磁法测量是一种应用较为广泛的地球物理勘探方法，可以测量总场及其在笛卡尔坐标系下三个方向的梯度张量场，具有高效率和高精度探测特性。磁梯度张量作为一种新兴的地球物理观测手段逐渐成为磁测技术的研究热点，其能提供地质体在不同方向上的异常信息，可更准确地描述地质体的特征。由于磁梯度张量数据在磁性目标体不同方向上呈现出的信息量极为丰富，被应用于磁性目标体的识别和定位，例如隐伏地质体勘探、UXO探测、反潜等。实现目标体的空间定位，是磁测研究的主要目的之一。通过研究磁总场及其梯度张量场数据和相应的反演方法，实现目标体高精度、快速定位。本论文首先结合当前已有磁测搭载平台，分析了磁测采集系统的研究进程，分别对航空磁测、海洋磁测、卫星磁测及磁梯度张量测量的发展现状进行了详细综述，评价不同系统间的优势与不足，对比国内外研究差距，以提高磁测系统集成能力和目标体探测能力，为更好地利用有效精度内的磁测仪器以及实现多手段、多途径、快速测量提供相关指导。为更好地研究浅层目标体磁性特征，本文对金山地区UXO磁测数据进行了处理与解释。研究发现，中值滤波对在浅层磁异常数据处理中效果较好，滤除条带状背景噪声的同时很好地保留了UXO异常体有效信息。再利用Oasis Montaj下的UXParameter Determination模块对疑似目标体进行定位和标记。利用改进的欧拉反褶积法对抽取出的UXO磁异常进行深度反演，结合解析信号所圈定的UXO异常中心区域进行约束，计算该区域内反演深度的平均值，提高了反演的准确性。本文对磁梯度张量单点定位法在噪声环境及多目标体条件下定位情况进行了研究，通过对多点定位结果的概率分析可以提高确定目标体定位准确度，有效地解决了高噪声和多目标体条件下定位结果过于发散的问题。本文成功将该方法应用在某海域磁测数据，准确地定位到水下磁性体的空间位置。为提高磁梯度张量数据的边界识别的精度，本文采用计算张量特征值及其频率域垂直导数的方法，对磁性目标体进行水平定位和边界识别。通过对比解析信号法、倾斜角法和Theta图法，该方法所呈现边界信息更为清晰，在噪声环境下适用性强。在安徽庐枞地区磁异常数据处理中，该方法能很好地圈定出了庐枞火山岩盆地的边界位置。