随着人类活动的日益加剧,地质灾害发生的次数也随之增加。自2010年至2018年间我国发生的地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降)共计115062起,造成了严重的人员伤亡和经济损失,并制约着社会发展和经济建设。其中,滑坡、崩塌和泥石流的发生次数占了总地质灾害次数的96.8%,是地质灾害防治工作的重点内容。对地质灾害发生前后的监测预警和地质情况的准确探测,不仅可以掌握该地区实际地层分布和地质结构分布等详细信息,还为分析评价该地区的稳定性提供最真实的数据,是研究地质灾害发生机理及后续防治治理工作的前提。由于地质灾害的发生主要影响浅地表范围内的地层结构和分布,在实际探测过程中需要利用浅层高分辨率的地球物理方法进行探测。然而,地质灾害发生的区域范围地质环境较为复杂,且对探测深度和精度有一定要求,导致绝大多数的应用地球物理方法无法开展实施(如电法和地震法),即便可以开展实施,工作效率也不高。在这种情况下,需要一种适用于复杂地形条件且快速高效的地球物理探测方法。传统航空瞬变电磁方法因受地形条件影响小,工作效率高等优势,成为矿产探测、水文环境调查、岩土工程探测以及地质填图的首选,但是其费用昂贵、飞行速度快、飞行高度高、分辨率较低等缺点,不能满足小区域范围作业和浅层高分辨率的要求,尤其在国内目前该技术还无法普及应用。为了解决上述问题,本文利用无人机作为搭载平台,在空中完成瞬变电磁的发射和接收,将其应用于浅层地质灾害勘查方向,并对这种方法的可行性及处理技术进行相关研究。本文利用三维有限体积方法对时间域麦克斯韦方程组进行微分算子离散化,将单元格的中心,面,边缘和节点变量离散化成不同的弱形式,并对单元格的各个变量内积进行离散化。确定了理想电导体边界条件和初始场方法。在不考虑位移电流的情况下,采用后向欧拉离散化方法,提高了计算速度和精度。采用正演参数影响系数评价方法,用来分析评价正演参数的改变对微分方程求解的影响程度,为后续的不同地质灾害类型的电磁响应研究提供参考依据。为了研究不同地质灾害的电磁响应特性规律,本文根据实际情况分别构建了不同的三维地质灾害地电模型。对三维地下均匀半空间地电模型的进行了电磁响应特性规律研究,确定了该模型的电磁响应规律特征,为后续分析地质灾害地电模型提供背景参考。针对滑坡地电模型,研究了不同位置切片处滑坡体的感应电流密度强度和磁通量密度变化规律;构建了非水平层状三维泥石流地电模型,研究了不同厚度位置处的感应电流密度强度和磁通量密度变化规律;构建了三维不规则地面塌陷空洞地电模型,其感应电流密度强度和磁通量密度受高电导率空洞形状影响较大。除此之外,为了研究不同飞行高度,对不同地质灾害地电模型电磁响应特性规律的影响,选择了在同一个测点位置的时间与感应电压数据以及整条测线的电压抽道数据进行分析,确定了不同地质灾害类型的不同飞行高度范围。噪声压制处理是无人机载瞬变电磁数据处理过程中一项重要的内容,本文从理论研究及实际应用出发,针对无人机受到自身和外界环境因素干扰而造成数据的抖动和漂移等问题,可采用稀疏度基线估计方法进行噪声压制;利用百分位数结合离散傅里叶变换和短时傅立叶变换对能量分布较为集中的随机干扰噪声或者不确定噪声进行压制处理;对于一些环境噪声或尖脉冲干扰可采用中值滤波的方法进行压制处理等方法。基于Python和Java语言编制了一套完整的无人机载瞬变电磁数据处理程序。对程序底层数据处理逻辑流程和程序操作界面进行设计,可以满足大数据量的飞行数据处理要求,实现较好的人机交互。通过优化二、三维数据显示算法,可以快速高效地实现对二维和三维数据进行显示编辑处理。为了验证整套无人机载瞬变电磁系统的稳定性和野外工作性能,在野外进行了相关内容的测试。对浅层滑坡面的三维分布特征进行了探测,用以评价该方法在浅层探测应用中的可行性和准确性,根据本文研究内容对数据进行相关处理,并对噪声压制前后的数据进行了对比分析。通过将最终的处理数据与钻孔资料进行对比分析,得到深度电阻率剖面能较为真实的反映地层情况。同时,对泥石流地质灾害也进行了实际应用,主要对泥石流的影响深度范围和地层情况进行了探测研究,并与高密度电法处理结果进行了对比分析,证明两种地球物理探测方法的结果能够较好的吻合。证明了该套系统以及处理技术方法在浅层地质灾害探测深度以及分辨率上能够满足常规的勘查要求,具有一定的可行性与实际应用价值。