水汽作为大气中非稳定存在的成分,时刻影响着天气的变化,因此水汽的分布及变化是气象学所关注的一项非常重要的信息。随着卫星导航定位技术的不断发展,全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的应用领域也不仅仅再局限于PNT（Positioning,Navigation,Timing）服务,GNSS气象学就是导航定位技术和气象学结合而拓展出的一个新的应用领域。虽然经过了长足的发展,GNSS气象学逐步成熟,但是仍有问题亟待解决。本文基于香港地区的连续运行参考站（Continuously Operating Reference Stations,CORS）,由二维地基GNSS水汽探测逐步向三维地基GNSS水汽探测深入,针对研究过程中发现的问题进行讨论并提出方案解决,具体问题及针对这些问题所进行的研究内容及获得的成果如下所述:（1）大气加权平均温度（weighted mean temperature,Tm）是地基GNSS水汽反演过程中的重要变量。为了计算简便,一般是建立Tm与其他强相关性的气象因子之间的模型来进行计算,但是模型建立的前提是要有准确的Tm样本值,该样本值的计算则是利用高空气象数据通过数值积分的方法求出。饱和水汽压（Saturated Water Vapor,es）作为Tm数值积分计算公式中的一个重要变量影响着Tm样本值的精度,Tm样本值的误差又会造成Tm模型的可靠性降低,所以本文讨论并对比了不同饱和水汽压模型参与计算对Tm及最终反演得到的大气可降水量（Precipitable Water Vapor,PWV）的影响。（2）现存的Tm模型主要分为单因子Tm模型和多因子Tm模型,但是现存的单因子模型并没有详尽的考虑所有会对Tm产生影响的大气参数,而多因子模型则没有顾及到模型中自变量之间的多重共线性,而这种自变量多重共线性的存在将会影响模型的稳定性,导致使用不同时段的样本值建立的Tm模型系数之间差异较大,甚至出现系数正负与自变量、因变量的正负相关相悖的问题,针对上述问题利用最优变量选取准则选择了能使模型达到最优拟合的自变量并利用岭回归的方法削弱自变量之间的多重共线性,建立了稳定可靠的多因子Tm模型。（3）地基GNSS三维水汽探测是在二维水汽探测的基础上,利用解算GNSS观测方程的得到的斜路径湿延迟,通过层析技术来对不同高度层的水汽分布及变化进行探测。在本文中放弃了传统的型面求交来计算GNSS信号线被体素块所截截距的方法,新的解决思路是将GNSS信号线先投影到二维投影面获取交点信息,再根据二维交点信息进行三维重建。根据新的思路提出了基于空间直线三维重建的直线体素化的方法。（4）针对层析区域中靠近边缘区域的部分体素块无GNSS信号线穿过的问题,本文提出了层析区域边界自适应选择方法,根据GNSS信号实时分布来确定各层层析边界,此方法合理地剔除了层析区域中无信息体素块,减少计算量的同时,也避免了根据空间相关性强制求取无信号穿过体素块中的水汽参数的问题。