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自然界中存在各种形式的变形，从宇宙的扩展、地壳形变、城市和矿区地面沉降、滑坡变形、高层建筑摆动与倾斜、桥梁与隧道变形、大坝变形、机械振动与零件损伤到微观粒子的运动变化等等，都是常见的变形现象。许多灾害(地震、火山爆发、岩崩、滑坡、泥石流、溃坝和建筑物的倒塌等)的发生与变形有着极为密切的联系，是形变体的变形从量变到质变的结果。因此，对变形监测理论和方法的研究，在国际上受到了广泛的重视。变形监测研究主要涉及到变形信息的获取、分析、解释和变形的预报，其意义重点表现在两个方面：一是实用意义，即掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取相应的对策和措施，防止灾害的发生或最大限度地减少灾害造成的损失；二是科学意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。
随着科学技术的进步和对变形监测的要求的不断提高，变形监测技术不断地向前发展。在20世纪80年代以前，变形监测主要是采用常规大地测量技术和某些特殊测量手段。此后，GPS技术以其监测精度和自动化程度高、不需测站点之间通视、可以全天候观测以及同时测定三维位移等许多优点，为变形监测提供了新的手段。随着GPS技术在变形监测中应用的不断深入，近年来，一些国家和地区建立了专门用于变形监测的GPS连续运行参考站网络和兼有变形监测作用的GPS连续运行参考站网络综合服务系统(CORS-ContinuouslyOperatingReferenceStations)。
但是，GPS连续运行参考站网络在形变监测中的应用，还需要对数据处理分析与变形信息提取的理论和方法进行深入研究，而多用途的GPS连续运行网络综合服务系统在实时动态变形监测方面的应用，更值得进一步研究和探讨。
本文研究基于GPS连续运行参考站网络的变形监测问题，主要研究内容及取得的研究成果如下：1.GPS连续运行参考站网络的解的精度及其稳定性在理论上，GPS的相对定位精度与观测时间之间应当存在某种函数关系。但是，从纯理论角度研究GPS的相对定位精度与观测时间之间的定量关系式极为困难。作者在对GPS的定位精度进行理论分析的基础上，首次利用大量的GPS连续运行参考站网络的观测数据和统计分析方法，对GPS网络的解的精度、稳定性及其收敛性等重要特征进行深入细致地研究，得出了如下主要结论：(1)对于平均基线长度为数百km、最长的基线边超过1000km的GPS网络，其在6小时以内的解的精度和稳定性不高，不宜用于高精度的测量工作(如高精度变形监测)；当数据量达到12小时以后，解算结果及其精度趋于稳定；(2)单日解(24小时解)具有很高的稳定性，其坐标精度优于±5mm；(3)GPS网络的解随着数据量的增加而收敛于单日解。(4)基准站的坐标中误差和坐标差都是随着数据量的增加而减小，且其变化规律基本相同。在6小时的观测时间内，坐标中误差和坐标差随数据量的增加而迅速减小，而在数据量大于6小时以后，减小的速率较为缓慢。
这些结论对于CORS的合理利用以及GPS网的观测方案的合理设计，都具有重要的参考价值。
2.变形量的显著性检验方法研究现有的位移显著性检验方法，如单点位移显著性检验、整体位移显著性检验和变形误差椭圆检验，用于基于CORS的变形监测的位移显著性检验，都存在不足之处。首先，t检验法和平均间隙法的检验过程和结果都不直观，也不便于充分利用CORS解算后提供的点位精度信息进行位移显著性分析。变形误差椭圆法虽然直观，但是，需要将GPS监测点在协议地球坐标系(ITRF或WGS-84)中的三维坐标转换到地方平面和高程系统中，由于坐标转换过程中会引入误差，当转换误差较大而变形量较小时，将导致位移检验分析结果不正确。另外，用现有方法进行位移检验分析，都是将客观上的空间位移问题，人为地转化为一维或二维平面位移问题来分析，这就使得位移检验分析的严密性和GPS可以同时精确测定三维位移的优越性受到损害。本文研究提出了直接在ITRF或WGS-84坐标参考框架下进行位移显著性检验的“变形误差椭球法”，将以往的一维和二维位移检验扩展到空间三维位移检验，严密地推导了有关理论公式，并用实例分析验证了“变形误差椭球法”的检验结果的可靠性。此外，提出了空间变形显著性检验分析可视化的概念。
3.小波理论在GPS变形监测分析中的应用诞生于20世纪80年代的小波分析理论，是一种最新的时频局部化分析方法，被认为是自Fourier分析后的突破性进展。应用小波方法进行时频分析，可望有效地求解变形的非线性系统问题，通过小波变换有效地提取变形特征。但这一研究领域才刚刚起步，在变形分析方面尚无实质性的研究成果。在第21届国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)大会上，国际大地测量协会(IAG)将“小波理论及其应用”确定为大地测量新理论的研究方向之一。在1999年召开的第22届IUGG大会上，“小波理论及其在大地测量和地球动力学中的应用”再次被IAG确定为GIV分会(大地测量理论与方法)的新的研究课题。由此可见开展小波理论及其应用研究的重要性。小波分析为高精度变形特征的提取提供了一种数学工具，可以解决其他方法无法解决的难题，对非平稳信号消噪有着其他方法无法比拟的优点。本文对小波分析理论在GPS动态变形监测的数据处理与分析中的应用进行探讨。