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对流层延迟是GNSS定位导航的主要误差来源之一，精确的对流层延迟估计有利于载波相位整周模糊度固定和定位精度的提高，对于GNSS导航、定位和授时也有着重要的意义。另一方面，对流层延迟中包含了丰富的水汽信息，也被用于水汽反演、气象监测及预报等多领域的研究。对流层延迟的确定方法有三种，分别是外部修正法、模型改正法以及参数估计法。其中，模型改正法因为其高效便捷的特点而被广泛应用。而今随着GNSS连续运行参考站的建设，可获取的对流层延迟量数据日益丰富，这也为模型改正法的研究创造了有利的条件。
以Saastamoinen模型为主的传统对流层延迟模型，在有精确的气象数据的情况下能够实现cm级精度;而在无气象数据时，一般采用标准气象参数，计算结果为常数，误差较大。现有的对流层延迟经验模型，如UNB、GPT以及IGGtrop系列等，因仅考虑ZTD的周年及半年变化特性，而未顾及ZTD序列及区域的短时变化特性，导致有时计算的ZTD精度较差。高精度GNSS实时定位的发展，对对流层延迟改正提出了高时效、高精度及高时空分辨率的更高需求。如何利用区域分布测站的对流层延迟量进行实时空间建模，以用于增强区域内的GNSS.PNT也成为了一种研究热点。本文针对上述内容开展了以下4个方面的工作:
1.基于小波和自回归方法提出了一种单站zTD预测模型。
顾及对流层延迟多频段的信息，提出了一种基于小波.自回归方法的预测模型--WAMIX。该模型首先采用IGS站的ZTD产品进行建模，经谐波函数提取长周期项后，对其残差序列进行小波分析，分解成低频信号和高频噪声分量。然后对低频信号建立自回归模型一AR。最后联合谐波拟合及AR模型实现对流层的预测。本文统计了根据7个测站150天ZTD序列经WAMⅨ模型建模后的30天预测结果进行统计，结果显示WAMIX模型较GPT2w、IGGtrop SH以及单一的谐波拟合模型精度提升16.7％，RMSE为3cm。
2.分析并总结了中国区域zTD时空变化特性。
基于中国陆态网提供的179个GNSS测站的2013年-2016年的ZTD时间序列，综合分析了中国区域ZTD的时空变化特征。结果显示，中国区域单站ZTD时间特性主要表现为周年及半年周期特性，最大年变化量为0.2-0.6m;日变化呈随机性，最大目变化量为0.05-O.35m。此外，中国区域ZTD空间分布呈东南至西北方向降低，与高程呈显著负相关。为进一步确定ZTD的空间分布特性，本文根据ZTD指数高程变化公式，将各站ZTD归算至海平面;然后对归算后的ZTD进行了谐波拟合，将拟合系数和经纬度进行相关性分析。结果显示，中国区域ZTD的年相位基本一致，约为.2;其中，ZTD的年平均量与纬度呈显著负相关;ZTD年振幅量及半年振幅量与纬度之间的相关系数较大，和经度的相关系数较小;ZTD的曰变化量与经度之间的相关系数较大，和纬度的相关系数较小。
3.评估经验对流层延迟模型uNB3m、GPT2w以及IGGtmp.SH在中国区域的改正精度。
以中国陆态网179个测站2013年-2016年的ZTD时间序列产品为真值，通过UNB3m、GPT2w以及IGGtrop_SH三种经验模型分别计算各测站相应的ZTD值，系统分析并比较了上述三种ZTD经验模型的解算精度。在中国区域，上述的三种模型均具有显著的地理空间分布性，东南区域的解算精度低于西北区域，东南部分沿海地区的均方根误差RMSE大于7cm。实验结果统计表明，中国区域范围内，UNB3m模型改正效果最差，RMSE为51.74mm;GPT2w模型和IGGtrop_SH模型效果接近，其IWSE分别是37.47mm和37.4mm。其中，IGGtrop_SH模型的偏差较GPT2w模型要更加稳定，即中国区域测站较大偏差出现的概率更小。综合考虑，三种经验模型中IGGtrop SH模型在中国区域改正效果最好，GPT2w模型次之，UNB3m模型最差。
4.基于球谐函数展开构建了中国区域zTD经验模型。
球谐函数展开适用于表达值在空间各方向的复杂变化，因此该方法对于区域ZTD建模是一种有效的手段。本文采用球谐函数展开的方法，结合ZTD高程方向的指数变化公式进行区域ZTD建模，提出了经海平面归算后ZTD进行球谐函数展开以及融合IGGtrop SH模型进行球谐函数展开的两种方案。研究了GNSS参考站数量及球谐函数展开阶数对建模的影响，并通过与ZTD四参数模型，改进参数模型以及IGGtrop SH模型的解算结果对比，对上述的两种球谐函数展开方案予以检验。结果显示，球谐函数展开方法适用于区域ZTD建模，相对于对比的其他三种模型且至少有平均偏差6.12mm，均方根误差5.14mm的改进。其中，融合IGGtrop SH模型的球谐函数展开方案较单一球谐函数展开效果更好。
以Saastamoinen模型为主的传统对流层延迟模型，在有精确的气象数据的情况下能够实现cm级精度;而在无气象数据时，一般采用标准气象参数，计算结果为常数，误差较大。现有的对流层延迟经验模型，如UNB、GPT以及IGGtrop系列等，因仅考虑ZTD的周年及半年变化特性，而未顾及ZTD序列及区域的短时变化特性，导致有时计算的ZTD精度较差。高精度GNSS实时定位的发展，对对流层延迟改正提出了高时效、高精度及高时空分辨率的更高需求。如何利用区域分布测站的对流层延迟量进行实时空间建模，以用于增强区域内的GNSS.PNT也成为了一种研究热点。本文针对上述内容开展了以下4个方面的工作:
1.基于小波和自回归方法提出了一种单站zTD预测模型。
顾及对流层延迟多频段的信息，提出了一种基于小波.自回归方法的预测模型--WAMIX。该模型首先采用IGS站的ZTD产品进行建模，经谐波函数提取长周期项后，对其残差序列进行小波分析，分解成低频信号和高频噪声分量。然后对低频信号建立自回归模型一AR。最后联合谐波拟合及AR模型实现对流层的预测。本文统计了根据7个测站150天ZTD序列经WAMⅨ模型建模后的30天预测结果进行统计，结果显示WAMIX模型较GPT2w、IGGtrop SH以及单一的谐波拟合模型精度提升16.7％，RMSE为3cm。
2.分析并总结了中国区域zTD时空变化特性。
基于中国陆态网提供的179个GNSS测站的2013年-2016年的ZTD时间序列，综合分析了中国区域ZTD的时空变化特征。结果显示，中国区域单站ZTD时间特性主要表现为周年及半年周期特性，最大年变化量为0.2-0.6m;日变化呈随机性，最大目变化量为0.05-O.35m。此外，中国区域ZTD空间分布呈东南至西北方向降低，与高程呈显著负相关。为进一步确定ZTD的空间分布特性，本文根据ZTD指数高程变化公式，将各站ZTD归算至海平面;然后对归算后的ZTD进行了谐波拟合，将拟合系数和经纬度进行相关性分析。结果显示，中国区域ZTD的年相位基本一致，约为.2;其中，ZTD的年平均量与纬度呈显著负相关;ZTD年振幅量及半年振幅量与纬度之间的相关系数较大，和经度的相关系数较小;ZTD的曰变化量与经度之间的相关系数较大，和纬度的相关系数较小。
3.评估经验对流层延迟模型uNB3m、GPT2w以及IGGtmp.SH在中国区域的改正精度。
以中国陆态网179个测站2013年-2016年的ZTD时间序列产品为真值，通过UNB3m、GPT2w以及IGGtrop_SH三种经验模型分别计算各测站相应的ZTD值，系统分析并比较了上述三种ZTD经验模型的解算精度。在中国区域，上述的三种模型均具有显著的地理空间分布性，东南区域的解算精度低于西北区域，东南部分沿海地区的均方根误差RMSE大于7cm。实验结果统计表明，中国区域范围内，UNB3m模型改正效果最差，RMSE为51.74mm;GPT2w模型和IGGtrop_SH模型效果接近，其IWSE分别是37.47mm和37.4mm。其中，IGGtrop_SH模型的偏差较GPT2w模型要更加稳定，即中国区域测站较大偏差出现的概率更小。综合考虑，三种经验模型中IGGtrop SH模型在中国区域改正效果最好，GPT2w模型次之，UNB3m模型最差。
4.基于球谐函数展开构建了中国区域zTD经验模型。
球谐函数展开适用于表达值在空间各方向的复杂变化，因此该方法对于区域ZTD建模是一种有效的手段。本文采用球谐函数展开的方法，结合ZTD高程方向的指数变化公式进行区域ZTD建模，提出了经海平面归算后ZTD进行球谐函数展开以及融合IGGtrop SH模型进行球谐函数展开的两种方案。研究了GNSS参考站数量及球谐函数展开阶数对建模的影响，并通过与ZTD四参数模型，改进参数模型以及IGGtrop SH模型的解算结果对比，对上述的两种球谐函数展开方案予以检验。结果显示，球谐函数展开方法适用于区域ZTD建模，相对于对比的其他三种模型且至少有平均偏差6.12mm，均方根误差5.14mm的改进。其中，融合IGGtrop SH模型的球谐函数展开方案较单一球谐函数展开效果更好。