地球重力场元素是自然地球科学的基础信息,在近代空间科学和地球科学的研究中起着至关重要的作用,同时也对大地测量学的发展起到了十分重要的作用。当前,重力场模型逐渐向超高阶次发展,因此,利用超高阶重力场模型快速、稳定地计算得到重力场参数对重力场模型的应用具有重要意义。论文主要介绍直接计算法、Horner算法和Clenshaw求和算法3种重力场元素算法及其矢量化模型,针对3种重力场元素算法及其矢量化模型进行适用性分析。验证了3种算法及其矢量化模型的计算结果的正确性:各种算法计算的数据保留8位小数的情况下,任意两种算法之间的单点误差值均为0,并得到算法矢量化并不影响计算结果。适用范围分析表明:基于跨阶次递推算法的直接计算法和Horner算法最优,对于θ∈[-9°,9 °],在2150阶内均适用,并且未出现算法不稳定现象或数据丢失现象;基于标准向前列递推算法的直接计算法和Horner算法在θ∈[-9°,9°]计算出所有结果,未出现数据丢失现象,但从2100阶至2150阶中都出现了算法的不稳定性,在纬度为60°、59°与-59°时,计算结果出现错误;Clenshaw求和算法及其矢量化模型的计算结果都随着阶数的增加,在两极区域数据丢失的范围也在扩大。从1523阶次开始出现数据丢失现象,截止至2150阶,Clenshaw求和算法及其矢量化模型的纬度适用范围为θ∈[-59°,5 7°],并得到算法矢量化并不影响算法的适用范围。计算效率分析表明:Clenshaw求和算法的矢量化模型最优,其截止2150阶的运算时间仅为92.4秒,相较于常规的直接计算法的计算效率提升数百倍,即使与Clenshaw求和算法相比较,计算效率也平均提升了40%左右。Clenshaw求和算法、Horner-矢量化、直接-矢量化、Horner算法依次递减,直接计算法最差。除此之外还发现,Clenshaw求和算法、Horner算法和直接计算法三种算法在矢量化后,计算效率均有大幅度的提升,充分说明了矢量化模型在计算效率方面的优越性。