地震是地球内部能量释放的主要形式之一,巨大的能量释放形成地震灾害和造成重大生命财产损失。地震预测是减轻地震灾害损失的有效手段,然而地震预测仍是世界性科学难题。研究地震过程中的断层温度和位移变化规律及成因是解译地震过程和研究地震预测的一个重要研究方向。通过地震引起的断层温度和位移变化分析,能够识别和度量断层滑动趋势和状态,能够有效的监测和研究发震断层的运动规律,能够验证和细化地震温度异常的―温室效应-大气耦合效应‖的成因机制和应用地震位移异常变化来识别发震断层的失稳或亚失稳状态标志。联合断层温度和位移异常变化更加准确地判定地震三要素,从而提高地震预测水平。论文的研究结果可在地震预测方面广泛应用和推广,促进防震减灾时效和能力提升。论文分析研究了由地震引起的热辐射遥感温度和GNSS位移异常变化特征,提出了基于多尺度小波变换和不同窗长FFT功率谱法的地震异常多尺度时频分析方法,处理了热辐射遥感温度面结构数据和GNSS位移线结构数据,获得了如下主要研究结果。1.通过对2008年5月12日中国汶川8.0级地震和2015年4月25日尼泊尔8.2级地震的处理分析,获得了由特征周期、异常幅度、异常范围和异常时间等参数描述的地震温度和位移异常变化特征,分析验证了时频分析方法处理遥感温度和GNSS位移数据的可行性和可靠性。2.对比分析温度异常和位移异常的共性和异质,获得了温度异常时频谱的时空动态演化过程,研究了在地震时间判定的优势和在震中及震级判定方面的劣势;也获得了位移异常时频谱的时序演化过程,也研究了在震中及震级判定方面的优势。3.结合分析地震温度和位移异常时频特征,获得了地震过程中断层滑动的分段特征,即断层预趋势滑动阶段、断层破裂（地震发生）瞬间阶段和断层回跳滑动阶段,并获得了断层能量积累和释放的温度和位移表现。论文获得如下创新性的研究成果。1.将时频分析应用于GNSS位移时序数据处理中,获取了断层滑动位移异常的频谱特征,增加的频率信息变化可能是地震过程的断层失稳或亚失稳状态的标志,使地震位移异常识别的准确度得以提高,这对震级和发震时间的预测水平提高具有重要意义。2.联合热辐射遥感温度和GNSS位移的观测,通过断层滑动建立温度和位移的内在联系,更加准确判定地震三要素,这对研究地震过程的阶段特性和地震热辐射成因机制和断层的失稳状态特性分析具有重要意义。