随着国内经济的飞速发展,城镇化进程迅速向前迈进,地下空间的开发和利用为大中型城市提供了新的可持续发展思路。对地下空间的准确探测是保障其安全运营的关键。频率域电磁法作为一种常用的地下探测方法,具有非侵入性、分辨率高、抗干扰能力强等优点,广泛应用于地质勘探、海冰厚度测量、考古挖掘等领域。当前的应用均面向地下实体介质,对于城市地下空间探测,需要采取针对性的方法,实现精细化测量,进行地下空间结构高分辨率成像。有效的电磁数据处理方法,是电磁法探测的重中之重,也是确保结果准确可信的关键。本文主要针对基于频率域电磁法的城市地下空间探测正反演计算、实测数据解释两方面进行了研究和改进工作,并应用于实际野外探测中。论文首先阐述了n层水平均匀介质模型在谐变电磁场激励下的二次场响应,采用数字滤波器的方法将理论模型中的无穷积分离散为有限长的数据点进行计算;设计了两种不同的地下存在异常体的三层介质地电模型,进行正演仿真计算,仿真结果表明,整个模型的二次场响应结果与预设地下异常体的结构特征基本吻合。系统地介绍了典型的阻尼最小二乘反演算法,针对反演结果中部分参数不收敛的问题,提出了调整算法步骤中雅克比矩阵各个元素数量级的改进方法,以获得良好的反演结果;单点计算结果表明,改进后的算法能够使电磁参数及厚度参数均收敛到模型真值附近。为了进一步验证改进后算法的有效性,设计了含有地下隧道的三层地电模型,利用改进的阻尼最小二乘算法进行反演仿真计算,求解电磁参数及厚度参数;计算过程中,将模型正演响应数据叠加不同程度的噪声以模拟不同信噪比的仪器观测信号;分别比较了信噪比为15 d B和20 d B情况下各个模型参数的反演结果,不同剖面的电导率图像以及厚度反演结果相对误差曲线显示,提高信噪比能有效改善反演结果的质量;此外,根据不同剖面的电导率图像能够明显地分辨出预设模型中连续变化的台阶,不同介质层之间具有明显的分界面。对地铁站下方的地下空间结构进行了野外实测,利用自主研制的频率域电磁探测仪器沿测线进行逐点测量;根据测量结果以及实地观察情况,定性分析了地铁隧道的水平位置;将测点的实测数据代入反演算法进行计算,针对该测区的具体情况,采用了3种不同的计算思路以压制反演结果的多解性,并取其中部分较为合理的结果绘制出地下空间结构的二维剖面图像,反演结果表明,地铁站下方的空间结构剖面图与实际观察情况、地铁施工结构图基本吻合。