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交大要闻

【学者风采】范东明教授团队在国际地学顶级期刊发表学术论文

来源:地学学院新闻中心  作者:测绘遥感信息系   编辑:阮琦   日期:2017/8/18   点击数:6569  

卫星重力测量是目前国际大地测量领域的研究热点,重力卫星GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment) 给人类首次提供了长达近十五年的重力观测资料,为研究全球水文信号、极端异常气候、地震等地球物理现象提供了前所未有的高精度数据,它开创了高精度全球重力场观测与气候变化试验的新纪元,也是监测全球环境变化(陆地冰川消融、海平面与环流变化、陆地水量变化、强地震)的有力手段。

由我校地学学院测绘学科范东明教授领导的卫星重力科研团队长期致力于高精度静态及时变地球重力场模型的计算和应用等的研究,得到了国内外广泛关注。近日,该科研团队谷延超博士生在范东明教授和游为博士的指导下撰写的学术论文被地学领域顶级国际期刊《Geophysical Research Letters》正式接收并在线发表,该论文是我校测绘学科首次以西南交通大学为第一署名单位发表在该期刊的学术论文,并得到了评阅人的高度评价(Reviewer's comments:This paper is the first to do systematic comparisons across both the various GPS and GRACE solutions. This allows them to quantify which of the IGS solutions are discrepant with respect to the others, and to quantify one component of the error in the GPS time series.)。 这充分说明我校测绘学科正紧跟国际前沿,利用高精度卫星观测技术解决全球大范围监测的地球科学问题。

《Geophysical Research Letters》期刊创刊于1974年,是美国地球物理学会(American Geophysical Union,AGU)出版的地球科学领域最权威的期刊之一,是地学领域顶级SCI学术期刊,其对发表的论文有严格的要求,要求有突出的创新点,有较广的影响。该期刊是中科院SCI期刊分区地学类1区杂志,2016-2017最新影响因子为4.253,五年影响因子为4.579,是当今地学研究领域高引用期刊之一。

地表质量不是永恒不变的,由于人类和自然的作用会随着时间而改变,全球质量重新分布会使得弹性地球产生负荷形变。GPS记录的地表位移具有明显的季节性信号,前期的研究表明GPS季节性信号与GRACE反演的地表形变信号存在显著的差异,正确地解释季节性信号对于维护全球参考框架具有极高的实用价值。

本项研究工作首次全面地对比分析国际卫星导航定位服务(International Global Navigation Satellite Systems Service,IGS)多个数据处理中心提供的GPS垂直位移负荷形变与GRACE反演的垂直位移信号,结果如Figure1~Figure4所示。通过分析,得出如下结论:(1)利用GRACE卫星重力数据能够有效地解释GPS垂直位移信号(可有效解释80%左右的GPS垂直位移周年信号),在参考框架维护等方面有巨大的潜力;(2)不同的GPS数据后处理策略对解算结果存在较大的影响,在对比两种大地测量手段获得的负荷形变时应加以注意和考虑。

本文研究结论对于分析GRACE与GPS技术差异,扩展GRACE时变地球重力场模型应用于全球参考框架(ITRF)的更新和维护具有重要的理论和现实意义,从而为融合利用多种卫星观测资料进行地球科学研究积累丰富的资料和经验。

 

Figure1: Annual amplitude and linear trend of mass variations observed by GRACE


Figure 2 Location of the International Global Navigation Satellite Systems Service core station


Figure 3 (a) Annual harmonic CVD vectors derived from the GPS MIT (red) and GRACE CSRM (blue) solutions; (b) vector differences between the GPS and GRACE vectors. The annual amplitude of GPS and GRACE CVD data is depicted in the lower panel, as well as that of GPS-GRACE residuals.

 

 

Figure 4 Comparison between the GPS MIT and GRACE CSRM data series: (a) correlation coefficients, (b) annual amplitude reduction, (c) RMS reduction, and (d) RMS error of the GPS-GRACE residuals.

 

论文详细信息:Gu, Y., D. Fan, and W. You (2017), Comparison of observed and modeled seasonal crustal vertical displacements derived from multi-institution GPS and GRACE solutions, Geophys. Res. Lett., 44, doi:10.1002/2017GL074264.

论文在线发表网址:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL074264/full