毫米级守护·国产商业卫星显担当｜宏图一号InSAR地面沉降监测，守护首都地质安全

地面沉降与地表回弹是城市化进程中典型的地质灾害，直接关系轨道交通、高层建筑、重大基础设施安全，更是城市精细化治理必须攻克的关键课题。

长期以来，传统监测依赖水准测量、GNSS点测等方式，存在覆盖范围有限、监测周期长、人力成本高、难以全域连续观测等短板，无法满足大规模、精细化、智能化的灾害识别与预警需求，尤其针对缓慢、长期的地表微形变，难以实现精准捕捉与趋势预判。

本次北京市InSAR地面沉降监测课题，正是瞄准这一行业痛点，以宏图一号卫星为核心数据源，结合先进时序InSAR技术，开展地面沉降与回弹灾害精准识别、机理分析、预警示范研究，突破传统监测手段的信息化、智能化瓶颈，构建“空天地一体化”监测体系，为政府部门提供科学、精准、可落地的地质灾害管控方案，全力保障首都核心区与重点功能区地质环境安全。

北京城市副中心：京津冀协同发展核心示范区，新城建设与生态保护并重；

顺义南法信地区：临空经济核心区，产业密集、交通枢纽集聚；

天竺空港工业区：国家级临空经济示范区，航空企业与高端产业高度集中。

三大区域覆盖新城建设、临空经济、高端产业等多重场景，监测成果具备极强的示范价值与推广意义。

本次课题的核心数据支撑，正是航天宏图自主运营的宏图一号高分辨率分布式干涉X-SAR卫星星座。

作为国内民用市场首个自主研发的分布式多基线干涉SAR星座、全球首个采用Cartwheel编队构型的多星分布式干涉SAR系统，宏图一号由一主三辅四颗卫星组成，主星发射并接收雷达信号，三颗辅星仅接收信号，通过主辅星协同形成6条干涉基线，大大提高了干涉测绘效率。除高精度成像、干涉测绘能力外，主星也具备较强的地表形变监测能力，卫星管道半径控制在250m。

1.高精度成像：细节一览无余 X波段雷达载荷，单星聚束模式最高分辨率0.5米，常规条带与干涉模式分辨率3米，可清晰识别建筑、道路、园区等地物，为形变监测提供高质量数据源。

2.毫米级监测精度：捕捉微形变 时序InSAR测量精度可达3–5mm/年，能敏锐捕捉地表毫米级缓慢形变，远超传统监测手段，真正实现“从太空看地面微动”。

3.全天候全天时：不受天气制约 不受云雨、雾霾、光照影响，全天时、全天候成像，保障连续稳定观测，尤其适合北方多雾、冬季光照不足的监测环境。

4.高效重访，动态跟踪：采用15天回归周期太阳同步轨道，单圈高效成像，可快速获取长时间序列影像，完整还原地表形变动态过程。

5.自主可控，数据安全：全国产卫星、全国产载荷、全流程自主处理，数据安全可控，服务响应快速，满足国家重大工程与城市安全监测需求。

本次监测以小基线集时序InSAR技术（SBAS-InSAR）为核心，结合高精度数字高程模型，构建了一套稳定、可靠、高效的形变监测流程：

1.数据优选与预处理：课题针对26景宏图一号SAR影像，经严格质量控制，剔除2景基线过长影像，优选24景高质量影像，构建最优时空基线组合，保障干涉相干性。

2.差分干涉与高相干点提取：通过多级幅度与相位探测，精准提取长期稳定高相干点，剔除噪声、失相干等干扰，保证监测点稳定性。

3.时序解算与相位处理：建立线性形变与高程误差模型，结合SVD奇异值分解，解算长时间序列形变速率与累计形变，精准还原地表形变全过程。

4.地形相位校正：采用高精度Copernicus DEM数据，有效削弱地形相位误差，进一步提升监测结果准确性。

宏图一号卫星成像范围完整覆盖三大示范区（北京城市副中心，顺义南法信镇，天竺空港工业区），实现无死角、全域化观测，为后续监测提供坚实基础。

卫星影像清晰呈现区域地貌、建筑、道路、园区分布，成像质量稳定、纹理细节丰富。

科学构建小基线集，保证影像间时空基线最优，大幅提升干涉质量与监测稳定性。

监测结果清晰呈现区域LOS向形变速率分布，红色为沉降趋势，蓝色为抬升趋势，全域无明显形变漏斗，整体形变稳定。

完整呈现2023年11月—2025年3月长时间序列形变过程，动态跟踪地表每一处微小变化。

统计显示，研究区整体形变速率平均值为-13.4mm/yr，主要集中在-17.8~5.3mm/yr，呈轻度平稳沉降，重点建筑形变稳定。

课题同步采用欧空局哨兵一号（Sentinel-1A）数据进行交叉验证，结果显示：

✅ 宏图一号与国际主流卫星形变趋势、量级高度一致；

✅ 宏图一号时序曲线更平滑、波动更少、误判率更低；

✅ 充分证明国产卫星数据精度比肩国际一流，完全可替代、可信赖。

通过本次北京示范课题，宏图一号在时序InSAR形变监测领域的四大核心优势得到全面验证：

精度优势：毫米级感知，微形变无处遁形 年形变监测精度可达3–5mm，可捕捉建筑物、地面、基础设施的早期微小形变，实现灾害早发现、早预警。

覆盖优势：大范围全域监测，效率指数级提升 单幅影像覆盖数十公里，一次成像即可完成大面积区域监测，效率远超传统点式监测，适合城市级、区域级规模化应用。

时序优势：长序列跟踪，精准预判趋势 15天重访，可连续获取数月至数年时序数据，还原形变演化规律，为长期预警与风险评估提供支撑。

自主优势：全国产化，安全可靠有保障 从卫星、载荷到数据处理平台全链路自主可控，无数据安全风险，可稳定服务国家重大战略与城市安全保障。

本次北京市地面沉降监测课题的圆满完成，标志着宏图一号卫星已具备成熟、可规模化推广的时序InSAR形变监测能力，可广泛应用于：

✅ 城市地面沉降、地面回弹监测；

✅ 滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害预警；

✅ 高铁、地铁、桥梁、大坝等重大工程形变监测；

✅ 矿区沉降、生态恢复动态监测；

✅ 智慧城市、实景三维、地质环境安全管控。

以本次课题为起点，航天宏图将持续依托正在建设的女娲星座，不断升级时序InSAR监测技术，打造“卫星遥感+智能解算+预警平台”一体化解决方案，为全国各省市地面沉降监测、地质灾害防治、重大工程安全提供全天候、高精度、自主可控的天基保障，用太空科技守护城市与大地安全。