地震是一种能量由积累到突然释放的自然灾害现象,其孕育过程非常复杂,其中包含了应力的积累、摩擦、电荷产生和化学反应等微观过程。这些过程中部分会转化成一些前兆信息被人类所记录,以作为参考依据推进地震预测领域的发展。二十世纪六十年代阿拉斯加大地震后,研究发现地震之前电离层产生了扰动,由此地震电离层效应成为当今众多学者研究的热门方向。本文基于此方向,介绍了电离层的基本构造,形成原因以及受扰动因素。其中针对地震电离层效应目前存在的两种主要学说进行了阐述,列举了代表模型和前人的结果。随后利用GIM数据分析了电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）在时间尺度和空间尺度上的变化特征,以此引出判断TEC序列是否发生异常的标准和方法。最后归纳总结现有的异常检测算法并选取合适的方法将其应用于具体震例当中,分析震中及附近区域可能由地震引起的TEC异常时空分布特征,统计异常出现的概率,以现阶段研究成果对震前异常分布特征做出总结并以现有学说为理论依据对部分特征结果做出讨论。主要内容和结论如下:1)阐述了电离层的形成原因,基本结构等背景知识。太阳和地磁活动对电离层的影响以及各自对应的环境指数。总结归纳了目前存在的代表性的岩石圈-大气圈-电离层耦合机制学说和不同学说所具有的模型。对孕震期所发生的气体释放、大气震荡和粒子沉降等物理化学过程进行综述并整合了地震电离层效应的代表模型以及其引起电离层扰动的传播途径。2)电离层TEC时空变化特性的研究。以CODE提供的GIM数据分析了11年间TEC年变化、季节变化、日变化和空间变化的特性。结果显示TEC与太阳活动具有高度相关性,太阳活动高年具有明显的四季分别,当太阳活动水平较高且冬季太阳通量高于同年夏季水平年份将发生TEC冬季异常现象。相邻纬度TEC差值高于相邻经度TEC差值。3)地震个例和统计结果的分析。以滑动标准差法,利用GIM数据结合环境指数针对雅安、于田和九寨沟的震例进行了异常分析,皆探测到了可能与地震有关的TEC异常并将各自的异常所在范围和异常幅度逐个列出。在综合219个地震震中震前TEC扰动分析统计结果后,结合目前学术界的已有结论,总结出震前TEC异常分布主要集中在一周以内,异常形式正负皆有可能,以正异常为主,持续时间2 h以上且空间分布上偏向赤道一侧呈共轭状态的特性。并以电场理论为依据解释了异常属性和出现方位等问题的物理机制。基于本文实验结果,表明电离层TEC与地震却有一定的关联性,监测电离层获取地震前兆信息研究是有可能的,但地震电离层效应所涉及过程非常复杂,包含的众多反应需进一步探索,基于此应结合更多的监测数据和更为完善的模型进一步研究两者的耦合关系。