GPS技术自它产生，就出现了令设计者们都未预料到的广泛和深远的应用。地基GPS在气象方面的应用，是到九十年代才发展起来的新课题。对流层是从地面向上约40km范围内的大气层，常规大气观测手段的时空分辨率限制了本文作者对水汽的时变特性和空间分布的认识，使得本文作者对全球水汽场和水汽能量循环缺乏详尽的了解，水汽三维分布信息的欠缺影响了数值天气预报模式初始湿度场的精度和数值天气预报的准确度，GPS技术为探测大气三维水汽提供了一种新的手段。GPS卫星信号经过地球外部的大气层传播至地基GPS接收机时，受到对流层大气折射的影响，产生时延和路径弯曲，由此造成信号的传播延迟。通过GPS数据精密定轨定位处理，可以获得总天顶延迟，然后通过理论模型计算给出出干延迟，考虑大气各项异性的水平梯度变化和残差信息中可能的大气信息，从而可获得较可靠和全面的的斜路径水汽延迟SWV。本论文主要分析了2005年和2006年的上海宝山radiosonde资料，根据资料提供的气象参数剖面信息建立了上海地区上空的垂直约束方程，并且结合GPS的实测SWV数据，将得出的垂直约束方程用到了层析上海地区GPS大气水汽中去，给出了上海地区基于GPS观测的水汽层析图。　　 本论文主要研究内容是：　　 1.介绍了目前探测大气水汽含量的技术及其原理和方法，指出了不同探测技术的优缺点，提出综合探测大气水汽含量的意义。　　 2.研究了不同类型的对流层天顶延迟模型和映射函数选取问题，旨在GPS水汽反演中可以获得较准确可靠的可降水量和斜路径水汽含量观测值。　　 3.在分析了2005年和2006年上海宝山2年左右的radiosonde资料之后，根据资料提供的气象参数剖面信息建立了上海地区上空水汽变化的垂直约束方程。　　 4.分析了GPS数据资料，建立了斜路径水汽含量计算模型和结果，并在此基础上结合上面获得的Radiosonde水汽变化垂直约束方程给出了上海地区GPS1X4X10层(纬度X经度X高度)的水汽剖面图，为基于GPS数据观测近实时反演四维水汽场奠定了基础。