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电离层延迟误差是全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)定位误差的主要误差源之一。如何消除电离层延迟误差以提高GNSS定位精度和可靠性,已成为重要的研究课题。电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)作为导航定位中表征电离层形态和结构的重要参量,对其变化特性进行研究与预报不仅能为电离层形态学的研究提供重要资料,还对GNSS高精度测量、实时导航定位以及网络RTK等研究具有重要意义。地震不仅给人类生命和财产安全带来威胁,同时也是大地测量学、地球物理学和地震学等科学研究和科技发展的重点和难点区域。当前世界经济、社会的发展、城市化进程的加快,地震灾害损失呈现非线性加速增长的趋势。近年来地基GNSS的快速发展为大地测量学、地球物理学、地震学科的研究提供大量数据和技术支撑。目前GNSS在军事领域和国民经济中发挥着举足轻重的作用,随着技术进步和社会经济发展,对地震预报中是迫切需要解决的问题,我国自主研发的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)的即将正式组网,也为此研究奠定了基础。由于GNSS观测数据受区域/空间环境因素的影响,无法直接应用到地震预报中,因此基于GNSS数据获取高精度电离层背景值,探究地震-电离层扰动的相关关系是地震预报研究的重点。基于全球电离层格网数据(Global Ionospheric Map,GIM)对山东区域电离层进行时空特性分析,研究太阳活动、地磁活动和电离层间的相关关系,借助球谐函数模型建立山东区域电离层模型及其对模型精度进行分析,使用奇异谱主成分分析、滑动四分位距的方法对地震-电离层扰动间的关系进行可靠性研究,主要工作内容和成果如下:1.归纳总结了地基GPS反演电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的理论、方法,概述了常用的电离层模型及其地震-电离层扰动的探测方法,为后续山东区域电离层时空特性分析、借助以SDCORS数据为例建立区域电离层模型、地震-电离层扰动相关性研究提供理论基础。2.基于GIM数据对山东及其周边地区电离层时空特性进行分析。山东及周边区域电离层VTEC值具有明显年、半年周期特征;VTEC会出现“冬季异常”现象;随着纬度的增加,VTEC值明显下降,经度的时空特性无显著特征变化;太阳活动和地磁活动是影响山东及周边区域VTEC值的重要因素。3.基于球谐函数模型和SDCORS观测数据建立山东区域电离层模型。区域电离层模型中DCB解算精度稳定在0.4ns,卫星DCB与CODE的偏差总体稳定在0.5ns内,电离层产品从时间分辨率由2h提高到1h,空间分辨率由2.5°× 5°提高到1°× 1°,同时对山东单频PPP各个方向改正效果均优于全球电离层模型产品。4.以2018年1月23日阿拉斯加湾附近(55.87°N,149.35°W)的Ms8.2地震为例,研究地震-电离层扰动间的相关关系,结果表明:基于奇异谱分析提取TEC主成分与滑动四分位距法探测结果基本一致,排除空间环境对电离层的影响后,在震前3d和震后2d发生电离层扰动异常现象是由地震引起的,为地震的监测和预报提供参考价值。