地震是人类一种严重的自然灾难，然而由于缺少密集的近场观测数据和技术局限性等问题，精确估计和预测地震前后详细的扰动特征和位置信息至今仍然是一个挑战。如今，全球定位系统(GPS)和其它卫星观测能够获得地震前后大气扰动，为地震学研究提供了新的途径，但震前电离层异常不明显，且仍然存在争议。本论文统计分析了1998-2014年全球Mw≥5.0地震电离层异常情况，并结合其它卫星观测数据，包括MODIS和DEMETER，详细分析了地震前后TEC、热异常和电磁异常。其主要研究结果和发现如下:　　利用全球TEC数据统计分析1998-2014年期间1492个震级Mw≥5.0地震在置信度95％以上的地震期间10天内电离层异常，发现地震前5天内TEC显著增加。且Mw＞5.5以上的地震震前TEC异常累积百分较明显，特别Mw≥6.0的地震震前电离层扰动异常更明显。另外，对于Mw=6.0-7.0级走滑断层和逆冲断层地震电离层扰动较明显。　　为了确认地震震前异常，利用中等分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表温度(LST)、空气温度和长波辐射(OLR)等数据进一步分析了2015年尼泊尔Mw=7.8地震低层大气热扰动和统计性，发现了该地区震前热异常。空间分析表明由于强电场导致的温度云向东迁移。同时也发现震前O2、N2和CO显着提高了3-5％，可能是由该地震引起的。　　并进一步利用DEMETER卫星和GPS TEC数据分析了2007年智利地震(Mw=7.7)期间地磁场变化。GPS TEC在地震当天超出月平均值5TECU。DEMETER电子密度也显示地震发生日的显著增强。此外，超低频数据受到震中以上电离层E×B漂移的影响。从震中到电离层离子漂移可能是由声重力波驱动的岩石圈-大气-电离层耦合引起的。　　最后用电离层模型(SAMI3)模型的模拟和计算了2007年智利地震(Mw=7.8)从震中到顶层大气TEC和Ne的扰动。其在安静空间气候条件下的地震异常可能是由震后电离层扰动引起的，主要是由大量能量从震中释放到大气层引起的。因此，电离层模型SAMI3可为GPS，DEMETER和遥感数据监测地震异常提供参考。