地空瞬变电磁法目前仍处于研究阶段,虽然相继有部分地空系统问世,并在火山结构调查、金属矿藏调查、咸水入侵调查及水资源调查等方面取得了成功的应用,但是,对地空瞬变电磁法的数据解释大多仍基于地面瞬变电磁法,由于缺乏配套的解释技术,大大制约了该法的发展。因此,本文针对地空瞬变电磁法的三维解释问题,结合全域视电阻率、Kirchhoff曲面偏移成像以及逆合成孔径成像这三个科学问题展开了相关的研究工作。第一,为了在生产中推广使用地空瞬变电磁法,选择了对地下电性信息反映直观、清晰的视电阻率参数进行研究,基于反函数思想,提出了用磁感应强度定义的全域视电阻率迭代算法,实现了时间上不分早晚、距离上不分远近、飞行高度不分高低、同时适用于单辐射场源和多辐射场源地空瞬变电磁法的全域视电阻率计算。层状模型试验结果表明计算出的视电阻率曲线能够完整、光滑、渐变的反映出模型的电性信息变化,且首支和尾支能够分别趋于模型的第一层和最后一层真实电阻率;随着层状模型层厚、电阻率等参数的变化,全域视电阻率曲线分异明显,对地下电性层的识别直观且容易;且偏移距、飞行高度等参数对全域视电阻率结果的影响很小。第二,由于目前直接进行电磁三维反演的困难较大,如计算速度慢等,本文选择了Kirchhoff曲面偏移成像方法进行研究以实现地空瞬变电磁法的三维解释。在影响精细成像的速度建模问题中,基于等效导电平面原理,提出了新的算法,新算法可实现地表任意形状的源在空间任一测点、更高精度的速度分析,从而提高Kirchhoff曲面偏移成像的精度。三维模型试验的偏移成像结果表明在电性差异较大的界面,波场信号反映强烈,且主要集中在异常体所在位置,对异常体的位置有较好的指示。第三,为了提高地空瞬变电磁法对深部弱异常的分辨能力,借鉴逆合成孔径雷达的思想,采用相关叠加技术,实现了孔径内多测点数据合成,将传统的单点处理方式发展为逐点推移、多次覆盖的逆合成孔径处理方法。三维模型试验的处理结果表明,经逆合成孔径处理后,异常体的范围会明显缩小,且异常边界会更清晰,证实了地空瞬变电磁法逆合成孔径成像方法的有效性,该法能够达到增强有用信号、提高信噪比、提高分辨率的目的。本文的研究工作主要围绕上面三部分展开,这些研究工作为在生产中推广地空瞬变电磁法提供了途径,丰富了地空瞬变电磁法三维解释体系,其中的部分研究成果为进行地空瞬变电磁法反演提供了新的思路,并为最终实现三维反演提供了研究基础。