大地电磁测深法(MT)因具有不需人工供电、信号频带宽、成本低、野外施工较为简便、不受高阻层屏蔽影响、对低阻层分辨率高等优点,在许多领域中得到了较为广泛的应用。由于受到诸多因素制约,目前大多采用二维反演,地下三维地质体的存在是影响反演效果的因素之一,因此大地电磁三维反演技术成为了国内外学者研究的热点和难点。但由于庞大的数据量,计算耗时长以及需要大容量的内存等因素,三维大地电磁反演技术未能进入实用化阶段。据此,本文开展基于大规模数据集的三维非线性共轭梯度(NLCG)反演研究,从三维非线性共轭梯度(NLCG)反演基本理论出发,对反演目标函数及其梯度计算、模型步长的线性搜索进行了推导,并详细阐述了大数据集的三维大地电磁反演的基本策略,给出了反演策略的技术流程。论文首先利用三维非线性共轭梯度反演算法对几个典型地电模型进行了试算研究,反演结果表明:三维非线性共轭梯度(NLCG)反演算法具有较高的横向分辨率和纵向分辨率,验证了该算法的有效性及可行性。然后对大规模数据集的大地电磁数据基本反演策略进行了适用性研究,主要对分块反演策略、子区块拼接效果、分频多步反演策略、测点抽稀反演策略及频率离散抽稀反演策略进行分析,研究表明:重合2条测线以及4个测点的情况下,子区块反演的拼接效果较好;频点离散抽稀策略反演要想获得较好的反演效果应交叉抽稀一半或四分之三个频点,且保证目标体深度附近有频率存在;分块反演策略以及分频多步反演策略能够较好地反映地下地质体大小、形态以及位置;大数据集测点抽稀策略反演表明在不知道地下目标体的情况下,应选择测点交叉抽稀反演策略进行,且抽稀点距不应太大,否则反演效果不佳。综上所述,大规模数据集的大地电磁数据反演策略能够有效地解决计算机内存不足,耗时长及计算精度低等问题。