全球范围内每年频频发生不同规模的地震,给生命和财产安全造成巨大威胁。地震预测和预报是短期难以解决的问题,这种情况下,地震预警和应急救灾就尤为重要。这依赖于震后对地震震源开展快速且可靠的分析和建模,目前的工作主要包括矩震级实时确定、地震矩张量和破裂过程快速反演,例如全球矩张量目录（Global Centroid Moment Tensor catalogue,GCMT）项目和美国地质调查局（U.S.Geological Survey,USGS）提供全球范围内不同规模地震的矩心矩张量和断层面解。但它们依赖于远震宽频带地震数据,由于多数远震台站位于震中距30°～90°,P波到时平均为～10 min,可以认为这～10 min是远震数据反演的效率极限,滞后了震后应急响应和产出。近场的宽频数据在强震中通常受到限幅、台站倾斜等影响,强震仪记录虽然不会出现饱和,但存在基线漂移等现象。高频GPS直接记录地表位移,有效地避免了记录限幅、台站倾斜和旋转、以及数据积分造成的误差等问题。高频GPS以其独特的优势使其在地震学研究中具有巨大的应用潜力,从而兴起了一门交叉学科,即GPS地震学。本文探讨高频GPS应用于地震预警速报中的适用性、时效性和可靠性,并以2019年Mw7.1级美国加利福尼亚州Ridgecrest地震为例,开展的主要研究工作如下:（1）在绪论中,对高频GPS地震学研究现状和进展进行了综述,包括将高频GPS应用于同震地表位移监测、地震早期预警、地震矩张量反演和震源破裂过程反演等。目前多数地震预警和快速响应工作依赖于地震台网,但宽频地震仪和强震仪资料固有的劣势使其应用于震后应急和救灾中存在一定的局限。由此而提出了本文的研究目标,对基于高频GPS的震后应急产出的时效性给出量化指标。（2）第二章介绍了高频GPS定位基本理论和方法,获取了高频GPS位移。并利用高频GPS观测的峰值地面位移（Peak Ground Displacement,PGD）,根据PGD回归模型对2019年Ridgecrest地震预警震级进行了估计,分析了不同的回归系数、台站数量和分布对预警震级计算的影响。分布在断层两侧的台站有利于输出稳健的震级估计。综合考虑地震预警信息发布的时效性和准确性,联合四台站的PGD预警将在地震发生后24 s发布,预警震级为Mw 7.03,与USGS公布的W相位解吻合。（3）第三章阐述了地震矩张量反演理论,包括震源的矩张量表示以及矩张量的分解与反演等。给出了利用高频GPS数据实时反演2019年Mw 7.1级Ridgecrest地震的矩张量结果,表明发震时刻后30 s已初步恢复出断层节面解,且该事件的走滑型震源机制已被分辨出;50 s内,矩震级达到Mw7.06,与USGS公布的W相位解一致,矩心位置与GCMT结果相吻合。另外,增加可用的宽频地震仪波形资料,与事后反演地震矩张量的结果进行了比较,表明实时反演的结果是可靠的。（4）第四章介绍了有限断层滑动分布和破裂过程反演的基本原理和方法。在第三章实时矩张量反演获得的断层节面解的基础上,进一步对2019年Mw 7.1级Ridgecrest地震的震源破裂时变细节进行快速成像。两个节面反演对应的方差缩减结果表明节面1（走向角/倾角/滑动角为322°/600/-169°）为发震断层面。震源破裂过程快速建模结果与已发表结果具有较好的一致性。本次地震事件以右旋走滑为主导,且具有明显的正断和逆冲分量,表明了断层滑动的复杂性。震源持续时间约28 s,其中大部分地震矩在10 s内释放,总标量地震矩为5.18×1019N·m,相当于矩震级Mw 7.11。最大滑动量约4 m,主要的滑动凹凸体扩展约50 km,与清晰的地表迹线相吻合,滑动主要集中在震源附近0～10 km深度。平均破裂速度较低（～2.1 km/s）,预示着一个较年轻的不成熟的断层系统,可能与断层的几何结构复杂性、断层强度和粗糙度有关。Jackknife敏感性测试结果表明本文得到的破裂模型是稳健可靠的,对数据分布不敏感。本文也对震源破裂的准实时反演进行了探讨,基于发震时刻后30 s内恢复的快速矩张量解,利用震中距最小的5个高频GPS台站30 s时间窗的波形片段进行反演,得到了与采用所有台站的全波形反演较为一致的破裂模型。此外,本文对2016年Mw 7.8级Kaikoura地震和2010年Mw 7.2级E1 Mayor-Cucapah地震破裂过程进行了模拟实时反演测试,表明其破裂模型在震后64 s、100 s时可获取。本文对震后快速获取合理震源模型的时效性进行了量化,即分别在发震时刻后30 s、64 s和100 s内可获得Ridgecrest地震、Kaikoura地震和E1 Mayor-Cucapah地震的可信的破裂模型,突出了高频GPS在地震震后应急响应和救灾减灾中的重要科学和实践意义。