电离层主要是指地表上空大约60～1000 km的大气层,其中电离层在太阳紫外线、X射线、γ射线等的作用下形成一个包含大量电子和离子的呈电中性的区域。研究电离层的本质结构、物理性质及自身活动的规律,对于人类理解、利用日地空间具有重要意义。随着GNSS技术的迅猛发展,人们获取数据的途径日益增多,获得的资料也日益丰富。然而,由于传统的经验模型无法完全消除电离层误差,致使用户的高精度定位及异常天气预报等需求不能得到很好的满足。如何利用现有的丰富的GNSS数据,更好的监测全球电离层变化并进行电离层延迟预报,具有重大而深远的意义。(1)本文观测数据来源于全球GNSS观测站,利用电离层建模的相关原理,创建电离层延迟模型,对全球电离层变化实时监测、对全球电离层的活动准确预报、并同时进行时空特性分析。(2)针对电离层时空特征问题,分别对电离层空间及时变特性进行了分析。针对空间特征,分别自纬度变化及南北半球进行了分析;针对电离层时空变化特征,本文分别根据其年变化、季节变化、日变化及时变化进行了实例分析。(3)针对电离层延迟问题,分别使用多项式拟合、IRI-16模型及BP神经网络模型进行了详细的探讨和研究,并进行了电离层总电子含量数值预报及精度对比与分析。(4)利用中国测绘科学研究院北斗分析中心的GNSS测站数据,对电离层异常变化时电离层情况进行深入分析。针对电离层异常变化情况,分别对太阳黑子及地震时期的电离层数据进行了提取、分析。研究太阳黑子、地震等影响因子对电离层总电子含量的影响,对电离层异常变化预报模型进行了探索。