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基于GRACE星间重力位差的Slepian局部地表质量变化反演法
被引量：
1
1
作者
钟波
谭江涛
+2 位作者
李贤炮
李建成
李琼
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2546-2567,共22页
根据Slepian基函数在频域和空域的局部集中特性,建立了利用GRACE星间重力位差(GPD)估计局部地表质量变化的Slepian基函数反演模型及病态问题求解算法,并以亚马逊流域的陆地水储量变化(TWSC)反演为例,评估了反演方法的精度和有效性.首先...
根据Slepian基函数在频域和空域的局部集中特性,建立了利用GRACE星间重力位差(GPD)估计局部地表质量变化的Slepian基函数反演模型及病态问题求解算法,并以亚马逊流域的陆地水储量变化(TWSC)反演为例,评估了反演方法的精度和有效性.首先,通过闭环数值模拟比较了Slepian基函数法(GPD SBF)、基于GPD的mascon方法(GPD Mascon)和球谐系数法(GPD SH)反演2005年亚马逊流域TWSC的性能,结果表明:Slepian基函数法通过限定信号的频域和空域范围,降低了反演过程中向下延拓带来的不确定性,有效削弱了法方程求解的病态性,其解算结果的稳定性明显优于GPD Mascon;GPD SBF的反演精度及可靠性总体上优于GPD Mascon和GPD SH,并且能够更好地恢复边缘区域的信号和减小泄漏误差的影响.其次,利用实测的GRACE GPD数据反演了2004—2015年亚马逊流域的TWSC时间序列,结果显示:GPDSBF相比GPDMascon反演的TWSC与官方mascon模型(CSR、JPL和GSFC RL06 mascon)更为一致,并且GPD SBF反演结果呈现出更多的空间细节和更好的信噪比.最后,利用不同GRACE反演结果计算的(TWSC的一阶导数)和水文气象数据(GPCP降水、ERA5蒸散发)由水量平衡方程估计了亚马逊流域Obidos水文站的月平均径流量,并采用测站的实测径流量进行检验,结果表明:GPD SBF和GPD Mascon估计的径流量与实测值扣除季节性信号后的差值STD分别为12.35 mm和14.54 mm,相关系数分别为0.71和0.69,并且GPD SBF和各种官方mascon模型估计的径流量与实测径流量更为接近.本文研究证明Slepian基函数法可削弱病态问题求解对正则化约束的依赖,其比传统的GPD Mascon解算精度和可靠性更高,为反演高精度、高分辨率的局部地表质量变化提供了一种新的解决方案.
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关键词
局部地表质量变化
Slepian基函数
星间重力位差
TIKHONOV正则化
GRACE
亚马逊流域
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职称材料
GRACE精密星间重力位差数据集(2002年4月至2016年7月)
被引量：
2
2
作者
钟波
李琼
+1 位作者
陈剑利
罗志才
《中国科学数据（中英文网络版）》
CSCD
2022年第2期158-167,共10页
GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)星间重力位差是一种沿卫星轨道的原位观测量,它具有明显的地球物理含义。本研究基于改进的能量平衡方程和移去恢复技术RCR(remove-compute-restore),利用GRACE Level-1B核心载荷数据(KB...
GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)星间重力位差是一种沿卫星轨道的原位观测量,它具有明显的地球物理含义。本研究基于改进的能量平衡方程和移去恢复技术RCR(remove-compute-restore),利用GRACE Level-1B核心载荷数据(KBR星间距离变率、卫星精密轨道、非保守力加速度计和卫星姿态等数据)估计了2002年4月至2016年7月期间的精密星间重力位差数据,并通过数据质量控制手段对估计结果进行了质量标记。这些数据按月进行存储,共有155个月的数据文件,提供了GRACE双星A和B的地心地固坐标、扣除平均重力场(GGM05C模型)的星间重力位差和质量标记等数据。同时,将GRACE星间重力位差反演的时变重力场和地表质量变化模型与官方发布模型进行比较,验证了数据集的可靠性。本数据集进一步丰富了GRACE数据产品的种类,可为静态和时变重力场建模、全球和局部地表质量变化反演及相关地学应用研究提供有力的数据支撑。
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关键词
GRACE
星间重力位差
改进的能量平衡方程
Level-1B数据
地表质量变化
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职称材料
题名
基于GRACE星间重力位差的Slepian局部地表质量变化反演法
被引量：
1
1
作者
钟波
谭江涛
李贤炮
李建成
李琼
机构
武汉大学测绘学院
湖北珞珈实验室
地球空间环境与大地测量教育部重点实验室
西南石油大学土木工程与测绘学院
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2546-2567,共22页
基金
国家自然科学基金项目(42388102,42374002,41974015)
湖北珞珈实验室专项基金资助项目(220100004)联合资助。
文摘
根据Slepian基函数在频域和空域的局部集中特性,建立了利用GRACE星间重力位差(GPD)估计局部地表质量变化的Slepian基函数反演模型及病态问题求解算法,并以亚马逊流域的陆地水储量变化(TWSC)反演为例,评估了反演方法的精度和有效性.首先,通过闭环数值模拟比较了Slepian基函数法(GPD SBF)、基于GPD的mascon方法(GPD Mascon)和球谐系数法(GPD SH)反演2005年亚马逊流域TWSC的性能,结果表明:Slepian基函数法通过限定信号的频域和空域范围,降低了反演过程中向下延拓带来的不确定性,有效削弱了法方程求解的病态性,其解算结果的稳定性明显优于GPD Mascon;GPD SBF的反演精度及可靠性总体上优于GPD Mascon和GPD SH,并且能够更好地恢复边缘区域的信号和减小泄漏误差的影响.其次,利用实测的GRACE GPD数据反演了2004—2015年亚马逊流域的TWSC时间序列,结果显示:GPDSBF相比GPDMascon反演的TWSC与官方mascon模型(CSR、JPL和GSFC RL06 mascon)更为一致,并且GPD SBF反演结果呈现出更多的空间细节和更好的信噪比.最后,利用不同GRACE反演结果计算的(TWSC的一阶导数)和水文气象数据(GPCP降水、ERA5蒸散发)由水量平衡方程估计了亚马逊流域Obidos水文站的月平均径流量,并采用测站的实测径流量进行检验,结果表明:GPD SBF和GPD Mascon估计的径流量与实测值扣除季节性信号后的差值STD分别为12.35 mm和14.54 mm,相关系数分别为0.71和0.69,并且GPD SBF和各种官方mascon模型估计的径流量与实测径流量更为接近.本文研究证明Slepian基函数法可削弱病态问题求解对正则化约束的依赖,其比传统的GPD Mascon解算精度和可靠性更高,为反演高精度、高分辨率的局部地表质量变化提供了一种新的解决方案.
关键词
局部地表质量变化
Slepian基函数
星间重力位差
TIKHONOV正则化
GRACE
亚马逊流域
Keywords
Regional surface mass variations
Slepian basis function
Intersatellite geopotential differences
Tikhonov regularization
GRACE
Amazon River basin
分类号
P228 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
GRACE精密星间重力位差数据集(2002年4月至2016年7月)
被引量：
2
2
作者
钟波
李琼
陈剑利
罗志才
机构
武汉大学
西南石油大学
美国德克萨斯大学奥斯汀分校
华中科技大学
出处
《中国科学数据（中英文网络版）》
CSCD
2022年第2期158-167,共10页
基金
国家自然科学基金(41974015、41474019)
文摘
GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)星间重力位差是一种沿卫星轨道的原位观测量,它具有明显的地球物理含义。本研究基于改进的能量平衡方程和移去恢复技术RCR(remove-compute-restore),利用GRACE Level-1B核心载荷数据(KBR星间距离变率、卫星精密轨道、非保守力加速度计和卫星姿态等数据)估计了2002年4月至2016年7月期间的精密星间重力位差数据,并通过数据质量控制手段对估计结果进行了质量标记。这些数据按月进行存储,共有155个月的数据文件,提供了GRACE双星A和B的地心地固坐标、扣除平均重力场(GGM05C模型)的星间重力位差和质量标记等数据。同时,将GRACE星间重力位差反演的时变重力场和地表质量变化模型与官方发布模型进行比较,验证了数据集的可靠性。本数据集进一步丰富了GRACE数据产品的种类,可为静态和时变重力场建模、全球和局部地表质量变化反演及相关地学应用研究提供有力的数据支撑。
关键词
GRACE
星间重力位差
改进的能量平衡方程
Level-1B数据
地表质量变化
Keywords
GRACE
intersatellite geopotential differences
improved energy balance equation
Level-1B data
surface mass variations
分类号
P223 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于GRACE星间重力位差的Slepian局部地表质量变化反演法
钟波
谭江涛
李贤炮
李建成
李琼
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
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职称材料
2
GRACE精密星间重力位差数据集(2002年4月至2016年7月)
钟波
李琼
陈剑利
罗志才
《中国科学数据（中英文网络版）》
CSCD
2022
2
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职称材料
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