重力位的高次导数具有比重力更高的分辨率，对小型地质体具有特殊的探测功能。近年来航空重力梯度测量系统和解释技术取得了很大的进步，重力梯度数据观测区域日趋广泛，应用领域不断拓宽，重力梯度张量三维反演解释方法研究急需大量的工作。本文分析了当前国内外重磁反演及重力梯度聚焦反演的发展现状，推导了重力梯度异常正演相关公式，并重点研究了重力梯度异常三维聚焦反演方法。文中使用再加权共轭梯度算法求解目标函数，改善了重力梯度异常反演深度分辨率低的问题，使反演迭代快速收敛。本文将聚焦反演试验结果与传统最小长度模型反演结果进行对比分析，结果表明，聚焦反演方法能得到与理论模型更加接近的反演效果。本文研究了聚焦参数的选取方法，通过理论分析与模型试验，确定最优聚焦参数所在数量级范围，并在此基础上讨论了模型复杂程度与聚焦参数的关系、聚焦参数微小变化对于反演效果的影响以及不同重力梯度分量对于聚焦参数变化的敏感度等问题。文中分析了不同梯度分量的反演结果、单分量和组合分量的反演结果，认为组合分量反演优于单分量反演，其反演结果与理论模型更加接近。对比不同梯度分量个数的组合反演结果，认为当参与反演的数据可同时获得较好水平及垂向分辨率时，继续增加梯度分量数据并不能进一步改善反演结果。