重力勘探是获得地下目标体密度分布的重要手段之一,在油气、金属及非金属矿产、工程及环境勘探中有广泛应用。三维反演是重力勘探中定量解释的重要方法及研究热点,然而由于地下目标体密度分布复杂、实际地质情况多样以及反演法存在的多解性,经典的三维反演法仍存在诸多的不足。首先,模型约束为光滑约束的三维反演所获得的反演结果通常会存在冗余构造,只能大概的反演出目标体的中心埋深及边界形态,无法反演出目标体的准确边界信息。其次,工区通常会通过岩性收集或测井等其它方法获得目标的密度准确值,然而经典的三维反演法无法充分利用已知物性来获得剩余密度高度聚焦的计算结果。最后,重力梯度数据相较于重力数据有更高的分辨率,对地表密度变化更为敏感,然而怎样充分利用梯度数据来进行反演计算以获得更为准确、稳定的反演结果还待研究。针对以上三个问题,本文首先开展了重力数据三维紧凑反演方法的研究。基于场源体积最小化以及异常数据拟合建立并求解目标方程,并将先验物性信息作为反演计算的“目标密度”。模型试验显示,该方法在先验物性信息准确的条件下能够获得具有尖锐边界及轮廓准确的反演结果,然而在先验物性信息未知或不准确时,反演结果往往会不理想,会存在过稀疏等问题。为解决紧凑反演过度依赖“目标密度”问题,本文又开展了模型约束为紧凑约束和光滑约束组合的重力数据紧凑三维反演方法的研究,通过相同模型试验,改进后的方法在不需要“目标密度”的同时也能准确反演出异常体的分布形态。改进后的方法在保留紧凑反演法优点的同时有更广泛的适用性。同时,本文还对重力及重力梯度数据在紧凑反演法中所获得的不同反演结果做了对比分析研究,通过对比分析,发现梯度数据gxy获得的反演结果要优于其它数据。最后本文将改进后的反演算法应用到毛北地区重力数据中。结果显示,反演得到的异常岩体的埋深、走向以及剩余密度大小均与实际资料相符。