基于龙门山断裂带周边多年的GPS观测数据，分析了“5.12”汶川Ms8.0地震和“4.20”芦山7.0级强烈地震前龙门山断裂带周边的地壳形变特征。结果表明：1）两次强震都发生在挤压缩短的典型应变率“低值区”断层段；2）由于汶川Ms8.0地震对周边区域震后地壳变形的调整作用，龙门山断裂带南段的水平应变率明显增大，但对比周边区域，芦山Ms7.0地震发生位置为一个相对的“低值区”，其挤压缩短的典型应变率为30 nanostrain/a，而其南侧和北侧的挤压缩短的典型应变率量值至少在60 nanostrain/a以上。其原因可能是即将发生大地震的孕震区域，其应力已处于岩石破裂的临界状态，岩石的弹性变形积累也已趋于极限状态，因此其地壳形变的增量或应变率将趋缓或保持低值。

利用2008年汶川震前的GPS速度场，计算青藏高原东部主要断层背景地震活动性和发震概率，然后根据密集的近场同震形变约束的精细的汶川地震破裂模型，分析汶川地震引起的周边断层库仑应力的变化，并对应力扰动后周边断层发震概率的变化进行定量估计。研究表明，鲜水河断裂道孚-康定段有明显的应力增加，最大应力增加值达0.67 bar；东昆仑断裂、嘉黎察隅断裂、岷江断裂南段和成都德阳断裂东北段应力增加值较小；而鲜水河断裂康定-泸定段、岷江断裂北段、成都德阳断裂西南段和虎牙断裂的应力积累则明显降低。综合震前发震概率和汶川地震应力变化影响估算的应力扰动后的发震概率表明，受汶川地震影响，鲜水河断裂道孚康定段发震概率明显增加，大震发生概率接近震前的2倍。

研究比较了海底地形反演的空域法、频域法和最小二乘配置法，选择3个2°×2°实验区域进行海底地形实算。结果表明，空域法计算结果精度虽然较频域法和最小二乘配置法略高，但计算速度非常慢，不适用于大区域海底地形模型的计算；频域法由于可以采用FFT算法，计算速度很快，精度也较高；最小二乘配置法需要已知海底地形的详细统计信息，这与海底地形反演目的相矛盾。本文还采用频域法，联合垂直重力梯度异常和船测海深数据反演了实验区域海底地形，验证了垂直重力梯度异常数据用于海底地形计算的可行性。

为了解汶川M8.0地震临近前震源初始破裂区小震群活动特征，重新确定研究区域地震震源位置，并求解震前都江堰两次较大有感地震震源机制。结果显示：1）M8.0地震临近前，震源初始破裂区附近出现地震活动增多、小震群分布成带现象；地震条带东南端起始都江堰聚源镇，总体以约西42°北往西北延伸至都江堰龙溪镇，长约20 km；2）地震条带东南端地震震源深度较浅，均在地表之下10 km以内，随着时间推移，小震活动自东南向西北扩展至紫坪铺水库和汶川主震初始破裂区，发生地震的部位也向深部迁移约7 km；3）2月14日
ML3.7地震震源机制解滑动角为93°，北东盘垂直向下运动，与小震群扩展图像显示的汶川主震初始破裂点附近下盘下插现象一致，表明汶川主震初始破裂点在震前已被撕裂，为主震能够从此处开始破裂准备好了必要条件；4）2月28日ML3.8地震不仅已经位于龙门山中央主断裂，而且得到与汶川主震比较接近的震源机制解，两者应力状态一致，应属于直接前震。

给出重力位模型计算高程异常的严密公式，用中国各地区实测的GPS/水准数据检核了EIGEN-6c2和EGM08模型的精度。结果表明，EIGEN-6c2模型高程异常的精度比EGM08模型提高了2~3 cm，尤其在青藏高原有显著提高，提高18 cm；同时确定出1985国家高程基准与全球高程基准(W ₀）系统差为26 cm。

分析地壳中应变能密度变化率在孕震过程中的演化规律，并利用中国地壳运动观测网络喜马拉雅项目多期GPS观测资料，结合中国大陆地震波速度结构，计算川滇地区地壳应变能密度变化率场。结果表明，2001~2007年，以逆断层为主的龙门山断裂有很强的应变能积累背景；而以走滑为主的红河断裂、怒江断裂、澜沧断裂和南宁河断裂，无应变能积累背景；2007~2009年，受汶川地震同震影响显著，应变能累积整体较高，对鲜水河断裂、马边盐津断裂、昭通断裂、华容山断裂和红河断裂的影响较大；2009~2011年，汶川地震对该区域的影响减弱趋势明显，应变能累积较快的区域与2007~2009类似。

根据球冠谐系数与点质量模型的关系，提出一种基于多层点质量模型分层构造球冠谐系数的方法。以32°N~34°N，102°E~104°E为计算区域，利用EGM2008模型和实测观测值构造三层球冠谐模型系数，逼近该区域的重力异常场。结果表明，使用本方法构造的球冠谐模型和实测观测值的误差平均值小于0.5×10^-5 ms^-2，当拟合区域的球冠半角为0.71°时，模型的内符合精度为±4.65×10^-5 ms^-2。

对华北地区1999年以来的大规模GPS流动站、连续站观测资料采用最新的数据处理策略进行统一处理，获得364个测站的有效垂直运动速度场。结果显示，该区域垂直形变有升有降，总体上与地貌相关：山西高原、燕山及苏鲁带以隆升为主，而华北平原由于开采地下水造成大面积下沉。通过对垂直运动场进行区域平均分析，得到山西高原平均上升速率为1.8 mm/a，苏鲁造山带及燕山地区上升速率不显著。华北平原的垂直运动主要以沉陷为主，最大下沉速率达144.0 mm/a，平均为40.0 mm/a。大规模GPS垂直运动特征显示，华北地区现今垂直运动是新构造运动的继承，并叠加有人为造成的地面沉降。

以1999～2007年GPS观测结果为基础，使用二维接触有限元方法计算唐山地区主要断裂带的运动速度状态。模拟结果表明，现今地壳形变运动状态下唐山地区主要断裂带运动状态具有差异性。由于山海关块隆对唐山块陷的推挤作用，唐山断裂带以右旋拉张运动为主，同时在蓟运河断裂带位置处保持着快速的挤压应力积累，具有较高的地震危险性。

基于动力法对重力卫星任务中轨道及星间测距等观测量误差特性的仿真分析，研究了观测量误差的量级和特性变化对最终重力场解算的影响。结果表明，定轨精度对于重力场低阶项贡献较大，星间测距数据则对重力场中高阶贡献较大；在当前定轨2～3 cm精度下，重力场解算的精度主要取决于低低跟踪数据，其精度越高，重力场反演精度也越高；但当星间距离变率精度达到nm级而轨道误差不变时，定轨精度在一定程度上会影响重力场反演精度，尤其是对低阶项部分影响极大，因此在新一代重力卫星任务中，需要同时考虑提高定轨精度问题。

郯庐断裂带中段的东西两侧是两个截然不同的地质构造单元，西侧属于华北板块的鲁西隆起区，东侧属于扬子板块的苏鲁块体。从两大板块开始碰撞一直到后期的地壳强烈改造，鲁西隆起与苏鲁地块在地壳结构上存在明显的差异。本文利用反射率方法对深地震测深宽角折射/反射记录进行模拟计算，得到两个块体的一维地壳速度结构模型。通过比较发现，鲁西隆起区的莫霍深度比苏鲁块体的莫霍深度深7 km，而苏鲁块体的平均地壳速度仅有5.94 km/s，比鲁西隆起区的平均速度6.34 km/s要低许多,这与苏鲁块体岩石圈后期经历的强烈改造有较大关系。扬子板块与华北板块的相互作用，经历了俯冲、强烈碰撞挤压、再到后期折返、岩浆底侵以及郯庐断裂在中生代经历的巨大左行平移等过程，这都是地壳后期改造的原因。

以2012-06-24宁蒗5.7级地震前兆数据中出现的典型非正常变化信号为例，用多台、多测项观测资料对其属性进行联合追踪识别，排除仪器干扰、环境干扰、人为干扰，最终认定该非正常变化信号为震前短临异常。

基于中国地壳运动观测网络1999～2013年的GPS区域网资料，并结合中国大陆构造环境监测网络2009～2013年的GPS资料以及境外天山、帕米尔等地区公开发布的最新速度场结果，获取整个天山及邻区较为完整的地壳运动图像，以此研究天山及邻区的现今地壳缩短速率及其空间变化。初步结果表明，自西向东分别横跨帕米尔北缘逆冲断裂带、柯坪塔格逆断裂褶皱带、库车逆断裂褶皱带、玛纳斯逆断裂褶皱带和吐鲁番中央隆起逆断裂褶皱带的5条GPS速度剖面显示，整个天山南北向的缩短速率由西向东逐渐减小，且剖面内的地壳缩短与变形并非线性分布，其现今地壳缩短速率分别为26、20、12、9和4 mm/a。

选取ITRF2008框架下中国区域内5个IGS基准站（WUHN、BJFS、URUM、KUNM、SHAO）2012年的观测资料，利用TriP软件解算得到基准站的坐标时间序列。提出一种改进的野值剔除方法，对剔除野值后的坐标时间序列进行噪声和周期特性分析，并将实验结果与GAMIT/GLOBK双差解算得到的坐标时间序列分析结果进行对比。实验结果表明，中国境内的IGS站坐标时间序列存在一定的趋势性和周期性运动，各站的最优噪声模型不尽相同。URUM、KUNM、BJFS、SHAO基准站最优噪声模型都表现为BPPL+WN，但WUHN基准站N、E、U方向坐标时间序列分量噪声模型分别为BPPL+WN、FN+WN、PL+WN。在适用于BPPL+WN的噪声模型中白噪声分量值仍占主要部分，普遍大于2 mm；BPPL分量只有WN分量的1/10左右，在0.28～0.89 mm之间。就噪声分量的大小来说，双差解算得到的坐标时间序列中噪声普遍小于利用TriP解算得到的结果，而两种方法解算得到的各测站噪声模型也有一定差异。

以2010年001~031 d结果为例，分析加入GLONASS数据对全球电离层格网模型结果的影响。结果表明，利用GPS/GLONASS系统组合建立全球电离层格网模型的结果与单独采用GPS相差不大，加入GLONASS数据建立全球电离层模型并不能克服模型在海洋地区精度较低的缺陷。

基于时序分析、频谱分析和小波分解方法，利用1999～2013年IGS全球电离层格网数据，对中国区域TEC年际变化、季节变化、日变化及空间分布特性进行研究。结果显示，TEC随空间分布白天差异大而夜间较小；总体上在低纬地区高于中纬地区，在冬季存在异常；一天中，其峰值一般出现在LT12:00～16:00，谷值在LT04:00～06:00，其中峰值时刻随纬度的增大而向前推移；平静期TEC在春季出现一年中的峰值，而活跃期则在秋季；TEC存在明显的183 d的半年周期。另外，中国区域除2001年外不存在“冬季异常”现象。

用IGRF11地磁场模型代替真实地磁场，在计算GNSS射线路径TEC的过程中加入地磁场信息，从而对用TEC随碰撞高度的变化率算得的弯曲角进行修正。利用实测数据测试表明，该方法相对于不考虑地磁场的一般反演法的相对误差大约为1 ‰，即与理论影响值基本一致。这说明该方法能够有效消除地磁场对反演结果的影响，反演理论更为严密。

全面系统地分析了国内外电离层CT模型和算法的研究现状及最新进展，展望了电离层CT成像技术的未来发展趋势及广阔应用前景。

为消除载波相位观测值中存在的小数偏差项，将消电离层模糊度分解为宽巷模糊度与窄巷模糊度，通过星间单差消除接收机端的宽巷模糊度与窄巷模糊度小数偏差，并利用卫星端宽巷模糊度小数偏差恢复宽巷模糊度的整数特性，而卫星端的窄巷模糊度小数偏差则包含在CNES提供的精密卫星钟差数据中，应用其钟差数据也可以恢复窄巷模糊度的整数特性。利用IGS站观测数据进行分析表明，模糊度固定成整数后，星间单差精密单点定位固定解与非差精密单点定位浮点解相比，定位精度有显著改善，三维定位精度的最大改善率达63.8%。

提出采用变系数回归模型提取连续GPS坐标序列中包含的振幅时变季节性信号。对模拟数据及实际GPS坐标序列两组数据的分析结果表明，变系数回归模型在提取GPS坐标序列季节信号方面比传统模型更有效。经处理，GPS坐标序列能获得更合理的速度及噪声估计。

以三频模糊度解算TCAR算法为基础，利用北斗三频实测数据，对比分析了基于TCAR算法改进后的电离层改正法和无几何无电离层组合法解算北斗三频长基线模糊度的效果。结果表明，两种方法均能提高长基线模糊度固定的准确性，且经一定历元数据平滑后均可实现长基线模糊度的快速解算，从而有利于实现长距离北斗三频精密快速导航定位。

对陕西省GPS连续基准站2011-01-01~2013-05-30坐标时间序列进行分析，利用区域叠加滤波分离出共模误差，滤波后站坐标时间序列N、E、U方向的平均均方根分别减小69%、60%和41%。通过谱指数计算发现，空间滤波后的时间序列含有白噪声和有色噪声；利用CATS软件对各噪声分量估计发现，垂直方向噪声分量大于水平方向；空间滤波使闪烁噪声大幅减小，部分站出现随机漫步噪声。

为解决线性回归中自变量含误差的问题，根据间接平差模型和总体最小二乘原理推导了一种总体最小二乘迭代算法。算例验证了该算法的有效性和可行性。

在GNSS控制网平差中，需将GNSS基线向量误差在不同坐标系间转换。以足够的精度推导了GNSS基线向量误差从空间直角坐标系到大地坐标系、再到高斯平面直角坐标系的严密转换公式。鉴于严密转换过程分两步进行且转换矩阵复杂，从转换过程中的全微分公式入手，将大地坐标系中的误差单位统一用长度表示，推导了基线向量误差从空间直角坐标系到大地坐标系的转换公式。在此基础上，也研究了GNSS基线向量误差从空间直角坐标系到站心直角坐标系的转换。理论和算例证明，严密公式是正确的，而后两种简化公式亦可代替严密公式，且形式更为简单。

针对最小二乘解算中的大规模矩阵求逆问题，基于MPI实现了高阶稠密对称正定矩阵的GaussJordan并行求逆算法，减少了计算耗时；通过优化矩阵读写、存储等方式降低了单个计算节点的内存耗用量，拓展了算法的可移植性。通过并行读写效率、单节点进程数、加速比和相对效率等因素评价算法的计算效率，计算结果表明：通过引入并行读写、减小单个计算节点的负荷等方式，并行求逆的相对效率峰值可达60%。以卫星重力场反演为例，采用曙光集群上的8个计算节点分别恢复截断阶次为120、240的地球重力场模型，求逆耗时为229 s、7 395 s，单个节点的内存耗用峰值为205 MB、1.57 GB，反演精度可达10^-18量级，表明该算法能够快速稳定地获取最小二乘问题的最优估值。

基于二次多项式建立拟合推估钟差短期预报模型，运用两步极小解法，依据二次多项式模型残差拟合协方差函数系数。将所得结果与常用的钟差预报算法与插值算法进行比较，验证了两步极小解法能够改善拟合推估在卫星钟差短期预报与插值方面的精度。

为解决控制点平面坐标与高程异常值中均含有误差的情况下求解模型参数的问题，对应用总体最小二乘算法(TLS)建立G-M模型求解拟合模型参数的方法进行讨论,重点对应用稳健总体最小二乘算法解决控制点之间观测值精度不等对参数求解有影响的问题进行探讨。对基于稳健估计思想的TLS迭代定权算法进行讨论，并通过算例与其他两种算法进行比较。结果表明，基于稳健估计的TLS算法能更好地解决含有误差的控制点已知坐标对GPS高程拟合模型参数求解有影响的问题。

研究了利用EGM和DTM模型计算扰动重力梯度的原理和算法，并分别实现了利用EGM2008和SRTM3数据对扰动重力梯度的数值计算。通过比较地形数据与扰动重力梯度分量T^_zz的相关性，验证了利用地形计算扰动重力梯度值的可靠性。讨论利用重力梯度辅助惯性导航的原理和方法，模拟一条航空轨迹，并对由加速度计产生的位置误差和由重力异常变化产生的位置误差进行对比分析，验证了重力梯度辅助惯性导航的必要性和可行性。

利用GPS遥感的可降水量、气象数据、探空数据及降雪资料，分析中国北极黄河站区的可降水量特征，得出可降水量与地面水汽压的转换模型；分析可降水量、露点温度差、水汽压在强降雪天气中的变化特征，研究强降雪天气过程中的探空层结构，有助于利用GPS可降水量预报雨雪天气。

采用奇异谱分析（SSA）与小波分析相结合的方法提取与分析索塔的变形。通过第一、第二主分量重建序列与原序列的均方误差最小，结合经验准则选取最优窗口长度，提出基于奇异值曲率谱峰值确定有效主分量的方法。分析表明，索塔变形具有多周期特征，南北索塔X、Y方向在主周期时间尺度上振荡频率一致，不存在不和谐振荡。

针对地磁导航中匹配概率低的问题，基于统计特征和信息熵的特征参数进行分析，并结合地磁粗糙度和地磁累加梯度参数的特点，对传统的地磁信息熵参数提出改进。采用粒子群算法实现适配区的选择，仿真结果表明，基于改进的地磁熵参数的适配区选择大大缩短了运行时间，且能够筛选出更多适合匹配的区域，验证了改进地磁熵参数的有效性。

选取中国地壳运动监测网2000~2004年数据，使用高精度定位定轨软件GAMIT处理，得到各测站可降水量时间序列，继而采用经验模态分解并提取各站可降水量变化趋势。对处于不同气候类型区域的GPS站可降水量进行分析，结果显示，处于热带季风气候、亚热带季风气候、温带大陆性气候和青藏高原高寒气候等区域的GPS站的可降水量变化趋势为先升后降；处于温带季风气候区域的GPS站点的可降水量变化为先降后升。

鉴于目前对位移监测数据的图形表示类型单一、显示的形变信息欠丰富等不足，以一边坡的位移实测数据为基础，对数据的图形化表示方法进行系统研究，分别从单个测点和多个测点两方面研究了测点在Δx、Δy、Δh分量、水平位移分量（Δx，Δy）和三维空间（Δx，Δy，Δh）中变形情况的显示。

介绍几种常见磁场数据网格化方法的特点及梯度增强最小曲率网格化背景，说明梯度增强最小曲率网格化原理。通过模型，验证梯度数据能够改善磁场数据网格化精度。通过对实际数据的处理，验证本文方法的实用效果。

基于鲁棒马氏距离，提出了针对LiDAR点云的粗差探测与剔除算法。首先，将LiDAR点云数据划分为子块，对各个子块点云分布的中心、尺度等统计参数使用确定型最小广义方差估计算法进行鲁棒估计。而后计算各点的鲁棒马氏距离，根据鲁棒马氏距离的平方服从卡方分布的假设，在指定的置信度下得出相应的粗差判别限，对点云的粗差进行识别与剔除。将粗差探测与剔除算法应用到甘肃天水桥子沟一条典型切沟的测量数据中，测试了点云分块中不同子块大小与detMCD中不同子样本相对大小这两个参数与粗差剔除率的关系。结果表明，随着子块平均点数的增大，粗差的剔除率逐渐增大；而随着子样本相对大小的增加，粗差的剔除率逐渐减少。通过粗差剔除前后的点云TIN图像和剖面图像比较,本文提出的粗差探测与剔除算法可以有效去除LiDAR点云数据中的粗差，提高粗差剔除的准确性与可靠性。

提出一种无需模型参数的RSSI定位算法（二重消元法）。该算法通过对传播模型的处理，消去模型参数，并结合截断奇异值分解法求解方程组，实现节点实时定位，减少了传统RSSI定位技术的测试开销。仿真结果显示，二重消元法在一定程度上可以提高定位精度，适用于模型参数未知或不断变化的应用场景。

利用移去-恢复法先移去地球重力场模型中的中长波信息,得到更加平滑的剩余重力高程异常;然后,利用同时顾及测量误差和模型误差的最小二乘配置法，比较了不同协方差函数对拟合结果的影响。研究表明，对于大面积高程异常值变化较大的地区，高斯函数和似高斯函数能够取得较高的拟合精度；对于依赖各点之间协方差值的最小二乘配置法而言，采用移去恢复能够有效提高拟合精度。