大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。在高精度、高分辨率(似)大地水准面模型的支持下，利用GPS技术可以直接测定正高或正常高，从而取代传统繁琐的水准测量方法，使得平面控制网和高程控制网分离的传统大地测量模式成为历史。因此，精化大地水准面是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务之一。然而，地区大地水准面或似大地水准面的精化需要大量的野外观测数据，怎样在数据有限的情况下，开展科学研究，并得到预期的效果便是摆在科学工作者面前一个极大难题。 本文首先系统介绍了精化大地水准面的原理和方法，然后对其中的几何法和重力法分别做了详细的论述和研究，并利用地球重力场模型解算出高程异常、重力异常、垂线偏差等重要重力场参数，实现了重力场模型的三维可视化。在用组合法确定大地水准面的时候，提出利用灰色模型来拟合高程异常的残差序列。根据灰色系统理论，已知信息的系统称为白箱，未知信息系统称为黑箱。而灰色系统是部分信息确定、部分信息不确定的系统。灰色系统理论以有限的数据为基础，通过原始数据的累加生成得到可建模数据，从而来建立数学模型的。它通过对“部分”已知信息的生成、开发去了解、认识现实世界，实现对系统运行行为和演化规律的正确把握和描述。本文在背景值的选取上抛弃以往那种总是采取紧邻均值生成背景值的惯例，而采用以加权紧邻值来得到背景值，并且扩充权值的取值范畴。在灰色模型的取用上采用加权模型和加权残差模型修正相结合的办法来对高程异常差值序列进行模拟。通过理论分析和实验验证，证实采用本文解算正常高的方法可以满足一般工程测量的需要。这样可以实现GPS定位技术在平面测量和高程测量上的统一，极大提高劳动生产率和工作效率，这样对构建“数字中国”、“数字城市”的地理空间框架具有非常重大的现实意义。