来源: 时间:2024-11-28
我会理事单位长沙天仪空间科技研究院有限公司(以下简称天仪研究院)近年来聚焦微波遥感,积极发展商业合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)遥感卫星。2024年11月20日,天仪研究院的涪城一号SAR卫星与张掖星座空间科技有限公司(以下简称张掖星座空间公司)的神启号SAR卫星实现双星重轨干涉成像,最快重访能力4天。这是我国商业航天企业间首次实现该能力,表明相关卫星的轨道控制能力、SAR产品稳定性等普遍提高,为加强我国在轨遥感卫星组网观测、编队运营等业务提供了有益借鉴。
天仪研究院的涪城一号SAR卫星2023年6月7日成功发射,张掖星座空间公司神启号SAR卫星2024年9月24日成功发射;两星的初始轨道偏离较大,对卫星的在轨性能和轨道控制提出更高要求。天仪研究院的技术团队采用分时分布式组网模式,先采用小推力高精度快速轨道转移技术,有效克服了初始轨道偏差大、轨道面不重合、受长/短期摄动力影响导致轨道漂移等问题,不到一个月就完成了神启号SAR卫星的轨道调整。而后通过双星干涉,大幅提高了对建筑、道路、桥梁、矿山、水坝等目标形变的监测时效性;并就山区滑坡隐患筛查等应用场景,有效降低了地表植被覆盖及其变化对干涉测量的不利影响。随着天仪研究院及其众多合作伙伴后续发射更多的SAR卫星并组网运行,将进一步实现对重点目标的高频次监测,为我国防灾减灾、公共安全等提供有力支撑;也积极向全球用户拓展数据业务。
在此基础上,天仪研究院将进一步通过中国遥感应用协会雷达遥感专业委员会等方面,加强对业界和广大用户的InSAR服务。
双星重轨干涉案例
1/甘肃金昌市
图1为涪城一号和神启号SAR卫星的双星干涉图(注:本文干涉图均经过地形差分处理),成像地点位于甘肃金昌市南部。涪城一号的拍摄时间为2024年11月17日,神启号的拍摄时间为2024年11月21日;干涉图光滑连续,效果优异。
图 1 甘肃金昌市南部区域双星干涉图
在细节方面,输电铁塔不仅在神启号的影像中清晰可见,在涪城一号和神启号的双星干涉图中“格外亮眼”,电塔干涉条纹清晰、连续,具备精细化监测基础。
图 2 输电铁塔区域
上:光学底图、中:SAR强度图、下:干涉图
下图为金昌市区成像及干涉效果,SAR强度影像经地理编码定位准确,无明显偏移;双星干涉图在金昌市区表现出极高的相干性,相位变化平稳。
图 3 金昌市成像及干涉效果
上:光学底图、中:SAR强度图、下:干涉图
通过双星干涉影像图可知,在金昌市区西南郊的大白泉沟出现局部密集干涉条纹。由于双星干涉的空间基线为51米,对应地面大约212米的地形变化才会引起一个完整的干涉条纹。由于图中明显的干涉条纹至少3个,在排除地形残差等因素后,判断此处在4天内的地表形变量已超过10厘米。
图 4干涉图中密集形变条纹及对应光学底图
2/四川茂县
图5为涪城一号和神启号在四川茂县区域的干涉图,涪城一号的拍摄时间为2024年11月17日,神启号的拍摄时间为2024年11月21日。
图 5涪城一号和神启号在四川茂县区域的干涉图
茂县区域为山区且有繁茂的植被覆盖,时间失相干较为严重。为了对比4天间隔和11天间隔的干涉相干性,采用2024年11月6日和11月17日的干涉对,两者的空间基线相差仅10米,结果如下:
左侧为11天间隔的相干性图,右侧为4天间隔的相干性图,颜色越亮表明相干性越高。可见4天间隔的相干性相较11天有显著提升,意味着对山区滑坡等隐患,更短的重访周期有更好的探测识别能力。
图 6 11天间隔(左)和4天间隔(右)相干性对比
为进一步定量对比两者的相干性,分别提取相干性高于0.7的区域(标注为亮绿色)。经统计,4天间隔、相干性高于0.7的像元,比11天间隔的提升约2.8倍。
图 7 11天间隔(左)和4天间隔(右)相干性高于0.7的区域(亮绿色)
3/荷兰乌德勒支
图8为涪城一号2024年11月14日和神启号2024年11月18日的双星干涉影像。
图 8 荷兰乌德勒支双星干涉效果
通过城区局部区域与光学影像对比,双星干涉图中建筑、桥梁、铁路等地物相位光滑清晰,表明双星干涉具备对城区这些类型基础设施形变的精细化监测能力。
图 9荷兰乌德勒支光学底图(上)和双星干涉图(下)对比