由于地震巨大的破坏性及其本身演变过程的复杂性，观测和理解地震一直是人类关注和研究的重难点课题。GNSS技术提供了地震地球空间响应的观测与研究成为人类认识地震效应及孕育过程新的视角。地震电离层响应研究不仅有助于我们更加全面地认识地震引起的地空环境扰动及固体地球-电离层耦合;同时有助于我们进一步认识电离层异常模式，建立非平静态下电离层精确模型。本论文主要利用地基GNSS探测地震电离层扰动行为及其特征，主要研究成果概括如下:　　(1)利用最小二乘方法，基于球谐函数展开，开发了GNSS卫星与接收机DCB((Differential Code Bias)）估计及区域电离层系数的程序。采用逐台站法方程叠加的处理策略，使得DCB及电离层系数的估算不受台站数的限制。检验结果表明，对于欧洲N45°～55°，E0°～25°区域4阶线性分段的球谐展开估计，DCB解算精度达到亚纳秒级，TEC(Total Electron Content)与CODE(CODECenter for Orbit Determination in Europe)发布值较差在2.5TECU以内，而台站数增加并不显著提高台站DCB的估计精度。　　(2)采用巴特沃斯滤波分析讨论了2011年3月份Mw=9.1 Tohoku地震同震电离层扰动模式及行为特征，发现了同震电离层扰动由震中向外准环形传播的模式，其始于主震时刻后几分钟且持续了近两个小时。利用走时图分析方法，探测到三种传播模式的电离层扰动即瑞利波扰动(3.18 km/s)，倾斜声波的扰动(0.86 km/s)，重力波扰动(0.2～0.3 km/s)。通过分频段区域分析发现电离层扰动中存在余震的响应。在西北侧扰动传播过程中存在突然减速的效应，与海啸重力波传播特性吻合。通过短时傅立叶变换频谱分析，发现地震能量主要以重力波形式传播至电离层高度，且高频扰动随着震中距增加迅速衰减。西北侧与东南侧扰动幅度变化的差异为海啸传播速度差异引起。　　(3)以2012年Mw=7.8 Gwaii地震为例，探讨了电离层扰动与地面垂直形变的关系。在震中东南侧300～700公里，探测到传播速度为2.20 km/s的地震电离层扰动。研究发现，低高度角观测扰动幅度更大，扰动近似向上传播。扰动传播与扰动区域正下方瑞利波传播(2.22 km/s)十分吻合，但与临近陆地区域瑞利波传播(4.05 km/s)相差较大。通过叠加技术得到增强后2～8 mHz的电离层扰动与地面垂直形变序列，存在极高的相关性（相关系数为0.83），证实地面垂直形变为地震电离层扰动的直接成因。瑞利波-声波模拟结果表明，GNSS观测几何，即信号路径与扰动波前夹角是电离层扰动探测幅度及相关性的重要影响因素。　　(4)假设扰动水平传播速度，且扰动源为位于震中的点源，通过参数搜索方法，比较每组参数计算的扰动模型能量及扰动互相关分析求解能量之比确定震中位置。通过GNSS电离层扰动序列峰值高度角及滤波通带区分不同模式，以2005年Mw=7.2 North California地震震后电离层两种模式扰动分别进行了震中位置反演的验证，结果表明两种模式扰动反演的震中位置与CMT(GlobalCentroid Moment)目录震中吻合，且水平传播速度与走时图方法计算扰动速度一致，为震中位置估计提供了新的可能。