海流和潮汐作为海洋中两种重要的现象,对国民经济、气候环境和人类生活有着巨大的影响。目前,用于观测海流和潮位的方法有很多种。虽然现有的方法能实现对海流和潮位的有效测量,但也存在明显的缺点。传统的海流观测方法一般使用海流计固定于海上平台中进行接触式测量,仪器设备通常较为昂贵,且长时间观测容易造成仪器损坏和丢失。传统潮位测量方法一般是在固定站点建立验潮站,受地点制约较为明显。GPS浮标作为一种新型的海洋观测仪器,有着全天候、高精度、成本低等优势。近年来利用GPS浮标数据反演和测量海洋参数成为研究热点。本文针对GPS浮标应用于海洋参数反演和测量开展了研究,通过理论与实验结合的方法利用GPS浮标数据反演了表层海流流速并提取了潮位序列。通过GPS单点测速法获取浮标的运动速度,与实测表层海流速度相比,结果显示浮标速度与海流速度的变化周期有很高的一致性,两者大小的比值大致为1/360,两者的方向和相位也有很好的一致性。对浮标在海上的运动进行了数值计算,利用欧拉参数法推导了浮标的运动方程,构建了雷诺平均法的湍流模型,然后对浮标进行了七个工况的模拟。模拟结果表明浮标的位移、速度与实验结果一致,该模型有很好的稳定性,可以为下一步研究工作提供有效的指导。通过构建GPS验潮模型,利用实测GPS浮标天线高程数据经过扣除天线高、垂直基准转换、潮位滤波等步骤实现了对浮标所在处的潮位提取,与附近验潮站的潮位数据对比验证了该方法可行。基于验潮站的数据和实测海流数据利用调和分析的方法计算了潮汐、潮流的调和常数,对天津港的潮汐特征、潮流特征进行了研究。结果表明天津港的潮汐属于不正规半日潮,潮流属于正规半日潮,风对表层余流有重要影响。通过本文的研究,能够为海流测量提供一种新的方法以及利用GPS技术实现潮位的提取,弥补传统海流反演方法和潮位测量方法的不足,潮流、潮汐特征的分析加深了对天津港海洋动力环境的认识。本文提出的浮标运动数值模型能够提供浮标的动力参数,为海流精确反演提供有效的指导。