主要分析2008年以来我国流动重力监测网络的发展、重力场时变在强震危险性判定中的作用以及重力监测仍需解决的问题。通过分析目前我国流动重力监测能力与预测研究的现状，探讨重力异常变化与地震预测三要素的特征指标，流动重力观测资料能较好地反映出地震孕育发生过程中的重力异常变化，尤其是6级以上的强震，并提出了我国流动重力监测预报发展战略之再思考。

以川滇地区GPS水平速度场为研究对象，首先采用层次聚类法对其进行直接聚类，然后对在地理空间中出现错分的GPS站点利用F统计检验来纠正分类。在此基础上，考虑DB指标以及层次聚类的不可逆性，对分类结果进行二次聚类，最终将川滇地区划分为6个块体：藏东块体（BYw）、阿坝块体（BYe）、川滇菱形块体（CD）、华南块体（SC）、腾冲-保山块体（DSw）和印支块体（DSe）。其中，CD块体的西、北边界分别是“三江并流”三江断裂区域和巴塘地区的一条速度阶跃线，且巴颜喀拉主峰断裂将巴颜喀拉块体（BY）分为BYw和BYe两个块体。本文给出的川滇地区块体划分模型是数学意义上的一种合理方案，与基于地质资料的结果相吻合，可为该地区的块体划分提供另一维度的解释。

本文利用RANSAC-PSO算法研究在反演断层滑动参数时所用大地测量数据包含粗差的问题。在模拟实验中对理论观测值加入1%、5%、10%粗差，分别采用粒子群算法、选权迭代算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数。结果表明，当观测值中包含粗差率达10%时，PSO算法反演的滑动参数与理论值相差23.2 cm，选权迭代法反演的滑动参数与理论值相差26.2 cm，而RANSAC-PSO反演的滑动参数与理论值相差小于1 cm。芦山地震具有以逆冲为主兼具少量左旋走滑性质，采用芦山地震同震GPS位移数据分别以PSO算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数，RANSAC-PSO算法反演的走滑量为0.051 8 m，倾滑量为0.828 9 m，均大于PSO的反演结果;释放能量1.000 9×1019 N·m（MW6.63），与GCMT 的1.060 0×1019 N·m更加吻合。分别用RANSAC-PSO算法与PSO算法反演的滑动参数计算地表水平位移,并与GPS观测进行对比，发现二者在计算距断层的远场点时，计算的水平位移基本一致；而在计算距断层的近场点时，RANSAC-PSO算法表现更为优秀，尤其体现在LS07点上，其计算值与GPS观测值完全重合。

基于弹性-粘弹性分层半空间中矩形位错理论和地震波反演的断层模型，结合研究区地壳-上地幔平均波速分层结构，利用PSGRN/PSCMP软件模拟计算2012年苏门答腊MW8.6地震产生的同震效应以及考虑2004年MW9.1地震效应的震后地表形变和重力变化，同时给出震后形变和重力的年变化率。结果表明，同震形变和重力变化显示发震断层左旋走滑特征，其变化主要集中于断层附近；海水质量的重新分布对同震垂直位移和重力变化影响显著；震后50 a年均变化率揭示了地表形变和重力变化的过程, 其图像明显受2004年MW9.1地震震后效应影响，呈现复杂的正负6区域分布；震后50 a近场年均形变量达10 mm/a，年均重力变化量达1.2 μGal/a，而远场年均形变量低于1 mm/a，年均重力变化量低于0.1 μGal /a；水平形变在震后400 a内变化明显，变化率逐步减小，800 a后基本稳定；垂直位移和重力变化在震后100 a内变化尤为显著，变化率快速衰减，400 a后基本稳定不变。

使用GAMIT/GLOBK解算2006~2015年覆盖四川地区的50个CORS站的观测数据，并提取坐标时间序列，获得速度场模型。对四川省整体地壳运动以及区域应变场进行分析，结果表明，四川省CORS站水平方向平均速度为38.72 mm/a，速度场的优势方向为S73.9°E；欧亚框架下水平方向平均速度为14.40 mm/a，优势方向为S77.78°E，较ITRF2008框架下的速度降低了24.32 mm/a；垂直方向平均速度为3.43 mm/a，整体上表现为隆升状态，位于东部平原的少部分测站处于下降趋势，可能是由于城市建设、地下水或者煤矿、石油等自然资源的过度采伐导致；最大主应变率达到7.31×10-11/a，最小主应变率为-5.4×10-11/a，其中区域地壳面膨胀率高值区域集中在川西，低值区域和最大剪切应变率高值区域分布在三大断裂带附近。

为了确定山西台网基于“山西2015速度模型”的相对固定的定位方法，选择2010~2016年最大空隙角小于45°、参与定位台站数大于40的103个地震事件，分别采用单纯形法、Hypo2000、Hyposat结合PTD等3种方法重新测定。结果显示，单纯形法和Hyposat结合PTD测定的残差以及网缘地震的震中距两方面均优于Hypo2000；在震源深度方面，Hyposat结合PTD的结果较为可信。综合分析认为，基于“山西2015速度模型”定位地震时，山西台网应固定使用Hyposat结合PTD的方法。

针对高铁变形监测数据的非线性特征，构建一种基于小波与灰色支持向量机的高铁变形预测组合模型。利用小波分析获取不同时频尺度上的随机序列和近似序列，通过嵌入维数的确定和高低频数据的相关性分析，将重构后的随机序列作为遗传算法优化SVR模型的输入，对近似序列则采用灰色支持向量机来描述其演变特征，最后将二者预测结果进行耦合叠加，得到小波灰色支持向量机的组合模型预测结果。以贵广高铁实测数据为例，将均方差、平均绝对误差、平均绝对相对误差作为评判指标对预测效果进行评价，结果表明该模型较好地拟合了近似分量，同时避免了细节分量的过拟合，为高铁变形预测提供了新途径。

利用呼图壁地下储气库地质、地球物理资料，建立呼图壁地下储气库三维有限元模型。利用储气腔体压力变化对储气库进行边界约束，用一整个观测周期水准模拟数据结果对几何模型进行可靠性评定。结果显示，储气库整个注、采气过程类似于地球呼吸，在注气过程中地面点由于压力作用呈现出向外膨胀的趋势，在采气过程中地面点点位向着储气层垂直向上的盖层集中运动，呈现出向内塌陷的趋势。

采用微动台阵方法探测武汉地铁27号线江谭段地下岩溶情况。通过空间自相关法（SPAC）提取瑞利波相速度频散曲线，进而反演各观测台阵的视S波速度结构，并插值完成测线二维视S波速度剖面。结果表明，目标区内地层按视S波速度自上而下可分为4层，其中在第3层存在明显的低速区，推测发育岩溶结构，且规模较大。对比工程钻探结果，SPAC法得到的地层分层、岩溶规模与实际情况基本吻合。

以遥感数据、地震资料以及震源机制解为基础，对西藏当雄地区亚东-谷露断裂以及嘉黎断裂进行遥感解译和对比分析。研究表明，亚东-谷露断裂北段地貌特征为正断拉张及右旋走滑综合作用的结果；中段存在拉张运动与左旋走滑运动，并发育地堑，冲沟位错显示该处具有6～66 m的水平位移量，其中1411年当雄南8级地震在该处产生6～12 m的水平位移；南段次级断层充分发育，北端表现为右旋运动，往南开始表现出左旋运动特征，同时地堑充分发育。结合震源机制解反演结果，推测走滑断层控制该区地壳浅部（8 km以上）以走滑型为主的地震事件的发生，而该处的地堑形成于地壳深部（8 km以下）的正断型应力机制，并控制地壳深部正断型地震事件的发生。嘉黎断裂整体断层隐伏，西段存在右旋运动，往东南则开始出现左旋运动，该处地震事件和应力机制均为走滑型。

提出一种利用卫星高度角阈值进行选星的改进六星选星法。通过解算不同长度基线的BDS/GPS观测数据，比较不同选星策略在定位精度和解算效率方面的差异。结果显示，与传统不选星策略相比，改进六星选星法平面定位精度相当，高程方向定位精度平均提升40%，解算效率平均提升70%。

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素（模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合）展开研究，得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明，选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站，利用72 h弧长观测数据，采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度，其中GEO卫星轨道精度约291 cm，IGSO/MEO卫星轨道精度优于11 cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨，也可达到GEO卫星299 cm和IGSO/MEO卫星14.4 cm的近似等价定轨精度。

选择5对IGS测站短基线作为研究对象，使用两种不同的基线解算方案进行数据处理，基于小波分析方法研究对流层延迟估计对高差较大GPS测站短基线时间序列的影响。结果表明，对于高差大于100 m的短基线，不估计对流层延迟会使高程方向时间序列出现虚假的季节性变化，周年振幅影响最大可达17.7 mm，估计对流层延迟后该季节信号显著减弱；此外，还发现不估计对流层延迟时，测站间天顶总延迟差异与基线高程方向产生的偏差具有一定的相关性。

使用GAMIT/GLOBK软件处理四川省内23个连续GPS基准站2010～2015年数据，获取各测站的坐标时间序列，然后利用堆栈法对其进行空间滤波以剔除共模误差，通过谱指数计算和最大似然估计法（MLE）对滤波后的GPS站坐标时间序列进行噪声分析。结果表明，四川连续GPS基准站坐标时间序列N、U方向最优噪声模型为WN+FN，E方向最优噪声模型为WN+FN+RWN；空间滤波可以降低闪烁噪声，同时使一些测站显现出随机漫步噪声；根据GPS站坐标时间序列估计基准站速度时，应当顾及有色噪声的影响。

基于三频伪距相位和无几何相位组合周跳探测与修复的基本原理，分析电离层活跃期电子含量变化率的特点，提出削弱电离层影响的三频组合周跳探测与修复方案。实验表明，本文方法能够有效探测和修复电离层活跃观测条件下观测数据中的所有周跳，且周跳探测阈值较小，不存在敏感周跳。

应用法方程矩阵的特征向量构造正则化矩阵，改进通过单一参数既要实现降正则化、又要实现正则化的高程异常拟合病态模型算法。以二次多项式拟合模型为例，应用实测数据对算法进行验证，并与现有病态模型的正则化算法进行比较。

以模糊理论为基础，用模糊数集来描述未知参数向量中的模糊先验信息，将其以约束条件的形式纳入数学模型。给出带有模糊先验信息的平差模型，并基于正态模糊数建立新的平差准则，提出一种带有模糊先验信息的平差新算法。实例验证，新方法可以较好地解决测量平差中法方程病态问题。未知参数的误差分析显示，新方法解算病态方程优于最小二乘估计、截断奇异值法以及岭估计。

基于一维地下水渗透方程详细推导其有限差分解算过程，引入不同于显式差分的隐式差分和中心差分格式，对比分析不同差分格式对地下水模拟结果及其相应地下水重力效应的影响，并对其中的层间参数取值和非线性方程的线性化问题进行探讨。结果表明，在日本Isawa扇形地区超导台站，不同层间参数加权公式能够引起最大约0.15 μGal的重力效应差异，影响在1.9%以内；不同差分格式和线性化方法组合形式能够引起最大约0.12 μGal的重力效应差异，影响在1.5%以内。

以直立六面体模型为基础，使用相关分析研究小波基和小波阶数的选取，同时对功率谱深度估计方法进行实验。结果表明，使用恰当的小波基和小波阶数分解重力场，可以获取地层深部信息。计算的南海北部陆缘地区及其范围内珠江口、台西南盆地的莫霍面深度分别为28.3、23.9、20.8 km，与文献资料基本一致。

按照一等水准测量要求在水准测点上进行重力测量。在水准测量数据处理中进行相同的水准标尺改正、正常水准面不平行改正、水准标尺尺长改正等，但在重力异常改正中采用实测重力异常和布格异常两种方法进行重力异常改正。比较两种方法对水准点高程改正的影响，并进行精度分析。

基于现有重力梯度仪结构特点和研究基础，提出一种将三轴加速度计与旋转相结合的全张量重力梯度测量系统，并从数学上证明其可行性和结构优越性，为国产重力梯度仪的自主研发提供参考。

针对数字天顶仪，研究一种解算CCD坐标系x轴与北向之间夹角以实现定向的方法。通过对称位置两幅星图解算得到的天顶仪旋转轴的天文坐标，与已知测站点位置真值进行运算，得到相应的切平面坐标系倾斜量。结合双轴倾角仪测量的倾角计算倾角仪X敏感轴的方位角，并运用最小二乘算法解算出倾角仪的定向角，最终解算出CCD坐标系x轴方位角而实现定向。对数字天顶仪的一个工作循环采集的数据进行解算，得到的方位角标准差σ=3.06′，CCD坐标系x轴方位角满足3σ要求，可以实现定向的目的。