等离子体层是地球磁层的一部分，是电离层的延伸。全球导航定位系统（Global Positioning System，GPS）发射的无线电信号穿过地球大气上空的电离层和等离子体层时，电波信号会受到电离成分的折射，产生相对于真空的附加传输时延，从而对卫星定位、导航授时以及遥感、遥测等产生额外的误差。这种误差与电波传播路径上单位截面柱体里的积分电子含量（通常称为总电子含量TEC)有关。实际应用中，常常要用模型来消除电离成分对电波的延迟效应而产生的定位误差。但是一般的电离层修正模型通常只包含了电离层的等离子体含量，而没有将等离子体层的电子含量考虑在内。等离子体层电子密度尽管比电离层电子密度要稀薄很多，但是由于其覆盖的高度范围很大，等离子体层的电子含量仍然占有相当的份量。因此，其影响也是不可忽视的。近年来国际参考电离层(IRI)工作组倡导与鼓励人们开展等离子体层电子含量模型的研究，以期将IRI模型扩展到等离子体层。因此，通过对等离子体层电子含量变化特征的研究，可为建立或完善等离子体层模型奠定基础，从而为导航定位等实际应用中的等离子体层电子含量对误差影响的修正提供一定的参考。另一方面，电离层与等离子体层之间存在强烈的耦合，研究等离子体层电子含量的变化特征对理解电离层与等离子体层间的耦合过程有重要的学术参考价值。　　 本文尝试利用非相干散射雷达和电离层垂直测高仪数据，结合GPSTEC观测资料，提取等离子体层电子含量并对其变化特征进行研究。着重研究了Millstone Hill(42.6°N，288.5°E)地区的等离子体层电子含量的周日变化、季节变化以及随太阳活动水平的变化情形，同时，对等离子体层电子含量的经度变化和纬度变化也进行了分析。主要工作内容和取得的结果如下:　　 1.研究了利用非相干散射雷达观测资料并结合GPSTEC数据，提取等离子体层电子含量的具体方法和技术细节，并对方法的有效性进行了检验。　　 2.利用MillstoneHill台站非相干散射雷达数据并结合GPSTEC观测资料，研究了此台站上空等离子体层电子含量(PTEC)的周日变化特性及其随着太阳活动高低年的变化情况。结果表明:PTEC具有明显的周日变化，其值白天高于夜间，而其所占GPSTEC的百分比夜间明显高于白天;PTEC值在太阳活动高年明显高于太阳活动低年，而其所占整个TEC的百分比在太阳活动高年明显低于太阳活动低年。　　 3.利用电离层垂直测高仪的数据，结合GPSTEC观测资料，研究了位于Millstone Hill台站上空等离子体层电子含量的季节变化情况。结果表明在太阳活动高年，比较突出的表现是冬季有明显的异常现象，白天时段绝对数值要高于其他季节。而在太阳活动中年的2005年和太阳活动低年的2008年的情况来看，全年的季节变化不是很明显。　　 4.利用电离层垂直测高仪的数据并结合GPSTEC观测资料，研究了同一经度链上三个不同台站（Millstone Hill，WallopsIs.，PuertoRico）上空等离子体层电子含量随纬度的变化情况。结果表明，三个不同年份(2004-2006)的不同季节，等离子体层电子含量随纬度的变化有着明显的不同。纬度高的Millstone Hill和WallopsIs.台站在UT时为10-15的时间段要比低纬度的PuertoRico台站的等离子体层电子含量偏高。这种特点在太阳活动中年的2004年表现的更为明显，而在太阳活动低年(2006年)则表现不很明显。　　 5.利用电离层垂直测高仪的数据并结合GPSTEC观测资料，研究了等离子体层电子含量的经度效应。分别选取同一地理纬度上北美大陆的WallopsIs.和欧洲的EIArenosillo两个台站以及同一地磁纬度上北美大陆的EglinAFB和欧洲的EIArenosillo两个台站进行对比分析。初步的研究结果表明，无论是相同地理纬度的台站还是相同地磁纬度的台站，北美大陆的等离子体层电子含量都要高于欧洲大陆的情况。　　 本文获得的上述结果表明等离子体层电子含量具有明显的周日变化，季节变化，太阳活动高低年变化等规律。我们所得到的结果与前人基于其它观测手段所得结果在变化趋势上一致，在量级上也大致相当。因此，这从一个侧面证明了我们所用方法的可靠性。值得进行更深入的研究，以将其应用于建立或完善等离子体层电子含量模型，从而为实际应用中的导航定位等离子体层电子含量对误差影响的修正提供参考。