重力场探测技术随着时代的发展而进步,重力场测量呈现了从地面、海洋、航空到太空的多手段、多类型和多层次的信息获取模式。利用航空重力测量确定地球重力场可归结为求解一类特殊的物理大地测量边值问题。为此,本文围绕航空重力边值问题、扰动重力数据融合处理与应用、重力场调和分析和超高阶重力场模型构建等开展了相关研究和探索,主要工作与创新点有:1.针对豪汀积分中央区奇异性问题提出了一种豪汀积分中央区改正方法,研究了豪汀积分核函数改进方法,利用改进的豪汀核函数结合扰动重力数据构建了区域似大地水准面。2.推导了基于格林积分公式利用扰动重力以实际地形面为边界面推求外部扰动重力三分量的公式,并推导了基于豪汀积分公式利用扰动重力计算扰动重力三分量的公式。3.针对点质量模型计算矩阵的病态性问题研究了点质量模型构建的Tikhonov正则化方法,以地面重力测量数据作为控制的航空重力数据向下延拓。4.针对实际航空重力测量中相邻测区的飞行高度不同的问题,提出了基于扰动重力径向导数的调平方案,在数值实验中取得了有益的成果。5.研究了多种类型的航空重力数据向下延拓方法,并设计数值试验对不同方法进行了对比分析,从而为实际航空重力测量数据的向下延拓处理提供了方法选择。6.推导了航空重力数据延拓处理常用带限边值问题的带限核函数解,建立了航空重力向下延拓的带限边值问题积分解和局域应用的离散逼近算法,较好地解决了延拓的不稳定性问题,为拓展航空重力测量数据的工程化应用奠定了必要的技术基础。7.提出了非整数阶Legendre函数计算的整数阶递推插值实现算法,构建了空中和地面扰动重力和高程异常融合处理的球冠谐逼近模型,利用3种不同地形类别区域的仿真数据,验证了基于球冠谐的地面与航空重力数据融合延拓方法的有效性。8.从重力场模型的基本观测方程出发,在法矩阵块对角化的基础上,进行了一系列优化,解决了大型矩阵存储及计算效率低下的难题,实现了超高阶重力场模型小存储、高效率的最小二乘解算。9.完善改进了圆环调和分析方法,提出了两种便于并行实现的改进算法,极大地提高了球面调和分析处理的效率,为高分辨率数据的球谐分析提供了工具。