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代敏等-2025-GSIS:基于GRACE多源数据融合的高精度陆地水储量估算新方法

作者: 来源: 发布时间:2025年08月19日 09:22 点击次数:[]


2025818日,国家精密重力测量科学中心地球物理组在基于卫星重力数据的水文学应用领域取得突破性进展,面向GRACE卫星多源解算产品的差异化限制,构建了陆地水储量精确估算的新型融合方法。相关研究成果以“Accurate GRACE terrestrial water storage estimations via a new fusion method”为题,于国际大地测量学期刊Geo-spatial Information Science正式发表。博士生代敏为第一作者,周浩教授为通讯作者。

本研究创新性地构建了针对GRACE卫星多源解算产品的新型融合算法GTCH+BMA。该算法的核心突破在于双重不确定性量化机制,即同时设置数据精度权重和模型置信权重的双重约束获取融合产品,并在多尺度应用场景下对融合解进行了系统化、定量化评估。结果表明:GTCH+BMA融合解在准确捕捉到陆地水储量动态变化信号的同时,将全球尺度的平均不确定度较单一解算产品降低62.8%(平均信噪比提升1.54倍);流域尺度的平均不确定度降低59.7%(平均信噪比提升8.05倍),有效提高了GRACE数据应用于全球及区域水储量变化研究的可靠性。


此外,输入数据中滤波参数的调整会影响GRACE解算方案的信号提取精度,但GTCH+BMA融合框架在任意滤波参数下均展现出更强的鲁棒性,保持着最低的不确定度和最高的信噪比;与现有融合产品相比,GTCH+BMA算法通过双层优化机制,将全球尺度的平均噪声降低42.41%,信噪比提高75.38%,为跨机构融合生成一致的陆地水储量变化结果提供了关键技术支撑,也为GRACE数据在流域水文研究中的可靠应用提供了数据保障。

本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目的资助以及精密重力测量国家重大科技基础设施的大力支持。

论文链接:https://doi.org/10.1080/10095020.2025.2543967