本文的选题紧紧围绕电离层本征模分析与电离层观测资料融合（再分析）展开。首先，基于国际参考电离层(International Reference Ionosphere，IRI)模型计算的全球电子密度数据，利用经验正交函数分析方法，分解了全球电离层电子密度的时空变化，得到它的本征模和系数。然后，利用多源TEC资料建立观测方程，按最小二乘法求解这个本征模的系数，得到1998年6月至2014年12月的全球再分析电子密度，并讨论了再分析资料中的几个电离层参量的变化特征。接下来，为了说明再分析资料的可靠性，我们选取了三组不同类型的电离层数据与再分析结果进行比较和评估，包括全球TEC地图、测高仪台站的F2层临界频率、低轨卫星掩星GPS反演结果等，作为检验再分析结果的参考。最后，从再分析资料的应用角度出发，分析了赤道异常和季节异常这两种电离层异常现象。在各个对比部分，我们还以国际参考电离层模型为参照，检验再分析结果是否能够改进对电离层全球电子密度的估计。　　本文的具体工作和主要结果如下:　　1、基于IRI2012模型的电子密度计算结果，利用经验正交函数分析方法，对全球电离层电子密度进行特征分解，并讨论了这组经验正交函数分析结果的变化特征，其中，第一阶主要反映了电子密度的平均值，第二阶和第三阶则分别反映了电离层电子密度峰值所在的高度和电子密度剖面的厚度。　　经验正交基函数描述了电子密度沿磁纬、磁地方时以及垂直高度的变化，其中，水平方向上的磁纬与磁地方时以球面谐和函数的形式表达;它的系数则反映了太阳活动水平和月份两个因素的影响。　　利用IRI2012模型计算了一组电子密度数据，它是关于磁纬、磁地方时、高度、月份和太阳活动水平的五维数据。磁纬、磁地方时和高度(90-20200km)共同构成了电离层电子密度随空间分布的基本坐标系，而月份和太阳活动水平则代表了全球电子密度在时间轴上的演化。磁地方时按照1小时的均匀间隔选取;磁纬则按照球面面积近似均匀的办法选取;高度采用对数坐标，在对数坐标系下保持均匀步长;月份为1到12月，太阳活动水平取四个等级，由太阳10.7cm射电流量指数（70，100，150和210太阳射电流量单位）来表示。为了保证水平空间的均匀性，我们利用球谐函数表示每个固定高度面内的电子密度分布。最后，利用经验正交函数将电子密度的空间和时间变化分离，构成了基于经验正交函数分析的本征模和系数，本征模由三维的空间（磁纬、磁地方时和高度）分布构成，而系数反映的是二维时间信息，即月份和太阳活动性。其中，第一阶反映了包括电离层背景电子密度的平均变化特征，即电子密度的强度;第二阶决定了电离层电子密度峰值所在的高度;第三阶则控制了电子密度剖面的厚度。　　2、利用上面建立的全球电离层电子密度本征模，我们利用1998年6月至2014年12月地磁平静条件下的全球TEC多源数据的月平均资料建立了观测方程;根据最小二乘法得到了全球电子密度月均值的再分析结果;从再分析结果中提取了几个主要的电离层参量，包括TEC、F2层峰值电子密度(NmF2)及其所在高度(hmF2)，以及四个固定高度面上的电子密度等，从整体上和典型高度两个角度讨论了电离层参量关于时间和空间的变化。　　3、利用不同的独立观测资料，对上述再分析结果进行了质量和精度评估，结果表明，再分析资料与观测吻合，相对于观测结果的精度优于IRI模型的预测。　　我们选取了三组不同类型的电离层数据与之进行比较，分别是2011年8月的全球TEC地图、2000-2014年的测高仪台站F2层临界频率、2006年7-8月间的COSMIC掩星GPS反演结果，同时也将IRI模型估计的结果作为对比。由于再分析结果中使用的是地磁平静条件的月均值数据，这些电离层数据也都处理成了地磁平静条件下的月均值再进行后续比较。　　4、利用全部的再分析TEC和电子密度，从整体和部分高度的角度研究了电离层异常现象，包括赤道异常、年异常和冬季异常等。结果发现，再分析资料给出的这些异常现象符合现有的研究成果以及相应的物理解释，并且提供了高度分辨的信息。　　我们选取了147km，348km和704km这三个固定高度，分别代表电离层的F1层，F2层，以及顶部区域所在的高度。相比于TEC，在这些固定高度面上的电子密度变化，可以提供高度分辨的信息，方便了解各种异常现象的高度变化。我们从这些电离层参量中提取了赤道异常区位置和相应的电离层特征参数，并计算了它们的年度异常指数，年变化和半年变化的相对幅度，年变化的对称指数和非对称指数等参数。　　综上所述，本文基于经验正交函数分解而得到全球电离层电子密度的本征模，可以结合TEC资料建立观测方程而重建出全球电离层电子密度。在此基础上，完成了1998年6月至2014年12月地磁平静条件下的全球多源TEC月均值资料再分析，并讨论了这些再分析资料中的几个典型参量的变化特征，它们不仅反映了F2层峰的信息，还可以反映出不同高度上的结果。经过多组对比来进行质量评估，结果表明，再分析结果均显示了优于传统的IRI模型的地方。最后，利用所有再分析资料，完成了多个电离层参量尤其是固定高度面的电子密度的时空分布及其异常特征分析，结果表明，再分析TEC与已有的研究结果基本一致。再分析电子密度则提供了高度分辨的信息，这也是再分析资料优于传统的积分观测资料的地方，显示了再分析资料的应用前景。上述工作表明，利用经验正交函数分析和全球多源TEC观测资料来重建全球电离层电子密度，是一种电离层数据同化的有效方法，有关方法可以进一步推广到电离层现报应用中。