重力勘探具有勘探深度大,勘探成本低等特点,是地球物理勘探的重要组成部分。而重力和重力梯度数据的反演是重力勘探解释的重要组成部分。重力梯度数据是重力位的二阶导数,在求导的过程中,低频信号被压制,高频信号被增强。因此,重力梯度数据包含的高频信息较多,重力数据包含的低频信息较多。将重力和重力梯度数据做联合反演能实现二者包含信息的互补。随着重力梯度仪的研制,重力梯度数据的物性反演和应用也成为了重力勘探领域的热点。相关成像是一种快速成像的方法,由于其不需要求解大型方程组的最优化问题,能快速得到地下构造的分布,该方法具有的效率高等优点也得到了国内外研究学者的青睐。本文开展了重力与重力梯度的三维相关成像方法研究,并实现了原始重力数据与其重力梯度数据的联合反演方程构建及求解,提高了单一重力异常数据反演的稳定性和精度。为了进一步提高物性反演的深度分辨率,将相关成像结果作为先验信息约束到反演计算中,获得了更加准确的物性参数分布。本文首先给出重力和重力梯度数据相关成像的基本原理,通过模型试验给出相关成像的结果,并将相关成像方法应用于加拿大McFAULDS湖地区的实测重力和重力梯度数据中,得到了和实测区域异常分布一致的结果,为后续提出相关成像约束做好原理掌握和铺垫。本文选择再加权光滑反演方法参与到重力和重力梯度数据的联合反演、单分量反演和重力梯度数据的组合反演中,通过两个密度不同的长方体模型和台阶模型对比和分析了以上反演结果,得出了联合反演分辨率优于单分量反演,组合反演和联合反演的结果大致相似的结论。然后将基于相关成像约束的再加权反演方法和常规的再加权光滑反演的结果做出对比讨论,通过两个长方体模型试验得出了本文提出的基于相关成像约束的反演结果的分辨率优于常规的光滑反演结果的结论。最后将该方法应用于美国路易斯安娜州的文顿盐丘的实测数据中,取得了良好的应用效果。