前言
合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar ，InSAR）技术是利用同一地区的两幅 SAR 数据中的相位信息来提取地表三维信息。目前已广泛应用于地形测量、地表沉降等领域，为自然灾害监测、地质灾害评估提供了高精度的数据支持。
在学习这部分内容时，我在想，InSAR 技术的开发者们是如何想到利用它来进行地形测量或地表沉降监测的。我推测，他们可能是受到了杨氏双缝干涉实验的启发。基于该实验的发现，通过对同一区域的两幅 SAR 图像的相位信息进行干涉处理，可以生成干涉图。如果研究区是平面，那么在空间上将产生稳定分布的干涉现象。在理想情况下，忽略大气延迟、随机噪声和形变的影响，干涉图中随空间变化的干涉条纹将主要反映地形的特征。通过这种现象，我们就可以反推地形信息。如果一个研究区产生形变，并且获取了形变前的地形影像，那么我也就能反推形变信息了。我认为这可能就是 InSAR 技术提出者如何想到利用相位干涉来测量地形或地表形变的思路。
InSAR技术物理背景
光的干涉（interferometry）：由两个或两个以上的频率相同、振动方向相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波的振幅是各个波振幅的矢量和。所以会出现交叠区某些地方振动增强，某些地方振动减弱的现象，这种现象称为干涉。如下图右图所示，由于点光源到屏幕的距离变化引起的相位差变化，导致了屏幕上的明暗条纹变化。
注意要发生合振动强弱在空间稳定分布的干涉现象，两列波必须满足振动方向相同、频率相同和相位差恒定三个条件。
InSAR技术基本原理
已知SAR影像的SLC数据是包含相位信息，即雷达沿着斜距方向传播总波数的不整周部分。那么利用星载重复轨道的两张具有相同研究区的SLC数据进行像元的一一配准后就可以进行干涉处理。当然两幅影像的选取是有一定限制的。
如下图所示：A1和A2分别代表星载雷达两次成像时天线的位置，H为卫星第一次成像时飞行高度，B为两次成像天线之间的距离，R为目标与卫星的距离，α为基线B沿水平方向的夹角，θ为卫星第一次成像时雷达观测目标的夹角。
两景影像干涉得到的相位差为：
根据勾股定理可推导出高程h和干涉相位之间的关系为：
上式也是InSAR技术地表三维信息提取的基础公式。
干涉相位成分分析
干涉得到的相位是多个贡献分量的叠加：
参考面相位f：也叫平地相位，在平地情况下，相位差有雷达远近斜距变化引起。通过消除平地相位，更好地突出地形和形变信息；
地形相位t：由研究区域地表起伏引起。当地形存在高度差异时，传输距离发生变化，从而在干涉图中表现为相位差异。
形变相位d：地震、地面沉降等地表形变引起
大气延迟相位a：雷达信号穿越大气层时，由于大气密度不均匀，信号传输路径会产生延迟效应。如果在两次成像时大气条件不一致，会引入不同的大气延迟相位，这种效应在干涉图中会被误认为地表形变。因此，为了准确获取地表形变信息，通常需要对大气延迟效应进行校正或剔除，减少其对干涉图的影响。
随机噪声相位n：随机噪声相位是指两次成像时系统热噪声和地表几何与物理属性的变化引起的相位差异。
常用的InSAR技术
多种InSAR技术的对比，如下表。主要使用的就是差分干涉测量（D-InSAR）、永久散射体合成孔径雷达干涉测量（PS-InSAR）、小基线集雷达干涉测量（SBAS-InSAR）。
参考：
《InSAR技术原理及实践》 杨红磊
