随着已有磁测数据的积累、磁测技术的发展以及观测平台的增加,多个观测高度、多种数据类型的磁异常使得我们有可能采用三维磁化率反演方法研究地下空间磁性体的精细结构。论文以磁总场异常及其梯度作为研究对象,研究不同阶次磁异常数据之间的联合反演方法。同时为了克服强剩磁条件下对磁总场异常及其梯度的影响,选择由磁总场异常转换计算得到的磁异常总模量,以及磁总场异常三方向梯度的总幅值(总梯度模)作为强剩磁条件下的主要研究对象。由于总磁场异常及其梯度的反演为线性过程,而总模量和总梯度模的反演过程为非线性过程,因而采用可同时满足此两种反演过程的常规物性反演方法进行求解,并对其反演流程及相关技术细节如最优正则化参数的选取、对数转换法实现物性边值约束、共轭梯度法求解线性方程等进行了详细叙述。然后在此基础上对场源体的形态与模型目标函数的关系进行了探讨,并提出了根据模型空间剖分方式和场源体形态的最优模型目标函数的初步构建策略,为后续章节通过修改模型目标函数实现约束反演提供思路。论文通过如下两种方式来实现磁总场异常及其梯度的联合反演：其一是增加数据信息量,其二是增加模型结构方面的信息量。针对第一条,基本思路为磁异常及其梯度数据同时加入拟合差函数中,充分利用多类型数据所包含的信息量来提高反演结果的稳定性。所采用的数据组合类型有两种,一般情况下的磁总场异常及其梯度联合反演,及强剩磁条件下的磁异常总模量和磁总场异常总梯度模联合反演。针对第二条,则是利用异常及其梯度数据中包含的场源位置和形态等结构方面的信息,将其提取并转换为可加入模型目标函数中的权系数,进而约束磁异常数据反演来提高计算结果的稳定性和可靠性。依据此思路本文选用概率成像法获取场源体边界,以及谱分析法估算场源体磁性底面埋深两种方法来实现自约束反演。通过大量二维与三维理论模型计算,将所有联合反演方法计算结果与非联合反演结果对比分析,讨论了联合反演方法的可靠性和优越性；并对各种方法均选用了相应的实际数据进行处理,验证了联合反演方法的有效性和实用性。