太阳或地磁活动爆发造成的电离层空间天气效应是当前空间物理和空间大地测量等领域的研究热点,通过对电离层空间环境进行系统观测、理论研究与模型构建,对于促进电离层物理理论发展、保护人类生存环境、保障无线电通讯和提高全球定位导航系统精度具有重要的意义。近年来,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,缩写为GNSS)逐渐成为电离层高动态监测的重要技术手段,本文基于GNSS技术,围绕电离层二维/三维建模展开研究:(1)差分码偏差是精确提取电离层延迟量时必须剔除的系统误差,本文以我国BDS(BeiDou Navigation Satellite System)卫星差分码偏差为例,研究了不同太阳活动状态下BDS卫星差分码偏差产品的稳定性差异;针对MGEX(Multi-GNSS Experiment)发布的卫星差分码偏差产品可能存在数据缺失和发布延迟等不足,采用自回归移动平均时间序列预测模型,实现了 BDS卫星差分码偏差产品短期预报,其预测结果与MGEX发布值具有较好的一致性,满足了用户对差分码偏差产品的及时性需求,弥补了差分码偏差产品的异常缺失,保证数据完整性。(2)利用国际GNSS服务组织(International GNSS Service,缩写为IGS)发布的全球电离层格网模型(Global Ionospheric Map,缩写为GIM),监测了强磁暴期间中国中低纬度地区上空电离层TEC(Total Electron Content)水平扰动特性,初步探讨了可能触发电离层扰动的物理机制。由于我国境内IGS测站数较少,IGSGIM产品时空分辨率低,精度受限,本文利用湖南省 CORS(Continuously Operating Reference Stations)实测数据,建立湖南区域电离层TEC模型,时空分辨率明显提高,提升了电离层暴时扰动变化监测能力。另外,分析了磁暴发生期间我国中低纬地区电离层不规则体事件及其纬度差异。(3)由于电离层层析系统的不适定性,电离层电子密度层析解不唯一或者不稳定。针对此问题,本文提出一种电离层层析重构的三步改进算法。首先,改进传统乘法代数重构算法迭代公式,加快层析迭代收敛速度;其次,施加合理的水平和垂直约束条件,有效改善电离层层析系统的不适定性;最后,在垂直高度向采用不等间距格网划分方法。模拟实验和实测数据证明了改进算法可以有效提高电子密度层析重构质量。(4)电离层层析约束条件一般未顾及每一轮迭代结束后电子密度值的变化,在整个层析迭代过程中约束方程系数保持不变,不尽合理。本文进一步提出自适应约束电离层层析重构新算法,该算法顾及上一轮迭代结束后的电子密度变化,重新计算水平方向上高斯距离加权函数的权系数和垂直剖面上相邻像素的电子密度比值,实现自适应调整各水平和垂直约束方程系数,有效提高了迭代收敛速度和反演精度。利用新算法重构了湖南区域电离层电子密度三维分布,分析了电离层电子密度在经度、纬度和高度向上的暴时扰动变化,得到大量有益的实验结果。