大地电磁勘探法是一种以天然电磁场作为场源的地球物理勘探方法,具有施工方便,探测深度广等优点,在矿产资源普查、油气田勘探、深部地质构造等地球物理领域有着广泛的应用。在理论与实际方面,国内外学者对大地电磁勘探都进行了深入的研究。随着计算机技术的飞速发展,大地电磁三维正反演是近二十年的研究热点。如何提高计算效率与正反演结果精度是国内外学者研究的目标。本文就本着计算效率与精度对大地电磁三维正反演展开了研究。首先对基于非结构化网格的大地电磁三维正演进行了研究。论文从麦克斯韦方程组出发,深入研究了大地电磁的三维边值问题以及有限元方法。并选择使用传统有限元法求解磁矢势-电标位的方法对大地电磁做三维正演研究。采用Tetgen开源代码进行非结构网格剖分,使用Fortran语言编写了大地电磁三维有限元正演代码,并且使用层状、三维模型进行了正演正确性验证。对复杂异常体进行了正演模拟,证实了非结构网格对复杂地质体的模拟有着明显的优势。在基于非结构网格的大地电磁三维正演基础上,论文研究了大地电磁三维自适应有限元正演。自适应有限元技术避免了人工剖分网格的弊端,具有自动剖分网格以获得最优化网格的优点。论文运用了面向目标的概念,使得加密区域重点考虑与研究测点相关的区域,优化了自适应有限元技术在大地电磁领域的缺陷。并且使用恢复梯度的后验误差估计,最终实现了面向目标的大地电磁三维自适应有限元正演算法。对复杂地质体的模拟优化是提高反演精度、计算效率的必要途径,因此基于非结构网格的电磁法反演在国内外均是研究热点。论文采用有限内存拟牛顿(LBFGS)反演方法,计算效率快,并行需要的存储空间小。而且在计算目标函数梯度过程中,使用了拟正演的方法,优化了算法。最终实现了基于非结构网格的大地电磁三维LBFGS反演算法,并对经典模型以及复杂模型进行了反演研究。