传统的地球物理反演方法是在正则化理论基础上,通过引入模型长度最小或者最大平滑稳定泛函等来实现的,然而这些传统反演方法均不能清晰的反映真实地质构造。OlegPortniaguine等人(1999年)提出了聚焦反演成像法,此方法是建立在最小支撑泛函稳定器的基础上的,结合惩罚泛函,能反演出比传统反演方法更清晰、更聚焦的图像。本文根据重力梯度异常三维正演的相关理论与公式,编写了重力梯度异常三维正演计算的C++程序,并通过模型实验,与Zhdanov(2004)的正演异常结果进行对比分析,充分证明了本文C++正演程序的正确性。重点研究了重力梯度异常三维聚焦反演方法的基本理论以及相关公式,编写重力梯度异常三维聚焦反演方法的C++程序,进行一系列模型实验,将本文模型实验反演结果与传统最小长度模型反演结果进行对比分析,模型实验表明,聚焦反演方法能得到与真实模型更加接近的反演效果,尤其对于简单地质体反演效果更好。本文研究了聚焦参数的选取方法,通过理论分析与模型实验,列出聚焦参数的一系列影响因素。通过使用再加权共轭梯度算法求解目标函数的最优值问题,改善重力梯度异常反演深度分辨率低的问题,实现反演迭代过程的稳定收敛。通过对不同迭代控制结束条件的讨论,分析其相应的优缺点,节约反演计算时间,极大的提高了反演的效率。为了改善反演效果,对精确数据与含噪声数据分别进行了联合反演的探索等,实验表明,联合反演能得到比单分量反演更好的反演结果,其反演结果密度分布与真实模型更加接近。总之,本文针对三维重力梯度异常聚焦反演做了非常详尽的研究和探索,从公式推导、方法实现、参数影响因素分析到模型实验都做了许多工作,为该方法的进一步研究和在重力勘探中的实际应用创造了有利条件。