地表水、大气、海洋等质量迁移会引起地球内部质量重新分布,从而导致地球质心相对于参考框架原点产生位移。精确测定地心运动,分析地心运动规律,对地心运动进行预测,不仅可以反映地球内部质量的变化情况,而且能够提高以地球质心为原点的参考框架构建精度与稳定性,为地球动力学研究、卫星导航定位等应用提供技术支撑。论文的主要内容和结论如下:(1)本文利用GPS数据,采用网平移法计算求得了 2007-2017年间的地心运动时间序列。结果表明,地心运动的量级在三个方向均为毫米级,平均值分别为0.27mm,-2.75mm和-2.39mm,内符合精度优于2.5mm,外符合精度优于5mm。并且X、Y方向的内、外符合精度均优于Z方向。(2)利用 EMD(Empirical Mode Decomposition,EMD)及 SSA(Singular Spectrum Analysis,SSA)算法去除地心运动序列中的高频信号,削弱了地心运动时间序列中噪声对周期分析的影响。降噪后序列与原始序列的相关系数、能量百分比以及信噪比都同时表明:EMD和SSA都有一定抑制噪声的能力,并且SSA要更优。EMD降噪后各个周期的贡献率在X,Y,Z三个方向平均提高了11.47%、19.66%和6.08%,SSA降噪后各个周期的贡献率在X,Y,Z三个方向平均提高了12.49%、4.75%和6.69%;若只针对相对最高的周年项的贡献率来说,在X和Z方向上SSA要比EMD提高了3.66%、0.8%,在Y方向仅降低了 0.5%。(3)利用功率谱及最小二乘谱分析方法分别分析了 EMD和SSA降噪重构后的时间序列,求得了地心运动的周期项。EMD降噪后时间序列三个方向的周年振幅分别为2.32mm、1.89mm和2.07mm,近半年项振幅分别为0.30mm、0.28mm和0.46mm,趋势项分别为-0.02mm/y、0.13mm/y和-0.27mm/y。SSA降噪后时间序列周年振幅分别为2.30mm、1.91mm 和 2.09mm,长期运动趋势分别为-0.02mm/y、0.13mm/y 和-0.25mm/y。SSA 直接探测出的周年项振幅分别为2.27mm、1.84mm和2.13mm,近半年项振幅分别为O.1mm、0.20mm和0.15mm。此外还发现了一些其他贡献率相对较小的年际变化。(4)采用 ARMA(Auto Regression Moving Average,ARMA)和 SSA+ARMA 算法对地心运动进行了短、中、长期预测,在短期预测上两种方法精度相当,均可达到毫米级的预测精度,但SSA+ARMA更加稳定。在中长期尺度上SSA+ARMA算法更优,可以提供1mm的中期预测精度和1.5mm的长期预测精度。