电离层是指地球上空60～1000km范围的大气区域,与人类生活密切相关。电离层的变化,对导航定位、无线电通信等有很大影响。因此,利用现代科技手段进行地球空间探测,了解电离层的物理结构和特性,具有重要意义。GNSS观测电离层具有全天时、全天候、全球性等优点。本文研究内容主要有:(1)详细论述了GNSS监测电离层的技术原理和方法,制定了针对区域电离层监测的有意义的方案。(2)选择2014年中国陆态网络在北京地区的四个监测站的观测资料解算穿刺点的电离层TEC值,并使用三种数学函数模型(多项式函数、低阶球谐函数、广义三角级数)拟合,分别解算DCB值,和IGS中心的电离层文件中的值比较,分析了不同模型解算的精度;(3)利用模型拟合后反算出的穿刺点处的电离层VTEC值,统计得到三种模型的残差均值和均方根误差;选择北京中心位置(39°56′N,116°20′E)的电离层TEC拟合结果和欧洲定轨中心(CODE)发布的GIM产品中的值进行比较,验证了函数模型拟合的准确性;(4)选择多项式函数模型,利用2013～2017年的观测资料建立电离层TEC模型,解算出2013～2017年电离层TEC的每日均值,分析了随时间变化规律以及电离层TEC值和太阳活动的关系。(5)通过地磁指数分析电离层TEC对磁暴的响应,最后采用BP神经网络预测电离层TEC。实验得到,三种函数模型在北京地区的拟合精度相当,多项式函数模型拟合精度略高于其他模型。电离层TEC值和太阳活动高度相关,在太阳活动高年明显大于太阳活动低年。电离层TEC值呈现周年变化特性和季节变化特性;电离层TEC对磁暴的响应主要体现在地磁指数的变化;利用BP神经网络模型进行电离层预测时,输入参数越多,精度越高。