电离层是日地空间环境的重要组成部分,电离层的变化与太阳活动有着密切关系,电离层对导航定位、航空航天、通信以及空间天气的预报预警等方面有着显著影响,因此探究电离层的结构并构建高精度电离层模型具有重要意义。目前,全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）已经成为了电离层探测最为有效的手段,本文基于GNSS数据开展电离层建模研究,并且基于构建的电离层模型分析电离层的时空变化特征,其主要研究工作如下:针对电离层层析中的不适定问题以及未被射线穿过的像素体中的电子密度依赖于背景模型给出的初始值问题,本文提出了一种新的电离层层析反演方法。该方法在垂直方向上采用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function,EOF）将原问题进行转化从而降低方程中的条件数。在水平方向上施加平滑约束然后采用代数重构算法进行求解。重构结果显示新算法反演结果与电子密度模拟真值吻合。为了验证新算法在电离层扰动时的效果,利用新方案重构了暴时欧洲区域电离层的三维电子密度分布,重构的电离层峰值密度和峰值高度与测高仪的观测结果整体上吻合较好,表明新算法对磁暴期间电离层电子密度的时空分布的重构具有较好的效果。随着多种卫星导航系统的发展,多系统融合建模已经成为了电离层建模的发展趋势。本文将BDS3以及GAILEO系统纳入到全球电离层建模中,并且同时估计卫星以及接收机的差分码偏差（Differential code bias,DCB）,同时为了提升海洋区域电离层模型的精度,引入了海洋测高卫星数据。结果表明在加入GAILEO以及BDS3系统后,卫星穿刺点数量以及分布范围都有了明显的提升,从而提升了电离层模型在陆地上以及海洋区域的精度,特别是海洋区域的精度得到了大幅度提升,GAILEO以及BDS3的卫星DCB的计算结果与官方发布的产品具有较好的一致性。针对2021年11月发生的磁暴事件,本文采用欧洲定轨中心（Center for Orbit Determination in Europe,CODE）所提供的全球电离层模型（Global Ionospheric Model,GIM）监测了欧洲区域电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）的变化情况。为了分析磁暴期间的电离层不规则扰动现象,采用欧洲区域的GNSS数据计算了TEC变化率（Rate of TEC Index,ROTI）,为了监测电离层在垂直方向结构上的变化并分析电离层的扰动的物理机制,采用了当地的测高仪数据以及O/N2数据,结果表明发生磁暴期间欧洲区域电离层的变化状态比较复杂,高纬度区域出现了大量的电离层不规则体,磁暴期间电离层的峰值高度明显升高,这一现象的成因是由于O/N2成分以及东向穿透电场共同作用的结果。