本文在分析了数字地震勘探仪器的发展概况和复杂山地地震采集实践的基础上,提出了复杂山地无缆地震仪的设计思想。采用数字存储式独立地震仪结构构建无缆地震勘探仪器野外采集站,通过采集站内置海量Flash存储器和GPS定位高精度同步授时技术,实现野外地震数据的同步采集和长时间存储,从而摆脱传统地震仪中沉重的电缆线,实现无缆化设计。同时,通过GPS静态相对定位技术实现了所有野外采集站的空间三维位置测量,取代了繁琐的地质测量工作。本文以32位RISC型ARM处理器为核心构建了嵌入式Linux硬件平台,结合24位A/D、FPGA以及CF卡海量存储技术完成了单站4通道采集能力的无缆地震采集站的设计。在此基础上,深入研究了地震采集站的低噪声设计方法,获得了1.5μV的噪声水平;采用GPS同步授时技术与高精度实时时钟相结合的技术实现了无缆地震采集站的同步数据采集,达到了±3.2μs的同步精度;深入探讨了GPS静态相对定位原理,完成了无缆地震采集站GPS卫星观测数据的记录和处理,获得了厘米级精度的采集站空间三维位置测量信息,实现了地震勘探中地质测量工作的自动化。最后,组装了24道无缆地震仪样机并进行了实验,取得了令人满意的结果。