自上个世纪八十年代以来,GPS水准一直是GPS应用研究的热点之一。利用GPS水准代替传统水准测量,可以大量节省人力、物力、财力,极大提高作业效率,并为“数字城市”、“数字区域”、“数字地球”提供有效的数据采集手段。当前,随着GNSS技术的更加普及,GPS水准技术的推广应用比以往更显得迫切。目前较为流行的省市级似大地水准面精化流程,仍要靠简单的GPS水准拟合进行系统性偏差校正,且并不适合小区域。GPS水准拟合方法的改进及结果的合理评价,在GPS水准应用中依然具有重要意义。本文就是在这一工程背景下,对GPS水准拟合用户所关心的问题进行了系统性地研究,编制了拟合优化软件并进行了工程实践。论文主要工作和结论如下:1.对多项式整体拟合法、Hardy多面函数法和移动插值法三种传统GPS水准拟合方法及其引入重力场模型的相应方法进行了深入的分析与总结,为拟合方法的优化提供了研究思路,并选择这些方法作为优化方法的改进对象。2.对GPS水准拟合结果可以达到什么高程等级进行了研究,结合规范中水准测量等级的规定,给出了一种新的评定方法并推导了相应的限差公式。该法充分利用了GPS水准已知点中的水准点信息,较合理地解决了这一用户所关心的问题。3.研究并给出了三种传统GPS水准拟合方法的优化流程,尤其是多项式整体拟合优化方法,通过引入数理检验方法进行模型合适性检验以挑选最优系数组合,避免了平面法、二次曲面法和三次曲面法适应性单一的缺点,避免了人工选择结点,实现了多项式整体拟合方法的自动化。4.提出了GPS水准拟合优化软件的设计原则,按此原则,进行了优化软件界面与功能设计、数据文件结构设计和软件代码设计等开发工作,最终实现了具有图形用户界面、功能齐全、易扩展的GPS水准拟合优化软件(GPSL2.0),为GPS水准拟合实践奠定了基础。5.结合具体的工程实例,对GPSL2.0进行了应用,得出了一些参考性结论:1)当测区点位分布较均匀,测区规则(近似方形),只要模型选择适当,三种传统GPS水准拟合方法基本可以达到相同的拟合效果;2)当测区呈窄带状时,选用Hardy多面函数法较有利;3)测区呈不规则形状且点位又较密时,移动插值法较多项式整体拟合法有利;4)顾及地球重力场模型的方法,其优化结果并不一定优于无地球重力场模型模型的优化结果,关于这一问题值得进一步深入研究。6.多项式整体拟合优化方法涉及的人为选择因素最少,提出了优化法及优化软件的应用建议,即首先使用项式整体拟合优化方法以提供比较性结果,然后为其他方法人为因素的选择提供参考。