GNSS与GRACE联合的陆地水储量变化监测及其负荷形变研究

李婉秋

1. 山东建筑大学测绘地理信息学院, 山东 济南 250101; 2. 中国测绘科学研究院, 北京 100830

准确测定陆地水变化及其负荷形变，对揭示陆地水循环、维持高精度地球参考框架具有重要科学意义。结合GNSS非线性高程时序与环境负荷，可利用残余变化研究陆地水负荷。依据陆地水负荷运移与地球重力场之间物理机制，基于时变重力场对陆地水储量及其负荷形变定量监测。论文研究融合GNSS和GRACE数据监测陆地水负荷形变的理论与方法，结合地球物理模型和实测资料分析陆地水储量变化及其负荷形变时空特性，论文主要工作和研究成果如下：

(1) 验证了GRACE泄漏误差改正方法并进行应用分析。完整推导了基于大尺度流域泄漏误差改正的三次滤波核函数法理论公式，并验证其可靠性；结果表明该方法相比偏差修正法、乘法修正法、尺度因子法，精度RMS分别提高了15%、37%和35%。采用尺度因子法定量反演小尺度区域水储量变化，以关中地区为例，改正后GRACE泄漏误差减小了8%，与实测地下水位具有很好的一致性。采用正向建模方法定量估算中长空间尺度水储量变化，以青藏高原为例，恢复泄漏信号后的模拟信号精度提高了近30%。

(2) 系统研究了基于奇异谱分析的GNSS时序处理优化方案，包括数据插值、信噪分离、信号提取。结果表明：相比传统插值方法，SSA迭代插值法的插值精度最高，高程方向均优于5 mm；相比小波变换与FFT，SSA滤波法信噪分离效果最优；相比最小二乘拟合法，GNSS序列周期信号提取更为准确。……