平均海平面是地球系统的基本要素,也是大地水准面和流域侵蚀的基准面,可用来研究地球形状、大地水准面、重力场模型等问题。平均海面的确定和预测是大地测量学和物理海洋学研究的重要内容,在大地测量学和海道测量中的参考基准面均采用平均海面或与平均海面具有一定关系的参考面。本文对于海平面的研究主要分为两部分,海面高模型的建立及海平面变化预测。平均海面高模型是研究海图基准及海平面化的重要参考面,且模型的近海精度一直是地球物理学和海洋学研究的重点。海平面变化也是全球关注的热点话题,尤其是近海区域海平面变化,因此对近海区域海平面变化的预测格外重要。本文基于1993～2018年间卫星测高数据,通过19年滑动平均法,建立了日本海及邻近海域(25° N～50°N、125°E～150° E)1’×1’的平均海面高模型简称(Altimetry Japan MSS)。本文对该模型中所有卫星的重复周期任务数据进行了共线平差,大地测量任务数据进行了时变校正。各卫星先自交叉点平差后多源卫星互交叉点平差,最后采用最小二乘配置格网化海面高,得到Altimetry Japan MSS。相比国际最新的平均海面高模型CLS15、DTU18,Altimetry Japan MSS 海面高计算过程中还加入 HY-2A、Janson-3、Sentinel-3A 最新测高卫星的实测数据。Altimetry Japan MSS与CLS11、WHU13、CLS15和DTU18模型差值的STD均随着距海岸线距离的变大而减小,距离海岸线10～20km范围内减少幅度最大,40km以后STD较为稳定,约为0.025m。为了提高Altimetry Japan MSS的近海精度,本文利用日本沿海24个验潮站及联测GNSS,采用高斯反距离加权法对距离海岸线1Okm内的海面高进行校正,得到近海精度较高的平均海面高模型(简称Japan MSS)。Japan MSS、CLS15、DTU18模型与日本沿岸4个验潮站(改正过程中未使用)的海面高差异比较结果显示,Japan MSS的近海精度优于CLS15及DTU18,且与4个验潮站的差值均为2～3cm。通过SARAL、HY-2A、Sentinel-3B等卫星实测海面高与Japan MSS、DTU18、CLS15、CLS11、WHU13模型在波长35～300km范围内的沿轨海面高异常的比较分析可以看出,在研究区域内,Japan MSS相比于其他模型误差最小,精度较为可靠。本文还提出了一种新的海平面变化预测方法SSA+ARMA。SSA对时间序列的主成分进行预报,并将扣除主成分的剩余序列当做随机序列,利用ARMA模型对其进行外推预测,SSA主成分预测结果加上ARMA外推结果即为最后SSA+ARMA的预测结果。本文基于日本沿岸的验潮数据及联测GPS数据,利用SSA和SSA+ARMA预测了日本2014-2018年的近海相对海平面变化、地壳垂直变化及绝对海平面变化。并用同时段的验潮及GPS的实际测量值进行验证,结果显示三者SSA+ARMA的预测结果均优于只用SSA预测的结果,其中绝对海平面5年内SSA+ARMA的预测精度为4～6cm。在此基础上本文利用SSA+ARMA预测了日本沿岸2019-2023年的近海绝对海平面变化,结果显示,2019-2023年的平均海面高较往年(2014-2018)升高35.25mm,2003-2023年绝对海平面的变化率为3.86mm/yr,预测结果较为理想。因此,SSA+ARMA组合预测模型为海平面变化预测研究提供了有效可行的借鉴与范例。