电离层是地球大气的重要组成部分，早在19世纪初，人类就开展了有关电离层的研究和探索，并在20世纪60年代发现阿拉斯加大地震时存在电离层扰动，这一发现为地震前兆提供了新的研究方向。电离层极易受到太阳活动及磁暴的影响，加之震前电离层响应机制缺乏系统理论及有力实验支撑，使得震前电离层响应领域面临巨大争议和挑战。近年来全球大地震频发以及GPS等电离层探测技术的快速发展，震前电离层响应研究成为了地震前兆研究中的新热点。本文以GPS探测为主，其他手段为辅，针对震前电离层响应方面的不足加以完善。具体研究工作和成果如下:　　1)震前电离层天气非平静状态下的电离层前兆研究方面，以1999年Hector Mine Mw7.1地震为例。为辨别震区电离层扰动因素，运用滑动四分位距法（有条件性地选取滑动背景值）检测了震中附近监测点A(35°N，115°W)及相近地磁纬度的两个参考点B(35°N，100°W)和C(35°N，65°E)的VTEC(Vertical total electron content)时序变化;通过IRI2012模型对比分析上述A点VTEC异常，并提出了一种改进的区域性变化指数，以进一步明晰异常扰动因素;利用全球电离层图和电子密度剖面数据对相应异常时刻作了空间分析。研究表明:10月14及16号两日震区上空电离层扰动主要受到磁暴和地震孕育活动的共同影响，但受地震孕育活动影响微弱。　　2)震前电离层天气平静状态下的电离层前兆研究方面，以2010年墨西哥Mw7.2地震为例。针对震前震区电离层扰动是否受到地震孕育活动影响这一难点，提出了一种组合式的电离层扰动时空分析法。基于该方法，运用滑动四分位距法检测并分析了震中附近监测点A(32.5°N，115°W)及相近地磁纬度的两个参考点B(32.5°N，100°W)、C(32.5°N，55°E)等三点的VTEC时序变化;通过检测Dst指数排除地磁活动差异对电离层异常检测的影响，结合空间天气情况分析出最有可能与地震孕育活动相关的异常时段，并提取了上述异常时段的VTEC空间异常分布情况。研究表明:4月4号出现的VTEC异常与本次地震孕育活动有关，且异常峰值主要集中于震中东、南侧。　　3)临震电离层扰动研究方面，以2010年智利Mw8.8Bio-Bio地震为例。选取了IGS-SANT站的观测资料，利用载波相位平滑码法提取站星视线方向的高精度TEC，并通过多项式拟合法进行异常检测。研究表明:震前1h内站星视线上的TEC出现异常扰动，异常有正有负，发震后TEC出现抖动现象。