Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)和GRACE Follow-On（GFO）实现了地表物质迁移的长期监测，利用GRACE/GFO高精度的星间测距信息可在大尺度上定量揭示陆地水储量(Terrestrial Water Storage, TWS)变化和冰川消融等导致的地表物质迁移过程。地表物质迁移和重新分布引起地球重力场变化的同时，也会引起地表产生垂直和水平的弹性形变，利用密集分布的Global Navigation Satellite System(GNSS)测站连续测量的位移数据能以更高的时空分辨率和精度反演区域地表物质迁移。
利用GNSS垂直位移反演陆地水通常采用拉普拉斯约束确保相邻格网的陆地水平滑变化，本研究将空间约束方法引入到GNSS垂直位移数据反演陆地水的算法中，保证陆地水在相邻格网变化的连续性和平滑性，可以用于全球任意区域陆地水反演的约束，与拉普拉斯约束相比，空间约束方法的参数选择的范围广泛，反演结果稳定，与实际情况更符合，是现有约束方法的提高和有效补充。
美国加州流域自2018年以来经历了反复的干旱和强降雨，而且农业灌溉对加州中央谷地下水抽取严重，加剧了地下水损耗，本研究应用GNSS垂直位移数据和空间约束方法反演加州流域2018年以来的陆地水储量（SC-TWS）时空变化特征，利用L曲线选择最优空间约束参数，采用棋盘测试分析输入信号与输出信号的差别，与拉普拉斯约束反演的陆地水(LC-TWS)，Center for Space Research (CSR)发布的mascon产品解算的陆地水储量(CSR-TWS)比较，结合水文模型Global Land Data Assimilation System (GLDAS) 的浅层地表水(GLDAS-TWS)和降雨数据分析气候变化和人类活动对加州陆地水储量的影响。
结果显示，棋盘测试表明与LC-TWS相比， SC-TWS与输入信号的一致性更高，说明基于空间约束方法在空间域反演上更加稳健；在空间上SC-TWS的振幅与CSR-TWS，GLDAS-TWS的一致性较高，陆地水在加州流域的西北部变化较大，反映了地下水的抽取对陆地水变化影响显著；SC-TWS和LC-TWS与GFO-TWS的相关系数分别为0.66和0.65，说明SC-TWS与GFO-TWS的一致性略高, SC-TWS，CSR-TWS和GLDAS-TWS的振幅分别为53.16±11.90mm，87.21± 5.16mm，81.63±8.81mm，SC-TWS的振幅低于CSR-TWS的振幅，可能与GNSS测站的空间分布有关，SC-TWS，CSR-TWS和GLDAS-TWS相位分别为72.06±12.87 day，98.13±5.95 day，77.22±3.39 day，说明GNSS对陆地水的变化更加敏感。加州流域的CSR-TWS在2018年至2022年变化率为-42.57± 5.12mm/a，表明加州的地下水亏损现状依然严峻。分析加州流域的降雨和陆地水变化时间序列发现，陆地水的变化滞后于降雨两个月左右，陆地水在雨季期间不断积累储存，并在雨季结束时达到最大值。

GNSS；陆地水；空间约束；加州