地震是地壳介质变形、损伤演化到一定程度发生的灾变性破坏。近年来，国内已开展的数期基于GPS(Global Positioning System)技术的地壳运动监测获取了比传统大地测量空间密度和测量精度更高的数据，使得定量分析一定区域内的地壳非均匀变形成为可能。但受各种条件限制，目前国内的GPS数据在空间分布上疏密不均，而且在时间分布上更加稀疏。如何充分利用这些数据，从中挖掘出典型地震前与孕震有关联的变形场演化等信息，是尚未充分解决的重要问题。随着国内GPS观测网络的完善和观测资料的进一步丰富，该方面的研究需求表现得更为迫切。既有的非均匀脆性介质的破坏理论和室内岩石实验表明，在临近灾变破坏前（大约为试样承载能力的最后10％以内），以某些控制变量来量化的响应量会有-0.5的幂律奇异性出现。而这一前兆特征与介质非均匀变形场的演化密切相关。如何将相关结果用于地震前兆探索实践，该方面研究无疑具有重要价值。　　本研究首先总结了目前地壳变形测量方面的现状。经过比较分析，可以看出GPS测量在空间覆盖广度和时间持续长度上都具有相当明显的优势;针对地壳变形相关的物理量，比较和分析了已有的研究地震前兆和地震预测方面的主要方法，明确了其优点和需要发展的方面。本文认为采用便于测量的物理量和物理意义明确的响应量来研究地震前兆具有重要意义，而非均匀脆性介质的灾变破坏的现有研究成果为我们提供了这方面的思路。其次，根据空间上不均匀布点的GPS观测数据，分析了现有的重构地壳变形场的方法。特别是，结合误差分析的实际情况，提出了适合我们研究目的的重构方法，并采用交叉验证的方法，计算了不同的待分析的区域上，该方法的整体插值误差。从而，一方面论证了该方法的适用性，另一方面具体评价了与汶川和芦山两个地震相关的GPS观测数据所重构的位移场的可靠程度。第三，在前两方面工作的基础上，针对2008年5.12汶川地震和2013年4.20芦山地震两个典型震例，具体分析了地震前地表变形场的非均匀演化状况，发现临近大震前的一定时、空区域内，响应量近似存在-0.5的幂律奇异性。第四，利用前述两个震例中，目前难得的少量GPS连续站观测数据，简单地分析了可能存在的地震前变形的异常变化，指出GPS连续站对地表变形场非均匀演化和地震前兆研究的重要作用。