在重力位三阶梯度张量基本原理的基础上，给出均匀球体重力位零阶至三阶梯度张量的解析表达式，结合理论分析与模型实验，对比各阶梯度张量对场源参数（质量与埋深、水平位置与几何形状）的敏感性。结果表明，重力位三阶梯度张量随场源与观测点之间距离的增大衰减最快。重力曲率张量具有如下特征：对场源埋深变化具有最高的敏感性；对浅部的剩余质量探测能力最强，对深部的剩余质量探测能力最弱；对场源的水平分辨能力及几何形态的区分能力随场源埋深的增大而减小，但重力曲率张量的分辨能力最强；三阶梯度张量的独立元素个数最多，场空间分布形态的类型也最多样，在相同测点分布情况下能够捕获更多的场与场源信息，尤其是重力场的短波成分与浅部的剩余质量。

利用广西及邻区2014~2017年流动重力观测资料，系统分析区域重力场变化及其与2017-07-15广西南丹MS4.0地震的关系，并结合GPS观测数据与地震地质调查成果，探讨区域重力场变化的时空分布特征及机理。结果表明：1）南丹M_S4.0地震前后，震区附近重力异常变化与主干断裂关系密切，反映沿控震断裂在2014~2017年间发生了引起地表重力变化效应的地壳变形和构造活动；2）差分重力图像表明，南丹M_S4.0地震前重力变化为“局部重力异常→四象限重力异常→重力反向变化发震”的过程；3）重力变化与GPS 观测反映的水平运动表明，南丹M_S4.0地震位于重力四象限分布中心部位及面压缩峰值附近，证明重力场和形变场动态变化对中强地震地点预测具有指示意义；4）天峨-南丹-环江一带是重力变化最剧烈地区，亦是水平形变面压缩过渡带，同时位于莫霍面等深线强烈变化地段、M_L3.0地震围空区、沿主断裂存在的低b值异常区。结合地震活动图像、定点前兆观测异常综合分析认为，该地区仍存在发生中强地震的可能。

基于闭锁剪力模式与地震位错理论，提出构造“等效位错”来描述地震的震前“闭锁剪力”，并建立震前地表重力变化与“等效位错”之间的定量化模型。考虑到粗差干扰，采用稳健-贝叶斯最小二乘方法对姚安M_S6.0地震的“等效位错”进行反演。结果表明，其孕震源为高倾角走滑型，“孕震矩”与USGS给出的矩震级接近，证明该方法可依据震前重力四象限图像对未来震源特性和孕震强度进行预测。

采用重力异常数据，在频率域内通过Parker-Oldenburg反演算法计算南海及邻区的莫霍面深度。通过EGM2008重力场模型联合GOCE重力场模型，计算研究区的自由空气重力异常；通过重力场分离，得到莫霍面起伏引起的重力异常，用于反演莫霍面深度。计算结果与地震剖面计算的莫霍面深度结果平均偏差1.59 km，标准偏差1.9 km。结果表明，南海及邻区的莫霍面深度分布具有明显的区域化构造特征。

对经典移去-恢复法进行改进，利用EGM2008地球重力场模型、地表重力/GPS联合观测数据和ASTER数字地形模型，提出考虑地形梯度特征的区域重力场校准算法，同时针对我国动态重力区域网布设情况，对重力场的校准区域范围进行更为合理的设定。通过与经典移去-恢复法在川西地区实际应用的比较发现，改进模型能够将川西地区重力场模型数据的标准差从65.09 mGal降至61.24 mGal，在结合地形梯度影响后，能够将标准差进一步降至59.31 mGal。采用国际重力局最新发布的283个重力数据对喜马拉雅东构造结及邻区的重力场进行校准，结果表明，布格重力异常和地形数据有很强的正相关，该区中东部存在明显的均衡重力异常低值区。

针对传统GRACE去相关滤波方法很难同时完美实现真实信号的保留与条带误差的削弱等问题，提出将经验正交函数滤波与去相关滤波相结合的改进策略。分别对真实GRACE数据和模拟数据进行滤波处理，结果表明，改进的滤波方法继承了经验正交函数滤波方法与去相关滤波方法的优点，能够在尽可能地削弱南北条带误差影响的同时，最大程度地保留真实地球物理信号。

利用2002-08～2016-12 GRACE数据扣除泄漏影响得到的长江流域陆地水储量（TWS）变化，分析其时空变化特征和趋势。结果表明，在此期间长江流域TWS增速为0.13±0.12 cm/a；TWS变化大的区域，如泄漏改正后三峡库区TWS变化由约10 mm/a变为15~20 mm/a，并呈现更大的空间异质性。利用多种气象数据，从气候变化和人类活动角度深入研究长江流域水循环变化。结果表明，降水量与TWS变化在时间和空间上都具有较高的相关性，TWS变化延迟1~2个月；上游源头处温度是影响TWS变化的主导因素，温度升高加速了上游高山冰川融化，使TWS具有增长趋势；三峡工程的蓄水也导致TWS变化；ENSO是长江流域TWS变化的主要影响因素。

针对装配现场难以实现恒温测量的情况，以对测距影响较大的温度因子为研究对象，提出激光跟踪仪分段积分测距改正方法，建立分段积分测距改正模型。基于Radian激光跟踪仪进行单测线温度测距改正实验，结果表明，该方法能够有效地减弱温度梯度的影响，为装配现场的测距温度梯度改正提供理论支撑，有助于提高飞机等装配制造的精度。

简要介绍近几年激光测月(lunar laser ranging, LLR)的研究进展，包括设施建设、月球轨道、多源数据联合探测月球等。激光测月技术使我们能够全方位地了解地月系统，并且其用途广泛；下一代单棱镜反射器会将激光测月的精度提高1~2个量级；云南天文台站实现了中国激光测月零的突破，新台站的加入将帮助我们得到更准确的月球轨道；探测月球技术手段的增加、多种数据联合分析将使我们更加全面地认识月球。

研究伪随机脉冲在吸收低轨卫星和4大导航系统卫星未模型化摄动力方面的有效性，分析其对拟合轨道精度的影响。结果表明，伪随机脉冲能够有效吸收低轨卫星及GNSS卫星未模型化的摄动力。对于低轨卫星，伪随机脉冲能够有效模拟大气阻力对轨道的影响，达到mm级拟合精度；对于GNSS卫星，伪随机脉冲能够在一定程度上吸收太阳光压摄动，尤其是与ECOM太阳光压模型联合使用，能够充分吸收ECOM模型未能吸收的摄动力，只需每天设置一组伪随机脉冲参数，其拟合精度能达到mm级。

基于运动学和简化动力学方法，使用星载GPS观测数据，对SWARM卫星进行精密定轨，将轨道结果与ESA发布的事后科学轨道进行作差分析。结果表明：运动学轨道径向、切向和法向7 d平均RMS均小于3 cm，定轨精度达到cm级；简化动力学轨道径向平均RMS在0.65 cm左右，切向和法向在1.3 cm左右，高于预期要求。此外，使用IGS快速星历对SWARM卫星进行定轨，其精度与精密定轨精度近似相等，而在SWARM卫星近实时定轨研究中，使用IGS超快速星历确定的运动学轨道3D-RMS为9.68 cm，简化动力学轨道3D-RMS为3.61 cm，低于IGS快速星历的定轨精度。

提出一种改进的混合差分算法，实现实时GPS卫星钟差估计。算法实现过程主要采用4个解算步骤，最终生成播发至用户的实时钟差产品。利用全球分布的68个测站实时数据流进行GPS卫星实时钟差解算，并对2018-01-14～01-19的实时GPS卫星钟差产品采用2种方法进行检核：1）与IGS快速钟差产品比较；2）运用实时动态PPP结果检核。结果显示，基于改进的混合差分算法，利用实时数据流实现的GPS实时卫星钟差产品具备STD为0.15 ns、RMS为0.63 ns的精度，可提供实时cm级定位服务。

利用时间跨度为5 a的GNSS短基线时间序列对噪声特性进行分析，发现长周期噪声分量（随机游走噪声）。选取最优噪声模型，评估不同噪声模型对测站周期振幅和线性速度估值的影响。结果表明，短基线时间序列中有色噪声应顾及闪烁噪声和随机游走噪声，对于表现出随机游走噪声的分量，可能与测站的真实运动有关；假设只有白噪声时求得的速度估值与最优噪声模型下求得的速度估值存在0.4~0.6 mm/a的偏差，对周期振幅的影响可以忽略。

利用无线电探空数据，对格网对流层模型GPT2w、IGGtrop及GTPs在中国区域的适用性进行分析。结果显示，GPT2w和IGGtrop在地表附近精度相当，RMS为4.0~4.2 cm，西部地区精度优于东部，东南沿海精度最差，夏季精度明显低于冬季，在中西部地区分辨率低的模型可能会产生异常偏差；GPT2w模型明显存在系统性偏差，中西部为正，东南部为负；3 km高度以上，IGGtrop模型精度明显优于GPT2w模型，且随高度增加精度保持稳定。在飞行器定位导航中，建议采用IGGtrop模型修正ZTD误差。GTPs模型时间分辨率高，精度明显优于传统的经验模型，尤其在东南沿海ZTD变化剧烈的区域，但由于其依赖于外部数据源，部分区域无法使用。

针对传统迭代最近点算法不具备抗差性的难题，利用迭代最近点算法配准残差的分布规律，综合M估计及选权迭代思想，提出改进权重的迭代最近点配准算法。根据每个点对配准计算出对应的初始权重，然后在附加点对权重的基础上使用选权迭代法计算出满足条件的权重，以达到抵御粗差的目的。结果表明，选权迭代过程能合理改善三维空间转换参数计算的结果，提出的改进算法较适合含粗差点的点云数据的配准。

2011-03-11日本M9.0地震后引发的地球自由振荡在测震和地倾斜观测数据中同时出现。其中，测震记录中出现大量低频长周期信号，这些信号的频率在地震计的通频带之外，难以用常规的地震计理论来解释。为判断该信号是地面倾斜还是地面平动，将该长周期信号分别假设为平动及倾斜信号，基于观测系统模型对整个观测过程进行仿真。结果表明， 日本9.0级地震后，洱源台测震数据中周期约为390 s（6.5 min）的通带外信号主要来源于地震计对地面倾斜的响应而非平动。

利用浅层反射地震数据的面波与初至波信息，采用多道面波分析法（MASW）得到浅部横波速度结构，再利用初至波走时层析成像得到纵波速度结构，进而得到纵横波速度比与泊松比数据。结合反射波叠加剖面与跨断层钻孔联合剖面对浅部地层进行综合解释，在一定程度上弥补了浅部反射资料的缺失，对确定浅部断层的位置及性质起到非常重要的作用。

对照CG-5数字重力仪倾斜传感器检验调整步骤，解析重力仪倾斜传感器零位补偿和灵敏度的检验调整原理，剖析倾斜传感器检验调整机理，通过实验对检验调整解析原理进行验证。结果表明，本文解析的检验调整原理正确，同时提出重力测量时倾斜传感器检验调整限差制定依据。该解析方法对于了解仪器原理、优化仪器应用及仪器的二次开发利用有参考作用。

通过分析重力测量精度与磁悬浮系统倾角及仪器支撑腿调节高度之间的关系，结合支撑腿支撑重量大、位移调节精度高的要求，确定采用交流伺服电机驱动高精度电动缸作为支撑腿进行重力仪倾角调平的方案。制作支撑腿调平系统并进行调平实验，倾角调节精度达0.002°，最小位移调节小至2.5 μm，找到倾角最小位置，实现重力仪调平功能，同时验证重力测量精度与倾角间的关系，为超导重力仪的调平和高精度重力测量提供参考。