建議で設定された研究目的は以下のとおりである。
地震発生に至る一連の過程に伴う地殻現象を高精度で検出するための新たな観測・実験技術の開発研究を次により推進する。（1）海溝沿いの大地震の準備・直前過程の解明のためには、陸域の観測網と連携して震源域である海底での観測を進めることが必要である。特に海底における地殻変動観測が重要であり、その技術は実用化されつつあるものの、陸域に比べて精度が不足している。このため、海底諸観測技術開発とその高度化、特に海底地殻変動観測技術の一層の高度化を進める。（2）ボアホールを利用しての計測は、雑音の多い地表から離れることによって高分解能のデータを得るという点だけでなく、震源核に近づいて地殻応力状態や断層物質を直接測定するための重要な技術であり、更に高度化を進める。（3）地震波速度構造、散乱体や地下流体の分布の変動などを、従来の技術よりはるかに高い分解能でモニターすることが重要であり、そのための新たな技術開発と一層の高度化を進める。また、（4）近年の宇宙技術利用の飛躍的発展により、日本列島全域をほぼ均等に覆うGPS観測網の構築が進み、広域地殻変動の常時モニタリングが十分に可能となりつつある。SAR等による地殻変動の面的検出手法を高度化するとともに、地殻活動をより詳細に把握するために様々な誤差要因を除去してGPS観測精度の一層の向上を図る。
大学は、GPS－音響測距結合方式による海底測位の一層の高度化を進めるため、海上局・海底局の高度化、曳航ブイ式海上局を用いた計測手法の高度化、時空間変動する海中音速構造についての実測と海中音速構造の不均質性を考慮した解析手法の開発、及びキネマティックGPS解析プログラムの峻別による測位精度の向上を進めた。東北沖日本海溝の海側、岩手沖、福島沖及び駿河湾において繰り返し観測を実施した。また、宮城沖及び熊野灘においては、「宮城県沖地震に関するパイロット的重点的調査観測」（文部科学省委託事業）及び「東南海・南海地震等海溝型地震に関する調査研究」（文部科学省委託事業）により年複数回の繰り返し観測を実施し、2004年（平成16年）紀伊半島南東沖の地震（マグニチュード7.1、マグニチュード7.4）時には熊野灘の2地点で約18センチメートルと約30センチメートルの水平変動を観測した。海上保安庁海洋情報部は、海底基準点の充実を図るとともに、観測技術の開発・高度化を進めた。
気象庁は、地震に関連する海底下の地殻変動を実時間でとらえるための手法として、海底ケーブルを利用したレーザー計測式距離変化計及びソナー技術を検討した。海洋研究開発機構は、海底ケーブルを利用してプレート境界域における地震等の地殻変動及び深層流・地下水等の深海底環境変動を広域にわたり実時間観測するため、給電・伝送・同期技術、各種センサー及び水中着脱式コネクタの開発を進めた。開発した要素技術を十勝・釧路沖及び相模湾初島沖の観測システムに導入した。
大学は、上下変動検出のための海底圧力観測を高度化するため、海面高観測用衛星軌道交点下の三陸沖の2地点で圧力観測を実施し、海洋変動の潮汐成分と非潮汐成分を評価した。宮城沖等において繰り返し圧力観測を実施すると共に、圧力センサーの腐食対策と長期ドリフトの低減を進めた。また、傾斜変動観測の高度化のため、坑内試験等により傾斜センサーの長期安定性の評価を開始した。光干渉計測技術を利用した海底ボアホール設置型傾斜計を開発するため、光源の低消費電力化、半導体レーザーの波長安定化、干渉縞信号のリアルタイム処理による変位への変換等、海底設置時に必要となる要素技術の開発を進めた。また、自己浮上式海底地震計の高度化を進め、広帯域観測及び一年間の長期連続観測を実用化した。また、海底地震観測のダイナミックレンジ拡大のため、加速度センサーを加えた海底地震計を開発し、茨城沖とインドネシア・スマトラ島沖で長期の試験観測を実施した。
大学は、地殻応力測定の高度化のため、新たな水圧破砕法として高剛性水圧破砕法を考案するとともに、乾式破砕法としてボアホールジャッキ式応力測定プローブの開発を進め、従来型水圧破砕法との比較試験を実施した。異なる深度での非破壊の応力測定を進めるため、小口径のインテリジェント型ボアホール歪計を開発して現場実験による測定を行ったほか、充電式ボアホール歪計を開発した。光ファイバー式広帯域地震計及び急激な変動に強いレーザー計測方式歪計を開発したほか、基線長100メートルのレーザー伸縮計を開発して地下1,000メートルにある神岡地下サイトで観測を開始した。
産業技術総合研究所は、東南海・南海地震予測精度向上のため、過去の南海地震前に繰り返し発生したとされる浅部地下水位低下と深部地下水変化・局所的～広域地殻変動との関係解明を目的として、ボアホール歪計・GPSも設置しリアルタイムでデータを取得するという機能集約型の地下水等総合観測施設を新たに設計して、紀伊半島の2か所で観測を開始した。また、周囲の浅部地下水位が旧浜岡観測点の比高変化に及ぼす影響を評価した。また、国土地理院は、茨城県つくば市にあるGPS観測点の季節的な比高変化と周辺の地下水位変化との関連性を調べた。
防災科学技術研究所は、広ダイナミックレンジ・広帯域のセンサーを用いて信号対雑音比に優れたボアホールにおいて観測を実施することにより、様々な規模で様々な周波数帯域で出現する地球物理的現象を的確にとらえるため、ボアホール型でかつ長周期成分まで安定して記録可能な超長周期地震計の開発を「東南海・南海地震等海溝型地震に関する調査研究」（文部科学省委託事業）等により進めた。
大学は、精密制御定常震源システム（ACROSS）によるプレート反射波のモニタリングを実現するため、2001年（平成13年）東海中部地殻構造探査実験において強い波群が検出された地域に、観測点を設置した。東濃（土岐市）の精密制御定常震源からの距離40～70キロメートルの範囲に観測点を設けて約十か月間の連続観測を実施し、約50キロメートル離れた震源からのP波及びS波の直達波とより深部から到来する後続波を検出した。瑞浪地殻変動観測壕に設置した地震計アレイの観測データを解析して、気温や降水が屈折波走時に及ぼす影響を評価した。気象庁は、精密制御定常震源システムの波形記録の解析を進めるとともに、新たな送信装置を整備した。また、大学は、パルス波による精密制御震源を用いたP波及びS波走時計測の一層の高精度化を進め、検証試験を岩手県、神奈川県及びフレンチアルプス観測壕の試験サイトにおいて実施した。マントル起源のヘリウム放出量の時空間変化から地下深部の物質移動を調べるため、火山活動の影響が現れない活断層を対象として四国地方の中央構造線から放出されるマントル起源ヘリウムの調査を行い、連続測定に適した場所の選定を進めた。また、非揚水型多項目地球化学観測システムの開発を進めた。
気象庁は、安定化レーザーの発振周波数を変化させることによるマイケルソン干渉計による絶対長測定法を考察した。
国土地理院は、GPS観測データについて、各種の誤差源を除去・補正することで、最終的に数ミリメートル程度の地球物理的信号を検知可能な解析手法の確立に着手した。SARによる地殻変動検出についてはENVISAT衛星によるデータの利用が可能であることを確認した。また、陸域観測衛星（ALOS／だいち）の観測データ処理に必要なシステムを設計・構築し、打ち上げ以前の試験データによる確認を行った。ALOSは、平成17年度に打ち上げられ、平成18年度には定常運用期間に移行したので、その観測データを用いて、高頻度観測地域や防災対応が必要な地域を中心に、干渉SAR手法による地盤変動解析を実施している。
防災科学技術研究所は、不均一な水蒸気に起因するGPS測位誤差の低減を目指して、気象数値モデルを用いて大気遅延量を計算するための高速アルゴリズムの開発を進めた。また、気圧加重変動による地球変形を考慮した解析を実施した。また、干渉SAR解析システムの処理時間を短縮したほか、大気中の水蒸気による電波伝搬遅延に起因する誤差の軽減手法の開発を進めた。
情報通信研究機構は、航空機等からの先端リモートセンシング技術（SAR等）を用いた地表面変動の把握技術の開発を進めた。
大学は、干渉SARにおける水蒸気遅延ノイズの補正手法の開発とその手法の有効性の検証を進めたほか、キネマティックGPSにより、1日より短い時定数をもつ変動を面的に高密度に観測する手法の開発を進めた。
大学は、次世代衛星テレメータシステムの開発を進めて、地球局の消費電力の低減、周波数帯域の効率的な利用法の確立など、テレメータ方式による機動的観測を高度化した。また、世界標準に準拠する低価格の受信装置で利用可能な衛星データ配信システムの開発を進めた。
GPS－音響測距結合方式による海底測位は、繰り返し観測における精度2～5センチメートルを達成するとともに、2004年（平成16年）紀伊半島南東沖の地震（マグニチュード7.1、マグニチュード7.4）及び2005年（平成17年）宮城県沖の地震（マグニチュード7.2）に伴う水平変動を検出し、海底地殻変動観測手法としての有効性を端的に示した。上下変動観測は、海底設置型圧力計の信頼性が向上して長期間の安定した計測が可能となったほか、十勝・釧路沖の海底圧力計測方式による津波計が2003年（平成15年）十勝沖地震（マグニチュード8.0）時及びその余効変動による上下変動を検出し、海底圧力計測が地殻変動観測の手法として有効なことを示した。
海底ケーブル利用の実時間観測システムは、センサー設置手法及び水中着脱式コネクタ等の各種要素技術の開発が進み、海底ケーブル敷設後に地殻変動観測を追加するなど観測網の拡張に対応したシステムを技術的に設計することが可能となった。
海底ボアホール利用の歪・傾斜変動観測は、観測装置を海底設置する時に必要となる長寿命レーザー光源などの要素技術が進んだ。
海底地震観測の広ダイナミックレンジ化が図られたほか、1年程度の長期海底観測が実用化した。
ボアホールによる地殻応力測定は、高剛性水圧破砕法の考案と乾式破砕法の装置開発が進み、従来型の水圧破砕法との比較試験が実施されるところまで到達した。ボアホール歪計の小口径化が達成されて、異なる深度でのオーバーコアリング法による非破壊応力測定が実施できるようになった。
基線長100メートルのレーザー伸縮計が開発され、地下深部において10－13という超高感度な歪観測が可能となったほか、光計測技術を利用する観測装置の開発が進んだ。
超長周期地震計の開発が進み、ボアホールによる地震・地殻変動観測技術が更に高度化した。
茨城県つくば市のGPS観測点の季節的な比高変化が周辺の地下水位変化によって説明できることが見いだされたほか、旧浜岡観測点の比高変化に周囲の浅部地下水位が5～10パーセント程度寄与している可能性が見いだされた。
地下構造と状態変化を高精度でモニターするための精密制御定常震源システムは、送信点からの距離が約80キロメートル以内であればP波、S波の直達波を観測することが可能となった。波形の時間変化を検出したほか、約50キロメートル離れた観測点ではより深部から到来する後続波を検出した。また、屈折波走時に気温と降水が及ぼす影響の評価が進んだ。パルス波による精密制御震源を用いたP波及びS波走時の計測は、検証試験を実施して一層の高精度化が進んだ。非揚水型多項目地球化学観測システムの開発が進んだほか、マントル起源ヘリウムが中央構造線に沿って放出されていること、深部低周波微動が見られる地域でもマントル起源ヘリウムが放出されていることが発見された。
GPSによる地殻変動は、観測及び解析手法の高度化が図られた結果、各種の誤差源を除去・補正することで最終的に数ミリメートル程度の地球物理的信号を検知可能となった。また、キネマティックGPSにより1日より短い時定数をもつ変動を面的に高密度に観測する手法の開発が進んだ。SARによる地殻変動検出は、高頻度観測地域や防災対応が必要な地域を中心にALOSの観測データを用いた干渉SAR手法による地盤変動解析が定常的に実施されるようになったほか、解析の高速化と精度向上が図られた。また、航空機等からの先端リモートセンシング技術（SAR等）を用いた地表面変動の把握技術の開発が進んだ。次世代衛星テレメータシステムの開発により機動的観測が一層高度化したほか、新たな衛星データ配信システムの開発が進んだ。
プレート境界域における大地震の発生に至る一連の過程に伴う地殻現象を高精度で検出するためには、陸域の観測網と連携して震源域である海底での観測を実施することが必要であり、海底における諸観測技術の開発と一層の高度化が重要である。海底地殻変動観測については、2～5センチメートルの精度を達成したGPS－音響測距結合方式による海底測位の更なる高精度化に加えて測定・解析の迅速化を進めることが必要である。また、観測の充実を図ることが重要である。上下変動観測のための海底圧力計測は、更に高度化する必要がある。海底ボアホール観測に必要な光計測利用技術が進展したことから、現場観測を視野に入れた傾斜計等の開発を進める必要がある。また、水深6,000メートルを超える海溝軸近傍における海底地震観測等の実用化を図るほか、実時間による海底諸観測を更に進めるため、海底ケーブルを利用する観測システムの開発と高度化が重要である。
深いボアホール及び地下深部の横坑等を利用することによって、地下水の影響などの雑音を低減して信号対雑音比に優れる高分解能の計測データを取得することが、あらゆる地球物理的信号を検出するために必要である。このため、地下深部における歪、応力、傾斜及び地震等の計測技術は更に高度化を進める一方で、現場観測をより多く実施していくことが重要である。
地震波速度構造、散乱体や地下流体の分布の変動などを高い分解能でモニターすることは重要であり、精密制御震源による測定技術の開発と高度化は更に進める必要がある。また、地球化学的手法の利用も重要である。
GPS観測による広域地殻変動の常時モニター及びSARデータを用いた面的地殻変動検出手法の更なる高度化を進めることが重要である。また、GPS－音響測距結合方式による海底測位、GPS津波計、GPS地震計、また衛星搭載の海面高度計で2004年インドネシア・スマトラ島沖大地震（マグニチュード9.0：米国地質調査所による）に伴う津波をとらえたことなどに見られるように、宇宙技術の新たな利用を図ることも極めて重要である。
科学技術・学術政策局政策課