自上世纪90年代以来,GPS由于高精度、大范围、全天候等特性,被广泛应用于大地测量和地球动力学的许多领域,揭示了许多其它手段难以认知的地球物理现象。GPS观测的位置变化完整地捕获了整个地震周期的地壳形变,包括地壳应力积累引起的震间形变,断层突然破裂产生的同震形变,地壳和上地幔逐步恢复到稳态的震后形变,从而成为了地壳形变主要监测手段之一。近年来,由于GPS连续站的广泛应用,高时间分辨率的时间序列捕捉到清晰的震后形变过程,吸引了许多研究者的关注。一方面,从GPS时间序列分析来看,无论是参考框架的维持还是站点的数学模型建立,探测时间序列中存在的震后形变并建立合适的模型都是今后GPS时间序列分析工作中不可避免的重要部分。另一方面,从震后形变背后的物理含义来看,GPS观测捕捉到的震后形变时空演化信息与岩石圈的深部物理状态直接相关,利用GPS观测的震后形变信息作为约束,可以研究余滑、粘弹性松弛等震后形变机制,进而推演断裂带的力学性质和岩石圈流变学结构。GPS时间序列处理和震后形变数据处理和分析是基础,而震后形变机制的研究是前者的物理解释,两者相互促进。针对震后形变的GPS时间序列的数据处理和背后的物理机制的研究具有系统性和重要的研究意义。因此,本文主要工作围绕GPS时间序列震后形变的分析和震后形变机制研究两部分展开。本文以GPS数据处理和时间序列分析为基础,以震后形变提取为重点,编写了一套针对震后形变分析的GPS时间序列处理软件,在此基础上分析震后形变的时间和空间特征。此外,以2015年Mw7.8尼泊尔Gorkha地震为例,应用提取的GPS震后形变作为约束,研究Gorkha地震的震后形变机制。具体研究的内容和成果包括以下几个方面:（1）预处理是GPS时间序列分析的基础,是时间序列分析程序的重要组成部分,包括粗差探测、空间滤波、空缺插值等。编写的预处理程序利用滑动窗口法探测并剔除粗差;集成了叠栈法、主成分分析和Karhunen-Loeve变换三种空间滤波方法,可按需选择;改进了Dong et al.（2006）的插值方法,提出基于模型和空间相关性的插值方法,从而避免局部信号的影响,并分析了该插值方法对速度、周期和噪声的影响。（2）由于GPS连续站的广泛应用,越来越多的站点受到地震的影响,筛选受影响的站点并建模成为时间序列分析的重要工作。为了避免人工筛选的繁杂工作和可能存在的疏漏,本文提出了综合检校法自动探测同震和震后形变,通过多个震例证明该方法的可靠性和高效性。针对震后形变时间序列的建模,本文提出了综合考虑数据自身特性和震后形变空间相关性的迭代PCA参数估计方法,利用蒙特卡罗方法合成的1000组数据证明了迭代PCA方法在参数估计上表现更稳定可靠,相比单站建模或者分步PCA方法,估算的参数精度大幅提升。（3）基于分布全球的37个地震,利用编写的数据处理软件自动探测受地震影响的站点并利用迭代PCA方法估算模型参数。统计不同地震、不同模型的衰减常数特征发现不同地震的衰减时间常数具有差异性,且与震中、震级、深度等因素没有直接关系;分析震后模型的衰减时间常数的时间特征,发现震后时间越久,参与计算的观测值的时间窗越长,估算的震后衰减时间常数越大。（4）目前尼泊尔地震震后形变的研究主要基于弹性分层或者弹性半空间模型来反演余滑,基于水平分层模型或者在青藏高原中下地壳增加粘弹性层来模拟震后粘弹性松弛。接收函数、大地测量数据反演、电阻率和温度剖面等许多证据表明了青藏高原下部存在介质不均匀特性,而介质属性控制了断层位错如何传递到地表形变。因此,本文建立了考虑地形起伏、地球曲率和介质不均匀的三维有限元模型来研究尼泊尔地震的震后余滑和粘弹性松弛。结果表明,GPS观测的震后形变与粘弹性松弛效应的方向和量级均不匹配,可以被破裂下方发生的余滑较好的解释。震后形变时间演化显示震后形变由快转慢,余滑在震后4.8年内一直处于主导作用,粘弹性松弛量级较小但对震后形变的贡献小幅增大。此外,利用弹性均匀模型下不同泊松比的同震形变差等效估计孔隙回弹,发现孔隙回弹量级比较小,对震后形变贡献较小。（5）通过不同模型对比评估地形起伏、曲率、介质属性、破裂模型等因素对粘弹性松弛、余滑和孔隙回弹的影响,为今后的建模提供参考。研究发现:地形和地球曲率对粘弹性松弛和余滑影响比较小;粘滞系数模型对粘弹性松弛影响较大,是影响粘弹性松弛的重要因素;双粘弹性特性的Burgers体与Maxwell体的震后松弛形态基本一致,量级存在差异,Burgers体是指数衰减的Kelvin体和线性增加的Maxwell体叠加,震后松弛更快;不同的破裂模型产生的粘弹性松弛和孔隙回弹,在量级和细节上存在差异,是影响粘弹性松弛和孔隙回弹形态和大小的重要因素。