电离层是地球空间的重要部分,电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）是描述电离层时空分布和特征变化的重要指标之一,电离层TEC的预报可以为人们研究电离层无线电波延迟改正、地震前兆分析和地震事件的发生机制等问题提供数据基础。近年来,电离层TEC预报和地震异常探测技术成为众多专家和学者的热门研究方向,然而由于电离层自身的复杂性以及对地震异常发生机制的解释理论等的缺乏,TEC预报和对地震异常探测的方法均有待改善。基于此,本文利用经验小波变换和改进相关向量机对电离层TEC预报、地震异常探测方法进行改进,并结合具体震例进行综合分析,具体内容如下:1.阐述了电离层的结构,介绍了太阳活动和地磁活动对电离层TEC的影响,使用连续和交叉小波变换对电离层TEC和太阳黑子数之间的周期进行分析,发现2012、2014和2015年份部分时段电离层TEC和太阳黑子存在约为27d的共振周期。2.介绍混沌理论和自适应核学习相关向量机的原理,提出基于混沌理论的a RVM预报新模型,并使用该模型与时间序列模型分别对不同太阳活动强度、不同经纬度的多个时段TEC进行预报和评价,得出基于混沌理论的a RVM预报模型的预测效果优于时间序列模型。3.介绍了经验小波分解的原理,并使用其与小波分解、经验模态分解三种方法对电离层TEC进行分解和评价,得出使用EWT对TEC的分解效果更好;结合经验小波分解,提出基于混沌理论的EWT-a RVM预报模型,并使用其与单一的a RVM预报模型以及时间序列模型对电离层TEC数据进行建模分析和预报精度评定。实验表明,基于混沌理论的EWT-a RVM模型在太阳活动低年和高年预报值相较于单一的a RVM模型精度进一步提高,可以较好地用于TEC预报,考虑将其作为地震期间的TEC背景值预报模型。4.使用汶川、玉树、九寨沟三次震例的TEC数据进行分析,通过传统四分位距法、滑动时窗法以及基于混沌理论的EWT-a RVM预报模型进行背景值预报和异常点分析。发现:（1）汶川地震发生前第13d、第9d、第6d和第3d的异常现象可能是震前预兆信息;（2）青海玉树地震发生前第12d、第2d、地震当天异常现象可以看作是由地震造成的异常扰动;（3）四川九寨沟地震发生前12至11天均出现TEC异常,可以将其作为震前预兆信息。（4）在三次地震发生前12天左右会出现电离层TEC异常现象,该现象可能是孕育地震引起的,可以进一步分析。