电离层是构成大气层的重要成分之一,也是卫星导航领域的研究热点,研究电离层的时空变化特性以及监测其异常特征,不仅有助于掌握电离层时空演变规律,从而提高导航定位精度,还可以发现电离层扰动变化的产生机制,对极端事件(如海啸、地震等)进行解释甚至预报。随着卫星导航领域的不断发展,电离层的研究呈现跨越式发展。学者们可以利用双频观测数据求出高精度电离层TEC,再通过电离层层析技术,就可以得到高精度三维电子密度,这为研究电离层的空间构造打下坚实基础。在长期的地震监测预报研究中学者们发现,电离层会受到地震的影响而发生异常变化,且这种变化有着较为明显的时间规律。但是电离层异常受磁暴等多种因素影响,因此研究磁暴期间电离层异常有助于发现电离层异常变化规律,更好地分析异常原因。随着电离层层析技术的发展,对电离层异常的研究从时间域向空间域拓展,研究异常区域的空间分布特性具有更加实用的价值。电离层CIT技术在近二十年来快速兴起,然而因为电子密度反演问题的复杂性,目前还存在一系列的问题亟需解决。本文针对电离层层析算法展开相关研究,提出一种自适应乘法代数重构算法,有效提高电子密度迭代精度,并利用层析技术对VTEC投影函数进行改进,提出一种基于电离层层析技术的VTEC投影函数模型。最后对地震发生前以及磁暴期间电离层扰动变化情况进行相关研究,得到重要结论。本文主要从三个方面展开研究。1.针对乘法代数重构算法(MART)反演电子密度存在的部分问题,提出了一种自适应电离层层析新算法(AMART)。该算法一方面在MART算法的基础上,根据射线穿越像素点的截距和电子密度值合理的分配迭代差值;另一方面通过改进迭代过程中的松弛因子,改善其自适应性,达到提高精度的目的。实验结果表明利用新算法得到的电子密度精度明显优于MART算法,具有显著的优越性。2.电离层单层模型中使用的VTEC投影函数仅考虑卫星与测站连线的高度角因素,未考虑方位因素,导致投影结果偏离真实值,尤其是在高度角较低时,精度较差。针对这个问题,利用层析技术改进VTEC投影函数模型,提出了一种新的VTEC投影模型。新模型采取分段投影的方式,充分考虑射线方位因素,结果表明新模型的投影精度明显优于传统投影模型,随高度角降低,优势逐渐变大。3.分别对磁暴期间和震前电离层扰动情况展开研究,通过分析磁暴期间全球电离层异常平均值和地磁指数的相关性,发现异常平均值与磁暴强度呈明显的正相关,且存在一定的滞后性;通过分析震前电离层异常,发现在地震之前震区上空电离层会出现长时间异常情况,可视为地震前兆。