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对流层是近地空间环境最重要的组成部分之一,也是人类生活联系最为密切的大气圈层,其在全球水循环、灾害天气形成与演变、大气辐射和能量平衡中扮演着极为重要的角色。气温、气压、水汽、大气加权平均温度(8))、对流层天顶延迟（ZTD）和天顶湿延迟（ZWD）等均属于对流层关键参量,其中对流层延迟（ZWD/ZTD）是影响全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）、甚长基线干涉测量（Very Long Baseline Interferometry,VLBI）等空间技术高精度导航定位的关键因素,也是大气科学研究的基础数据;而8)不仅是GNSS水汽探测的关键参数,也是Askne对流层延迟模型计算ZWD信息的重要因子。ZWD、ZTD和8)等对流层关键参量极易受到气象因子、地形和纬度等因素的影响,具有显著的季节特性和空间特性。而且,对流层关键参量在垂直方向上的变化远大于其在水平方向上的变化。随着GNSS导航定位及GNSS水汽探测对实时、高精度对流层关键参量的要求日趋增强,对流层关键参量的实时高精度全球精化模型构建成为了近年来的研究热点。本文针对已有对流层关键参量全球经验模型存在的问题,联合美国航空航天局提供的最新MERRA-2（The second Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications）再分析资料和全球大地观测系统（Global Geodetic Observing System,GGOS）大气格网产品等多源数据,开展了对流层关键参量的实时高精度全球模型构建研究。本文的主要工作和贡献如下:1.论文详细地描述了研究数据的来源及对流层关键参量计算的原理与方法。针对尚无文献对MERRA-2再分析资料在全球计算ZWD/ZTD的精度进行评估,联合全球IGS站精密ZTD产品和全球无线电探空资料,对MERRA-2再分析资料积分计算的ZWD/ZTD进行了精度检验,并提出将IGS站/探空站高程作为积分起始高度来计算全球IGS站/探空站周边4个MERRA-2资料格网点的ZWD/ZTD值。结果表明:（1）以2015-2017年全球IGS站的ZTD产品为参考值,MERRA-2再分析资料在全球范围内积分计算ZTD的精度优于1.35cm,MERRA-2资料计算ZTD的bias值和RMS误差均表现出一定的时空变化,尤其在纬度上,其bias值和RMS误差均表现为从赤道向两极逐渐变小的趋势;（2）以全球412个2015年的无线电探空资料为参考值,MERRA-2再分析资料在全球范围内积分计算ZWD和ZTD的精度分别优于1.35cm和1.45cm,其在全球计算ZWD/ZTD的bias值和RMS误差的时空特性与IGS检验结果相似。由此说明MERRA-2再分析资料在全球计算ZWD/ZTD体现出了很高的精度和良好的稳定性,可作为全球ZWD/ZTD垂直剖面模型构建的数据源。2.针对已有ZWD/ZTD垂直剖面模型存在建模仅采用单一格网点数据等不足,首次提出了基于滑动窗口的ZWD/ZTD垂直剖面格网模型构建方法。基于该方法将全球剖分为大小一致的规则窗口,利用全球每个窗口内所有MERRA-2格网点6h分辨率的ZWD/ZTD分层剖面信息,分别建立了全球每个窗口顾及ZWD/ZTD高程缩放因子精细时变特性的ZWD/ZTD垂直剖面模型,进而构建了顾及时空因素的高精度全球ZWD/ZTD垂直剖面模型（分别简称为GZWD-H模型和GZTD-H模型）。联合2017年全球321个探空站资料和2017年全球305个IGS站ZTD产品,对GZWD-H模型和GZTD-H模型的分层垂直插值及其在GGOS大气格网ZWD/ZTD空间插值中的应用进行了精度检验,结果表明:（1）以全球探空站数据积分计算的ZWD/ZTD分层剖面信息为参考值,GZWD-H模型和GZTD-H模型在全球ZWD/ZTD的分层垂直插值中均表现出了最优的精度和稳定性,其精度分别为2.5mm和27.4mm,相对于GPT2w-1和GPT2w-5模型,GZWD-H模型的精度分别提升了4%和7%,而GZTD-H模型的精度均提高了10%;（2）以全球探空站数据计算的地表ZWD/ZTD信息为参考值,GZWD-H模型在GGOS大气格网ZWD空间插值应用的精度相对于GPT2w-1和GPT2w-5模型分别提升了17%和35%,而GZTD-H模型在GGOS大气格网ZTD空间插值应用的精度分别改善了8%和28%;此外,以全球IGS ZTD产品为参考值,GZTD-H模型在GGOS大气格网ZTD空间插值应用的精度相对于GPT2w-1和GPT2w-5模型分别改善了11%和12%;（3）相对于GPT2w-1模型,GZWD-H模型和GZTD-H模型进一步减少和优化了模型参数,因此增强了其在GNSS大气探测和GNSS精密定位中的适用性。3.提出了一种全球对流层天顶延迟格网模型建立的新方法,并构建了顾及时空因素的高精度全球对流层天顶延迟格网模型（GGZTD模型）。围绕已有全球对流层延迟模型的模型方程未同时顾及高程、纬度和季节变化以及模型构建使用单一格网数据等问题,引入滑动窗口算法将全球剖分为大小一致的规则窗口,基于GGOS大气格网产品构建全球每个窗口同时顾及高程、纬度和季节因子的ZTD模型,最终建立了顾及时空因素的高精度全球ZTD格网模型。联合未参与建模的2016年全球GGOS格网产品和2016年全球316个IGS站精密ZTD产品,检验了GGZTD模型的精度和适用性。结果表明:（1）以GGOS大气格网产品和IGS站ZTD产品为参考值,GGZTD模型在全球的精度分别为3.58cm和3.62cm,相对于UNB3m模型和目前标称精度最优的GPT2w模型计算的ZTD信息,GGZTD模型在全球表现了最优的精度和稳定性,其精度相对于UNB3m模型具有显著的提升（精度提高了30%以上）,相对于GPT2w模型仍具有一定的改善;（2）在ZTD计算时GGZTD模型相对于GPT2w模型显著地减少了模型参数,尤其相对于GPT2w-1（减少了80倍）。GGZTD模型只需输入位置与时间和依赖相对较少的模型参数则能在全球获得高精度和稳定的ZTD信息,极大地提升了模型的计算效率。4.解决了8)区域模型的全球适用化难题,建立了顾及时空因素的高精度全球8)格网模型（GGTm模型）。针对现有全球8)经验模型的模型方程未同时考虑高程、纬度和季节变化,以及如何解决8)区域模型的全球化适用等问题,基于滑动窗口算法将全球剖分为大小一致的规则窗口（规则区域）,利用2007-2014年全球GGOS大气格网8)产品及对应椭球高数据建立全球每个窗口同时考虑高程、纬度和季节因子的8)模型方程,进而构建了顾及时空因素的高精度8)全球格网模型。联合未参与建模的2015年全球GGOS大气格网8)数据和2015年全球412个探空站资料,验证了GGTm模型进精度和适用性。结果表明:（1）以GGOS大气格网8)数据和探空站资料为参考值,GGTm模型在全球计算8)的精度分别为2.89K和3.54K,其与全球广泛使用的Bevis公式和GPT2w模型相比体现出了最优的精度和稳定性,尤其在高海拔地区使用GGTm模型表现出了显著的优势;（2）相比于GPT2w-1和GPT2w-5计算的8)信息,GGTm模型在全球的精度分别提升了8%以上和12%以上。此外,将GGTm模型用于全球GNSS水汽反演,其引起的水汽估计理论RMS误差和相对误差分别为0.26mm和1.28%。GGTm模型较好地解决了8)区域模型的全球化适用问题,由于GGTm模型在使用时不依赖于气象参数且能提供高精度的8)信息,因此其在全球实时高精度GNSS水汽探测中具有重要的应用。