地震定位是地震学中最基本、最经典的问题之一。定位的方法已经发展了很多年，研究人员从不同的角度发展了各种定位的方法。概括起来，基本是从线性的一维定位逐渐向非线性甚至是三维速度模型定位发展。这些方法各有特色，但是除了采用台站校正值和三维速度模型的定位方法，其它大多数定位方法在定位时都没有考虑到地球介质的横向非均匀性。每个台站每个震相都给一个台站校正值并不能完全反映介质的非均匀性；而三维速度模型在短期之内无法得到，并且三维速度模型和走时之间的反演和计算的复杂性使得三维速度模型难以应用到实际的地震定位中。 介质的非均匀性信息、地下构造信息均包含在实际地震波中。因此，本文设计了一种三维走时模型，它既能够反映介质的非均匀性，又能够用于实际的定位。这里的三维是指方向、震中距和深度。建立三维走时模型的方法是：对每一个台站，按照角度分成若干个方向，当这个方向上的数据量(已知走时)达到一定数量时，就可以对这个方向上的走时进行反演，如果没有足够的数据，就和邻近的方向合并以得到足够数量的走时数据。在每一个方向上，将震中距和深度划分成若干个网格点，用已知的走时反演出网格点的走时，就完成了三维走时模型的反演。 为了充分利用三维走时模型，本文发展了一种基于三维走时的地震定位方法Loc3Dtt(locatjon based on 3D travel time model)。这种方法的特点是：(1)采用的是三维走时模型，而不是三维速度模型；(2)定位方程是从走时方程推导出来的；(3)采用三维网格搜索的结果作为定位的初值；(4)在定位时不仪仪使用震相的走时，还利用同一台站不同的震相的走时差；(5)利用了一种均值一方差的系统来剔除误差过大的数据。 本文将三维走时模型和Loc3Dtt定位方法在南北地震带中进行了应用。三维走时模型反演的结果表明，相对于IASP91模型，南北地震带的大部分区域都是走时偏高，速度偏低的。对4200多个地震进行重新定位之后，残差的平均值从0.54秒降为0.154秒，震中的分布在部分地区得到了改善。反演和重定位的结果表明，本文研究的Loc3Dtt方法和程序在南北地震带地震定位应用中得到了验证，但是Loc3Dtt在改善地震定位精度的能力很大程度上取决于三维走时模型的准确程度和精细程度。