本发明公开了一种考虑非线性因素的区域格网速度场构建方法及系统，涉及大地测量领域，该方法包括：对目标区域的GNSS坐标时间序列，采用稳健最小二乘法进行线性拟合；采用改进后的周期图谱法对拟合后的第一残余时间序列进行周期项提取；改进后的周期图谱算法为引入时间平移不变量，并以加权迭代的方式实现的周期图谱法；基于周期项信息和阶跃项信息，采用稳健最小二乘法对GNSS坐标时间序列进行线性拟合，得到参数解；采用随机模型法对参数解进行精度评估得到中误差；根据中误差从参数解中选取目标速度项拟合参数；根据目标速度项拟合参数，采用反距离加权法计算目标区域内各格网点的速度值，得到格网速度场。本发明能提高速度场的精度。