本發(fā)明涉及衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

過去一個世紀(jì)，農(nóng)業(yè)灌溉消耗全球90％以上的淡水資源，而在全球范圍內(nèi)，農(nóng)業(yè)灌溉用水的40％來自地下水。地下水資源的監(jiān)測和管理，對依賴地下水進行農(nóng)業(yè)灌溉的區(qū)域、依賴地下水作為工業(yè)、生活及市政用水的區(qū)域，特別對全球的干旱、半干旱區(qū)域尤其重要。并且隨著人口增長和城市化的迅速發(fā)展，人類對地下水的開采程度在不斷提高，而地下水資源尤其是深層地下水的恢復(fù)需要很長時間，即在一定時間內(nèi)，地下水資源和石油資源一樣是有限的。地下水的持續(xù)開采導(dǎo)致地下含水層虧損，進而影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性，引發(fā)包括地面沉降、海水入侵、開采成本增加、水生態(tài)破壞等一系列地質(zhì)、生態(tài)、環(huán)境問題，制約著社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

要實現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用和農(nóng)產(chǎn)品對人口的可持續(xù)供給，就需要對地下水資源的變化及其時空分布進行快速、準(zhǔn)確的監(jiān)測，以制定科學(xué)合理的地下水開采和管理策略。其中，地下水儲量變化值是水循環(huán)要素中的關(guān)鍵變量，對地下水儲量變化值的監(jiān)測是地下水儲量變化的檢測中的主要內(nèi)容。

地下水儲量變化的常規(guī)監(jiān)測手段有測井水位監(jiān)測，但由于測井?dāng)?shù)量有限，空間分布不均，且從地下水位到地下水儲量變的轉(zhuǎn)化需要土壤和巖石性質(zhì)等信息，導(dǎo)致通過地下水位監(jiān)測獲取區(qū)域地下水儲量變化值存在代表性不足，不確定性較大等局限。另外，單獨依賴水文模型進行地下水儲量變化的模擬，往往由于模擬機制的不足和輸入數(shù)據(jù)及參數(shù)的不確定性，導(dǎo)致模擬結(jié)果的不確定性較大。因此，獲得區(qū)域尺度地下水儲量變化不僅是一個極具挑戰(zhàn)的科學(xué)難題，而且也嚴(yán)重制約了地下水資源的有效利用和保護。

自2002年3月由美國宇航局(NASA)和德國航天中心(DLR)聯(lián)合發(fā)射的地球恢復(fù)和重力反演衛(wèi)星(Gravity Recovery and Climate Experiment,GRACE，簡稱重力衛(wèi)星)以來，重力衛(wèi)星在地下水資源監(jiān)測、干旱監(jiān)測、冰川和積雪融化速率評估、全球海平面上升等領(lǐng)域發(fā)揮日益重要的作用，顯示出其獨有的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的重力衛(wèi)星信號校正方法具有較大的不確定性。比例因子和加法修正法過于依賴陸面模型，其總水儲量變化模擬結(jié)果相比“真實的”總水儲量變化結(jié)果往往存在幅值偏低，相位提前失真等。用不完整的總水儲量模擬結(jié)果構(gòu)造比例因子或計算偏差誤差和滲漏誤差，往往會對重力衛(wèi)星最終的信號校正結(jié)果帶來較大不確定性。尤其在人類活動強烈區(qū)(農(nóng)業(yè)灌溉區(qū))和干旱、半干旱地區(qū)，其地下水儲量變化反演結(jié)果的不確定性較大。乘法修正方法的局限是：總水儲量和地下水儲量變化的空間分布往往不是均勻的。因此，在假設(shè)水儲量變化均勻分布的基礎(chǔ)上進行信號校正，往往會導(dǎo)致尺度因子夸大，相位錯位等問題，最終的總水儲量變化結(jié)果有偏差，尤其是在較小的流域或區(qū)域，具有更大的不確定性。除了信號校正算法本身的因素外，重力衛(wèi)星反演的地下水儲量變化受制于衛(wèi)星軌道高度(450公里)、兩顆衛(wèi)星的距離(200公里)、傳感器(K波段的微波測距儀)等方面的限制，空間分辨率僅為15-20萬平方公里及以上，往往不能直接滿足地下水資源管理的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對重力衛(wèi)星反演的地下水儲量變化值準(zhǔn)確度偏低的問題，提供一種聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法及系統(tǒng)，其中所述方法包括：

獲取重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、陸面水儲量數(shù)據(jù)、取用水水文模型數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息；

根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、所述陸面水儲量數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值；

獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，以所述取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值，通過預(yù)設(shè)的迭代算法進行迭代計算，獲取迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，將滿足預(yù)設(shè)條件的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值確定為地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，通過預(yù)設(shè)的迭代算法進行迭代計算，獲取迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，將滿足預(yù)設(shè)條件的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值確定為地下水儲量變化值，包括：

根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，計算所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值之間的差值，并將所述差值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較；

當(dāng)所述差值大于等于所述預(yù)設(shè)的閾值時，將所述差值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值進行疊加計算，將獲取到的疊加值作為迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，繼續(xù)進行迭代計算；

當(dāng)所述差值小于所述預(yù)設(shè)的閾值時，停止迭代計算，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值確定為地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、所述陸面水儲量數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值，包括：

根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法和條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值；

根據(jù)所述經(jīng)緯度信息、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述陸面水儲量數(shù)據(jù)，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法和條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值，包括：

根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)建地球重力場模型；

根據(jù)所述地球重力場模型和預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算衛(wèi)星總水儲量變化初值；

根據(jù)所述衛(wèi)星總水儲量變化初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值；

將所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值通過預(yù)設(shè)的條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值；

根據(jù)預(yù)設(shè)的濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述經(jīng)緯度信息、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述陸面水儲量數(shù)據(jù)，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值，包括：

將所述陸面水儲量數(shù)據(jù)按照所述預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算陸面水儲量初值；

根據(jù)所述陸面水儲量初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值；

根據(jù)所述濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值，通過線性回歸算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，包括：

將第一初值作為預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值；將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值；或

將迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值。

本發(fā)明所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法，將重力衛(wèi)星的數(shù)據(jù)和陸面數(shù)據(jù)聯(lián)合計算出衛(wèi)星表觀下的陸面地下水變化值，再利用取用水水文模型作為約束條件，構(gòu)建任意初值的模擬地下水變化值模型，對選定區(qū)域的衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值進行迭代計算，所確定出的地下水變化值，提高了重力衛(wèi)星反演地下水變化值的精確度，可將重力衛(wèi)星反演降水變化值的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

在其中一個實施例中，將所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、陸面水儲量變化數(shù)據(jù)和模擬地下水?dāng)?shù)據(jù)進行與衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理，提高了重力衛(wèi)星反演地下水變化值的空間分辨率，將現(xiàn)有的重力衛(wèi)星的15萬平方公里的空間分別率提高至3000平方公里，空間分辨率提高了近50倍。

本發(fā)明還提供一種聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、陸面水儲量數(shù)據(jù)、取用水水文模型數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息；

衛(wèi)星表觀數(shù)據(jù)計算模塊，用于根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、所述陸面水儲量數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值；

地下水儲量變化值計算模塊，用于獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，以所述取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值，通過預(yù)設(shè)的迭代算法進行迭代計算，獲取迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，將滿足預(yù)設(shè)條件的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值確定為地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述地下水儲量變化值計算模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，計算所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值之間的差值，并將所述差值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較；當(dāng)所述差值大于等于所述預(yù)設(shè)的閾值時，將所述差值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值進行疊加計算，將獲取到的疊加值作為迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，繼續(xù)進行迭代計算；當(dāng)所述差值小于所述預(yù)設(shè)的閾值時，停止迭代計算，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值確定為地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述衛(wèi)星表觀數(shù)據(jù)計算模塊，包括：

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值計算單元，用于根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法和條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值計算單元，用于根據(jù)所述經(jīng)緯度信息、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述陸面水儲量數(shù)據(jù)，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值計算單元，包括：

模型構(gòu)建子單元，用于根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)建地球重力場模型；

衛(wèi)星總水儲量變化初值計算子單元，用于根據(jù)所述地球重力場模型和預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算衛(wèi)星總水儲量變化初值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值計算子單元，用于根據(jù)所述衛(wèi)星總水儲量變化初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值；

去條帶計算子單元，用于將所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值通過預(yù)設(shè)的條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值計算子單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值計算單元，包括：

預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值計算子單元，用于將所述陸面水儲量數(shù)據(jù)按照所述預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算陸面水儲量初值；根據(jù)所述陸面水儲量初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值；根據(jù)所述濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值計算子單元，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值，通過線性回歸算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

在其中一個實施例中，所述獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，包括將第一初值作為預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值；將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值；或?qū)⒌蟮念A(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)，將重力衛(wèi)星的數(shù)據(jù)和陸面數(shù)據(jù)聯(lián)合計算出衛(wèi)星表觀下的陸面地下水變化值，再利用取用水水文模型作為約束條件，構(gòu)建任意初值的模擬地下水變化值模型，對選定區(qū)域的衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值進行迭代計算，所確定出的地下水變化值，提高了重力衛(wèi)星反演地下水變化值的精確度，可將重力衛(wèi)星反演降水變化值的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

在其中一個實施例中，將所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、陸面水儲量變化數(shù)據(jù)和模擬地下水?dāng)?shù)據(jù)進行與衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理，提高了重力衛(wèi)星反演地下水變化值的空間分辨率，將現(xiàn)有的重力衛(wèi)星的15萬平方公里的空間分別率提高至3000平方公里，空間分辨率提高了近50倍。

附圖說明

圖1為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖；

圖2為另一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖；

圖3為再一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖；

圖4為又一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖；

圖5為又一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖；

圖6為又一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖；

圖7為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖8為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖9為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖10為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖，如圖1所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法包括：

步驟S100，獲取重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、陸面水儲量數(shù)據(jù)、取用水水文模型數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息。

具體的，所述重力衛(wèi)星包括重力衛(wèi)星GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)，也包括國內(nèi)外的其它重力衛(wèi)星；所述陸面水儲量數(shù)據(jù)，包括全球陸面模型模擬的土壤水儲量變化輸出結(jié)果；所述取用水水文模型數(shù)據(jù)，包括考慮人類取用水活動的水文模型PCR-GLOBWB提供的地下水儲量變化空間分布信息，也包括其他考慮人類取用水活動的水文模型獲得的地下水虧損分布信息。

重力衛(wèi)星的基本原理是，通過GRACE雙星距離的變化，反演監(jiān)測地球時變重力場的變化，在剔除掉大氣、潮汐等因素影響下，反演獲得陸地總水儲量變化，同時借助觀測或模擬的地表水和土壤水儲量變化，根據(jù)質(zhì)量平衡原理，獲得地下水儲量變化。

步驟S200，根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、所述陸面水儲量數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

具體的，所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)為總水儲量的變化情況，所述的總水儲量包括地表水、陸面土壤水和地下水的水儲量的總和。

可通過構(gòu)建地球重力場模型，進行低通濾波和去條帶處理后，獲取到重力衛(wèi)星的總水儲量變化二級產(chǎn)品；再將所述的二級產(chǎn)品與預(yù)設(shè)的經(jīng)緯度信息進行計算，將全球的總水儲量二級產(chǎn)品，轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)區(qū)域的總水儲量二級產(chǎn)品，即，轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值。

所述陸面水儲量數(shù)據(jù)包括地表水和陸面土壤水，將所述的陸面水儲量數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，通過經(jīng)過與衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理后，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量數(shù)據(jù)。再根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量數(shù)據(jù)，經(jīng)過線性回歸算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

步驟S300，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，以所述取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值，通過預(yù)設(shè)的迭代算法進行迭代計算，獲取迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，將滿足預(yù)設(shè)條件的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值確定為地下水儲量變化值。

具體的，在具備取用水水文模型數(shù)據(jù)的地區(qū)，利用取用水水文模型作為邊界約束條件，以所述預(yù)設(shè)區(qū)域的模擬地下水儲量變化值作為迭代變量進行迭代計算，即，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域的模擬地下水儲量變化值作為預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值。迭代計算方法為，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值進行與所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理后，計算其與所述衛(wèi)星表觀地下水儲量變化迭代值之間的差值；當(dāng)所述差值小于預(yù)設(shè)的閾值時，停止迭代計算，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值確定為地下水儲量變化值，此時的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值即是經(jīng)過信號校正之后的“真實”的地下水儲量變化值；當(dāng)所述差值不小于所述預(yù)設(shè)的閾值時，將所述差值與所述迭代變量(預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值)進行疊加計算作為新的迭代變量，繼續(xù)進行迭代計算。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法，根據(jù)取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，對衛(wèi)星表觀地下水儲量變化迭代值進行迭代計算，獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖2為另一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖,如圖2所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法包括：

步驟S310，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，以所述取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值作為迭代變量。

具體的，將第一初值作為預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值；將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值；或?qū)⒌蟮念A(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值。

首先，設(shè)定預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化模型，以任意初值作為預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值，例如，根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域的實際取用水情況，對預(yù)設(shè)區(qū)域劃分為不同的格點后，將不同的格點按照人類取用水的實際情況，設(shè)定任意的0或1代表無取用水和有取用水的初值，將所述的取用水初值進行與所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理后，作為迭代變量進行后續(xù)步驟的迭代計算。

其次，在將經(jīng)過低通濾波處理后的所述的取用水初值進行迭代計算后，獲取到的新的迭代變量，繼續(xù)進行迭代計算，所述新的迭代變量即為預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值。

步驟S320，計算所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值之間的差值。

具體的，計算所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值之間的差值。

步驟S330，將所述差值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，判斷所述差值是否小于所述預(yù)設(shè)的閾值。若是，接步驟S340，若否，跳至步驟S350。

具體的，迭代計算的控制條件為，判斷所述差值與所述預(yù)設(shè)的閾值之間的大小。若所述差值小于所述預(yù)設(shè)的閾值，則停止迭代計算，否則繼續(xù)迭代計算。

步驟S340，停止迭代計算，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值確定為地下水儲量變化值。

具體的，停止迭代計算后，所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值確定為地下水儲量變化值。

步驟S350，將所述差值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值進行疊加計算，將獲取到的疊加值作為迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，繼續(xù)進行迭代計算，返回步驟S310。

具體的，若所述差值不小于所述預(yù)設(shè)的閾值，則繼續(xù)迭代計算，將所述差值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值進行疊加計算，將獲取到的疊加值作為迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，繼續(xù)進行迭代計算，直至滿足迭代計算的控制條件。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法，根據(jù)取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，對衛(wèi)星表觀地下水儲量變化迭代值進行迭代計算，迭代計算的控制條件為預(yù)設(shè)閾值的設(shè)定，可對迭代計算的結(jié)果進行一定的控制，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖3為再一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖，如圖3所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法包括：

步驟S210，根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法和條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值。

具體的，首先對重力衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進行低通濾波處理和去條帶處理，對GRACE重力衛(wèi)星的球諧系數(shù)二級產(chǎn)品進行一些列的低通濾波處理(例如60階階段、去條帶和300公里半徑高斯濾波)，獲取到預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)過濾波處理的總水儲量的變化值。且，所述衛(wèi)星的總說儲量變化值，包括地表水、陸面土壤水和地下水的水儲量的總和。

步驟S220，根據(jù)所述經(jīng)緯度信息、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述陸面水儲量數(shù)據(jù)，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

具體的，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域的陸面水儲量數(shù)據(jù)，進行與所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理后，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域的獲取預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量數(shù)據(jù)。再根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量數(shù)據(jù)，經(jīng)過線性回歸算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。具體方法為利用衛(wèi)星總水儲量數(shù)據(jù)包括的地表水、陸面土壤水和地下水的水儲量的總和減去陸面水儲量數(shù)據(jù)包括的地表水和陸面土壤水的水儲量，再將數(shù)據(jù)進行時間上的線性回歸計算，如利用本年度本月的數(shù)據(jù)與上一年度同月份的數(shù)據(jù)進行比較，再將所有比較值進行線性回歸計算后，即可獲得衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法，通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)和陸面數(shù)據(jù)進行相同的低通濾波處理，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖4為再一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖，如圖4所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法包括：

步驟S211，根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)建地球重力場模型。

具體的，地球重力場模型是指地球引力位按球諧函數(shù)展開中引力位系數(shù)的集合{C_lm,S_lm}⁷。

其中，θ,λ分別是地心余緯(90°-地心緯度)和地心經(jīng)度；a為地球平均半徑(6378公里)；l,m分別表示球諧函數(shù)展開式的階和次；Clm和Slm為完全規(guī)格化(Fully Normalized)引力位球諧系數(shù)，即位系數(shù)；kl是負(fù)荷勒夫系數(shù)(load Love numbers)；是完全規(guī)格化l階m次勒讓德函數(shù)。

步驟S212，根據(jù)所述地球重力場模型和預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算衛(wèi)星總水儲量變化初值。

具體的，假設(shè)質(zhì)量變化發(fā)生在距地面10-15公里(即大氣頂部)到海洋底部這一范圍，并考慮負(fù)荷形變效應(yīng)，球諧系數(shù)的變化可以表示為：

其中，Me是地球質(zhì)量(5.97219×1024kg)；△σ(θ,λ)是質(zhì)量負(fù)荷改變(kg/m2)；kl是固體地球彈性負(fù)荷勒夫系數(shù)。因此，由重力場模型球諧系數(shù)表示每個格點(如0.5°×0.5°)的質(zhì)量變化量以離散和有限階展開表達(dá)為(地球表面物質(zhì)的面密度變化)。

所述N為預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，△σ(θ,λ)即為衛(wèi)星總水儲量變化初值。

步驟S213，根據(jù)所述衛(wèi)星總水儲量變化初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值。

具體的，由于重力衛(wèi)星GRACE球諧系數(shù)較高的階、次數(shù)的信噪比較小，因此需要對球諧系數(shù)進行低通濾波處理。本實施例中采用高斯濾波對GRACE信號進行平滑處理。經(jīng)過處理后的區(qū)域水儲量變化的表達(dá)式為：

其中，△σ_region(θ,λ)是預(yù)設(shè)區(qū)域的水儲量變化等效水高；Ωregion是研究區(qū)的角面積(即面積除以a2)；ρe是地球平均密度(5514.5千克/立方米)；ρw是水密度(1000千克/立方米)；Wl是標(biāo)準(zhǔn)化高斯權(quán)重函數(shù)(Normalized Gaussian Weighting Function)，其本質(zhì)是加權(quán)函數(shù)，即一種適應(yīng)性的濾波器，源自電力工程領(lǐng)域?qū)π盘栠M行去噪處理；其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是高斯分布概率密度函數(shù)；其特點是在抑制高階噪聲的同時會犧牲信號的空間分辨率；hlm是區(qū)域平均核函數(shù)(Averaging Kernel Function)，描述研究區(qū)的形狀(如流域、冰川邊界等)，使流域空間信號歸一化和聚集；和分別是區(qū)域平均核函數(shù)在頻率域上的余弦和正弦系數(shù)；N取60作為球諧系數(shù)截斷的最大階數(shù)。

經(jīng)過公式(4)，將衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理為預(yù)設(shè)區(qū)域的衛(wèi)星總水儲量變化初值。

步驟S214，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值通過預(yù)設(shè)的條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值。

具體的，利用現(xiàn)有的去條帶的計算方法即可。

步驟S215，根據(jù)預(yù)設(shè)的濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值。

具體的，半徑為r(本實施例中取r＝300公里)的Wl表達(dá)式如下：

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法，通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行低通濾波處理，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖5為再一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖，如圖5所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法包括：

步驟S221，將所述陸面水儲量數(shù)據(jù)按照所述預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算陸面水儲量初值。

具體的，將所述陸面水儲量數(shù)據(jù)進行和衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理，計算陸面水儲量初值，具體可參照上一實施例中的公式(1)-(3)。

步驟S222，根據(jù)所述陸面水儲量初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值。

具體的，可參照上一實施例中的公式(4)。

步驟S223，根據(jù)所述濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值。

具體的，可參照上一實施例中的公式(4)和(5)。

步驟S224，根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值，通過線性回歸算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

具體的，具體方法為利用衛(wèi)星總水儲量數(shù)據(jù)包括的地表水、陸面土壤水和地下水的水儲量的總和減去陸面水儲量數(shù)據(jù)包括的地表水和陸面土壤水的水儲量，再將數(shù)據(jù)進行時間上的線性回歸計算，如利用本年度本月的數(shù)據(jù)與上一年度同月份的數(shù)據(jù)進行比較，再將所有比較值進行線性回歸計算后，即可獲得衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法，通過對陸面數(shù)據(jù)進行和衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理，再將處理后的陸面數(shù)據(jù)與衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行線性回歸計算，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖6為再一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法的流程圖，如圖6所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的方法包括：

第一步，將重力衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，全球陸面同化系統(tǒng)格點突然水分?jǐn)?shù)據(jù)和模擬的地下水儲量變化(GWDs)的數(shù)據(jù)進行相同的球諧系數(shù)的處理，其中重力衛(wèi)星球諧系數(shù)還需要進行去條帶處理排除數(shù)據(jù)噪聲。

第二步，將上述進行過了球諧系數(shù)計算的數(shù)據(jù)分別進行球諧系數(shù)截斷(進行60度60階截斷)和高斯濾波處理(選擇濾波半徑為300公里)。

第三步，將上述經(jīng)過低通濾波處理的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和陸面數(shù)據(jù)結(jié)合計算出重力衛(wèi)星表觀地下水儲量變化速率(GWDa)，以及濾波過后的模擬地下水儲量變化速率(Filtered GWDs)。

第四步，將GWDa和Filtered GWDs進行差值計算。

第五步，將所述差值與預(yù)設(shè)的設(shè)定閾值進行比較，當(dāng)所述差值小于設(shè)定閾值時，停止迭代計算；當(dāng)所述差值不小于設(shè)定閾值時，將所述差值疊加至第一步中的模擬地下水儲量變化值，獲取迭代后的模擬地下水儲量變化值，重復(fù)第一步至第五步的步驟進行迭代計算。并且，本步驟需要對具備取用水模型的格點，利用所述取用水模型進行約束。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)，通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行低通濾波處理，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖7為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖7所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊100，用于獲取重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、陸面水儲量數(shù)據(jù)、取用水水文模型數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息；

衛(wèi)星表觀數(shù)據(jù)計算模塊200，用于根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、所述陸面水儲量數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值；

地下水儲量變化值計算模塊300，用于獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，以所述取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，通過預(yù)設(shè)的迭代算法進行迭代計算，獲取迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，將滿足預(yù)設(shè)條件的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值確定為地下水儲量變化值；用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，計算所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值之間的差值，并將所述差值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較；當(dāng)所述差值大于等于所述預(yù)設(shè)的閾值時，將所述差值與所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值進行疊加計算，將獲取到的疊加值作為迭代后的預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，繼續(xù)進行迭代計算；當(dāng)所述差值小于所述預(yù)設(shè)的閾值時，停止迭代計算，將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值確定為地下水儲量變化值；所述獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化值，包括將第一初值作為預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值；將所述預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化初值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值；或?qū)⒌蟮念A(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法，獲取預(yù)設(shè)區(qū)域模擬地下水儲量變化迭代值。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)，根據(jù)取用水水文模型數(shù)據(jù)作為邊界約束條件，對衛(wèi)星表觀地下水儲量變化迭代值進行迭代計算，迭代計算的控制條件為預(yù)設(shè)閾值的設(shè)定，可對迭代計算的結(jié)果進行一定的控制，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖8為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖8所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)包括：

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值計算單元210，用于根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，通過預(yù)設(shè)的低通濾波算法和條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值計算單元220，用于根據(jù)所述經(jīng)緯度信息、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述陸面水儲量數(shù)據(jù)，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)，通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)和陸面數(shù)據(jù)進行相同的低通濾波處理，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖9為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖9所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)包括：

模型構(gòu)建子單元211，用于根據(jù)所述重力衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)建地球重力場模型；

衛(wèi)星總水儲量變化初值計算子單元212，用于根據(jù)所述地球重力場模型和預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算衛(wèi)星總水儲量變化初值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值計算子單元213，用于根據(jù)所述衛(wèi)星總水儲量變化初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值；

去條帶計算子單元214，用于將所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化初值通過預(yù)設(shè)的條帶消除算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值計算子單元215，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化去條帶值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)，通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行低通濾波處理，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

圖10為一個實施例的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖10所示的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)包括：

預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值計算子單元221，用于將所述陸面水儲量數(shù)據(jù)按照所述預(yù)設(shè)的球諧系數(shù)階次，計算陸面水儲量初值；根據(jù)所述陸面水儲量初值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域的信息，確定預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值；根據(jù)所述濾波半徑、所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量初值，通過預(yù)設(shè)的線性平滑濾波算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值；

預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值計算子單元222，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星總水儲量變化值和所述預(yù)設(shè)區(qū)域陸面水儲量值，通過線性回歸算法，計算預(yù)設(shè)區(qū)域衛(wèi)星表觀地下水儲量變化值。

本實施例所提供的聯(lián)合重力衛(wèi)星獲取地下水儲量變化值的系統(tǒng)，通過對陸面數(shù)據(jù)進行和衛(wèi)星數(shù)據(jù)相同的低通濾波處理，再將處理后的陸面數(shù)據(jù)與衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行線性回歸計算，從而使得獲取到的地下水儲量變化值更加準(zhǔn)確，并且能將地下水變化值的空間分辨率，從15萬平方公里，提高到3千平方公里，空間分辨率提高約50倍，并將地下水儲量變化的反演誤差控制在10％以內(nèi)。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。