高精度、高分辩率地球重力场信息一直是大地测量研究热点之一。近年来,随着测量技术与方法的飞速发展,重力测量数据正海量增加,过去数据不足的矛盾已经转变成如何快速、高效处理这些海量数据的矛盾,传统计算方案中效率低、耗时长的问题越来越成为研究地球重力场的计算技术瓶颈之一。基于此本文引入并行计算技术,对重力场相关问题数据处理过程进行并行化算法探索,对同构并行计算方法与异构并行计算方法在重力场问题中的适用性与效率进行了研究与分析,得到了一些有用的结论。本文的主要研究内容包括:1.基于OpenMP的同构并行计算方法,利用数组升维与分组计算方法,解决了利用高阶重力场模型批量计算重力场元效率低下的问题,并有效避免了CPU多线程内存读写冲突问题。该方法适用于大范围格网计算与大量独立点位整体并行计算。并在此并行方法的基础上,实现了高程异常与垂线偏差的格网计算以及飞行轨迹点扰动引力矢量的整体并行计算,计算加速比均大于5倍,在不改变任何硬件的条件下,有效提高了计算效率。2.利用向量化原理,首次推导出重力场模型计算重力场元的向量运算公式,将原有串行逻辑公式转化为适用于并行逻辑的向量运算公式,从理论公式层面实现了单点重力场元的并行计算,解决了高阶重力场模型计算单点重力场元效率低下的问题。并使用基于CUDA的异构并行编程方案,实现了扰动引力矢量和垂线偏差的单点快速并行计算。实验论证显示,扰动引力矢量并行计算加速比达到13倍,垂线偏差计算加速比达到9.69倍。3.设计地形格网重新编码方案,提出严格棱柱法积分八分量拆解方法,实现了局部地形改正快速计算,解决了局部地形改正计算效率低下的问题,有效克服了GPU各个线程计算任务分配和线程计算超载问题,充分利用了设备的计算能力。使用基于CUDA的异构并行编程方案,在显卡型号为Tesla V100的计算机上进行进行百万图幅范围（经纬度范围4?6）、分辨率1分、积分半径40分的局部地形改正计算仅需1.5秒;分辨率10秒、积分半径40分的局部地形改正计算仅需14.6分钟;进行分辨率3秒的地形改正计算耗时45.7小时,而传统串行算法则难以完成计算。在保证微伽级以上计算精度的条件下,计算加速比最高均达到850倍以上,有效缩短了计算耗时,提高了计算效率。4.针对均衡补偿改正计算效率低下的问题,设计了基于CUDA的异构并行方案,实现了均衡补偿改正快速计算。在显卡型号为Tesla V100的计算机上进行百万图幅范围,分辨率1分,积分半径40分的局部地形改正计算仅需1.7秒;分辨率10秒,积分半径40分的局部地形改正计算仅需19.9分钟。在保证微伽级以上计算精度的条件下,计算加速比最高均达到730倍以上。