利率期限结构是固定收益证券定价的基础，也是投资组合套期保值、风险管理的基准。估计利率期限结构是金融工程领域一个基础而又重要的研究问题。伴随中国债券市场的不断发展与完善，研究中国的利率期限结构同时具有重要的理论意义和现实意义。 本文是基于Nelson-Siegel模型的利率期限结构研究，主要解决三个问题：如何构建、如何预测、如何应用。与之对应，本文共分为三个部分：首先，比较研究各种利率期限结构模型在我国交易所国债市场的应用效果；其次，比较研究基于Nelson-Siegel模型和随机游走模型的利率期限结构预测；最后，比较研究各种债券投资组合套期保值方法，并以加息事件为例分析了基于Nelson-Siegel模型的套期保值方法及其应用效果。 本文的主要创新和结论有：第一，数据分析的时间段较长，远大于一般国内采用一天、最多几个月的研究，这不仅方便我们得出近几年利率期限结构的变化走势，方便比较各种期限结构模型适应不同市场环境的能力，也便于得出模型参数的时间序列特征，为我们进行参数预测提供思路。第二，本文比较了Nelson-Siegel模型及其扩展模型(Svensson模型)、样条法(多项式样条法、指数样条法)模型的拟合效果、模型参数的经济含义、模型的稳定性、模型的灵活性和操作性等多个方面，结论支持采用Nelson-Siegel模型来构建我国的利率期限结构。第三，目前国内缺乏对于利率期限结构预测的研究，而本文首次发现，拟合我国利率期限结构的Nelson-Siegel模型参数服从AR(1)过程，从而根据AR(1)过程的特点找到一个间接预测利率期限结构及国债价格的方法，结果显示，本文方法比假设利率服从随机游走模型的预测效果较好。第四，Nelson-Siegel模型在投资组合套期保值方面的应用研究在国内研究中尚属空白，本文的研究从理论和事件分析两个层面首次说明了该模型在操作性和实用性上的优势。 本文采用了理论与实践、一般与特殊、定量与定性相结合的方法。主要选取2002-2004年我国固定息票率的交易所国债为研究对象，同时对某些特殊时间(如加息前后)或一般时间点做了单独分析。本文多处采用比较研究方法分析了各种模型在理论价值、可操作性、难易程度和实际效果等几个方面的优劣，并重点研究了Nelson-Siegel模型的应用价值。