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地球重力场是地球质量的空间分布和再分布的反映,时变重力场的变化反映了地表质量的变化。重力恢复和气候实验(Gravity Recovery and Climate Experiment,GRACE)卫星计划致力于观测和估计地球现时质量转移和再分布。GRACE测量的重力变化主要与全球水资源的再分布有关,借助GRACE卫星可以有效监测和认识全球陆地水储量变化、两极冰盖和陆地冰川变化以及海平面变化及其机理。目前已有多家数据机构独立解算、发布GRACE Level-2数据,它们是不同机构使用不同方法、采用不同模型、不同调优参数独立估计的地球重力场。为了有效使用GRACE模型估计地球质量长期变化和季节性变化,有必要深入了解各个GRACE模型的精度以及它们之间的异同。通过在频域和空域对比分析各个模型的差异和相关性,并比较和检验各个模型反映地球质量变化的能力,认识到每个GRACE模型都是地球重力场的有效估计。因此本文使用多个GRACE模型构建组合模型作为地球重力场模型的最优估计,并分析验证组合模型的有效性和优越性。分析并总结了不同滤波方法、滤波强度和地球质量变化分布对提取的区域质量变化信号的影响,阐述了使用尺度因子方法恢复滤波造成的信号衰减、借助水文模型提高GRACE反演质量变化分布的空间分辨率。并论述了基于尺度因子方法恢复区域质量变化时的精度评定问题。基于组合模型研究了2003年～2013年间全球质量变化,针对全球面积较大的流域进行了详细分析。通过使用组合模型反演质量变化,发现对大多数流域水储量均表现出明显的季节性特征。亚马逊流域表现出最强的周年振幅,格陵兰岛和南极半岛冰盖水储量损失较大。大部分流域储水量均呈增加趋势,亚马逊流域增加速率为24.6 km3/y,密西西比河流域、叶尼塞河流域、黑龙江流域、勒拿河流域、奥卡万戈河流域增加速率在7km3/y ～9 km3/y之间。尼罗河流域、伏尔加河流域、恒河流域、育空河流域、幼发拉底河流域和雅鲁藏布江流域水储量减少速率为3.5 km3/y、8.3 km3/y、13.8 km3/y、13.1 km3/y、 16.9km3/y、7.7km3/y。这些流域降水变化平稳均在1mm、v(等效水高)左右,损失的水量可以认为是地下水变化或区域湖泊水库等蓄水量变化。在2003年～2013年间陆地水储量增加了27.2km3/y,对海平面变化贡献为-0.07mm/y。GRACE监测到的陆地水储量长期变化需要考虑冰后回弹改正,其中马更些河流域、圣劳伦斯河流域长期变化GIA改正占主要部分,对亚洲的流域,GIA改正也不能忽略。