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(拟)大地水准面表征了地球的基本几何和物理特性，它不仅是描述地球形状和大小的重要参考面，而且也是各个国家和地区的高程系统基准面。同时，由于其与地球重力场息息相关，蕴含了地球内部物质结构、密度和分布等各种重要信息，可以为地球物理学、大地构造学、地球动力学、地震学和海洋学等相关地球学科研究地球内部结构和动力学过程提供基础信息。因此，不论从大地测量未来发展需要，还是从其对相关研究的重要作用来看，不断精化全球和区域(似)大地水准面是大地测量学的一项长期战略性任务。
随着地球重力场模型、地面重力数据、GPS/水准数据、数字地面模型(DTM)、卫星测高数据和卫星重力数据及其他地球重力场相关信息的丰富，为确定厘米级似大地水准面提供了必要条件。本文基于厘米级似大地水准面的精度要求，对目前我国利用多元观测数据精化似大地水准面工作中尚存在的若干问题进行讨论，包括：1)局部地形改正的奇异积分；2)利用Moho界面起伏资料代替均衡假说；3)重力异常归算模型及重力异常的协方差函数；4)利用GPS/水准及重力资料联合精化似大地水准面的拟合模型及权的确定；5)重力点和GPS/水准点密度。
本文主要研究内容和取得的进展：
(1)现有的地形改正积分核函数存在奇异现象，使得积分在奇异点处不连续。针对此问题，提出了采用高斯积分法与核函数中增加常数因子的级数展开法来解决这一问题，并给出了相应的处理奇异积分的公式。另外采用最新公布的高分辨率SRTM3地形数据代替传统的Gtopo30数据来计算地形改正，结合计算结果确定了地形改正的级数展开式的可选阶次和最佳常数以及高斯积分法的最佳内外圈半径，并详细讨论了两种奇异积分处理方法和两种分辨率的地形数据对地形改正的影响。
(2)均衡异常值比空间异常值变化更为平缓，这个优点使得均衡异常更适合于内插和外推。然而传统的均衡模型存在明显的缺陷--地壳均衡只是一种假说而非现实。Moho界面起伏在一定程度了反映了实际的地形质量补偿，而且已有不少精度相当不错的Moho界面起伏的地球物理资料可供应用，为此提出了利用Moho界面起伏代替传统均衡假设面计算均衡改正的方法，并基于算例分析讨论传统Airy均衡模式和Moho界面均衡模式对重力异常归算及重力似大地水准面的影响。
(3)大地水准面的确定目前仍基于求解经典大地测量边值问题，最具有代表性的是Stokes理论，它的前提是假定大地水准面外部必须没有质量，为此需要对重力异常加以归算。详细讨论了RTM方法、Helmert凝聚法、RTM/Helmert法三种重力异常归算模型的原理及对重力似大地水准面的影响。试验表明，三种归算模型虽然原理不同，但是得到的似大地水准面基本一致。
(4)重力异常的协方差函数一直是物理大地测量学中的基础研究课题。随着最小二乘配置的广泛应用，关于重力异常及其他重力场场元的协方差函数更是受到国内外学者的普遍关注。物理大地测量中通常采用统计方法计算，这里提出了利用FFT方法计算协方差函数和功率谱密度函数的原理方法，结合算例分析比较不同归算模型计算的剩余重力异常及重力似大地水准面的协方差函数，并讨论了地形质量对重力似大地水准面的影响。
(5)局部似大地水准面精化中需要进行GPS/水准与重力两种水准面的拟合，但两者的精度是不等的，因此两种观测量权比的确定是关键问题，本文提出基于方差分量估计的方法精确确定观测值的权比。根据此思路，还利用某给定区域的实际资料，对常用的几种似大地水准面拟合方法--多项式拟合、多面函数拟合以及曲面样条插值的函数模型按不等权拟合似大地水准面进行试验。此外，还提出了联合利用GPS/水准数据与重力资料平差确定似大地水准面的方法，并基于最小二乘准则解算基准转换参数和重力与GPS/水准观测值的残差。
(6)研究高精度GPS/水准和重力数据的最优组合和匹配问题，即GPS/水准和重力数据的密度对精化局部或区域大地水准面的影响，并根据不同地形提出了布测要求，以达到投入少收效大的目的。