重力勘探在解决密度存在差异的地质问题时具有一定的优势,然而重力异常是来自不同深度、不同尺度场源体综合响应及共同叠加的结果,因此常规的重力资料很难获得真正意义上的三维空间的地质结构、构造等特征。密度是反映地质体特征的一个重要物性参数,而重力场源体的密度与重力场密切相关,为了能够获得三维地质空间的分布特征及规律,更精细地达到解决地质问题的目的,开展三维密度反演及可视化方法研究具有重要的理论价值和广泛的应用前景。但是三维重力资料的正反演研究远比二维复杂,如正演计算速度,反演算法的合理性,所建地质模型的实用性等等都是需要研究并需解决的关键性问题。本文正是以此关键问题为出发点,采用重力异常正演的快速算法开展了三维重力异常正演的研究,采用最小二乘法开展了三维重力密度反演的基础研究。基于MATLAB平台开展了三维地质模型数据可视化的研究。本文具体的研究内容主要包括以下三个部分:1)在三维地质体数据可视化研究中,根据密度是反映地质体特征的一个重要物性参数,开发研制出三维地质体数据加载可视化模块。采用三维网格化函数、三维数据数值光滑函数来构造三维地质体数据。并且应用MATLAB三维数据可视化函数,三维等值线函数、三维旋转函数、图形图像处理函数以及一些底层的句柄控制函数,实现了三维地质体密度等值面和密度全空间切片的显示。2)在三维重力场正演研究中,采用三维网格划分的技术将地下三维空间网格化,并建立规则的长方体模型,用有限的网格节点代替连续的求解空间。并推导出了重力异常的正演快速算法,来解决正演计算速度的问题。应用长方体地质模型的正演理论,编出了长方体单元模型的三维重力异常正演计算程序。以立方体地质模型为基础对三维重力场进行特征分析,得出了地质体顶界面埋深越大,重力异常值越小;地质体走向长度越大,异常场的幅值越大;地质体下延深度参数为反演中不灵敏的参数;地质体宽度参数是地下三维体几个参数最灵敏的反演参数。3)在三维重力场密度反演研究中,在充分考虑模型参数的大小和三维密度正演计算速度的前提下,应用最小二乘算法实现了重力场的三维密度反演。基于最优化选择法思路,编出了长方体单元模型的三维重力异常反演计算程序。以立方体地质模型、长方体地质模型和复杂地质模型为基础,开展了三维重力反演的研究。