针对重力异常场计算中存在的处理流程繁琐、参数和坐标系统不统一等问题，开发一种跨平台的重力异常场云计算软件系统OnGra。该软件按照区域重力调查规范和大比例尺重力勘查规范，设计、重构、集成现有重力异常场处理算法和自适应提取计算区域数字地形模型算法，可依据野外重力/GNSS观测，批量、自动计算自由空气异常、布格重力异常和均衡重力异常，也可依据卫星重力场模型，提取和计算特定区域的重力异常场。

利用“中国大陆构造环境监测网络”1999~2015年GPS观测数据，获得ITRF2014框架下青藏高原东南缘滇西菱形块体区域测站的水平速度场。结果表明，相对于欧亚板块固定，该区域现今地壳运动方向总体上呈现由东向到东南向、再到南西向的顺时针旋转分布；从运动速度大小分布来看，则呈现菱形块体中间大两侧小、由北向南逐渐减弱的态势。采用三角形法计算得到的区域最大剪应变率分布表明，最大剪应变率高值区基本上都集中在滇西菱形块体的东西边界上，主应变方向主要表现为东西向压缩和南北向拉伸。东侧断裂带主要呈现左旋运动，西侧断裂带主要呈现右旋运动，与基于地质调查的断层新生代构造运动基本一致。

利用2009~2015年的GPS水平运动速度场数据，解算云南地区的地壳应变场，在红河断裂与曲江断裂选取两个GPS剖面，计算并分析两个断裂的应变积累特征。结果显示：1）红河、曲江、小江等多个主要断裂应变场存在张、压交替的时空演化特征，近期曲江断裂南段表现为东西向拉张，红河断裂北段东西向拉张量值较大，约12.0×10-8/a，云南南部主要表现为NNE向的压性变化；2）从GPS剖面看，红河、曲江断裂在两个方向上均显示右旋走滑与拉张的变化特征，从量值上看，红河断裂北段运动速率较大,约8.90 mm/a。

首次利用三峡重庆地区GPS、钻孔应变及数字地震资料，综合研究该地区水平形变场及构造应力场。结果表明，各站点相对丰都龙河站运动速率在0～3 mm/a，呈现一定的右旋特征；整个区域表现为压性特征，区域主压应变方向为NW向及NE向；最大剪应变等值线在渝西南、渝东北及与渝东南分别出现高梯度带，与主要地震活动区域相对应。

将剪切型危岩主控结构面按受力机理归纳为压剪和拉剪两种形式，其本质是Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的断裂扩展问题。应用最大应变能释放准则，建立危岩主控结构面开裂角θ0和断裂韧度GIC的计算方法。选取重庆万州首立山典型危岩进行计算，结果表明，其断裂角与基于最大周向应力准则的断裂角计算结果一致，主控结构面的开裂方向均是指向临空面方向，初步验证了方法的可行性。

大地测量数据往往包含许多不确定性，可能导致所建立的函数模型产生病态，影响参数估计的准确性和可靠性。通过研究边坡变形非线性时变系统的力学原理，利用多项式拟合方法改进原模型，在参数解算过程中，考虑到测量数据的不确定性给解算结果带来消极影响，通过限制不确定度，利用min-max准则，提高参数解算的准确性，并将预测变形结果与实测边坡位移数据对比。结果表明，带不确定性的平差算法（least-square with uncertainty，ULS）与最小二乘平差（least-squares，LS）和整体最小二乘平差（total least-square，TLS）相比，其预测结果更接近实际测量数据，证明了改进的边坡变形非线性时变系统预测变形的有效性。

最小二乘估计和部分变量误差模型的总体最小二乘估计不具备抵御粗差的能力。鉴于粗差可能同时出现在灰色白化微分方程的观测值和系数矩阵中，本文提出基于IGGⅢ抗差方案的部分变量总体最小二乘稳健估计。结合仿真数据和高铁路基观测数据，系统地比较稳健最小二乘、部分变量总体最小二乘、本文算法参数估计结果和算法稳定性。结果表明，本文算法预测精度高，可以应用到高铁路基沉降预测中。

采用固定台站的宽频带数字地震波形资料，计算2017-06-16巴东MS4.3地震序列16个ML1.8以上地震的视应力、拐角频率及震源破裂半径等震源参数，并系统分析地震视应力值与各参数之间的关系。结果表明,地震序列视应力值与震级正相关，地震震源谱的高频成分不丰富，拐角频率和视应力值均远小于非水库区的构造地震，震源区地下结构较为复杂。

对比分析石油地震剖面和高分辨浅层地震剖面，依据震源机制解、地震精定位结果，给出太康MS4.7地震区深浅断裂的展布关系。结合区域构造演化认为，晚白垩世至古近纪，太康隆起发生NWW和NE-NNE向张剪性走滑断层活动，其产生的伸展拉张作用使隆起解体，形成目前凸凹相间的构造格局；新近纪以来，在太康隆起整体接受沉积的背景下，构造活动强度有所减弱，但凸凹相间的构造变形样式得以延续，表现为控制断陷的边界断层的持续活动，同时，一系列新近纪-第四纪铲式正断层的形成也表明深部走滑伸展作用的存在；太康MS4.7地震区深部震源构造表现为沿近NW和近NE走向的高角度断层，浅部构造表现为受近NW向铲式张性断层控制的凸凹相间的构造样式，这种深浅构造展布形式共同控制了太康MS4.7地震及其余震的发生。

使用B-Δ方法对日本东北地区265个地震事件进行分析，得到该地区P波初动包络线增长率，研究其区域差异特性。利用P波初动2～3 s的数据，通过经验公式预测地震震中距；通过对P波初动波形拟合公式Bt·exp(－At)得到拟合参数A和B；在确定公式斜率值后，得到经验系数c值。结果显示，该地区记录到的地震波P波包络线增长率存在一定的深度依赖性，深度较小的地震得到较小的c值，即表现出较为平缓的P波包络线增长率；深度较大的地震得到较大的c值，即表现出较为陡峭的P波包络线增长率。

选取2004~2015年发生在我国大陆附近的14个中级地震(6.5<MW<7.5)，利用安装有STS-1宽频带地震仪的恩施、昆明和西安台记录值以及丽江和武汉台的超导重力仪数据，分别获取球型简振模观测值。根据地震事件的震源机制解和横向均匀地球模型，计算各台站的球型简振模模拟值。比较观测值和模拟值在振幅和频率上的差异，分析我国大陆台站覆盖区域地下结构横向特性。结果显示，所选地震激发的简振模观测值和模拟值振幅在3.0~6.0 mHz的频率范围内拟合较好，表明我国大陆中部地区尤其是所选台站附近上地幔200~660 km以下没有大范围的横向不均匀结构。

使用黄土河谷场地模型对地震动峰值加速度和频谱特征进行研究。结果表明，不同工况下各观测点PGA的放大比呈现出不同的变化规律。分析山顶和山谷各点的傅里叶谱以及谱比发现，在地形和土层共同作用下的放大效应是各自单独作用下放大效应的乘积。

虽然GNSS精密单点静态定位精度可达cm级，但其定位成果一般是某一ITRF框架下的平均观测历元时刻的坐标，通过框架及历元转换可获取地面点在任意ITRF框架及历元时刻的坐标。利用APPS、CSRS、GAPS、magicGNSS以及AUSPOS等在线GNSS数据处理软件对93 d的单CORS站数据进行解算，并采用框架及历元转换方法将定位成果转换为CGCS2000坐标（ITRF97框架，2000.0历元）。结果表明，24 h PPP定位结果的平均精度为1.7 cm；采用中国大陆构造环境监测网络提供的ITRF2008框架下的速度场，并利用自然邻点插值法获得该测站点的速度场，再将PPP结果转换为CGCS2000坐标后的精度为1.6 cm。

分析各分析中心提供的精密单点定位模糊度固定产品及其对应方法，结合观测数据进行多系统模糊度固定解算实验。结果表明，各分析中心提供的产品卫星轨道具有高度吻合性，提供了较高精度精密单点定位的基准；多系统GNSS融合可以加快模糊度固定，提高模糊度初始固定时的定位精度。

鉴于传统选星算法不能快速获得理想的卫星空间构型，在讨论定位精度计算模型、多系统融合GDOP值影响因素和分析基于凸包Graham扫描的选星算法原理的基础上，编程实现了基于凸包Graham扫描法的多系统融合精密单点定位快速选星算法，并对该算法的选星效果及定位效率进行仿真实验。结果表明，该算法的选星数能够稳定在8~10颗，其星座GDOP得到明显优化，空间构型得到明显改善；与传统方法相比，X、Y、H方向收敛时间的优化率分别达到40%、20%和7%，且定位精度更高，对于促进模糊度快速固定和改善定位效率有重要意义。

BDS分布在3个不同高度的轨道上且同时播发3种频点的信号数据，导致其观测值多路径误差可能在星座间、频点间存在差异。基于此，利用我国iGMAS跟踪网络和国际MGEX跟踪网络的17个GNSS多模观测站数据，从高度角、信号频点、接收机类型、跟踪站分布以及卫星星座等5个方面进行BDS多路径误差的差异性分析，同时与同源观测站上的GPS观测值多路径误差进行对比。结果表明，B3频点的多路径误差最小；3种星座间，GEO卫星的多路径误差最小；BDS的GEO卫星和IGSO卫星的多路径误差在地域上无明显的差异；BDS的B3频点上的多路径误差优于GPS 3个频点上的对应结果，BDS的B1和B2频点与GPS的L1和L2频点上多路径误差的精度相当。

通过分析2016-07-01 JFNG测站BDS-2卫星伪距多路径组合（MP组合）的特征，证实BDS-2卫星的伪距观测值存在与卫星高度角有关的伪距多路径偏差，且该偏差与卫星类型和信号频率有关。利用SGG0站2017-07-10~07-20的数据计算BDS-3卫星的MP序列，通过三次多项式拟合建立每一颗卫星在各个频率上的高度角模型发现，对应的系数接近0，说明BDS-3卫星伪距观测值几乎不存在伪距多路径偏差。

利用ERA-Interim再分析资料对地基GNSS水汽层析中几个关键技术进行优化。首先利用ERA-Interim提供的大气产品建立同时顾及时间及地表温度参数的区域性大气加权平均温度模型；然后根据ERA-Interim提供的高垂直分辨率的水汽产品，分析“水汽层层顶”随时间变化的规律；最后提出一种新的划分垂直方向层析网格的方法。选取我国香港地区的12个CORS站2014-06的观测数据进行试算，结果表明，与探空资料相比，6 km高度以下优化后的层析结果相比传统层析结果精度提高了12%，在6 km高度以上提高了17%。

推导出利用风云静止卫星双星视云坐标计算云下点坐标和云顶高度的理论算法，对静止双星865E/104.5E和86.5E/112E两种组合观测条件下视云位移分布特征以及视云位移与云高关系进行分析计算，在此基础上，提出一种可以实现全区域高精度立体云高反演的非线性视云位移云高反演模型。结果显示，观测数据空间分辨率0.01°条件下，两种双星组合云高分辨率平均值分别为1.28 km和0.93 km，表明86.5E/112E组合反演精度优于86.5E/104.5E组合。最后，利用FY2D和FY2F双星数据在西北太平洋进行立体云高反演实验，并将反演结果与Cloudsat卫星微波雷达云高测量数据进行对比分析。

车载GNSS/INS组合导航中，GNSS信号易受外界干扰而失锁，导致INS独立导航误差迅速累积。为提高车载松组合导航系统的精度和完整性，使用里程计观测信息结合非完整性约束辅助车载组合导航。考虑里程计刻度系数误差和IMU安装角影响，推导出里程计的输出模型，给出基于卡尔曼滤波的里程计辅助GNSS/INS松组合的数学模型。设计GNSS信号中断的数据实验，结果表明，里程计能有效抑制组合导航系统误差发散，在GNSS中断60 s或10 min的情况下，位置精度提高超过90%。

提出基于圆柱多段拟合的隧道中轴线提取方法。首先对隧道点云数据进行预处理，并将点云按隧道走向分成不同区段；然后对各区段依据轴线与表面点云法线垂直关系，提取精度较低的中轴线；最后对各区段利用圆柱多段拟合，提取精度较高的中轴线。实验表明，隧道中轴线的提取在一定的采样区间具有较高的稳定性，对直线和弯曲的圆形隧道有良好的适用性，算法可靠，精度较高。

在求解三维小角度坐标转换EIV模型的过程中，顾及到两套坐标系下点坐标初始单位权方差可能不同导致定权不准确的问题，应用Helmert方差分量估计方法，对加权整体最小二乘的随机模型进行验后估计，从而重新分配观测向量和系数矩阵的权，使得解算模型更加合理。算例证明，利用该方法求解坐标转换参数的精确度有所提高，参数估值更接近真值。