磁法勘探中，与总场测量相比，梯度测量在表征浅层异常变化趋势及提高叠加异常辨识度等方面具有优势，故针对总场及其梯度的联合反演逐渐成为研究的热点。但是，如何从理论层面上解释梯度测量为什么具有优势，如何最大限度地利用梯度优势进行多参量约束反演，却几乎没有人进行过深入研究。本文以磁异常多参量反演为研究对象，从理论上评价联合梯度反演的“优越性”，回答了前面的问题；同时借助于人机交互建模及三维可视化技术，开展磁多参量联合约束反演方法技术研究及实用化软件研发工作。1.从磁场正演公式出发，分析梯度数据的特点及与总场相比具有“优越性”的根源所在。同时，针对不同埋深、不同类型的场源及不同比例尺的实际测网，指出总场与梯度之间存在着互补性：各参量从不同侧面表现位场特征。为减少多解性，反演中应合理利用多参量数据，以获取完整的位场变化信息。基于此确定了多参量反演的具体技术措施。2.通过模型反演试验得出，梯度在反演中所能发挥的作用应一分为二地看待：对于大尺度研究对象而言，梯度能够辅助总场提高定量反演的精度；对于小尺度目标探测而言，梯度能够弥补总场信息的不足，提高探测分辨率。第二点作用往往对实际勘探帮助更大。3.根据实际应用中不同探测精度的总场及梯度磁力仪，分析其对于总场测量和梯度测量的各自实际探测能力，认识到了梯度对于仪器噪声的敏感性要大于总场，误差的存在使得梯度在实际应用中具有局限性。4.通过对实测梯度和换算梯度在测量与计算中所表现出来的差异性进行分析评价，认为换算梯度作为总场的另一种表达形式，不能取代实测梯度用作多参量联合约束反演，从而明确了梯度测量的必要性。5.为应对多参量测量带来的数据表达方式及反演进程控制难题，利用软件开发相关技术，实现了磁梯度多参量正反演系统。模型构造方面，设计了可扩展拓扑多面体数据结构；模型编辑方面，推导了二维逻辑坐标与三维地理坐标的映射公式，基于此实现了真三维模型形态修改功能；交互反演方面，利用多线程并行技术，实现了实时可视化正、反演功能。6.为充分发挥物性反演与形态反演各自的优点，同时弥补二者存在的不足，在两种反演方式相结合的综合反演方面作了一次探索研究：基于计算几何中等值面重建及格网简化相关原理，实现了物性模型与形态模型的转化技术。