顾及远场水文负荷影响的区域GNSS陆地水储量反演：以川滇地区为例

刘斌; 周灿; 饶维龙; 冯腾飞; 陈津津

doi:10.13203/j.whugis20240371

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顾及远场水文负荷影响的区域GNSS陆地水储量反演：以川滇地区为例

大地测量水文反演 | 更新时间：2026-11-05

- 顾及远场水文负荷影响的区域GNSS陆地水储量反演：以川滇地区为例
- Inversion of Regional Terrestrial Water Storage Using GNSS Observations Considering Impact of Far-Field Hydrological Loading： A Case Study in the Sichuan-Yunnan Region， China
- 武汉大学学报（信息科学版） 2026年51卷第6期页码：1156-1165
- 作者机构：
  
  1.长沙理工大学公路地质灾变预警空间信息技术湖南省工程实验室，湖南长沙，410114
  2.长沙理工大学航空工程学院，湖南长沙，410114
  3.湖南省计量检测研究院，湖南长沙，410014
- 作者简介：
  
  刘斌，博士，副教授，主要从事卫星大地测量学研究。binliu@csust.edu.cn
  饶维龙，博士，讲师。raoweilong@csust.edu.cn
- 基金信息：
  
  湖南省自然资源厅科研项目(HBZ20240115);国家自然科学基金(42304028);湖南省教育厅科学研究项目(25A0171;22B0346;22C0154);湖南省自然科学基金(2022JJ90009;2023JJ40022);长沙理工大学公路地质灾变预警空间信息技术湖南省工程实验室开放基金(kfj220602)
- DOI：10.13203/j.whugis20240371
  中图分类号： P228
- 收稿：2025-02-20，
  
  纸质出版：2026-06-05
- 稿件说明：
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刘斌,周灿,饶维龙，等.顾及远场水文负荷影响的区域GNSS陆地水储量反演：以川滇地区为例[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(6):1156-1165.

LIU Bin,ZHOU Can,RAO Weilong,et al.Inversion of Regional Terrestrial Water Storage Using GNSS Observations Considering Impact of Far-Field Hydrological Loading: A Case Study in the Sichuan-Yunnan Region, China[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(6):1156-1165.
刘斌,周灿,饶维龙，等.顾及远场水文负荷影响的区域GNSS陆地水储量反演：以川滇地区为例[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(6):1156-1165. DOI：,10.13203/j.whugis20240371

LIU Bin,ZHOU Can,RAO Weilong,et al.Inversion of Regional Terrestrial Water Storage Using GNSS Observations Considering Impact of Far-Field Hydrological Loading: A Case Study in the Sichuan-Yunnan Region, China[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(6):1156-1165. DOI：,10.13203/j.whugis20240371

摘要

在利用全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）位移数据进行区域陆地水储量（terrestrial water storage

TWS）反演研究中，一般通过拓展区域边界来顾及一定范围内的水文负荷变化影响，而忽略了GNSS站点位移受到的远场水文负荷效应影响。若直接利用包含远场负荷贡献的GNSS位移信息进行区域TWS反演，则其中包含的全球尺度信号与区域反演模型所描述的局部特征并不匹配。利用全球陆地数据同化系统（global land data assimilation system

GLDAS）和GRACE（gravity recovery and climate experiment）数据计算川滇地区GNSS站点处的水文负荷位移；进一步利用剔除了远场水文负荷影响的GNSS位移反演川滇地区TWS变化。结果显示，远场水文负荷引起的GNSS站点垂直位移最高可达约2.3 mm；利用GLDAS和GRACE计算的顾及远场效应的TWS反演结果平均振幅分别减小21.0%和25.4%，更加趋近GLDAS与GRACE结果；两种反演格网内等效水高序列与GRACE和GLDAS对应序列有着更高的相关性，与二者结果的差值均方根值都有不同程度减小。研究表明，在川滇地区进行区域TWS反演时，必须顾及并改正远场水文负荷的影响，以消除空间尺度失配导致的系统偏差，提升反演结果的可靠性。

Abstract

Objectives

In the inversion of regional terrestrial water storage (TWS) using global navigation satellite system (GNSS) data

it is common to expand the boundary of the study area to account for hydrological loading variations. However

the effects of far-field hydrological loading on GNSS stations are often overlooked. GNSS displacement data are applied in the inversion of regional terrestrial water storage

but the far-field loading contributions in GNSS data may lead to a mismatch between global-scale signals and the local characteristics of the regional inversion model.

Methods

Based on the observation data from 49 GNSS stations in the Sichuan–Yunnan region

China

hydrological loading displacements are calculated using both global land data assimilation system （GLDAS) and gravity recovery and climate experiment (GRACE) data

and the loading effects are divided into local-field

near-field

far-field

and total-field components. Simulation experiments and inversion analysis by real GNSS observations are carried out. The inversion results before and after far-field correction are compared with GLDAS and GRACE data.

Results

With GLDAS data as the global hydrologic loading

the displacement amplitudes of GNSS sites from local

near

and far fields can reach 3.8 mm

1.6 mm

and 2.3 mm

respectively. Simulations using GLDAS-calculated site displacement show that the inversion results after removing far-field effects correlate most closely with GLDAS hydrologic loading scenarios

achieving a correlation of 0.98. After removing the far-field effect using GLDAS and GRACE

the extended inversion using GNSS data shows that the average amplitude of TWS inversion results is reduced by 21.0% and 25.4%

respectively. The grid equivalent water height series in the two inversions accounting for far-field effects have a higher correlation with those in GRACE and GLDAS than in the extended inversion.

Conclusions

In the inversion of TWS in Sichuan-Yunnan region using vertical GNSS observations

the displacements caused by far-field hydrological loading cannot be ignored

and the far-field effect needs to be corrected while expanding the boundary inversion to ensure the accuracy of the inversion results.

关键词

Keywords

references

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