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地球大气与我们的生活生产密切接触且息息相关,水汽是地球大气中含量最为丰富的一种温室气体,其在维持地球的生命生存、温度变化和水文循环等方面中扮演着十分重要的角色。大气水汽是(Global Navigation Satellite System,GNSS)GNSS方面研究的分支GNSS气象学(GNSS/Meteorology,GNSS/MET)的主要研究内容之一,大气中水汽的含量具有较为复杂的空间和时间上的变化,并且这种变化会对气候的演变产生巨大的影响。水汽的积累和变化与降雨形成具有一定的相关性。自然地质灾害的形成很多都是由于降雨直接或间接导致的,因此如果能够完成对大气水汽含量的精确测定、建模及预报,做到大气中水汽含量的实时探测是自然灾害预测中的重要一步。大气水汽含量的传统探测技术缺点较多且误差较大,用大气可降水量的GNSS反演技术探测大气水汽含量,具有精度高、时空分辨率高、可全天候观测和实时探测等特点,并能够弥补传统水汽探测技术的缺陷,近年来得到长足发展。从而使得通过GNSS数据反演大气可降水量来预测降雨的演变成为可能。湖南省卫星导航定位基准站系统(Hunan Province Continuously Operating Reference Stations,HNCORS)的建成满足了使用GNSS数据在全省范围内开展大气可降水量反演的可能性。本文基于HNCORS数据以下几个方面开展研究:(1)在GNSS数据处理方面选用瑞士伯尔尼大学的Bernese软件解算HNCORS网采集的数据,提取天顶方向对流层总延迟(Zenith Troposphere Delay,ZTD)的数值,并结合欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)发布的ERA-Interim和ERA-5这两种气象数据获取HNCORS测站位置的温度和气压等气象数据,经过自己编写的处理脚本软件解算(Zenith Wet Delay,ZWD)和(Precipitable Water Vapor,PWV),通过实际操作发现并解决数据处理过程中遇到的问题;(2)以2015年的HNCORS数据为例解算出的GNSS/PWV数据结果与探空资料计算得出的大气可降水量结果Radio/PWV进行对比分析和精度评定,对比分析16-18年计算出的湖南省内大气可降水量GNSS/PWV的分布情况和分布特征,分析得出湖南省内大气可降水量的时间空间特征和变化,在与ERA-5的比较中,其差异的偏差在-8～6mm之间,在省内山区比平坦地区的偏差较大。RMSE(Root Mean Square Error)均方根误差值在2～8mm范围内,大部分地区的RMSE值小于3 mm。对于PWV值小于10mm或大于60mm的地区,相对于ERA-5而言,有明显的干湿偏向。此外,还发现RMSE随海拔高度的增加而增加,RMSE与海拔高度之间的相关系数为0.7。(3)通过2015年的HNCORS观测数据解算的GNSS/PWV数据对比分析得出湖南省的时间变化特征和地理分布特征,设法建立一个的精度较高的水汽模型,选取极端天气事件对这期间的大气水汽含量变化进行研究,反演出极端天气中的大气可降水量变化趋势和与天气进展过程的相关性,进一步构建PWV的分布图,对2015年6月6-8日湖南省发生的一次大规模强降水事件期间的水汽变异性进行了单因素分析。结果表明,利用PWV分布图可以分析出强降水期间水汽的积累、输送和汇流情况。由于地形地貌为降水的形成提供了有利的条件,还发现在山区尤其是山地、山腰和山谷地区,降水的强度和PWV大小有着很高的相关性。(4)尝试将GNSS/PWV、Radio/PWV数据并与实测气象资料进行同化建模,选择强对流天气进行验证,进而尝试建立GNSS/PWV用于强对流天气的实时监测和预测模型,证明了全球导航卫星系统观测数据反演得到的PWV数据的准确性,并从全球导航卫星系统网络中生成高质量的PWV分布图,用于近实时天气预报的潜力。