北斗卫星导航系统（BDS）是我国独立自主建设的全球卫星导航系统（GNSS）,其发展经历了从试验系统（BDS1）、区域卫星导航系统（BDS2）到全球卫星导航系统（BDS3）三个阶段。在BDS建成之前,以美国GPS为代表的GNSS,已在毫米级精度的地壳形变和构造运动监测研究中发挥了广泛认可的重要作用,而我国的BDS作为GNSS家族的后起之秀,能否在高精度地壳形变和构造运动监测中发挥同样的作用?与老道成熟的GPS相比,BDS在毫米级高精度观测和应用方面还有哪些关键技术需要完善、提升和突破?围绕上述两大方面的问题,本论文基于国家北斗地基增强系统（NBGAS）、中国大陆构造环境监测网络（CMONOC）及全球GNSS服务组织（IGS）全球框架核心站网（MGEX）所产出的BDS/GPS观测数据,采用国际上先进的数据处理方法和策略进行站点坐标时间序列、站间基线时间序列和站点速度场的解算,据此客观全面地评估了当前BDS的精密定位精度、稳定性、以及与GPS的系统性偏差,进而分析研究了其中的原因,并给出消除偏差和联合开展高精度形变监测的解决方案。具体针对BDS在高精度地壳形变监测应用中的相关科学技术问题,展开了以下几个方面的研究:（1）利用精密单点定位和精密差分定位两种方法分别处理BDS和GPS数据,对比分析两种观测系统在两种定位模式下的定位精度情况,由此评估BDS的高精度定位的实际效果;（2）基于站点坐标时间序列、基线时间序列和速度场结果,精细分析了BDS发展历程中定位精度的提升过程及变化特征;在此基础上分析讨论了BDS与GPS之间定位结果的差异性及其原因,并使用欧拉极和框架转换方法来消除两者之间差异,以实现两种系统相融合的更优定位;（3）基于现有北斗基站怎样实现北斗精密差分定位在稳定框架下的结果,这一框架实现与GPS框架之间一致性和差异性特征如何;（4）以实战验证的方式,利用BDS获取了2021年5月22日青海玛多Ms 7.4地震同震形变和地震波波形特征,在对比分析BDS与GPS结果差异性的基础上,评定了BDS在大震破裂滑动分布反演和震级确定中的应用效果。主要取得了以下几方面的认识和结论:（1）影响BDS大地测量定位精度的因素众多,其中卫星精密轨道、精密钟差等基础公共数据产品精度的影响最为显著。多年来,由IGS引领协调的多家机构发布GNSS多系统卫星精密轨道和钟差等公共数据产品,作为GNSS大地测量的高精度数据处理基础。目前各家卫星产品精度基本一致,均显示BDS精密轨道和钟差等产品精度要略低于GPS。采用精密单点定位方法,发现BDS2定位精度低于GPS,特别是BDS2的垂向定位精度相对较弱,已无法分辨GPS所通常揭示的季节性波动信号。另外,BDS2所得垂向速度场与GPS结果之间亦存在整体性偏移。利用HELMET方法分析,发现BDS2位置时间序列的参考框架在2014.6年前后存在明显的趋势性转折,我们认为产生此现象的主要原因是BDS2地面跟踪站点只分布在亚太地区、BDS卫星端天线相位中心等相关改正模型不完善等因素造成了框架实现时尺度因子或框架原点的偏离。（2）采用精密差分定位方法并借助GPS在ITRF14全球参考框架下的定位结果,实现了BDS2在ITRF14框架下的定位。对比BDS2与GPS转化至ITRF14全球参考框架的7参数,发现BDS2的7参数波动幅度要明显高于GPS,说明BDS框架实现在稳定性方面要弱于GPS。BDS2定位结果的统计分析显示,其离散度大于GPS。BDS2水平精度约为6～10 mm、垂向精度约为15～35 mm,GPS水平精度约为2～3 mm、垂向精度约为4～8 mm。BDS2垂向精度明显较弱,已无法分辨GPS所通常揭示的季节性波动信号。（3）精密差分定位结果显示,基于BDS2获取的地壳运动速度场与GPS结果均能展示中国大陆地壳水平整体运动特征。但BDS2水平速度场相对于GPS结果具有刚性和非刚性的偏移,尤其是呈现东南向的整体性偏移,偏移量约为1mm/yr;垂直速度场相对抬升1.8 mm/yr。基于欧拉极旋转去除刚性运动差异的分析结果表明,BDS2和GPS地壳运动速度场差异不仅是框架不同所引起,还可能受BDS2定位精度在空间分布不均匀的影响。这种差异在空间上表现出一定的线性变化趋势,可能是由于BDS卫星天线相位中心模型不完善和定位精度在空间上不一致等因素共同所致。（4）采用空间范围均匀的CMONOC站点实现的区域框架,在一定程度上能够降低BDS框架与全球框架的整体性差异,从而可以减小BDS2获取的地壳运动速度场与GPS之间的差异;同时由于区域框架能够消除共模误差,从而提升位置时间序列的稳定性。因此,我们建议在利用BDS2进行精密差分定位时,应尽可能的选取覆盖均匀的参考站点,以此来减少区域框架的网络效应,从而获取与全球框架相一致的结果。（5）基于对全球40个GNSS多系统观测资料的精密单点定位数据处理和结果分析,发现当前BDS3在水平向定位精度已与GPS基本一致,垂向定位精度也具有明显的提升,已经能够有效地监测到垂向季节性波动信号。具体而言,BDS3在NEU三方向上的定位精度分别为:4.0 mm、6.1mm和9.9 mm,已经逐步接近GPS的2.9 mm、3.4 mm和6.8 mm。（6）通过对北斗码偏差特征的分析研究,发现BDS2存在与卫星高度角相关的码偏差效应,而BDS3则不存在类似的码偏差效应。BDS3精密差分定位结果较精密单点定位精度有进一步提升,在NEU三方向上精度分别为:3.8mm、3.7mm和9.0mm。这一结果在水平向与GPS精密单点定位结果相当,垂直向要稍弱于GPS精密单点定位结果。（7）基于BDS和GPS两套观测数据,分别获取了2021年5月22日青海玛多Ms7.4地震的同震形变,通过对比分析两套水平同震形变结果的差异性和误差分布特征,发现BDS与GPS获取水平同震形变的能力基本一致,两者结果的最大差异在5 mm以内;但BDS与GPS所得垂向同震形变互差较大,最大差异达8 mm。两套同震形变场的上述差异,没有明显地影响地下滑动破裂分布的约束反演,即基于BDS和GPS观测数据所反演的玛多Ms7.4地震的同震破裂滑动分布在实用的分辨范围内几乎没有差别。（8）对于动态的高频GNSS单历元定位,BDS与GPS在NEU三方向上的精度水平较为一致,差分定位水平向精度为10 mm,垂向精度约为20～40 mm。精密单点定位结果显示两者在垂向的精度有所提升,约为15-20 mm。基于差分定位方法利用BDS和GPS数据分别获取了玛多Ms7.4地震400 km范围内的1Hz水平动态位移波形,两者具有极高的相似性,证实了BDS能够获取与GPS精度相当的地表振动图像。另外,在扣除线性偏移特征后,BDS获取的地震位移波形较GPS更加稳定,这可能得益于区域内BDS可见卫星数多于GPS。（9）利用BDS获取高频地震位移波波形,基于已有的PGD与矩震级经验关系式,验证并计算了玛多Ms7.4地震的矩震级及其误差,发现利用PGD与矩震级经验公式可以快速准确地获取此次地震的震级,这一结果可以作为一种补充来校核传统地震学方法的大震预警震级,有效避免地震仪因震级饱和和限幅等因素引起的预警震级偏低的问题。