地表形变主要表现为地震形变、地面沉降（地下水/油气开采、矿区塌陷等）、山体滑坡、冰川流动、活火山隆起或者下沉、地壳断层运动等。这些地表形变现象都与人类活动息息相关。我国是世界上地质灾害发生频率最高的国家，滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地表沉降等地质灾害隐患众多且分布广泛，每年都会导致数百人死亡，给国家和人民带来了巨大的经济损失。据《中国国土资源公报》显示，2011～2016年我国共发生地质灾害74230起，造成2431人死亡或失踪，直接经济损失达到305.1亿元。2017年6月24日，四川省阿坝州茂县新磨村发生山体高位垮塌，垮塌方量约800万立方米，造成2公里河道堵塞，118人遇难和失踪。这些地质灾害给人民群众的生产生活和生命财产安全都带来了巨大的损失。而地质灾害的发生与地表形变是直接相关的，对大范围的地表形变信息进行及时、精确地监测有助于预防和减少地质灾害的发生，对人类的生产生活具有重要意义。

传统的地表形变测量手段主要有全球定位系统（Global Positioning System, GPS）观测和精密水准测量等，这两种测量方法能在设备观测点位上提供毫米级别的地表形变测量精度。但是受限于设备价格、实施测量的人力物力成本、测量位置的可达到性等因素，传统测量手段获取的地表形变监测数据空间分辨率较低，且覆盖范围有限，难以满足大范围地表形变监测的需求。而由于合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）具有全天时、全天候的工作能力和高分辨率、宽测绘带的优势，在此基础上发展起来的合成孔径雷达干涉测量（SAR Interferometry, InSAR）技术恰好可以克服前面提到的那些缺点，因而逐渐成为地表形变监测的主要技术手段，在全球及区域性地形测图、大尺度地表形变监测中得到了广泛的应用。InSAR技术利用雷达系统对同一地区进行观测得到的两幅SAR影像进行干涉处理，从而得到相应的干涉相位信息并最终反演出地表的三维信息，一般被称为数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）。如美国的SRTM项目就是采用InSAR技术获取全球80%陆地覆盖的中等分辨率DEM数据，德国的TanDEM-X双卫星干涉也获取了全球高分辨率DEM数据。

由InSAR发展而来的地表形变监测技术主要有四种：差分合成孔径雷达干涉测量（D-InSAR）技术、永久散射体干涉测量（PS-InSAR）技术、分布式散射体干涉测量（DS-InSAR）技术和短基线集测量（SBAS-InSAR）技术。其中D-InSAR能达到cm级精度，PS-InSAR、DS-InSAR和SBAS-InSAR可达到mm级精度。D-InSAR利用不同时间获取的同一监测区域的SAR图像相位信息，结合雷达参数和地形信息反演出地表形变信息。InSAR和D-InSAR技术的应用前提是获取的SAR图像间具有良好的相干性，但在实际应用中，由于各种失相干因素的影响，D-InSAR技术的地表形变反演精度会受到一定程度的限制。为提高地表形变测量的精度，时间序列InSAR（Time Series InSAR，TSInSAR）技术应运而生，该技术利用时间序列SAR图像获取地表形变信息，能够以毫米级别的精度监测各种缓慢地表形变过程，广泛应用于各种区域的缓慢地表形变监测，例如城市沉降监测，楼群形变监测，基础设施沉降监测，人工建筑形变监测等（见图1）。其中PS-InSAR、DS-InSAR和SBAS-InSAR便属于TSInSAR技术中最具代表性的三种先进对地观测技术。PS-InSAR技术不是针对SAR影像中的所有像元进行数据处理，而是选取在时间上散射特性相对稳定、回波信号较强的PS点作为观测对象。这些PS点通常包括人工建筑物、灯塔、裸露的岩石以及人工布设的角反射器等。DS-InSAR又称为第二代永久散射体技术—SqueeSAR，主要针对分布式散射体目标，可以获得精度更高、空间分辨率更强的时序形变结果。SBAS-InSAR是一种基于多主影像的InSAR时间序列方法，只利用时空基线较短的干涉对来提取地表形变信息，克服了PS-InSAR因选取一幅影像作为公共主影像而引起的部分干涉图相干性较差的不足，同时降低了对SAR数据的需求量，运算效率较高。

图1 利用InSAR技术进行形变监测实例

随着宽幅SAR成像技术的成熟，国内外SAR卫星数据爆炸式增长，在计算机存储与计算能力不断增强的背景下，未来必定是大数据InSAR的时代，需要实现InSAR大数据自动化、批量并行处理，从而得到统一尺度的大范围地表形变信息。