总电子含量TEC是电离层物理学中的重要参数之一，被广泛应用于修正GNSS卫星信号的电离层延迟和电离层时空变化特性的研究。在实际应用中，电离层经验模型是获取TEC的重要途径之一。以TEC数据为背景建立的电离层经验模型可在整体上体现TEC的时空变化特性。但是，有些TEC经验模型的精度不高，在某些局部区域上不能准确描述电离层的时变特性。制约电离层TEC经验模型精度的主要因素有：①未能全面考虑电离层的变化规律(特别是异常现象)，并将其合理模型化；②TEC建模数据(如GIMs TEC)的精度在全球范围内不统一，建模过程采用等权方式是不合理的。本文针对制约电离层TEC经验模型精度的因素，从单站、区域和全球的角度，建立了若干电离层TEC经验模型。主要研究内容及成果如下：

(1) 基于GPS-TEC数据和非线性最小二乘拟合法，提出了一种单站电离层TEC经验模型(SSM-T1)。在法国的巴黎站(OPMT)、印度的班加罗尔站(IISC)、澳大利亚的塞杜纳站(CEDU)和南极半岛的奥伊金斯站(OHI3)对SSM-T1模型进行了测试。测试结果表明，SSM-T1模型在巴黎站、班加罗尔站、塞杜纳站上表现得很好，而在南极半岛的奥伊金斯站上空，SSM-T1模型却无法有效地描述TEC变化特性。模型的预测评估结果同样表明了SSM-T1模型在巴黎站、班加罗尔站、塞杜纳站上表现出了良好的预测能力，而在奥伊金斯站上空，该模型基本不具备对TEC的预测能力。分析发现：奥伊金斯站(OHI3)位于典型的MSNA区域，由于SSM-T1模型未考虑MSNA现象的影响，所以该模型不适合MSNA区域内的测站。

(2) 针对MSNA区域内的测站，本文相继提出另外两种单站电离层TEC经验模型，分别是SSM-T2模型和SSM-month模型。其中，SSM-T2模型是建立在SSM-T1的基础上，在TEC日变化分量中添加了MSNA改正项。模型测试结果表明，在南极半岛的奥伊金斯站上，SSM-T2模型与建模数据GPS-TEC拟合得很好，较好地描述了MSNA现象。另外一个模型为SSM-month，该模型是一个集合，包含了12个子模型，分别描述12个月的电离层TEC变化特性。SSM-month也可有效地描述奥伊金斯站上空的MSNA现象。最后，模型评估结果表明，SSM-T2-OHI3和SSM-month模型得到的TEC日变曲线与CODE GIMs符合得很好，具有较好的预测能力，优于IRI2016模型。

(3) 基于CODE GIMs和非线性最小二乘拟合法，分别建立了中国东北地区和京津唐地区的TEC区域经验模型，分别将其命名为TECM-NEC模型和TECM-JJT模型。这两个模型分别代表了MSNA区域和中纬度其他区域的建模方法。评估结果表明：TECM-JJT模型与GPS-TEC数据符合得很好，优于NTCM-GL模型和IRI2016模型；TECM-NEC模型能有效地描述MSNA现象和冬季夜间TEC增强现象，模型预测能力优于IRI2016模型。

(4) 针对全球TEC经验模型的局限性，提出了网格点式建模的思想，构建了一个全球TEC经验模型，命名为TECM-GRID。该模型包含了5183个子模型，分别对应全球范围内的5183个网格点。根据位置的不同，在MSNA区域选取SSM-T2模型作为子模型，其他区域选取SSM-T1作为子模型。基于每个子模型的模型残差、残差的RMS值和相对RMS值，测试了TECM-GRID模型对建模数据的拟合能力。最后，在建模时间以外的时间点上，利用IRI2016、NTCM-GL模型和CODE GIMs，对TECM-GRID模型进行了验证及模型比较。结果表明，TECM-GRID能较好地描述电离层EIA现象和MSNA现象，与CODE GIMs符合得很好，预测能力优于IRI2016和NTCM-GL模型。