合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）的概念始於20世紀50年代，是正在發展中的極具潛力的微波遙感技術。SAR具有全天時、全天候的工作能力，能夠穿透雲層，對某些地物具有一定的穿透能力，並能夠在不同的微波頻段、不同極化狀態下得到地面目標的高分辨率圖像，因此很快引起各國的熱切關注，得到飛速發展。
合成孔徑雷達干涉技術（Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR）出現於20世紀60年代末，它是SAR與射電天文學干涉測量技術結合的產物。當掃過地面同一目標區域時，利用成像幾何關系，通過成像、一些特殊的數據處理和幾何轉換，即可提取地表目標區域的高程信息和形變信息。由於InSAR技術有效利用了SAR的回波相位信息，測高精度為米級甚至亞米級，而一般雷達立體測量方法只利用灰度信息來實現三維制圖，測高精度僅能達到數十米，因此該技術迅速引起了地學界及相關領域科研工作者的極大興趣，現已成為微波遙感領域的研究熱點
D-InSAR（Different InSAR，差分干涉）技術是在InSAR的基礎上發展起來的，它以合成孔徑雷達復數據提供的相位信息為信息源，可從包含日標區域地形和形變等信息的一幅或多幅干涉紋圖中提取地面目標的微小形變信息。D-InSAR具有高形變敏感度、高空間分辨率、幾乎不受雲雨天氣制約和空中遙感等突出的技術優勢，因而有人認為它是獨特的基於面觀測的空間大地測量新技術，可補充已有的基於點觀測的低空間分辨率大地測量技術如全球定位系統（GPS）、甚長基線干涉（VLBI）和精密水准等，從而可以揭示出更多的地球物理現象，最終為地球物理學提供一種全新的動態研究途徑。
2 InSAR、D-InSAR基本原理
InSAR測量模式主要有兩種：一種是雙天線單軌(Single Pass）模式，主要用來生成數字高程模型，一般用於機載SAR；另一種是雙軌（Two Pass）模式，主要用於獲取地表變形，一般用於星載SAR。下面以重復軌道干涉測量為例，簡要介紹InSAR技術的基本原理（見圖1）。假設衛星以一定的時間間隔和軌道偏離（通常為幾十米到一公里左右）重復對某一區域成像，並在兩次飛行過程中處於不同的空間位置S1和S2，則空間干涉基線向量為B，長度用B表示；基線向量B與水平方向的夾角為基線傾角α；S1和S2至地面點P的斜距分別為R和R＋△R；將基線沿視線方向分解，得到平行於和垂直於視線向的分量Bp、B⊥；H為S1到參考面的高度；從S1發射波長為λ的信號經目標點P反射后被S1接收，得到測量相位Φ1，
同樣，另一空間位置S2上測量到相位Φ2，
式中arg{u1}和arg{u2}表示不同散射特性造成的隨機相位。假設兩幅圖中隨機相位的貢獻相同，則S1和S2關於目標P點的相位差
Φ也稱為干涉相位（Interferometric Phase)，可由經過配准的兩幅SAR SLC(Single Look Complex，單視復數）圖共扼相乘得到。根據圖1中的幾何關系並利用余弦定理可得：
（4）、（5）兩式即為InSAR確定高程的原理性公式
監測形變的D-InSAR技術的基本思想如下：首先選取重復時間間隔盡量短的SLC圖像對，用來生成反映數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的干涉相位圖；然后選擇跨越同一目標區域形變發生時間段的SLC圖像對生成包含地形和形變信息的相位圖；將前后兩幅相位圖相減，即得到反映視線向形變的相位圖；再根據相應的成像幾何關系計算垂直、水平方向上的形變。
理論上，由相位解纏（相位模糊度解算）、成像幾何和軌道參數就可以重建DEM，但實際的處理過程相當復雜，一般包括SAR信號預處理、圖像配准、生成干涉圖、去除平地效應、相位解纏、基線估計、地理編碼、DEM建立等過程。長期以來，成像處理、復數影像的精配准、相位解纏、大氣效應的改正等都是InSAR數據處理的重點和難點。從InSAR理論提出以來，大部分研究工作都集中在這些方面。但是，至今相位解纏以及大氣效應的改正仍未得到很好解決。
3 InSAR、D-InSAR在地面沉降監測中的應用
作為一種新興的地面形變研究方法，InSAR技術在地面沉降監測方面發揮了愈來愈明顯的作用，國內外已有諸多實例。Biegert等（1997）應用不同衛星在美國加利福尼亞州Belridge和Lost山油田重復測量的合成孔徑雷達數據對該區的地面沉降進行了研究，結果顯示70天內沉降量達到6厘米，此結果與該區每年30厘米的地面沉降速率相吻合。Marco van der (2001)對該油田地面沉降的研究也證明了InSAR技術用於地面沉降的可行性。李德仁等（2000）利用歐空局ERS-1和ERS-2相隔1天的重復軌道SAR數據，經過差分處理對天津市地面沉降進行研究，得到反映地面沉降大小及分布的干涉條紋圖。此圖與1995～1997年重復水准測量求得的地面沉降等值線圖比較，具有明顯的一致性和相似性。
劉國祥等（2001)用衛星雷達差分干涉技術研究在近海回填地基上建立香港赤臘角機場的穩定性，獲得該機場在近1年內的非均勻沉降場，地面分辨率為20米x20米，在填海區域內下沉量呈0～50米的空間分布，與離散水准測量結果吻合較好（相關系數0.89）。證實了ERS-2干涉系統對微小地面沉降敏感度高，精度小於1厘米。
4發展前景
GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統。隨着GPS接收機硬件性能的提高和軟件處理技術的進步，GPS相對定位的精度從以前的10-7提高到10-9量級，其在地面沉降應用中的精度已達到亞毫米級。
GPS和InSAR起源於大地測量和遙感兩個不同的領域，但它們技術上的互補性使得它們可以共同應用於在獲得空間三維信息和地表變形監測等領域。目前世界上許多國家建立了CGPS網（Continuous GPS networks），用於連續和動態地監測本地區的地面沉降情況。大部分CGPS網的時間分辨率為30秒，基本滿足實時動態監測的要求，而空間分辨率卻只有幾十公里，不能滿足小區域地面沉降監測的要求。而InSAR技術雖然具有很高的空間分辨率，星載SAR已達到約20米，但是雷達衛星因其固有的運行周期，所以時間分辨率還滿足不了要求。另外大氣參數的變化，衛星軌道誤差等問題單純依靠InSAR數據本身難以解決，必須加入其它的輔助數據和必要的技術手段來加以改善。
由GPS網絡得到的數據可以計算出對流層的水蒸氣含量和電離層干擾，這些結果可以修正InSAR中的大氣模型。由於GPS的坐標系統與大地坐標系統是聯系在一起的，所以在這種意義上，GPS獲得的坐標系可以認為是“絕對的”。相反，InSAR結果可認為是“相對”測量值。另外，由於InSAR影像的高空間分辨率性，它在空間意義上可以用來加密GPS結果。所以顯然兩種技術是互補的。
對於地面沉降監測來說，具體的做法如下：第一步，根據GPS數據獲得大氣模型改正，給出水蒸氣可降水量的預測值，從而得出電離層延遲。第二步，以GPS定位結果作為約束條件來減少或消除SAR衛星軌道誤差。第三步，進行內插，首先在空間領域利用InSAR結果對GPS網內插，然后在時間領域利用動態模型對加密的網格點進行內插，可以使用自適應濾波的方法建立動態模型。第四步，在雙內插結果的基礎上，利用卡爾曼濾波往前濾波方法對格網中所有點進行估計，從而得到某一時刻的變形值，這就達到了時間域和空間域的雙估計。由於入射角的關系，InSAR技術對高程信息特別敏感，理論上探測精度可達亞厘米級，上已述及，實際中受各種因素的影響，即使利用常規觀測結果進行評價其探測精度只能達到厘米級或毫米級。提出用GPS觀測數據修正InSAR結果中的諸如對流層、電離層、衛星軌道等誤差，必然會提高InSAR技術的實際探測精度，使其接近或達到理論精度