利用多年GRACE卫星重力变化资料，给出尼泊尔及周缘地区的重力场时空变化，以探索2015-04-25尼泊尔M8.1地震震前重力变化特征|并基于球形位错理论，利用断层模型数据模拟同震重力场变化。研究表明，区域重力场变化以2008年为界存在明显的分时段特征，2003～2008年以重力增加为主，而2009～2014年以重力减少为主|且存在明显的分区性，区域重力场在尼泊尔地震震中四周呈正负相间分布|震前局部重力场变化在压缩区重力增加，拉张区重力减少，与理论同震重力变化结果一致。总结研究区域近年来M7.0以上地震震前重力变化特征发现，地震基本发生在重力变化高梯度带的过渡带及重力变化零值线附近。

在对“等待时间法”进行残差结构分析的基础上提出基于加权最小二乘拟合的模型改进方法，并将其应用于尼泊尔地震的强余震预测。结果表明，由模型误差转换至时间误差具有ln10[DK]·Δt倍的缩放效果，选择主震后3 d内的余震样本进行强余震预测结果较为可信。实际震例表明，加权最小二乘模型可以有效降低模型预测误差，缩小预测值置信区间，从而提高预测的实用性。

2015-04-25尼泊尔M8.1级地震造成我国西藏日喀则地区10个县的房屋设施不同程度地破坏，最大影响烈度为IX度。灾区调查发现，土木和石木等简易结构房屋普遍破坏，砖混和框架结构房屋破坏较轻。受场地条件影响，沿雅鲁藏布江破坏比其他地区较普遍。极震区滑坡、崩塌等地震地质灾害造成的人员伤亡和财产损失比地震动直接造成的损失更大。

乌东德水电站场址附近走向NNE的德干断裂系主要由裸佐断裂、马店断裂、鹿鹤断裂等组成，全长约120 km。该断裂系向北收敛，向南呈“帚状”撒开成多条分支近平行排列，展布宽约6 km。断层构造岩均为脆性变形所产生的碎裂岩系，断裂带内各种次级组构表明，该断裂系在新构造时期存在多次构造活动，且活动强度由强逐渐变弱。断裂最新活动年代在中更新世，运动方式为粘滑兼有稳滑。地震危险性分析认为，倮佐断裂的最大地震震级为6.0级，马店断裂、鹿鹤断裂等在5～5.5级之间。

通过估算汶川、芦山和康定地震造成的鲜水河断裂带库仑应力变化，并与其长期构造应力加载速率进行比较，分析3次地震对鲜水河断裂带未来地震危险性的影响。结果显示，汶川和芦山地震对康定地震的发生分别起到促进和推迟作用|3次地震造成的总应力扰动主要来自汶川和康定地震。〖JP2〗在线性应力加载条件下，当断层面等效摩擦系数μ′=0时，3次地震的相继发生会使鲜水河断裂带八美至磨西（除康定地震破裂带外）的地震提前0~5 a，其余地区推迟0~4 a|当μ′=0.4时，3次地震会使道孚至猪腰子海子（康定地震破裂带除外）的地震提前0~6 a，其余地区推迟0~2 a。考察了不同流变学结构对计算结果的影响，发现下地壳上地幔粘滞性系数越低，介质粘滞性响应造成的库仑应力变化越大，沿走向的变化越剧烈，其贡献基本与同震相当，对地震提前/延迟时间估计结果的影响最大可达3 a

根据前人研究资料、遥感影像解译资料以及野外地质调查，研究新疆博州地区的地震地质环境特征，用确定性地震构造法探讨了该区未来的地震活动趋势。研究表明，新疆博州地区的地震地质环境与南天山和北天山东段紧邻地区具有一定的相似性和可比性，同属北天山地震带，具有发生强震的地震地质条件。

根据跨山西断陷带的水准剖面观测资料，计算其垂直形变量和垂直形变速率，研究其现今垂直活动性。2006年以来的垂直形变揭示，山西断陷带东北段延怀盆地和蔚县盆地呈掀斜上升活动，北段阳原盆地和大同盆地以下降活动为主，晋中盆地为上下波动，临汾盆地呈现上升活动。2013年山西断陷带活动出现转折性变化，蔚县盆地大幅度下降，大同盆地、代县-定襄盆地、晋中盆地和临汾盆地均呈现不同程度的上升。

针对山地地区地质构造复杂的特点，研究现有三维地质模型构建方法。结合已有地质资料，设计从构建剖面框架、绘制剖面到构建地质模型等流程，构建山地地区的区域地质三维模型，实现区域地质三维模型在三维数字城市平台的可视化集成模拟，以及三维场景中对区域地质的管理查询。

首先利用CRUST1.0模型分析川滇地区上地壳厚度和Moho起伏的主要结构特征，然后基于Airy地壳均衡理论计算区域均衡Moho深度，并利用其与实际Moho值的差异分析区域地壳均衡状态。将川滇地区上地壳厚度图和区域地震深度分布图对比可知，地震主要发生在上地壳脆性层内。区域地壳均衡状态显示，四川盆地地壳处于均衡状态，而龙门山断裂带为均衡差异最显著的地区，其北侧为正均衡状态（+6 km），南侧为负均衡状态（-6 km），西南侧为正均衡状态（+6 km），揭示龙门山断裂带附近为地壳深部物质重新分异、调整和能量强烈交换的地带。

解算陆态网络2011~2013年GNSS基准站，获取其坐标时间序列，并定量计算非潮汐海洋、大气、积雪和土壤湿度对测站产生的非构造形变，以修正GNSS垂向时间序列。修正后，GNSS垂向序列特性发生显著变化：周年运动振幅和初相均发生明显变化，振幅明显缩小（个别站增大），缩小幅度因不同区域而存在差异|修正前相位与修正后存在一定的系统偏差，大约滞后2~3个月，这种系统偏差可能是GNSS测站对地球物理因素“迟钝反应”的综合表现|半周年运动的变化主要体现在振幅上，缩小幅度在1 mm左右。

以跨断层水准实测资料为基础，分析2011-03-11日本东部Mw9.0大震前后首都圈地区（114°~119°E，39°~41°N）地壳垂向变形特征。通过构建首都圈地区三维有限元模型，初步探讨跨越不同几何结构断层的测线所表现出的变形特征的动力学成因。结果表明：1）首都圈地区跨断层水准资料表现出群体性变形特征，反映相同的断层运动性质|2）NNE-NE向断层的上盘相对下盘垂向下降，NW向断层上盘相对下盘同样垂向下降，表征着首都圈地区NNE-NE、NW向断层受到不同程度的张性应力作用|3）数值模拟给出的不同方向跨断层测线的垂向变化结果同样表现出与实测结果较为一致的断层正断运动性质，即断层上盘相对下盘垂向下降|4）日本Mw9.0大震造成首都圈地区近E-W向的张性应力是产生首都圈地区跨断层水准资料群体性变化的主要原因。

为确定联合反演模型中的相对权比，提出根据数据先验信息对相对权比进行一定约束，并将相对权比同其他模型参数一并作为未知参数参与反演的方法。数值实验表明，当先验信息可靠时，运用该方法可以获得较好的结果。

首先在最小二乘配置方法中，通过多项式函数、高斯函数、似高斯函数、希尔沃宁函数、空间调和函数（2个）共6种协方差拟合函数，在WGS-84椭球面上比较获得最优的区域速度场信息。然后在研究区域进行划分与编码，通过块体的整体旋转及均匀应变模型（REHSM）解算得到应变场。最后对运城盆地2007～2010年19个基于“数字地震网络工程”的监测数据进行分析，给出该区域的应变场分布。

提出一种基于灰色最小二乘支持向量机的大坝变形预测新算法。通过对原始大坝序列进行一次累加，弱化序列中随机扰动的影响，增强数据的规律性，进而建立最小二乘支持向量机预测模型，并采用网格搜索法选取最优参数。算法充分利用了最小二乘支持向量机泛化能力强、非线性拟合性好等优良特性，避免了灰色方法及模型存在的理论缺陷。与灰色GM（1，1）和单一最小二乘支持向量机对比表明，新算法能保证较优的局部预测值和较好的全局预测精度，应用于短期大坝变形预测是可行的。

利用国家重力网和云南省区域重力网获得的高精度重力观测资料，研究2014-10-07云南景谷M6.6地震前区域重力场的演变过程。结果表明，滇西南区域重力场变化幅度大、速度快、升降转换周期短，揭示出在复杂构造环境和反复增强的应力场条件下，地震能量快速积累和释放的区域性特征。

 研究了当前川滇地区重力网的分形特征，发现其分形维数为1.43~1.62，对应格网距为30~60 km，具备了监测Ms5.0级以上地震的能力。选择20′（约37 km）的格网间距，对研究区域内2010~2013年的重力变化数据进行格网化，并分析重力变化与地震的关系。虽然经历了芦山Ms7.0级地震的能量释放，但是龙门山断裂带西南段与鲜水河断裂带东南段交叉地带仍然存在较强重力变化，对该区域的震情需继续加强监测。

利用全球地壳模型CRUST1.0提供的地壳密度、厚度等分层信息，计算青藏高原东南部地壳各分层引起的重力异常，并累加获取总体布格重力异常，最后与利用全球重力场模型EGM2008获得的布格重力异常进行对比。结果表明，两种模型在大部分区域基本一致，布格重力异常变化在-600~20 mGal之间，少数地区存在较大的差距，说明CRUST1.0模型的精度还有待提高。

利用直立长方体组合模型以及坐标旋转理论，对铅垂断层向错引起的重力变化进行数值模拟，分别计算深度为1、5、10 km的铅垂断层在单一方向上、两个方向上向错引起的地面重力变化。结果表明，当断层在单一方向产生向错时，以左端点为基点的W1、W2向错引起的地面重力变化场均呈现以断层为轴线的对称分布|以中点为基点的W3向错引起的地面重力变化场构成四象限反对称分布。当断层在两个方向上同时产生向错时，以左端点为基点的W1W2向错引起的地面重力变化场呈现以断层为轴线的对称分布，整体显示W2向错起主导作用|以中点为基点的W2W3向错引起的地面重力变化场呈现非对称分布，整体也显示出W2向错起主导作用，断层附近的扭错现象为W3向错的作用。随着断层深度的增加，断层向错引起的地面重力变化值递减，但影响范围逐渐扩大。

提出使用全球高分辨率DEM数据计算重力远二区地形改正的方法。通过不同算例的对比分析，证明了该方法的可行性和有效性。结果表明，当环数大于4 000时，其计算精度可达到μGal级。同时，当前全球高分辨率DEM也适用于μGal级的远二区地改计算。

基于CSR发布的GRACE时变重力场模型RL05数据，在频域上计算得到2002~2014年喜马拉雅山冰川质量变化。扣除GIA和水文模型影响后，喜马拉雅地区的冰川质量变化整体上呈现加速消融的趋势，消融速率约为-8.26±4.61 Gt/a，加速度约为-3.54±1.25 Gt/a2。

基于GRACE RL05数据反演2003-01~2012-12格陵兰岛的冰盖质量变化，构建去相关滤波和高斯滤波的组合滤波方式，采用线性及二次多项式拟合分析格陵兰岛冰盖质量变化速度及加速度。结果表明，格陵兰岛冰盖呈现加速融化趋势，冰盖融化主要在南部及西北地区。扣除泄漏误差及冰川均衡调整改正，冰盖质量融化速度及加速度分别为-157.8±11.3 Gt/a，-17.7±4.5 Gt/a2，其融化速度在2010年后明显加快，由2003~2009年的-132.2 Gt/a增加到2010~2012年的-252.5 Gt/a。东北部冰盖趋于稳定。中东部地区冰盖质量变化加速度呈现正增长，显示该地区冰盖融化逐年减缓，但2010年后加速融化。

把任意n阶m次缔合勒让德函数Pmn(cosθ)表示为系数E(k)与角度(n－2k)θ的正弦或余弦乘积之和，k的取值范围是0到int\[n/2\]。当缔合勒让德函数的次小于等于2时，其系数E(k)可利用P0n(cosθ)展开式的系数来表示|否则，其将是几个数组的线性组合。本文给出的解析表达式有助于理解勒让德函数的特性及证明。

相对于以往的经验随机模型和高度角模型，提出采用Helmert验后方差估计来确定GPS/BDS组合系统单历元基线解算过程中来自不同系统、不同类型观测值的权阵。数据处理结果表明，Helmert方差估计模型更合理地确定了组合系统相对定位的随机模型，有效提高了单历元模糊度搜索的成功率及基线解算的精度和可靠性。

构造适用于BDS/GPS系统时差的多项式预报模型，对二次项参数选取、显著周期项确定以及观测权函数选择等进行改进。基于AR模型，进一步构建多项式和AR模型的组合时差预报方法。算例显示，新模型的单天时差预报精度优于0.4 ns，显著优于其他传统方法。

介绍北斗二代卫星系统（BDS）3种卫星天线相位中心改正模型，分析对比不同模型对精密定轨、卫星钟差以及精密定位的影响。结果表明，ESA/ESOC的BDS卫星天线相位中心改正模型在精密定轨、卫星钟差和精密定位方面均优于其他模型结果，建议在北斗高精度数据处理中采用。

利用全球分布的MGEX站观测数据，使用“两步法”以双差方式对北斗卫星进行精密定轨。主要研究北斗卫星轨道确定的处理策略，重点分析轨道确定的流程，并通过实验评价了3种不同类型轨道的精度。结果显示，MEO和IGSO卫星的定轨内符合精度优于0.2 m，其中径向优于10 cm，外符合精度优于30 cm|GEO(以C05号为例)卫星外符合精度优于0.7 m，且径向优于10 cm。

分析MW组合观测值的噪声特性，评价其实际周跳探测性能，提出利用EMD阈值消噪方法进行降噪。对于EMD的端点效应问题，在MW递推均值上增加虚拟噪声构成虚拟观测值对数据进行延拓。估计MW组合经EMD分解后各层分量的阈值，削弱噪声影响。分析消噪后含周跳MW组合所发生的变化，指出周跳具有“扩散”现象，提出基于消噪后MW组合的探测方案。

使用北斗三频观测值提取伪距多路径误差。分析表明，北斗伪距多路径误差达到m级，且变化较快，不能通过历元间差分完全消除，会对周跳探测及修复产生影响。提出一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复新方法，能有效控制伪距多路径误差的影响，提高周跳修复的成功率。

在GNSS控制网平差和点位测量中，需将GNSS基线向量协方差和点位协方差在不同坐标系间进行传播。推导了GNSS基线向量协方差从高斯平面直角坐标系到大地坐标系、再到空间直角坐标系的严密和简化传播公式，研究了GNSS基线向量协方差和点位协方差传播的等价性和统一性。理论和算例证明，推导的传播公式是正确的，可用点位协方差传播公式代替复杂的基线向量协方差传播公式，基线向量协方差和点位协方差在空间直角坐标系与高斯平面直角坐标系间的传播，都可统一到形式简单的空间直角坐标系与站心直角坐标系间的传播。

介绍了2011年中国科学院新疆天文台南山站GPS和25 m VLBI天线的归心测量方案、局域三角测量网、高程控制网与靶标交会测量方法及资料解算。利用测量数据，首次建立了南山GPS与VLBI空间大地测量技术并置站本地连接参数，测量精度优于1 mm。

提出参照标准点探测PS法。既考虑PS的强散射特性，又顾及其稳定性，且初选时振幅阈值的设置参照每景影像中PS标准点的振幅值，精选时振幅离差阈值的设置也参照这些PS标准点的振幅离差值，都不需要人工设定。选取澳门半岛为实验区，以18景TerraSAR-X为数据源，进行PS探测实验。结果表明，相比于传统的PS探测方法，本方法能更快速、有效、可靠地探测出SAR影像中的PS。

 给出整体最小二乘法拟合空间直线的一种迭代算法。将空间直线垂直投影到坐标平面，分别采用整体最小二乘法和最小二乘法拟合直线。对坐标点等精度观测、非等精度观测和坐标分量非等精度观测3种场景进行模拟计算，比较两种方法估计的参数和验后单位权方差，并对三维激光扫描仪实测数据拟合结果进行分析。

提出一种基于选权迭代的TLS算法，通过IGG I函数进行定权，降低含粗差观测值的权值，在进行三维坐标转换时能有效地处理观测值粗差。实例证明，该算法可以获取更高精度的三维坐标转换参数。

分析最小二乘配置模型在小角度坐标转换中的应用|运用实验分析最小二乘模型、改进的布尔莎模型以及多元总体最小二乘模型在任意旋转角度坐标转换中的应用，并分析尺度因子和旋转角对坐标转换的影响|证明多元总体最小二乘可以高精度地实现任意尺度因子、任意旋转角度的三维坐标转换。

针对病态问题岭估计法及正则化方法存在破坏方程的等量关系、解是有偏估计的问题，在最小二乘谱修正迭代法的基础上，提出病态总体最小二乘问题的谱修正迭代法，并推导了总体最小二乘谱修正迭代法及其改进算法的具体公式。通过算例验证和阐明了TLS谱修正迭代法在病态问题中的有效性和易受迭代初值影响的缺点。

选取钻孔倾斜观测资料，结合运用高通滤波与超限率方法，最大限度地提取波动、阶跃、突跳等高频信号，并定量描述这些信号的特征，检验此类信号与地震的关系。为确认信号的可靠性，排除气压、水位及仪器等因素影响。结果显示，中强地震前高频信号的数量和强度出现显著增大现象，多集中在3个月内，属短期异常，发震时间多为异常过程中或异常结束后3个月内。

在原有CHZ重力仪研制基础上，设计新一代海洋重力仪CHZ-Ⅱ并进行硬件搭建与测试。阐述了为CHZ-Ⅱ重力敏感结构设计的测试方案、实验过程及其结果分析，主要包括弹性系统的刚度、交叉耦合效应和漂移效应。实验表明，该结构在目前的测试内容下符合设计要求。

在重力梯度已知的情况下，认为按照四阶模型得到的重力值为起始高度z=0处的重力值。在被测点重力梯度未知的情况下，推导了一组简单公式用于计算绝对重力仪测量有效高度，该公式适用于初始位置以及初始速度均不为0的情况。用该方法得到的有效高度将计算的100个重力值归算到起始点，精度在1 μGal以内。

使用IBIS-L系统对大型水电站边坡长时间的监测数据进行分析和处理，并与TM30全站仪进行变形监测精度对比。试验表明，IBIS系统可得到在雷达视线方向优于mm级精度的形变结果，优于TM30全站仪，可以实现高分辨率、高精度、实时的大型水电站边坡长时间变形监测。

利用40％阈值法对CryoSat-2卫星波形数据进行重跟踪，将波形特征参数和海冰浓度相结合，对海冰和Lead(浮冰之间的开阔水域)进行有效识别。利用沿轨前后搜索算法计算海冰干舷高，并引用AWI结果，绘制2011～2013年北冰洋多年冰区域和一年冰区域平均海冰干舷高变化趋势图。比较本文结果与AWI结果的各年同期数据，验证本文结果的可靠性。

对测站点位置坐标进行解算时一般采用传统的切平面法，但切平面法的定位精度会因恒星测量误差等干扰而快速降低，并且数据的收敛速度较慢。采用球面三角形法，充分利用恒星影像的坐标信息，提高了定位精度和解算结果的收敛速度。