地球物理方法可以分为重力、磁法、电法、地震、放射性、测井和地热。每种方法只能对地下异常体的单一物性进行反演推断,具有较大的局限性。联合反演是基于地质体的结构性耦合关系或者某种先验岩石物性关系将多种物性的地球物理观测数据反演得到统一的地质-地球物理模型。联合反演突破了从单一物性角度去研究异常体局限性,不仅仅克服单一物性反演的缺点,而且减少了常规反演的多解问题,是地球物理未来发展的必然方向。借鉴于近年来国际上主要的地球物理联合反演的方法与研究,为了降低单一地球物理方法反演的多解性及受噪声的影响程度,论文围绕重力、磁法和大地电磁法开展了三维联合反演的研究。重、磁反演过程中利用深度加权因子帮助抵消了场信号的衰减,并且采用对数障碍法避免了在反演过程中出现磁化率为负值的现象;大地电磁法使用limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(L-BFGS)反演算法;引入交叉梯度函数实现了三种物性结构的相互耦合,最终开发出一套重磁电三维联合反演算法,并实现MPI并行加速计算。通过理论模型算例验证了算法的准确性,结果表明:不论是单棱柱体模型还是组合棱柱体模型,联合反演结果相较单独反演对于异常体的空间形态刻画以及物性数值恢复具有较好的提升;单棱柱体模型算例使得异常体的物性参数(密度、磁化率和电阻率)更加接近于真实的物性参数;组合棱柱体模型的联合反演结果不仅仅消除了围岩物性参数的假异常,而且还增强了异常体边界结构的恢复程度。