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地球重力场作为反映地球物质分布与运动规律的基本物理场，在地球科学及相关学科研究中具有极其重要的应用。近十几年来，随着CHAMP、GRACE和GOCE等重力卫星的相继发射，卫星重力测量技术成为探测中低阶地球重力场及其时变量的重要手段。其中GRACE卫星以，高精度恢复中低阶地球重力场模型和其时变量而备受关注。高精度的GRACE地球重力场模型依赖于高低和低低卫星跟踪卫星观测数据。本论文围绕动力学法解算地球重力场模型和低轨卫星精密轨道的理论和方法。实现联合GRACE星载GNSS和KBR星间观测数据解算高精度的时变地球重力场模型和低轨卫星精密轨道。在数据处理过程中研究GRACE卫星实测数据的误差特点，依据实测数据的误差特点，模拟下一代低低卫星跟踪卫星模式重力卫星的观测数据，研究下一代卫星重力计划的预期精度。本论文从重力卫星实测数据和数值模拟两个方面研究反演地球重力场模型的理论，形成恢复地球重力场模型的数据处理方法。本研究内容对解算高精度的地球重力场模型具有科学和实际意义，同时建立的数据处理平台和方法对中国重力卫星的数据处理具有重要的应用价值。 本论文的主要工作和贡献如下: (1)研究低轨卫星星载GNSS观测数据动力学精密定轨的理论和数据处理方法，通过对比JPL精密轨道和SLR激光观测数据检核低轨卫星精密轨道，实现低轨卫星每个方向1-2cm的定轨精度。 (2)分析影响低轨卫星星载GNSS动力学精密定轨的因素。研究分别引入加速度计观测数据、地球重力场模型时变量和不同采样率的GNSS卫星钟差对低轨卫星定轨精度的影响。具体量化以上因素对低轨卫星动力学精密定轨精度的影响。通过研究得到如下结论:引入加速度计观测数据可以提高低轨卫星动力学精密定轨精度;高采样率的GNSS卫星钟差产品有利于恢复高精度的低轨卫星轨道;引入背景地球重力场模型的时变量可以提高低轨卫星定轨精度，影响量级为毫米。 (3)研究联合星载GNSS观测数据和KBR星间测速观测数据同时解算地球重力场模型和低轨卫星精密轨道的理论和方法。实现联合星载GNSS和KBR星间测速观测数据同时解算60阶月尺度时变地球重力场模型和低轨卫星精密轨道。这里将相位观测数据和KBR星间测速观测数据作为恢复地球重力场模型的基本观测量。 (4)对联合GRACE星载GNSS观测数据和KBR星间测速观测数据解算的低轨卫星精密轨道和60阶月尺度时变重力场模型进行全面的精度分析，验证本研究计算方法的正确性。选取2005年1月至2010年12月6年的计算结果，分析观测数据拟合残差、轨道精度、时变重力场模型的阶方差、时变重力场全球和区域水储量变化等计算结果。计算结果表明，本研究实现同时解算时变地球重力场模型和低轨卫星精密轨道，其中GRACE卫星每个方向的轨道精度为1-2cm，60阶月尺度时变重力场模型与目前国际上CSR、JPL和GFZ最新的RL05解算结果精度相当。统计6年的星载GNSS相位观测数据解算残差的平均值为5.8mm，KBR星间测速观测数据的解算残差的平均值为0.22μm/s。 (5)联合星载GNSS和KBR星间测速两类观测数据解算GRACE卫星轨道和时变重力场模型过程中涉及的解算参数较多，包括相位观测值的模糊度、GNSS接收机钟差参数、初始轨道参数、KBRR经验参数、加速度计参数和地球重力场模型等参数。研究不同局部参数的数据处理策略对恢复地球重力场模型的影响，并给出解释。 (6)通过GRACE卫星的数值模拟，研究重力卫星设计参数和关键载荷误差对恢复地球重力场模型精度的影响。通过对GRACE卫星反演高精度地球重力场的实测数据处理，研究实际数据的误差特点，在此基础上数值模拟下一代重力卫星计划的各类观测数据。研究不同载荷精度情况下一代卫星重力计划的预期精度。通过对下一代卫星重力计划的数值模拟，得到不同载荷精度情况下地球重力场模型的预期精度。此数值模拟为中国卫星重力测量系统总体战略技术指标的量化分析、论证提供了理论和技术支持。