全球定位系统(Global Positioning System-GPS)是美国军方20世纪90年代建成部署的全球卫星导航定位系统，具有观测点间无需通视、定位精度高、观测时间短、提供三维坐标、操作简便以及全天候作业等优点，已广泛应用于工程建设的各领域，并逐步取代了一些传统的测量方法。 作为一种实时高效、覆盖全球的卫星定位技术，GPS平面与高程定位的精度不够平衡。在大范围区域内，其平面定位精度是常规测量技术难以比拟的，而在高程定位上，GPS只能提供给我们高精度的大地高，而非工程应用中所使用的正常高。这使得GPS技术在工程应用上，特别是与高程有关应用上遇到现实挑战。为了提高GPS高程定位精度并使之满足工程应用要求，就需要进一步研究GPS大地高与正常高之间的转换关系，即研究高程异常问题以及GPS高程合适、简便、有效的工程应用实现途径和手段。 本文在学习、把握GPS发展与GPS大地高、正常高和正高概念及其关系基础上，综述了GPS高程拟合的原理和常用方法；基于MATLAB平台，重点利用数值逼近法中比较典型的几种拟合方法(多项式拟合法、多面函数拟合法、加权平均拟合法以及移动曲面拟合法)，对某测区实测数据进行了拟合计算；在对拟合模型及其计算结果的综合比较和分析的基础上，评价了拟合模型的精度，并给出了具体的结论和建议。 针对GPS高程转换时可能存在数据粗差及所选用拟合模型的参数问题，论文还对模型进行了抗差估计和参数优选，并通过实例验证了抗差估计和模型参数优选方法的适用性和有效性。 最后，为了工程应用的现实需要，论文还尝试了基于MATLAB环境的GPS水准拟合功能集成及其应用界面开发，实现并提供了基于专业计算软件的可靠而便捷的GPS水准拟合问题整体解决方案。