多人死亡，5万多人受伤，巴姆古城70%的住宅被夷为平地.阿拉伯板块向北与欧亚板块会聚导致了这次地震的发生，与板块运动相关的地壳形变发生在跨越整个伊朗区域，并延伸至中亚土库曼斯坦.巴姆地震为右旋走滑型地震，震中位置靠近巴姆断裂带，该地震是地学界利用InSAR方法广泛研究的典型地震之一(Fialko et al.，2005; Funning et al.，2005).
由于该地震正好发生在Envisat卫星发射升空之后，震中附近地区植被稀少，空气干燥，地面相干性较好，ASAR干涉图记录了此次地震应力释放过程导致的蝴蝶形同震位移场(图 5).本文选取垂直基线113 m、时间间隔280天的宽幅模式干涉对(20030902-20040608)，其Burst 同步性比例为85%，利用枝切法进行解缠，地理编码之后的宽幅干涉图较完整地覆盖了巴姆地震同震位移场.相比条带模式数据，宽幅InSAR干涉图更好地约束了远场同震形变.
 | 图 5(a)2003年伊朗巴姆地震地理位置与ASAR宽幅和条带模式数据覆盖范围，(b)ASAR宽幅模式干涉图Fig. 5(a)Location map of 2003 Bam earthquake and data coverage of Envisat ASAR strip-map mode(blue box) and wide-swath mode(red box)，(b)The geocoded interferogram |
通过实地调查与卫星影像等资料分析，Xu等(2009)发现沿北川断裂带(约240 km)与彭灌断裂带(约70 km)的地表破裂区域，沿北川断裂带的最大垂直位移与水平位移量分 别为6.5 m和4.9 m，沿彭灌断裂带的最大垂直位移为3.5 m. 许多学者利用GPS、InSAR等大地测量资料研究了汶川地震的破裂机制与龙门山地形抬升的动力学机制，研究表明沿山前俯冲断裂带破裂的汶川地震是地壳缩短的活跃表现(Xu et al.，2009; Zhang et al.，2010; Wang et al.，2011).Shen等(2009)通过拼接8个相邻轨道的条带模式数据得到了该地震的同震形变场，但由于相邻轨道获取时间存在差异，对流层与电离层的各向异性对远场形变有较大影响.利用ALOS PALSAR宽幅数据可以得到完整的同震形变场，但该数据存在相干性随Burst同步性比例下降而逐渐减小的现象(Liang et al.，2010; Tong et al.，2010b).
沿主震破裂带在震后1个月内发生了近10次MW>5强余震，可以看到Envisat ASAR条带模式数据仅能覆盖部分主震破裂区域(图 6a).本文使用垂直基线为96.4 m、时间间隔140天的ASAR宽幅干涉对(20080125-20080613)来获取汶川地震同震干涉图，Burst同步性比例达到92%.经SNAPHU解缠后的干涉图如图 6b所示，相比L波段PALSAR数据，C波段ASAR信号在植被茂密、地形陡峭的山区面临更严重的体散射失相关，因此在龙门山附近的大片区域由于失相干而导致无法解缠.由于C波段对形变具有更强敏感性，在破裂带右侧可以得到连续位移场，因此可以用于辅助判定断层破裂迹线与震灾评估等.
 | 图 6(a)2008年汶川地震地理位置与ASAR宽幅和条带模式数据覆盖范围. 蓝色与红色沙滩球分别代表UGSG与Global CMT汶川地震主震震源机制，黄圈代表震后1个月余震GCMT目录，(b)ASAR宽幅模式干涉图Fig. 6(a)Location map of 2008 Wenchuan mainshock and aftershock and dsata coverage of Envisat ASAR strip-map mode(blue box) and wide-swath mode(red box). Aftershocks within 1 month are shown with yallow circles from GCMT category，(b)The geocoded interferogram |
于田地震发生在阿尔金断裂带、康西瓦断裂带与昆仑断裂带的交界处，是青藏高原北部有仪器记录以来的最大一次正断层地震，为更好地理解正断层发震机制提供了很好的机会(Elliott et al.，2010).1980年距离震中东北方向50 km发生过MW 5.8地震，主震之后约3～6年在其东北方向阿尔金断裂带附近分别发生了三次MW>5地震(图 7a).
 | 图 7(a)2008年新疆于田地震地理位置与Envisat ASAR宽幅模式数据覆盖范围;(b)宽幅LOS形变图Fig. 7(a)Location map of 2008 Yutian Earthquake and data coverage of Envisat ASAR wide-swath mod(red box);(b)The wide-swath interferogram from ASAR descending track 434 |
国内外学者利用InSAR、光学卫星影像、远震体波等资料研究了此次地震的破裂范围与机制(Elliott et al.，2010; Furuya and Yasuda，2011; Shan et al.，2011; Xu et al.，2013)，研究表明该地震是西向倾滑兼少量左旋走滑分量的正断层机制地震，在青藏高原北部除了占主导的走滑型断层作用外，可能存在东西走向的局部地壳拉张.Elliott等(2010)认为重力扩张力是东西向拉张的驱动力，Furuya和Yasuda(2011)则认为东西向拉张应力源自于两个雁列左旋走滑断裂带系统(阿尔金与龙木-郭扎错断裂带)的阶梯区域.
本文利用第1.3节的宽幅干涉对(20071129-20080417)，其垂直基线为49 m，Burst同步性比例为71%，得到了于田地震形变位移场(图 7b).宽幅干涉图完整地覆盖了远场形变，若与条带模式等多源观测数据进行联合形变反演，将会同时兼顾到空间尺度与数据分辨率的问题.
2.4 改则地震2008年1月份在青藏高原中部共轭断裂带附近发生了三次MW>5.5地震，其中MW 5.9和MW 5.5地震分别发生在主震西北约几公里处(如图 8a所示).该地区地形起伏较小，平均海拔5km左右.冯万鹏等(2009)利用ASAR条带模式干涉图与非均匀滑动模型反演得到了主震与7天后的余震最大滑动量分别为1.9 m和1.0 m.Ryder等(2010)利用ASAR与PALSAR条带模式数据联合反演得到主震平面的同震滑动量为1.1 m，余震平面为0.61 m.He和Peltzer(2010)研究得到主震与余震最大滑动量分别为1.2 m和0.75 m，并利用三维有限元模型计算了主震之后孔隙弹性形变导致的库伦应力变化，认为主震触发了第一个余震事件，第二个断层平面上的库伦应力变化控制了余震地表破裂.
 | 图 8(a)2008年西藏改则地震地理位置与ASAR宽幅模式数据覆盖范围.(b)ASAR宽幅模式干涉图Fig. 8(a)Location map of 2008 Gaize earthquake and data coverage of Envisat ASAR wide-swath mod(red box).(b)The geocoded interferogram |
本文选取了ASAR升轨155轨道宽幅数据，时间间隔为315天，垂直基线为225 m，Burst同步性比例为83.3%.采用了基于CSI SRTM DEM v4.1的基线重估计方法，利用二次多项式拟合轨道平面相位.由于大部分研究区域仍保持了较好的相干性，最终形变相位主要受到未改正的对流层相位延迟影响(如图 8b所示).由于宽幅干涉图同时包含了3个地震事件，同震位移条纹模式是多个同震形变场的叠加，若结合条带模式InSAR等资料进行联合反演，将有助于解释同震与震后破裂机制.
2.5 东非裂谷火山活动非洲大陆裂谷地区以力学形变与岩浆侵入的形式发生着板块扩张运动，其扩张应变机制的时空尺度仍然是有争议的.在过去3000万年期间，非洲与阿拉伯地区的东非裂谷生成了约300 km宽的Afar低地，在该地区至今存在30多座活火山(如图 9a所示).基于地质学与大地测量数据的全球板块重建研究表明该地区存在>12 mm/yr的扩张速率(Pagli et al.，2012; Wright et al.，2006).
 | 图 9(a)2008年东非Afar火山地理位置与Envisat ASAR宽幅模式数据覆盖范围;(b)宽幅LOS形变图Fig. 9(a)Location map of 2008 Afar volcanic co-eruptive and data coverage of Envisat ASAR wide-swath mod(red box);(b)The wide-swath interferogram from ASAR ascending track 71 |
本文选取间隔35天的ASAR宽幅干涉对(20081018-20081122)，垂直基线为165 m，Burst同步性为55%，生成了约400 km(700 km的大尺度宽幅干涉图.如图 9b所示，由于大部分地区气候干燥、植被稀少，干涉图可以保持较好的相干性，但是在干涉图边缘地区存在与地形相关的大气影响.相比条带模式干涉图，宽幅InSAR数据完整地覆盖了2008年11月的Erta Ale火山喷发事件，实现了对板块边缘火山活动的连续形变观测.Pagli等(2014)联合宽幅、条带模式InSAR与GPS数据首次得到了覆盖整个Afar地区的三维高分辨率连续速度场，结果表明该地区的板块扩张存在瞬变与分布式两种对比模式.
2.6 入射角变化与形变分量分解对于地学应用而言，通常需要将InSAR视线向(Line of Sight，LOS)观测值转换为地面三维形变量，转换公式.
其中，θ代表卫星入射角，H代表卫星飞行方向(Heading)在地面的投影，φ=αH-3π/2代表垂直于卫星航向的方位向视角，以正北方向沿顺时针为正.
大多数条带模式InSAR用户在该过程使用固定或者平均入射角，以Envisat ASAR宽幅数据为例，其入射角变化范围比条带模式更大，最大差异约为26°.若采用固定入射角参与后续误差改正与地球物理建模，无疑将人为地引入系统误差，难以实现高精度的形变监测应用.本文利用ROI_PAC软件分别提取了ASAR两种模式(条带与宽幅)数据的入射角与方位角(如图 10与图 11所示).条带模式入射角变化范围是[18.5°～27.6°]，均值为23.2°，其方位角变化则相对缓慢(～0.4°)，均值为-76.5°.宽幅模式具有更大的入射角变化量[16.7°～43.5°]，均值为31.2°，其方位角的变化量较小(<0.4°)，均值为-76.4°.
 | 图 10 Envisat ASAR 条带模式数据入射角(a)与方位角(b)变化Fig. 10(a)Incidence and (b)azimuth angle variations for Envisat ASAR IM mode |
 | 图 11 Envisat ASAR ScanSAR数据入射角(a)与方位角(b)变化Fig. 11(a)Incidence and (b)azimuth angle variations for Envisat ASAR WS mode |
将两种模式的入射角均值和方位角均值分别代入式(2)，可以得到InSAR观测量与地表形变量之间的关系.
由上述两式可以看出，入射角变化对宽幅模式LOS观测值的三维分解存在影响，东向分量影响最大.对于ASAR条带模式观测地表三维形变而言，采用随点位变化的入射角与采用23(入射角均值的结果基本一致；但是对于ASAR宽幅模式而言，应该采用随点位变化的入射角，才能精确地描述地表三维形变场.
3 研究展望3.1 宽幅InSAR高级时序分析与误差源稳健估计对于大范围、高精度地表形变监测而言，稳健地估计与改正地形误差、大气延迟、残余轨道等相位分量，今后一段时间内仍将是宽幅InSAR技术的研究热点与难点.随着宽幅SAR数据的不断获取与积累，基于长时间序列数据的宽幅InSAR时序分析技术将变得可行，通过削弱大气延迟、轨道误差等相位噪声影响，使其可以用来探索大范围地表形变的时间演化.目前，尽管宽幅SAR数据的空间分辨率相对较低，但是基于宽幅InSAR小基线集(SBAS)方法能够有效地估计大面积地表均匀分布的面状散射体时空变化.
随着欧空局Sentinel-1A卫星的发射升空(2014年4月3日)，该卫星特有的干涉宽幅模式(Interferometric Wide Swath mode)数据具有较高的空间分辨率(5 m×20 m)与较短的重访周期(单星模式为12天、双星星座模式为6天)，将有助于干涉图相干性的改善与永久散射体(PS)点空间密度的增加.因此，宽幅PS技术有望被用来探索大面积区域(幅宽达250 km)单个点散射体的快速形变现象，如城市建筑物与大型人工地物的结构健康监测等(Rucci et al.，2012).
3.2 地震与火山形变常态化遥感监测应用在地震与火山形变监测方面，宽幅InSAR技术可以用于：(1)探测现有地震周期概念中仍然难以分辨的震间应变与潜在的震前瞬态应变；(2)由同震、震后位移矢量图反演断层模型、地壳流变学模型，补充传统地震和大地测量观测；(3)数值模拟大尺度相互作用的断层系统地震周期各个阶段，同化地表形变矢量图；(4)在火山形变监测方面，宽幅InSAR可以用来测量堤坝入侵、岩浆房膨胀或紧缩、地热系统等相关的复杂形变场，以及火山系统的断层活动和坍塌.
2014年发射的C波段Sentinel-1与L波段ALOS-2 PALSAR传感器具有快速重访周期与优化的轨道控制，有利于削弱时间去相干与轨道误差等影响.因此，在植被和季节性雪覆盖的火山与活动断裂带区域，基于宽幅InSAR资料开展地震、火山活动相关的大尺度、快速形变监测变得可行，通过实时或近实时的数据获取、并行处理与地球物理建模，进一步提升地震与火山等环境灾害早期预警系统的预测能力(Salvi et al.，2012).
另外，联合宽幅InSAR与GNSS等大地测量资料有望得到全球大陆的应变累积图，服务于全球板块运动监测、防震减灾等领域.
4 结 论对于传统宽幅InSAR技术，需要考虑Burst同步性比例与临界基线条件，两者使得干涉测量可行性受到很大限制，其中Burst同步性比例大小与干涉图相干性、像元空间分辨率存在正相关性，较小的临界基线值则会使大部分宽幅干涉图趋于几何失相关.对于高精度形变监测应用而言，对宽幅InSAR地形误差、大气延迟、残余轨道等相位误差的稳健估计与改正是亟待解决的关键问题.
本文利用宽幅InSAR方法得到了巴姆地震、汶川地震、于田地震、改则地震以及东非裂谷火山活动形变场，给出了Envisat ASAR宽幅与条带模式数据的入射角与方位角的变化，定量分析了InSAR观测量与地表形变量之间的关系.
综上所述，利用宽幅InSAR观测资料可以得到连续的地表位移矢量图，为孕震断裂带、火山岩浆房系统的大尺度形变监测提供关键约束.近期发射的Sentinel-1与ALOS-2卫星在重访周期与轨道控制方面均有较大改进，使得宽幅SAR数据可以不断积累与近实时获取，宽幅InSAR技术将成为监测全球大尺度地震与火山形变的有力工具.
致 谢 感谢两位审稿专家与编辑对本文的评审！感谢欧空局(ESA Category-1 Project: 8690)为本文提供了Envisat ASAR数据与精密轨道数据.本文前期研究得到了冯万鹏博士、Carolina Pagli博士、曾琪明教授、焦健教授、张景发研究员、李陶教授等人的帮助，在此一并致谢.
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