固体地球是一个弹性体,在大气、水文等地表质量负荷的作用下会产生季节性的弹性形变。20世纪70年代以来,华北地区由于大量开采地下水,在一些地区产生不可恢复的地面沉降,对华北地区的社会经济发展造成严重影响,因此研究华北地区地表质量负荷变化和地壳垂直形变对于合理开发地下水和经济持续发展具有重要意义。全球定位系统（GPS）作为一种有效的对地观测手段,随着其探测精度的提高,在监测地壳形变领域具有广泛的应用。地球重力恢复和气候实验（GRACE）卫星自发射以来,积累了大量的科学观测数据,由此获得的时变重力场信息,在监测陆地水储量变化等方面发挥了重要作用,其应用之一是可用来监测地壳的垂直位移。全球地表负荷模型（SLMs）,包括大气负荷、非潮汐海洋负荷、陆地水质量负荷,可以反映地表负荷变化对地壳垂直位移的影响。本文收集了中国陆态网络华北地区30个连续观测GPS台站的观测数据,利用GAMIT/GLOBK软件获取每个台站基于ITRF2008框架下的时间序列。利用经验模态分解方法（EEMD）对时间序列进行非线性信号分析,提取出周年信号、半年信号以及长周期信号。利用GRACE卫星重力反演得到每个台站位置对应的地壳垂直位移。通过对全球地表负荷模型得到的垂直位移时间序列进行傅里叶功率谱分析,对比GPS时间序列功率谱图,分析了GPS信号中季节性信号的机理,说明了该季节性信号主要是由地表负荷变化引起的。对比分析了30个连续观测GPS台站超过5年的GPS时间序列、GRACE质量负荷形变和全球地表负荷模型时间序列,发现三者都具有明显的季节性,对于大多数GPS台站,它们的季节性信号的一致性较好,GPS和GRACE的平均相关系数为90%,最大值达到99%;GPS和地表负荷模型的相关系数平均值为88.7%。从GPS时间序列中扣除GRACE模型得到的时间序列,计算得到加权均方根减数比(WRMSreduction),GPS和GRACE的WRMSreduction计算结果均值为58%,最大值达到85.18%,其季节性信号表现出非常好的一致性,证实了用GRACE模型研究GPS观测信号的非构造性形变的潜力;而GPS与地表负荷模型的WRMSreduction计算结果表现较差,所有台站的平均值仅为31%,表明GPS与地表负荷模型观测到的季节性信号一致性较差,这与负荷模型与真实情形的偏差有关。利用最大似然估计法对30个连续观测GPS台站进行垂直速度场估计,获取基于ITRF2008框架下的垂直速度场。根据GRACE卫星重力反演估计的水质量变化造成的地表垂直位移速率,分析GPS信号中包含的陆地水负荷信号。分析了华北地区地壳垂直形变场,得出结论:GRACE反演得到的由于陆地水质量变化引起的地表垂直弹性形变长期趋势变化,在GPS信号的中贡献很小;华北地区的地壳垂直形变与其地貌特征紧密相关。高原地区与造山带基本处于地壳隆升地区,而华北平原地区主要为沉降区。如太行山以西的山西高原和华北地区北部的燕山山脉和苏鲁造山带表现出地壳抬升,SXXX（夏县）站、SXGX（古县）站、HEZJ（张家口）站,地壳垂直抬升速率分别为1.57mm/yr、2.97mm/yr、1.08mm/yr。平原地区的TJBH（滨海）站和HECX（沧县）站,沉降速率非常大,分别达到-17.67 mm/yr、-25.25 mm/yr,反映了长期大量开采地下水引起的地表沉降。