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传统的时频分析工具以能量守恒为特征，侧重于通过能量密度揭示信号的频率随时间的变化情况，而未顾及信号的振幅和相位随时间的变化情况。标准时频分析的结果与信号的量纲一致，能够兼顾信号的即时振幅、即时频率和即时相位。标准时频变换的这一本质特性，使其能够实现许多传统时频分析无法实现的功能，能够推进并拓展时频分析的应用领域。论文中提出的方法以及这些方法在地学中的应用是传统时频分析不易实现的。本文在标准时频变换理论和方法研究方面，主要研究成果包括: 1)从数学上定义了标准时频变换的定量分析指标—边缘效应长度、谐波幅权以及二者之间的关系。定量分析指标能够将时频分析从定性分析拓展到定量分析。借助这些定量指标既可以根据时频分辨率需求定量设计标准时频变换，以获得最优的时间分辨率、最短的边缘效应长度和最小的计算代价，也可以对分析结果进行精度评定。 2)提出非重构算法。该算法能够在保证精度的基础上，一定程度地降低边缘效应的影响，提高数据的利用率，而且算法无需重构，大大提高计算效率。 3)以标准时频变换逆定理为基础，提出标准时频滤波方法。该方法的滤波因子能够随着时间和频率的变化而变化，是非平稳信号特征分量提取的有效手段。 4)设计了一套标准时频变换及逆变换的快速算法。与利用公式直接计算相比，快速算法的效率至少提高1个量级。 5)提出半窗口预测方法。能够准确的确定调和时间序列的实时调和信息，并应用这些调和信息建立时频预测模型。与经典的时域或频域预测方法相比，半窗口预测法在调和时间序列预测上具有显著的优势。 6)推导了自由振荡的标准Gabor变换检测法，能够从时域中检测自由振荡的四个参数。该方法采用的标准Gabor变换参数可以根据标准时频变换定量分析指标进行设计，从理论上确保了自由振荡时域模型的准确性，在确定四个参数的同时，能够估计四个参数的误差范围，保证了自由振荡模型检测的精度。 标准时频分析在地学方面的应用主要包括: 1)应用半窗口预测法进行极移的长期预报。在极移的一年预报中，半窗口预测方法的预测结果要优于国际上IERS“Buttain A”公布的同期预报结果;并在国际上首次尝试了极移五年预报，预报精度为50mas，满足极移应用需求。 2)发现地球极移在05-06年存在一个异常现象。同一时期，极移的周年摆动的振幅突然增大到2.5倍，相位也延迟大约40天，这与异常现象相吻合，初步认为该异常是由正向周年摆动的不稳定引起的。 3)通过对Sumatra、Chile、Tohoku-Oki地震激发的0S0模型的分析与比较发现:三大地震激发的0S0模型的频率基本相同，相差仅为几个10-2μHz;各个台站检测到的Q值相差略大，相对于理论Q值的最大偏差为5％（Chile地震中WEU站）;三大地震激发的0S0模型的振幅不同，与地震的震级相符合;各次地震中有个别台站的初始相位与其他台站的初始相位相差10°左右，其余的台站相差不大。 4)从同一台站检测的Sumatra、Chile、Tohoku-Oki地震激发的0S2、2S1、3S1谱裂差异发现:在同一位置上检测到的三大地震激发的谱裂模型各不相同，三大地震共同激发的谱裂模型的频率相差不大，Q值和振幅相差很大，而且谱裂的振幅与地震的震级无关，同一地震激发的谱裂模型的初始相位基本一致。