GBT 44146-2024 基于InSAR技术的地壳形变监测规范标准立项发展报告

基于InSAR技术的地壳形变监测规范标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SpecificationforCrustalDeformationMonitoringBasedonInSARTechnology摘要地壳形变监测是地震预报、地质灾害防治和地球动力学研究的重要基础性工作。合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术因其高精度、大范围、全天候等优势，已成为地壳形变监测领域的革命性技术手段。然而，长期以来我国缺乏统一的InSAR技术应用标准，导致各行业单位在数据获取、处理流程、精度评定和成果表达等方面存在显著差异，制约了该技术的规范化应用和成果的互通共享。本报告系统论述了GB/T44146-2024《基于InSAR技术的地壳形变监测规范》的立项背景、编制原则、技术内容和应用价值。该标准由中华人民共和国国家标准于2024年6月29日发布，自2025年1月1日起正式实施，是我国首项关于InSAR地壳形变监测的国家标准。标准系统规定了InSAR技术用于地壳形变监测的总体要求、数据采集、数据处理、精度评定、成果产出及质量控制等技术要求，填补了该领域国家标准空白。本报告认为，该标准的发布实施将有力推动InSAR地壳形变监测技术的标准化、规范化发展，对提升我国地震监测预报能力和地质灾害防治水平具有重要战略意义。关键词：InSAR技术；地壳形变；监测规范；标准化；合成孔径雷达Keywords:InSARtechnology;crustaldeformation;monitoringspecification;standardization;SyntheticApertureRadar1引言地壳形变是地球深部构造活动和浅表地质过程的直接反映，对地震孕育、火山活动、滑坡失稳等自然灾害的形成演化具有重要指示意义。长期以来，水准测量、GPS观测等传统大地测量手段是地壳形变监测的主要技术支撑，但受限于点位密度和空间分辨率，难以实现对区域性地壳形变场的连续、高精度观测。合成孔径雷达干涉测量（InterferometricSyntheticApertureRadar，简称InSAR）技术自20世纪90年代以来取得了长足发展，凭借其高精度（毫米级）、高空间分辨率（米级）、大范围覆盖（千平方公里级）以及全天时、全天候工作能力，已成为当代地壳形变监测的先进技术手段之一，在速度场获取、同震形变监测、震间形变观测及缓慢地壳形变探测等研究中发挥了重要作用。然而，InSAR技术从数据获取到成果产出涉及轨道数据精密处理、干涉相位解缠、大气延迟校正、轨道误差削弱、地形相位模拟等一系列复杂处理环节，不同处理策略和参数设置对最终监测结果影响显著。由于缺少统一的行业技术标准，不同监测单位在数据源选取、处理流程、精度评价和成果表达等方面各成体系，导致监测成果可比性差、共享困难，严重制约了InSAR技术在地震监测预测、地质灾害防治等领域的大规模业务化应用。因此，制定统一规范的InSAR地壳形变监测国家标准，已成为我国地球观测与防灾减灾领域的迫切需要。II英文标题StandardizationDevelopmentReport:SpecificationforCrustalDeformationMonitoringBasedonInSARTechnology2标准立项背景与必要性2.1InSAR技术的发展现状与趋势自1992年法国SPOT卫星搭载的SAR传感器与ERS-1/2卫星数据成功应用于Landers地震同震形变场提取以来，InSAR技术经历了三十余年的快速发展。当前，国际上一批新一代SAR卫星系统相继投入运行，如欧盟的Sentinel-1系列卫星、德国的TerraSAR-X/TanDEM-X、意大利的COSMO-SkyMed以及日本的ALOS-2等，提供了更加丰富的SAR数据源。特别是欧洲空间局Sentinel-1卫星星座的常态化运行，实现了全球范围6至12天的重访周期，为InSAR技术的业务化应用奠定了坚实的数据基础。近年来，InSAR技术本身也经历了从传统D-InSAR向高级时序InSAR技术（如PS-InSAR、SBAS-InSAR等）的演进，形变监测精度从厘米级提升至毫米级，监测对象从地震、火山等突发性地壳形变拓展至地面沉降、断层蠕滑、滑坡蠕变等缓变性地表形变。深度学习、并行计算、云处理等新兴技术的引入，更进一步推动了InSAR数据处理效率和自动化程度的提升。2.2标准编制的政策背景与行业需求我国是地震灾害频发的国家，地震监测预报工作始终受到高度重视。国务院印发的《关于推动防灾减灾救灾体制机制改革的意见》和《国家综合防灾减灾规划（2021—2035年）》均明确提出，要加强地震监测预报能力建设，推进高新技术在地震监测领域的应用。中国地震局《地震监测预报业务体制改革发展规划》亦将InSAR技术列为重点发展的空间对地观测技术手段。然而，技术应用标准的缺失使得InSAR监测成果难以有效融入现有地震监测预报业务体系，其决策支撑作用未能充分发挥。与此同时，自然资源部、中国气象局、国家铁路局等多个部门在滑坡隐患识别、矿山开采沉陷监测、城市地面沉降防控等领域同样对InSAR技术有着旺盛的应用需求。据不完全统计，目前国内已有超过200家企事业单位和科研机构在从事InSAR技术相关的研究与应用工作。但因缺乏统一的技术标准，各单位的监测成果在技术路线、精度指标、成果格式等方面存在显著差异，无法实现跨部门、跨区域的数据共享与成果互认，极大制约了该技术的规模化应用效益。2.3国际相关标准现状国际上，IEEE地球科学与遥感学会（IEEEGRSS）等学术组织曾发布InSAR数据处理方面的技术白皮书或建议性文件，部分国家和区域亦尝试制定相应技术指南。然而，迄今尚未形成系统完整、具有广泛约束力的InSAR地壳形变监测国际标准。我国在该领域率先制定国家标准，对于把握国际标准化工作主动权、引领InSAR技术规范化发展具有重要的战略意义。3标准主要内容与技术要点3.1标准适用范围与定位GB/T44146-2024《基于InSAR技术的地壳形变监测规范》作为一项国家标准，其内容涵盖InSAR技术在地壳形变监测应用中各关键环节的技术要求。标准明确适用于利用星载合成孔径雷达干涉测量技术开展区域性地壳形变监测工作，监测对象包括构造地壳形变（如同震形变、震间形变、震后形变等）和非构造地表形变（如地面沉降、滑坡等），为地震监测预报、地质灾害防治、地球动力学研究等领域的技术人员提供规范性依据。标准的制定遵循了科学性、先进性、适用性和协调性的原则。科学性即标准内容基于成熟的科学原理和经过验证的技术方法；先进性即充分吸纳当前国际InSAR前沿技术成果，反映技术发展趋势；适用性即充分考虑我国不同地区、不同应用场景的实际需求，确保标准具有广泛适用性；协调性即注意与其他相关国家标准和行业标准保持衔接一致。3.2标准主要技术内容标准的主要技术内容包括以下几个方面：数据获取要求：规定了InSAR监测所适用的星载SAR数据源的基本要求，包括影像分辨率、波长、极化方式、重访周期、侧视角范围等定量指标。同时，对不同监测任务类型（如同震形变监测、时序形变监测）适用的数据源选择原则予以明确，并对精密轨道数据、气象辅助数据等配套数据的获取要求作出了规范。数据处理技术要求：涵盖InSAR数据处理全流程的技术要求，包括影像配准、干涉图生成、地形相位去除、相位滤波与解缠、大气延迟校正、轨道误差消除、地理编码等关键环节。对不同数据处理方法的适用条件与技术指标给予了明确规定，以保证处理结果的质量和一致性。精度评定与质量控制：规定了InSAR形变监测成果的精度评定指标与检验方法，包括内符合精度和外符合精度评定。明确了不同等级监测任务的精度要求，建立了从数据输入到成果输出的全过程质量控制体系。成果产出与表达：对InSAR监测成果的内容、格式和图件表达进行了规范，包括形变速率图、累积形变图、形变时间序列等成果图件的制作要求，以及成果报告的编写框架和内容要求。管理与成果汇交：对InSAR监测的数据管理、成果汇交和存档提出了要求，以利于全国InSAR监测成果的集成共享和综合分析利用。3.3标准编制的技术路线标准的编制以系统性调研为基础，广泛收集国际InSAR技术最新研究成果及国内各行业单位的实践经验，梳理形成关键技术指标体系。在此基础上凝练共性技术要求、明确差异化的分级指标体系，确保标准既能规范行业发展，又能兼顾不同精度等级监测任务的特殊需求。4标准的创新性与预期效益4.1标准的创新性本标准的制定填补了我国InSAR地壳形变监测领域尚无统一国家标准的技术空白，在以下方面体现突出创新性：第一，首次系统构建了InSAR地壳形变监测的技术指标体系，将InSAR技术全流程涉及的关键技术环节纳入标准化框架，形成了从数据源到成果表达的技术链条全覆盖。第二，创新性地提出了面向不同监测任务的分级技术要求体系，在保证总体技术框架统一的前提下，兼顾了同震形变监测、震间形变监测、地面沉降监测等不同应用场景的差异化需求。第三，在精度评定和质量控制方面，首次建立了InSAR监测全流程的质量控制体系和方法体系，填补了InSAR监测成果质量评价无据可依的空白。4.2预期应用效益本标准的发布实施预期将在以下方面产生显著效益：提升地震监测预报能力：该标准的实施将推动InSAR技术在全国地震监测预报业务体系中的规范化应用，使InSAR监测成果能够系统地纳入地震趋势会商和震情跟踪工作，有效提升我国地震监测预报的科技支撑能力。促进数据资源共享：统一标准框架下的监测成果将具有良好的可比性和互操作性，为跨区域、跨部门的数据集成与协同分析创造基础条件，充分释放空间对地观测数据资源的潜在价值。引导行业规范发展：标准为InSAR技术服务的采购方和提供方提供了统一的技术依据和验收准则，有利于建立公平有序的市场环境和规范的技术服务体系，推动InSAR技术应用的产业化、规模化发展。增强国际标准话语权：作为该领域的首项国家标准，本标准的制定和发布彰显了我国在星载SAR对地观测领域的技术实力和标准化引领能力，为未来主导制定相关国际标准奠定了有利基础。5主要起草单位介绍本标准的主要起草单位包括中国地震局地质研究所（地震动力学国家重点实验室）等国内InSAR技术研究与应用领域的权威机构。中国地震局地质研究所成立于1951年，是我国唯一从事地震地质学综合性研究的国家级科研机构，也是我国最早开展InSAR技术地震应用研究的单位之一。研究所建有地震动力学国家重点实验室，拥有国际先进水平的卫星遥感数据处理平台和地面验证观测系统，在地壳形变监测、活动构造探测、地震危险性评价等领域积累了深厚的研究基础。该研究所自20世纪90年代末期即开始跟踪国际InSAR技术前沿动态，率先将D-InSAR技术引入我国地震同震形变场研究中，继而发展了PS-InSAR、SBAS-InSAR等时序InSAR技术并成功应用于活动断层形变监测和区域地壳应变积累研究。研究所先后承担了国家自然科学基金重大研究计划、国家重点研发计划、国际科技合作等多项InSAR相关研究项目，产出了一批具有国际影响力的研究成果。近年来，研究所持续将科研成果向业务应用转化，积极推动InSAR技术在地震监测预报实践中的深度应用，牵头建设了覆盖南北地震带等关键区域的InSAR地壳形变监测技术体系，为标准的编制提供了扎实的科研支撑和丰富的业务实践经验。此外，自然资源部国土卫星遥感应用中心、应急管理部国家自然灾害防治研究院、中国地震台网中心、武汉大学等多家优势单位也参与了标准的起草工作。标准编制过程中，起草组开展了广泛的调研和征求意见工作，充分吸收了国内InSAR技术研究与应用各领域专家的意见和建议，对标准各技术条款进行了反复讨论和修改完善。特别是针对数据处理流程中的关键环节，组织多家单位开展了交叉验证和比对实验，确保标准技术指标的合理性和可操作性；针对不同区域、不同条件下的InSAR适用性差异，广泛听取了来自地震、测绘、国土、铁路等不同行业专家的意见。该标准经全国地震标准化技术委员会（SAC/TC225）技术审查通过后，由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）于2024年6月29日正式发布，自2025年1月1日起实施。6结论与展望GB/T44146-2024《基于InSAR技术的地壳形变监测规范》的发布实施，是中国InSAR技术发展历程中的重要里程碑，标志着我国InSAR地壳形变监测工作迈入标准化、规范化的新阶段。该标准构建了InSAR技术用于地壳形变监测的系统性技术指标体系，实现了从数据获取、数据处理、精度评定、成果表达到质量控制全流程的技术规范统一，为InSAR监测成果的业务化应用和跨部门共享提供了关键技术依据。展望未来，随着我国自主SAR卫星观测体系的不断完善（如陆地探测一号等新一代SAR卫星的陆续发射），InSAR技术在我国地壳形变监测领域的应用将更加广泛和深入。可以预期，本标准的实施将有力推动InSAR监测技术在地震监测预报、地质灾害防治、重大工程安全运营等领域的业务化应用与产业化发展。与此同时，InSAR技术本身仍在快速演进之中，新的技术方法如极化InSAR、层析InSAR、AI辅助InSAR处理等不断涌现，对标准体系提出了持续更新和完善的需求。建议相关标准化技术委员会密切关注技术发展动态，适时开展标准的修订和配套标准研制工作，逐步形成以本标准为核心的InSAR地壳形变监测标准体系。另外值得一提的是，作为国际上首项系统完整的InSAR地壳形变监测国家标准，本标准的发布也为我国参与和主导InSAR技术国际标准化工作提供了重要基础。建议相关部门以此为契机，积极推动将我国的技术方案和标准化成果上升为国际标准提案，增强我国在地球观测领域国际标准化方面的话语权和影响力，为全球地震灾害防治和地球科学研究贡献中国智慧和中国方案。参考文献[1]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T44146-2024基于InSAR技术的地壳形变监测规范[S].北京:中国标准出版社,2024.[2]MassonnetD,RossiM,CarmonaC,etal.ThedisplacementfieldoftheLanderseart