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电离层作为日地空间环境重要的组成部分一直被学者们广泛研究,首先,电离层延迟对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的导航和定位误差有着重要的影响,其次,利用GNSS监测电离层的变化活动是目前为止最为精确的监测手段。最后,人类对电离层的研究对于生活在地球上的我们意义非凡。本文重点研究了利用GPS双频观测值计算电离层穿刺点(Ionospheric Pierce Point,IPP)处垂直电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)的原理和方法,分别选择某特定区域的若干个GPS监测站和全球169个监测站进行了区域和全球的电离层穿刺点VTEC的计算,利用克里金(Kriging)插值算法内插格网点电子含量数据,并在此基础上,比较了克里金插值、距离反比加权内插与IGS利用15阶球谐函数所计算格网点电子含量的差别,通过结果比较,证明了克里金插值算法较距离反比内插方法精度更高。此外,本文还对单频用户常用的电离层模型进行了研究,包括Klobuchar模型、NeQuick模型、NTCM-BC模型等,并得出一些结论。本文的主要研究内容如下:1.介绍了电离层的分层结构和研究历史,以及电离层对GPS信号伪距观测和载波相位观测产生的影响;2.对利用GPS双频观测值计算电离层穿刺点VTEC的原理和方法进行了详细的阐述,包括电离层穿刺点经纬度的计算,观测方程的建立,推导了其具体计算步骤,并获得了由GPS双频观测值计算穿刺点VTEC的程序实现;3.将地统计学中的克里金方法引入到了GPS计算电离层VTEC领域,研究了适合电离层电子含量数据的变异函数模型。比较了距离反比内插和Kriging插值以及GIM的15阶球谐函数模型绘制电离层地图的精度,通过实例,验证了克里金插值算法较距离反比加权内插的效果更好。4.比较了Klobuchar、NeQuick和NTCM-BC三种模型,并得出NTCM-BC模型和NeQuick模型在一定程度上较Klobuchar模型精度更高的结论。