随着地球物理仪器勘探效率、探测精度、数据参数和容量的不断提高，很多传统的位场（重、磁）数据自动解释方法由于存在精度低、计算分析复杂、人为干预多等缺陷而难以满足当今地球物理勘探的需求，快速的、高精度的位场自动解释方法成为地球物理工作者研究的热点问题。本文提出多种位场及其梯度异常自动解释的新方法，主要涉及小子域滤波法、边界识别滤波器、欧拉反褶积法、解析信号法、局部波数法、物性反演及相关成像法等，获得了更加令人满意的结果。实测重磁异常是地表到深部所有密度和磁性不均匀分布的综合反映，为了提取出目标体的异常需对综合异常进行低通滤波处理。频谱分析技术是进行重磁异常场分离操作的常用方法之一，但该类方法易模糊掉不同形态异常之间的界线特征。小子域滤波法是一种可有效保留异常之间界线特征的场分离方法，但常规小子域滤波法未充分考虑计算点本身已处于区域场以及弱异常去除等问题。本文提出优化小子域滤波法，该方法通过对常规方法的子域剖分方式和选取准则进行调整可更有效地完成场分离工作。理论模型试验表明优化小子域滤波法的输出结果更加合理、准确，有效地改善了常规小子域滤波算法存在的不足。将其应用于实际磁测数据的处理，能很好地完成数据的场分离工作，且相对常规小子域滤波法能更有效地保留异常的界线特征。边界识别是位场数据自动解释中必不可少的任务之一，其可清晰地反映出地层之间的界线以及场源体的分布范围。现有的边界识别滤波器大多仅能识别出较浅地质体的边界，而较深地质体的边界则比较模糊。为了改善这一问题，本文提出水平与垂直导数的相关系数法进行地质体边界的识别。通过理论模型试验表明该方法能同时识别出浅部与深部地质体的边界，且相对其它方法所识别出的边界更加清晰。将相关系数法应用于实际数据的解释，获得了断裂的水平位置及地层之间的界线，与实际地质资料对应较好。垂直导数受噪声干扰较大，会影响识别结果的稳定性，为此提出归一化总水平导数法进行地质体边界的识别。理论模型试验表明归一化总水平导数法能同时识别出浅部与深部地质体的边界，且相对其它方法更加稳定，受噪音影响较小。将其应用于实测重力异常的解释，获得了断裂的分布特征。但相关系数法和归一化总水平导数法所识别出的边界均存在一定程度的发散，不易准确地划分出地质体的分布范围。为了获得更加清晰地边界识别结果，提出增强型均衡滤波器，其为不同阶导数之间的非线性组合，并引入一种基于Laplace方程的垂直导数稳定算法来降低噪声的干扰。模型试验表明该方法能更清晰和准确地识别出地质体的边界，且对弱异常有更好地识别效果。将其用于实际数据的解释，所划分断裂的位置及走向均与实际地质资料相吻合，并发现了更多的细微构造。增强型均衡滤波器需要计算异常的三阶导数，当点距较大时高阶导数的计算是不稳定的，为此提出增强型局部相位滤波器，其仅利用一阶水平导数与二阶水平导数的非线性组合进行地质体边界的识别。理论模型试验证明该方法依旧能很清晰地识别出不同深度地质体的边界，且相对增强型均衡滤波器其结果更加稳定。将其应用于实际数据的解释，清晰地给出了地层的标记及异常体的分布范围。经研究发现现有边界识别滤波器在进行由正负密度体所产生的叠加异常的边界识别时会产生多余的干扰边界，本文提出优化边界识别滤波器，其通过在边界识别滤波器公式中加入一较小常数来消除多余边界的干扰，通过理论模型和实际数据试验证明了方法的有效性。将本文所提出的高分辨率边界识别滤波器插入到软件平台-Geosoft，补充和增强数据处理与解释功能，实现了方法研究向应用模块的迅速转化，与国外高端软件平台实现了良好地对接。随着位场勘探数据量的不断增大，地球物理人员更加倾向于利用自动解释方法进行数据的解释。但现有位场自动解释方法普遍存在计算条理不清晰、精度低、计算复杂等缺点。本文对自动解释方法中的欧拉反褶积法、解析信号法和局部波数法进行改进，使反演结果更加准确、稳定。扩展（梯度）欧拉反褶积法具有不受背景异常干扰的优点，相对常规欧拉反褶积法具有更广的应用范围。该方法有两种不同的求解策略，一是位置参数和构造指数同时求解出来；二是先计算异常体的位置参数再计算构造指数。现今均采用第一种策略进行异常的反演，本文推导出了利用第二种策略进行求解的公式，并通过理论模型对比了不同求解策略反演结果的差异，反演结果表明第二种求解策略的精度较高，且反演结果更加稳定。将第二种求解策略应用于铁矿区航磁异常的解释，获得了铁矿的实际分布特征，该项研究对于扩展欧拉反褶积法的实际应用具有很强的指导意义。解析信号法具有不受磁化方向干扰的特性，被广泛地应用于磁异常的解释。现有的解析信号法在进行深度和构造指数计算时需计算异常的三阶导数，这会明显地增大噪声的干扰，从而降低反演结果的可信度。本文提出三种优化的解析信号法，前两种方法需计算异常的二阶导数，而第三种方法仅需要计算异常的一阶导数，能有效地提高结果的准确性和稳定性。通过理论模型和实际数据试验证明改进的解析信号法能成功地完成磁异常的解释，且精度高于其它同类解析信号法，尤其是第三种解析信号法，其计算结果非常稳定和准确。局部波数法是近几年应用较为广泛的一种自动解释方法，其大多利用局部波数的导数进行深度和构造指数的计算。本文提出利用不同局部波数曲线之间的组合进行异常体参数的计算，可有效地降低噪声的干扰，提高反演结果的准确性。理论模型试验和实际数据应用证明改进局部波数法的反演结果精度较高。此外，还推导出一种可将位置参数和构造指数同时反演出来的局部波数法，对于大批量数据解释更有优势。通过理论模型试验和实际应用可以看出，该方法的精度不低于其它局部波数法，具有良好的实际应用效果。上述三种自动解释方法的组合可形成针对复杂应用对象的多种解释技术选项，有效地降低了解释结果的不确定性和风险。本文提出利用快速模拟退火法进行位场异常的物性反演，有效地避免了大规模方程的求解，提高了效率，并以异常的均方差和迭代前后属性参数的变化同时作为迭代停止条件，提高了计算结果的准确性。理论模型试验表明该方法可准确地完成密度和磁化率的反演，与实际地质模型相一致。将该方法应用于辽源市煤矿采空区重力异常的解释，获得了采空区的分布范围，其与电法测量结果一致。位场相关成像法是根据实测异常与假定场源所产生异常的相关系数来快速地确定地质体的空间分布。现有的相关成像法是利用球体模型来模拟地下地质体的形状，当场源体的实际形状与球体相差较大时，计算结果会产生较大误差。为了改善这一缺点，本文提出增强型位场相关成像法，其分别计算不同类型场源体引起异常与实测异常的相关系数，使相关系数取得最大值的场源体类型与实际地质体类型相一致，相关系数的最大值对应于地质体的中心，可同时完成场源体深度和类型的估计。磁异常的相关成像采用异常的解析信号来进行，有效地避免了磁化方向的干扰，且计算公式更加简单。理论模型试验表明该方法可成功地完成位场数据的反演，且稳定性较高，最后将其应用于上海实测磁异常的解释，获得了地下未爆炸物的分布范围。张量探测技术是一种新兴的地球物理观测手段，其能提供地质体在不同方向上的导数反映，能更准确地描述地质体的特征。但现今全张量数据的解释方法缺乏系统性的研究。本文提出张量局部波数法和方向解析信号法进行全张量数据的解释。张量局部波数法是利用张量局部波数组成的线性矩阵求解场源体的位置参数。理论模型试验证明张量局部波数法能成功地完成张量数据的解释，且精度高于常规局部波数法，将其应用于美国实测重力数据的解释，获得了地质体的深度，与已有的解释结果相一致。方向解析信号法是利用x,y,z方向的解析信号进行磁张量异常的解释，并采用水平方向解释信号进行异常体边界的识别。理论模型试验表明方向解析信号法能有效地完成磁张量数据的解释工作，且反演结果和识别出的边界受磁化方向影响较小。将其应用于某矿区实测磁梯度数据的解释，获得了铁磁性物质的分布形式。为了完善Geosoft平台高精度重磁数据处理与解释流程，将所提出的张量数据解释方法插入到该软件平台。