嚴(yán)頌華，唐鳳雨，陳永謙，李 焱

(武漢大學(xué) 遙感信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

0 引言

山體滑坡和地表沉降是破壞程度嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，每年在世界范圍內(nèi)發(fā)生頻繁且破壞力巨大。在預(yù)警體系中，通過對形變量這一直接反映地表穩(wěn)定性以及運動狀態(tài)的物理量進(jìn)行厘米級甚至毫米級的監(jiān)測，得到其發(fā)展過程，對科學(xué)研究及防災(zāi)減災(zāi)都具有重要意義。

在形變監(jiān)測技術(shù)方面，傳統(tǒng)大地測量方法例如基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS) 直達(dá)信號的方法已運用廣泛，即在建筑物、山坡等形變體上布放多個GNSS天線，通過對天線的高精度差分定位來實現(xiàn)形變監(jiān)測。該技術(shù)屬于點觀測，只能估算天線所在點的形變參數(shù)，適用于橋梁、大壩等重點監(jiān)測對象，無法實現(xiàn)大面積觀測。該方法需要把GNSS天線固定在形變體上，屬于接觸式觀測，在某些形變危險點無法布設(shè)。非接觸測量方法常被使用但有其缺點，如三維激光掃描法能夠得到形變的三維數(shù)據(jù)，缺點是成本高、容易受天氣影響。地基干涉合成孔徑雷達(dá)(GB-InSAR)也被廣泛用于形變監(jiān)測，優(yōu)點是分辨率較高，但成本也高。星載SAR作為地質(zhì)災(zāi)害識別與監(jiān)測的主力裝備[1]，能夠長時間地工作，且具有較大的監(jiān)測范圍和較高的空間分辨率，但是受到SAR衛(wèi)星較長重返周期的限制，無法提供短時間內(nèi)連續(xù)的形變信息。

隨著GNSS星座的不斷增加和GNSS-R遙感的發(fā)展，研究者們也在前期應(yīng)用的基礎(chǔ)上將該技術(shù)拓展到了形變監(jiān)測領(lǐng)域。本文的特色在于主要介紹GNSS-R遙感從海面遙感延伸到陸地遙感和形變的過程，闡述GNSS-R形變監(jiān)測的3種典型方法 (基于成像、鏡反射、以及目標(biāo)探測的監(jiān)測方法)的由來、執(zhí)行過程和優(yōu)缺點。最后總結(jié)出挑戰(zhàn)和未來可以值得研究之處，期望能為相關(guān)從業(yè)人員提供參考和借鑒。

1 GNSS-R遙感應(yīng)用

GNSS-R技術(shù)的基本思想是利用雙基地雷達(dá)的概念，即GNSS衛(wèi)星持續(xù)不斷地向地面發(fā)射L波段的導(dǎo)航電波信號，經(jīng)過地面反射后，被星載/機(jī)載/地基接收機(jī)接收，從這些回波中提取電波的參數(shù)，可以反演或估計出地面物體的信息。這種技術(shù)也稱為被動雷達(dá)或者外輻射源雷達(dá)技術(shù)。

GNSS-R技術(shù)已經(jīng)被廣泛運用于地球表面遙感中。楊東凱等[2]構(gòu)建了利用GPS散射信號的機(jī)載海面風(fēng)場反演系統(tǒng)。嚴(yán)頌華等[3]利用該技術(shù)反演土壤濕度。孫越強(qiáng)等[4]提出了基于樹模型的機(jī)器學(xué)習(xí)方法反演海面風(fēng)速。張云、尹聰?shù)萚5-6]在渤海區(qū)域做了多次海冰監(jiān)測。近些年來各航天大國先后發(fā)射搭載反射接收機(jī)的衛(wèi)星，如美國發(fā)射了CYGNSS星座，歐空局發(fā)射了TDS-1衛(wèi)星，航天五院發(fā)射了“捕風(fēng)”AB星，天津云遙公司發(fā)射了商業(yè)星載GNSS-R海洋反射探測載荷，GNSS-R技術(shù)進(jìn)一步在時間和空間維度上得到擴(kuò)展。例如Hammond 等[7]利用TDS-1衛(wèi)星的數(shù)據(jù)得到了3年內(nèi)海面風(fēng)速的時間變化規(guī)律，Nguyen等[8]基于商業(yè)的Spire星座，在掩星數(shù)據(jù)之外收集了掠入射情況下的GNSS反射事件，從中提取了海面測高信息，測高精度達(dá)到3 cm。 Cartwright 等[9]使用33個月的TDS-1的數(shù)據(jù)研究北極和南極區(qū)域的海冰分布，與歐空局發(fā)布的海冰聚集度產(chǎn)品相比，吻合度超過96%。Gerlein等[10]利用CYGNSS的數(shù)據(jù)研究了內(nèi)陸水體的變化，反映湖泊和水體的擴(kuò)展和收縮過程，結(jié)果和MODIS產(chǎn)品相符，由于CYGNSS的全球性和短周期性，能夠在半個月的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生一個水災(zāi)分布產(chǎn)品。這些研究成果極大地鼓舞了GNSS-R研究者拓展該技術(shù)到形變監(jiān)測應(yīng)用的信心，也提供了技術(shù)積累。

2 GNSS-R形變監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢

GNSS-R用于形變監(jiān)測時具有以下優(yōu)勢：

(1) 導(dǎo)航信號可以實現(xiàn)全球覆蓋。導(dǎo)航系統(tǒng)由多個軌道的多顆衛(wèi)星在太空不間斷地運動，例如2020年7月我國正式開通的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前在軌運行的有數(shù)十顆，包括三種衛(wèi)星：靜止軌道(GEO)衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星(IGSO)和中圓地球軌道(MEO)衛(wèi)星，聯(lián)合其他導(dǎo)航系統(tǒng)可以組成一個探測網(wǎng)，使地球上任何一點都能夠被覆蓋到，在很大程度上提高了監(jiān)測區(qū)域的靈活性。GNSS衛(wèi)星、目標(biāo)和接收機(jī)三者構(gòu)成了多基地的雷達(dá)系統(tǒng)，因此可獲得多視角后向散射與非后向散射信息、便于實現(xiàn)多維形變量觀測。

(2) 導(dǎo)航衛(wèi)星短的重返周期可以保證地面圖像的相干性。目前GPS與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星的重返周期為一天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有SAR衛(wèi)星的重返周期，可以避免由于時間跨度長而導(dǎo)致的時間去相干和空間去相干。

(3) 導(dǎo)航衛(wèi)星所使用的頻段為L波段，該波段對云層和地表植被具有一定的穿透能力，因此可以克服天氣障礙，全天候工作其波長為數(shù)十厘米，進(jìn)行形變監(jiān)測時精度可以達(dá)到厘米級別。此外，導(dǎo)航系統(tǒng)都設(shè)置有雙頻信號，可以通過多頻組合的方式來獲取水汽信息，從而解決水汽引起的相位延遲問題，有助于提高形變測量精度。

(4) 導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)有高精度的原子鐘系統(tǒng)，所以GNSS衛(wèi)星信號本身具備高精度的標(biāo)準(zhǔn)時間信息，因此可以通過接收導(dǎo)航衛(wèi)星直達(dá)信號來實現(xiàn)收發(fā)兩端的時間同步。此外，導(dǎo)航衛(wèi)星信號的捕獲與跟蹤技術(shù)已經(jīng)非常成熟，能夠確保收發(fā)兩端的相位同步，在實現(xiàn)相位提取乃至形變測量上有保證。

(5)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)在是多顆衛(wèi)星形成多基地發(fā)射，系統(tǒng)有3個頻段同時工作，可以利用多角度、多方位、多頻段信號監(jiān)測，提高形變測量精度和空間分辨率。

3 GNSS-R形變監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀

GNSS-R技術(shù)在海面風(fēng)場和土壤濕度應(yīng)用方面已經(jīng)發(fā)展多年，但是在形變方面的應(yīng)用并不成熟。2013年Liu等[11]提出了利用GNSS構(gòu)成的雙基地雷達(dá)實現(xiàn)SAR成像,并利用這種圖像在2個連續(xù)時刻的細(xì)微變化來測量地面變化，稱之為CCD(Coherent Change Detection)方法。 2015年Zeng等[12]提出了基于空基表面成像雷達(dá)的沉降監(jiān)視技術(shù)，其基本思路是利用2個地面站來接收同一顆衛(wèi)星的信號，其中一個作為基準(zhǔn)站來去掉大氣層和電離層誤差，而另外一個站則用來模擬形變，通過抽取峰值回波信號的相位來獲得由于路徑引起的相位差，再根據(jù)幾何關(guān)系計算形變的大小。2019年 Yang等[13]提出利用坡面反射以及雙通道獨立處理的軟件接收機(jī)思路來反演形變。2021年Li等[14]提出利用北斗GEO衛(wèi)星的幾何不變性，以金屬板作為反射目標(biāo)板，結(jié)合多通道接收機(jī)進(jìn)行形變測量的思路。

由于GPS系統(tǒng)布設(shè)較早，以前的算法大多圍繞該系統(tǒng)的運動衛(wèi)星來構(gòu)思，由于導(dǎo)航信號不像SAR信號專門為高分辨雷達(dá)所設(shè)計，其頻帶帶寬、發(fā)射功率相比專用雷達(dá)而言存在諸多限制，因此在形變研究方面還處于起步階段。表1給出了目前GNSS-R 形變監(jiān)測技術(shù)的主要情況。

表1 目前GNSS-R 形變監(jiān)測技術(shù)的主要情況Tab.1 Main situation of current GNSS-R deformation monitoring technology

4 GNSS-R形變監(jiān)測的幾種典型方法

4.1 基于成像的形變監(jiān)測方法

英國伯明翰大學(xué)和北京理工大學(xué)共同提出了空基雙基地類SAR成像(Space-Surface Bistatic Synthetic Aperture Radars),即SS-BSAR的理論，并進(jìn)一步提出了基于成像圖的形變監(jiān)測方法。該方法類似于星載SAR數(shù)據(jù)的干涉方法，SS-BSAR理論是其研究基礎(chǔ)。

SS-BSAR的成像結(jié)構(gòu)及圖像序列用于形變監(jiān)測示意如圖1所示。

(a) SS-BSAR 成像結(jié)構(gòu)

(b) 形變監(jiān)測圖1 SS-BSAR 成像結(jié)構(gòu)圖及圖像序列用于形變監(jiān)測示意Fig.1 Schematic diagram of SS-BSAR imaging structure and image sequence for deformation monitoring

該方法包含2個步驟：第一步，SS-BSAR成像，即處于不同接收平臺上的反射接收機(jī)(星載/機(jī)載/地基)接收從地表反射的信號，利用運動的GNSS衛(wèi)星形成合成孔徑，從而配合后向投影成像算法，形成合成孔徑圖像；第二步，利用以1天為重返周期的合成孔徑圖像序列，檢測相位的變化，達(dá)到形變監(jiān)測的目的。

SS-BSAR成像主要利用IGSO/MEO衛(wèi)星的運動，研究進(jìn)展迅速。2005年Zeng等[15]給出了不同軌道下衛(wèi)星對地成像的距離向和方位向分辨率分析。2007年Antoniou 等[16]提出了條帶式合成孔徑成像的算法，之后在文獻(xiàn)[17]中進(jìn)一步提出了一種機(jī)載情況下快速成像的方法。2012年Zhou等[18]給出了一種預(yù)處理方法來增強(qiáng)成像中同步的效果，Liu 等[19]則研究了采用地基靜態(tài)接收機(jī)在長相干積累時間下點擴(kuò)散函數(shù)的方位分布。2014年Zhang 等[20]研究了重返情況下2幅影像的空間去相關(guān)情況，2015年Ma等[21]研究了運用伽利略衛(wèi)星時成像分辨率提高的方法。同一年，文獻(xiàn)[22]研究了多角度條件下成像融合的方法。2016年Santi等[23]提出了利用多衛(wèi)星成像提高分辨率的方法。

利用SS-BSAR成像圖,研究者提出了基于干涉的形變監(jiān)測算法，即針對成像序列，進(jìn)行同名點匹配，然后計算匹配圖像對的相位差別，并與基線結(jié)合進(jìn)行形變測量。2018年Liu等[24]利用SS-BSAR的概念，提出了一個3維形變測量的方法，其基本思路是依據(jù)干涉SAR的方案，利用IGSO衛(wèi)星的周期為1天的重返軌道，在每天近乎同一個時刻，采集15 min的數(shù)據(jù)，對地面反射物進(jìn)行成像，然后尋找永久散射體，求取永久散射體的相位。在實驗設(shè)計中，首先利用2行軌道參數(shù)TLE 計算IGSO衛(wèi)星的軌跡，然后根據(jù)衛(wèi)星的運動軌跡，按照星載GNSS-R的分辨率理論，計算其在地面的成像分辨率。之后選擇地面成像分辨率較高的下午4點作為實驗時間段，根據(jù)位置精度強(qiáng)弱度(Position Dilution of Precision，PDOP)理論選擇北斗二代IGSO1，2，4，5衛(wèi)星作為實驗星。最后，根據(jù)后一天和前一天相位的差別來估計形變。實驗采用精密度達(dá)到0.01 mm的形變臺搭載轉(zhuǎn)發(fā)器，利用人工調(diào)節(jié)形變臺改變轉(zhuǎn)發(fā)器的位置模擬形變，針對轉(zhuǎn)發(fā)器實施成像。在2016年5月—6月間記錄了16組數(shù)據(jù)，其中包含2次10 mm的位移和一次20 mm的位移。實驗結(jié)果表明，精度優(yōu)于0.5 cm。

該方法實施的主要問題是需要很強(qiáng)的反射信號，特別是在3個維度的方向都具有很強(qiáng)反射的形變體，需要在大量的現(xiàn)場實驗和環(huán)境中去尋找，因此需要進(jìn)行更多的野外現(xiàn)場實驗。

4.2 基于鏡反射的形變監(jiān)測方法

香港理工大學(xué)提出利用邊坡斜面構(gòu)成的鏡反射現(xiàn)象，通過軟件接收機(jī)進(jìn)行形變探測。該方法起源于GNSS-R海面高度探測技術(shù)，由于海面是大面積的水平面上下移動，而形變監(jiān)測則假設(shè)坡面沿著法向移動。利用GNSS衛(wèi)星構(gòu)造鏡面反射測量坡面位移示意如圖2所示。 利用2個斜面L1和L2來表示形變前后的地表，而形變量則用ddif來表示。GNSS衛(wèi)星發(fā)射的信號在斜面上以鏡反射的方式返回，被反射天線接收，同樣在接收機(jī)中進(jìn)行處理。該方法借鑒了GNSS-R對海面高度的估計技術(shù)。

圖2 利用GNSS衛(wèi)星構(gòu)造鏡面反射測量坡面位移示意Fig.2 Using GNSS satellite to construct specular reflection to measure slope displacement

針對海面高度的研究由來已久，2011年Fabra等[25]計算了同極化和交叉極化反射信號的差分相位，考慮海冰表面的粗糙度因素，將海冰表面高度估計的結(jié)果與北極潮位模型AOTIM-5 得到的結(jié)果比較，誤差在10 cm左右。2016年Lestarquit等[26]使用加泰羅尼亞通信中心研究的開源軟件接收機(jī)，采用主從式結(jié)構(gòu)，在生成DDM圖的基礎(chǔ)上提取出反射信號的相位，然后通過幾何關(guān)系來計算高度。實驗設(shè)備布置于60 m高的燈塔上，通過在平靜海域的高度測量，驗證了接收機(jī)的可行性，之后的飛行實驗表明均方根誤差在9.47 cm。2017年Liu等[27]分析了海面高風(fēng)速條件下瑞典翁薩拉天文臺的數(shù)據(jù)，利用載波相位來去除非相干成分，從而留下相干成分來觀測海面高度。2019年Hu等[28]分析了低軌衛(wèi)星攝動對海面高度反演的影響，指出攝動會引起約3.4 m的平均誤差。2020年Wu等[29]利用岸基接收機(jī)分別生成直達(dá)信號和反射信號的DDM圖，然后從偽碼延遲和載波相位延遲的角度討論了風(fēng)速小于1.5 m/s時海面高度值，表明載波相位法的精度遠(yuǎn)高于偽碼測距法的精度，均方根誤差在8 cm左右。

在此基礎(chǔ)上的GNSS-R形變監(jiān)測研究方案[30]首先估計直達(dá)信號與反射信號由于距離差引起的額外的載波相位差，然后估計斜面的位移。具體實施是通過直達(dá)天線和反射天線將直達(dá)與反射信號采集后，在硬件接收機(jī)中完成信號放大、下變頻和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，得到離散的時域信號，送入軟件接收機(jī)。在軟件接收機(jī)中對每個通道進(jìn)行單獨的跟蹤，通過調(diào)節(jié)本地鎖相環(huán)路中的數(shù)字控制振蕩器NCO 完成時間、頻率和相位的同步，通過相干積分來得到載波相位。比較直達(dá)信號與反射信號的載波相位差得到傳播路徑的延時，計算形變量。

該方法的最大特點是需要維持直達(dá)和反射信號都具有足夠的信噪比，從而保證2個信號可以單獨被跟蹤，如同2個差分接收機(jī)。同時，該方法還需要假設(shè)反射面變化發(fā)生在衛(wèi)星信號的相干時間內(nèi)運動衛(wèi)星引起的相位變化趨勢才會被去掉。因此該方法只適合于短期內(nèi)快速形變監(jiān)測，實際應(yīng)用場景還需要進(jìn)一步拓展。

4.3 基于目標(biāo)探測的形變監(jiān)測方法

基于目標(biāo)探測的形變監(jiān)測示意如圖3所示。武漢大學(xué)從目標(biāo)探測的角度出發(fā)，嘗試將形變體看成一個目標(biāo)，采用雙通道接收機(jī)，但是在信號處理時將形變體視為探測目標(biāo)，首先進(jìn)行距離壓縮，然后在同一距離元內(nèi)進(jìn)行目標(biāo)相位識別，從而監(jiān)測形變。

圖3 基于目標(biāo)探測的形變監(jiān)測示意Fig.3 Deformation monitoring based on target detection

該方法的基礎(chǔ)是目標(biāo)探測，是GNSS-R雙基地雷達(dá)的一個典型應(yīng)用。2017年Ma 等[31]利用GNSS機(jī)會信號構(gòu)造雙基地雷達(dá)探測海洋表面目標(biāo)，發(fā)展了信號處理算法，并通過海邊船只實驗證明了該算法的正確性。2018年P(guān)astina等[32]指出增加相干積累時間才能夠得到足夠的信噪比來檢測目標(biāo)，并給出了一種幀間補(bǔ)償?shù)姆椒▉砝鄯e長相干積累時間內(nèi)的能量。同年，Ma等[33]提出了一種利用多顆衛(wèi)星和單個接收機(jī)對反射目標(biāo)定位的理論框架，表明即使發(fā)射衛(wèi)星在移動，該方法仍然能夠適用。2019年Santi等[34]提出了一種利用多顆衛(wèi)星的被動多站雷達(dá)系統(tǒng)，即利用空間多樣性和長相干積分時間提高信噪比，同時也增加定位的精度，利用伽利略衛(wèi)星和萊茵河上的船只進(jìn)行實驗驗證了這一想法。2020年Gu等[35]將超分辨率分析方法結(jié)合GEO衛(wèi)星用于GNSS-R目標(biāo)探測。

GNSS-R形變量監(jiān)測實際上是檢測目標(biāo)在同一距離元內(nèi)相位的變化。文獻(xiàn)[14]主要利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的GEO衛(wèi)星，這種衛(wèi)星相對觀測者具有固定的仰角和方位角，因此幾何結(jié)構(gòu)固定，可以避免由于衛(wèi)星運動帶來的相位變化，從而很好地反映形變引起的相位變化規(guī)律。其方案是針對斜坡形變體，同時考慮到發(fā)射衛(wèi)星、形變體和固定接收機(jī)的幾何構(gòu)型，將雙基地雷達(dá)盡量構(gòu)造成一種準(zhǔn)單站雷達(dá)的形式，然后采集信號。在下變頻處理得到中頻信號后，首先進(jìn)行距離壓縮，在距離上將形變體目標(biāo)和其他目標(biāo)區(qū)分開，然后針對形變體進(jìn)行信噪比增強(qiáng)處理，之后進(jìn)行相位抽取。沒有發(fā)生形變的時，這個相位維持不變，而當(dāng)發(fā)生形變時，這個相位會隨之變化。通過相位和形變的幾何轉(zhuǎn)換關(guān)系可以將形變量估計出來。

該方法的優(yōu)點是不需要設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器在形變體上，克服了轉(zhuǎn)發(fā)器需要供電的問題。該方法的難點是需要尋找合適的反射體，能夠具有較強(qiáng)的反射信號，從而保證反射信號的相位測量具有一定的穩(wěn)定度和精度。

5 GNSS-R 形變測量面臨的挑戰(zhàn)

綜合目前研究可見，在利用導(dǎo)航反射信號進(jìn)行形變監(jiān)測時面臨著以下挑戰(zhàn)：

(1) 導(dǎo)航衛(wèi)星信號的反射功率比較弱。導(dǎo)航衛(wèi)星距離地面遙遠(yuǎn)，信號到達(dá)地面時強(qiáng)度在-160 dBW 左右，經(jīng)過地面目標(biāo)散射之后，信號會變得更加微弱。陸地反射與海面反射還存在較大區(qū)別，因為海面空間尺度大，而地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成接收機(jī)直接獲得信號的信噪比不高，后續(xù)處理存在難度，需要深入研究。

(2) 導(dǎo)航衛(wèi)星信號的帶寬比較窄，導(dǎo)致空間分辨率差，給形變監(jiān)測帶來很大的困擾。傳統(tǒng)的SAR成像在形變測量上能達(dá)到毫米級的分辨率，是因為其信號具有300 MHz以上的帶寬。而目前在軌運行的導(dǎo)航系統(tǒng)所發(fā)射的信號帶寬只有20.46 MHz，因此其成像在理論上能獲得的最佳距離分辨率為幾米。這種距離分辨率只適用于分辨率要求不高的場合，需要解決。

(3) 導(dǎo)航衛(wèi)星信號的體制與普通SAR不同。導(dǎo)航衛(wèi)星信號實際上是一種脈沖體制雷達(dá)的變形，其信號是偽隨機(jī)編碼的連續(xù)波信號，因此處理上與線性調(diào)頻體制的雷達(dá)存在區(qū)別。

(4) 成像處理方式上不同。雙基地雷達(dá)的成像體制與SAR衛(wèi)星相對于地面的直線運動方式不同，導(dǎo)航衛(wèi)星在長時間內(nèi)相對于地面為曲線運動，只能在數(shù)十秒的時間內(nèi)軌道認(rèn)為近似直線，若要獲得更高的增益，必須考慮衛(wèi)星軌道的曲線而采用分段采集的方法進(jìn)行接收。

6 結(jié)束語

GNSS-R形變研究是導(dǎo)航反射信號遙感研究領(lǐng)域中具有發(fā)展?jié)摿Φ难芯繜狳c，本文對近年來公開發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)以供借鑒。得益于各國蓬勃發(fā)展的導(dǎo)航星座系統(tǒng)和導(dǎo)航接收機(jī)硬軟件的發(fā)展，GNSS-R形變研究沿著多條技術(shù)路線展開，采用的衛(wèi)星從IGSO/MEO到GEO等不同軌道衛(wèi)星變化，設(shè)備也從純粹硬件到軟硬件結(jié)合。后續(xù)應(yīng)加強(qiáng)針對形變需求的算法研究，提高該技術(shù)的實用性和魯棒性。

目前，GNSS-R形變監(jiān)測技術(shù)才剛剛起步，本文認(rèn)為其未來發(fā)展趨勢和需要努力的方向如下：

(1) 推進(jìn)測量精度由厘米級向毫米級發(fā)展

目前GNSS-R形變監(jiān)測給出的測量精度都在厘米級，而且還取決于信號相位的穩(wěn)定性和接收系統(tǒng)對于相位的辨識度。未來若建立物理模型，在考慮地表因素對形變測量結(jié)果的影響，如植被覆蓋、地面高程、地表坡度的情況下，測量精度將會有望逐漸由厘米級精度提高到毫米級。

(2) 提高地表形變監(jiān)測的時間連續(xù)性和空間分辨率

目前都是針對局部區(qū)域、短時間內(nèi)的形變進(jìn)行GNSS-R研究。未來在條件具備后，該技術(shù)將有可能提供針對大區(qū)域或全球范圍的形變監(jiān)測，在時間上也將能夠提供連續(xù)不斷的數(shù)據(jù)，確保對不同形變速度的形變體進(jìn)行時間無縫的監(jiān)測。

(3) 搭載平臺由地基向機(jī)載和星載發(fā)展，提高其易用性

目前GNSS-R形變實驗主要還在地面進(jìn)行，采用的接收機(jī)都放置在地面，實際監(jiān)測是小范圍的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來大范圍形變監(jiān)測的需要。未來接收機(jī)搭載在更高的平臺上顯然會增加形變探測的距離，如機(jī)載和星載平臺，這樣監(jiān)測會更靈活高效。