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基于IGS几百个观测站对数十颗GNSS卫星长时间和高时空分辨率的跟踪观测,利用地基GNSS技术反演全球电离层总电子含量的时空分布,极大地促进了人们对于电离层的认识。然而,IGS观测站在全球的分布并不均匀,大部分观测站位于北半球的大陆地区,广阔的海洋地区只有很少甚至没有GNSS观测站。在缺乏电离层观测数据的地区,电离层模型的精度显著降低。影响全球电离层模型精度的主要因素为模型数据源和模型算法。近些年,随着新型导航卫星系统（Galileo,BDS,QZSS,NAVIC）的建设与发展,新增的导航卫星可以提供更多的地基GNSS电离层观测数据。低轨卫星也是监测电离层的重要技术之一,例如DORIS、RA、IRO等。不同于GNSS导航卫星,低轨卫星能够获取全球均匀分布的电离层观测信息。更加丰富的多系统GNSS数据和多源卫星观测数据为全球电离层TEC建模创造了新的机遇和挑战。虽然利用GPS数据建立全球电离层TEC模型已经发展了近20年,但是目前的模型算法通常基于一些基本假设或者近似,例如假设电离层TEC集中分布在一个薄层上,假设接收机DCB在一天内为常数等。这些不精确的模型算法是导致全球电离层TEC模型精度不高的重要因素,仍然具有较大的优化空间。本文围绕构建高精度全球电离层TEC模型这一目标,分别从模型数据、模型算法和模型应用三个方面开展了研究工作。主要研究了多系统GNSS和多源卫星观测数据融合的全球电离层TEC建模,研究了全球电离层TEC模型精化算法,研究了实时全球电离层TEC模型算法及其在定位中的应用。论文的主要研究工作和贡献如下:（1）提出了顾及GLONASS接收机IFDCB的GPS/GLONASS全球电离层TEC建模新方法。太阳活动高年的数据分析表明,加入GLONASS数据后,电离层VTEC增大了0.15 TECU,GPS卫星DCB的稳定性提高了5%。GLONASS接收机IFDCB对全球电离层VTEC的影响在2 TECU以内,GLONASS接收机IFDCB与DCB的差异可达5 ns（15 TECU）,顾及IFDCB可以消除GLONASS模型残差的系统性误差。（2）深入研究了多系统 GNSS（GPS/GLONASS/Galileo/BDS/QZSS/NAVIC）数据融合对全球电离层TEC模型的影响。基于2018年9月的数据分析表明,采用GLONASS或Galileo数据可以建立与GPS精度相当的全球电离层模型。增加多系统GNSS数据,模型VTEC的差异基本在1 TECU以内,能够显著提高南半球特别是亚太地区的电离层TEC估计精度,GPS卫星DCB的稳定性提高了 8%。（3）研究了多源（GNSS/DORIS/RA/IRO）数据融合对全球电离层TEC模型的影响。太阳活动高年的数据分析表明,融合多源卫星数据对于地基GNSS数据分布密集的大陆地区的电离层VTEC基本没有影响,但是能够显著减小低纬度地区的电离层VTEC（4—8 TECU）,增大南半球中高纬度地区的电离层VTEC（3—6 TECU）,显著提高了海洋地区的电离层VTEC估计精度（约3 TECU）。多源数据融合的全球电离层TEC模型与IGS的全球电离层模型没有明显差异。以Jason-2测高卫星VTEC为参考,低纬度地区和南半球的模型精度提高了 3 0%。（4）提出了基于球谐函数和历元间差分载波相位观测数据的全球电离层TEC建模新方法。太阳活动中等强度的GPS/GLONASS数据分析表明,该方法解算的电离层VTEC相比传统方法偏大约0.9TECU。和IGSG比较,模型均方根误差约为2.2TECU。和dSTEC比较,加入GLONASS数据能够明显改善南半球的模型精度,中高纬度地区的模型精度提高了 8%,但是在低纬度地区模型精度略有降低。和Jason-2测高卫星VTEC比较,模型中误差约为4.3 TECU。（5）提出了一种基于球谐函数和多层假设的全球电离层TEC建模新方法。太阳活动高年和低年的GPS数据分析表明,多层模型减小了低纬度地区的电离层VTEC,减小幅度约为9TECU（双层假设）和18 TECU（三层假设）。多层模型显著减小了接收机的DCB的大小。多层模型能显著提高了小于30°卫星高度角的STEC的拟合精度。和单层模型比较,多层模型的精度提高了 4%（双层假设）和14%（三层假设）。（6）提出了基于实时观测数据和预报球谐系数的实时全球电离层TEC建模新方法。分别和IGSG、dSTEC、Jason-2比较,该方法的模型精度在太阳活动低年分别为1.2、1.9、2.5 TECU,在太阳活动高年分别为4.9、7.5、7.1 TECU。该方法的电离层模型时延修正率约为83%,对定位精度的影响优于1.4m。采用本文解算的实时全球电离层模型后,基于单频伪距单点定位的平面精度优于0.6 m,高程精度优于1.4 m。（7）基于C++语言开发了一套高性能高精度的GNSS电离层监测与分析软件（GIMAS）。该软件在计算密集型任务中引入了 OpenMP并行计算方案,将全球电离层建模计算效率提高了约6倍。分析了 GIMAS软件在武汉大学IGS电离层分析中心中的应用,结果表明GIMAS能够长期稳定且有效地监测全球电离层的变化活动,达到了国际同领域先进水平。