（一）成果简介

项目来源：1.国家863计划和香港创新科技基金联合资助项目：建立和运行全天候环境监测的ENVISAT遥感卫星地面接收站（2004AA105020、ITS/006/03）；2.国家973计划：全球变化与人类活动相互影响的模拟评估（2015CB954103）；3.中国科学院重点部署项目：基于星-机-地协同的地灾隐患监测预警技术（KFZD-SW-428）；4.国家自然科学基金：多云多雨条件下复杂城市环境永久散射体的稳健估计方法（41601356）；5.香港创新科技基金：运用InSAR遥感技术监测香港国际机场地表形变（ITT/017/16LP）；6.江西省科技厅国奖后备培育计划项目：重大基础设施形变雷达遥感监测关键技术与示范应用（20212AEI91006）。成果经王家耀、龚健雅院士为正副组长的专家组评价：“整体达到国际先进水平，其中在InSAR形变稳健估计、形变模式智能解译等方面达到国际领先”，开发了自主知识产权的综合处理系统，填补了国内该领域的空白，开展了多行业应用推广，打破了西方“卡脖子”技术禁运，极大推动了该领域的科技进步，取得了显著社会经济效益和生态效益。项目曾获中国地理信息科技进步特等奖、中国建筑学会科技进步特等奖、中国测绘科技进步一等奖、亚洲遥感协会杰出贡献奖等国内外重要科技奖励及联合国亚太经社会和国家科技部的表彰。该项目团队为国家培育了一批优秀专业人才，包括973计划首席科学家、国家“万人计划”和中科院“百人计划”学者，以及国家科技部遥感青年人才。

技术优势：针对国家重大需求和西方的技术垄断，项目组十余年前就前瞻性部署了“典型目标微波感知机理解译、复杂多变基建环境下InSAR形变稳健估计与工程化综合处理”研究；面向重大基础设施形变监测评估等国家战略需求，厘清了雷达电磁波与目标的散射作用机理，攻克了复杂场景毫米级InSAR形变估计、过程建模和趋势推演等共性关键技术；融合大数据和人工智能等前沿新兴技术，构建了一套面向重大基础设施形变星载InSAR监测与智能解译的创新技术体系，研发了自主知识产权的工程化数据综合处理平台，推动了行业示范应用，形成了“数据接收－理论研究－核心技术－示范应用－产业孵化”一体化创新成果和雷达遥感服务产业链，解决了卫星InSAR技术被西方“卡脖子”技术禁运的根源问题。 

技术创新点：

1.构建多云多雨环境遥感应用理论体系，揭示典型目标的形变微波感知机理。多云多雨环境遥感是遥感应用科学面临的“硬骨头”问题，鉴于此，项目组于2005年在香港建立中国华南地区第一个雷达卫星遥感地面站和业务化数据处理共享平台，在国家民用SAR卫星尚处于攻关阶段时率先开展雷达遥感应用技术研究，构建了多云多雨环境雷达遥感理论体系；建立集微波暗室成像、角反射器试验、地基SAR成像于一体的雷达散射机理研究体系，揭示典型目标的形变微波感知机理，为重大基础设施雷达遥感形变监测提供重要的理论基础。

2.提出面向重大基础设施监测的InSAR形变稳健估计技术，用以提高形变监测精度和鲁棒性，适应重大基础设施安全运维需求。在国际上率先提出集相对形变M估计、绝对形变岭估计和混合二级构网等关键算法于一体的形变稳健估计技术，全局误差从大于5毫米/年降低到2毫米/年以内，在知识驱动的非线性形变模型约束下，甚至可以突破亚毫米级年度形变速度精度；针对复杂城市环境中的基础设施叠掩问题，提出基于加权L1范数压缩感知SAR层析成像方法，叠掩散射体稀疏概率从低于30%提高到90%以上，并发展多维SAR层析技术满足场景到单体的高精度监测，为InSAR的高精度、大范围、多领域综合应用奠定了坚实基础。

3.面向InSAR形变大数据分析的智能解译技术，提出基于深度学习的时空演变模式识别和预测方法，为地质灾害风险评估和早期预警提供重要支撑。耦合升降轨InSAR和数值模拟揭示复杂载荷驱动机制，深入刻画了重力载荷、降水、地下工程引起的减速型、季节性和永久性沉降，提升了对形变演化机制的科学认知；提出基于深度学习的形变时空模式识别方法，突破了大范围沉降漏斗自动化识别和不均匀采样下演变模式自适应学习关键技术，为地质灾害风险评估提供重要支撑；构建面向形变智能预测的深度卷积神经网络模型，攻克了模型驱动法无法同时预测匀速型、减速型、季节性等耦合演变模式的难题，实现了数据驱动的形变预测。

4.研发面向工程化应用的时序InSAR数据处理系统，以期实现不同地理环境下的综合一体化处理。研发具有高精度、高效率、高灵活性的时序InSAR处理平台，为扭转目前国内商用InSAR软件基本依赖进口的局面，提供了我国具有自主知识产权的高质量平台选项，通过搭建并行文件系统和CPU/GPU异构超算系统，满足了大规模处理需求；集成适用于不同地理环境监测的PSInSAR、TomoSAR、DSInSAR和SBAS时序InSAR处理技术，实现了高相干、低相干和严重失相干区域的综合一体化处理。成果应用到多行业、多区域重大基础设施安全运维和地质灾害监测中，有效地推动雷达遥感技术的商业化和产业化。

技术成熟度：可以量产

知识产权情况：代表发明专利：1.一种InSAR时序中大气噪声的去除方法、装置及设备（ZL202110519191.2）；2.一种土体固结沉降的监测方法、装置及相关设备（ZL201910429729.3）；代表软著：基础设施结构健康InSAR监测云平台（软著授权号2020SR0451599）

（二）应用情况

本项目成功应用到多行业、多区域重大基础设施规划建设和安全运维中，促进了雷达遥感产业升级，服务了“航天强国”“交通强国”“新型城镇化”和“数字中国”等国家重大战略。

1.青藏铁路是世界上最长的高原铁路，常年面临冻土变化和冻融灾害，项目成果保障了全球变化下冻土环境大型基础设施安全运维工作；应用于世纪工程——川藏铁路路线选址和沿线地质灾害普查，为高起点、高标准、高质量建设川藏铁路提供了重要技术支撑；在监测世界最长跨海大桥——港珠澳大桥时，InSAR整体精度达到2毫米/年，保障了港珠澳大桥香港口岸安全运营；用于监测国内最大人工岛——香港国际机场填海沉降，相对于水准测量，点密度提高300倍，监测频率提高6倍，成为国际上第一个被纳入填海型机场持续监测流程的InSAR方案。

2.支撑多区域、省级业务化应用，服务“新型城镇化”和“数字中国”建设，在江西、广东、河北、山东、四川等17个省，北京、上海、深圳、香港等100余个重点城市，以及国土、建筑、交通、地灾、水利、文化遗产等多个行业得到推广。先后完成了我国主要平原、盆地、三角洲与海岸带地区全覆盖InSAR监测，揭示了粤港澳大湾区、京津冀、长三角、汾渭盆地等地区20年以来的地面沉降演化过程，实现了城市群精细监测（3-5m分辨率），查明了北京等全国100余座重点城市地面沉降、地裂缝分布与变化状况，为京沪高铁、京雄高铁、津保高铁、京沈客专等重大线性工程的规划与安全运行提供了地质安全数据，有效支撑了江西省山江湖开发治理以及我国文化遗产预防性保护，社会和生态环境效应显著，近三年直接经济效益达1.7亿元。

3.举办国际国内会议，支撑国际防灾减灾，提升了国际影响力，与美国航天局、德国宇航局、意大利航天局等专家联合发起了2次InSAR技术国际研讨会“2010 International Workshop-Spatial Information Technologies for Monitoring the Deformation of Large-Scale Man-made Linear Features”和“2017 International Workshop on InSAR Technologies for Urban Infrastructural Health Diagnosis”，提高了我国InSAR技术的国际影响力；2017年伊朗、伊拉克边境发生7.8级地震，为响应两国政府减灾机构请求，香港地面站通过数据共享平台提供服务，保障了应急数据及时向伊朗、美国、欧盟等国家的减灾机构推送；通过派遣学生交流和专家培训等，提高亚太地区第三世界国家空间信息技术水平，提升了国家形象，多次获ESCAP、科技部等组织的表彰。

（三）市场化前景

本项目经济效益主要产生于InSAR形变监测服务，累计1.7亿；

2020年：四川、长春等省市InSAR监测服务约3275.1万；江西地质灾害调查约631.4万；香港机场系统研发及服务约180.5万；

2021年：云南、厦门等省市InSAR监测服务约6068.3万；香港机场系统研发及服务约495.4万；

2022年：深圳、武汉等市InSAR监测服务约6464.5万。

项目成果是国家科技部等支持的解决西方“卡脖子”技术的典范，推动了重大基础设施形变星载干涉雷达监测技术的业务化和产业化应用，实现了全国地面沉降风险灾害普查，为“新型城镇化”和“新型基础测绘”国家重大战略的实施提供了重要支撑。 

（四）期望合作方式：技术开发、咨询、服务

          图1 江西德兴铜矿4号尾矿库坝体变形（已成功获得省重点研发计划项目支持）