海洋可控源电磁法(MCSEM)是近年来兴起的一种重要的海洋油气勘探技术。三维正演模拟和电导率的反演成像是MCSEM技术目前的研究热点。本文探讨了三维MCSEM的有限体积(FVM)正演算法和非线性共轭梯度(NLCG)反演算法。　　 在似稳场近似条件下，本文给定一个参考模型，推导了MCSEM所满足的二次场控制方程。在三维交错网格上对控制方程进行离散，分别导出了有限差分和有限体积离散表达式。通过对二者的比较，阐述了有限体积法较之有限差分法精度更高的实质。有限体积法在具有更高的计算精度的同时，也具有与有限差分相当的计算效率。通过对一个层状模型的三维有限体积解与解析解进行对比，验证了MCSEM数据有限体积法正演算法的正确性。在对场源区域进行细致剖分的情况下，三维有限体积解基本可以和解析解完全吻合，显示出了三维有限体积法具有较高的计算精度。　　 为了提高MCSEM的地形响应模拟精度，引入了电导率体积加权平均法。地形界面处的网格单元，在建模时，将被界面所分割的体积值作为权系数，对网格单元的电导率进行加权平均处理。通过对一个二维斜坡模型的三维有限体积解和二维有限元解的比较，验证了该方法可以有效提高有限体积法对地形响应的模拟精度。对MVO曲线和PVO曲线的归一化分析表明:地形抬升区域的归一化后的MCSEM响应各分量的幅值曲线均随着地形的抬升而增大，显示出与地形呈明显正相关;归一化后的相位曲线并未反映出明显的规律;地形变化对电场分量影响明显，磁场分量对地形变化不敏感。　　 NLCG算法是目前三维电磁数据反演中应用较为广泛的反演算法。本文详细阐述了MCSEM数据反演的NLCG算法，推导了目标函数的梯度向量的计算方法。通过将电导率转换到对数域来实现模型参数的约束。给出了NLCG算法的计算流程。对单一场源点单一频点来说，只需要求解两次方程组就可以得到目标函数的梯度。对一个合成的高阻体模型进行反演测试，成像结果表明:NLCG算法可以恢复真实模型的主要构造信息;恢复模型的边界比较清晰;NLCG法的反演结果比较依赖于初始模型;NLCG算法收敛速度缓慢，通常需要几十次迭代才能收敛。　　 灵敏度即观测数据对模型的偏导数，它可以直观地反映模型的变化对观测数据的影响，是检验观测系统有效性的重要工具。本文推导了基于互易定理的大地电磁和MCSEM的灵敏度计算方法。与差分法相比，互易定理法具有更高的精度。利用互易定理，对单个场源点单个频点单个测站的灵敏度，只需要求解两次正演问题即可得到。对一个半空间模型的多测站、多场源点和多频点的灵敏度分析表明:电偶极子源具有明显的方向性;观测不同的电场分量，灵敏度的“盲区”的范围不同;灵敏度的分布与场源点的位置、测站的位置、发射频率相关;测站对其周围介质敏感度最高，离场源点越远，测站的敏感范围越小;MCSEM数据对高阻体非常敏感，低阻体对MCSEM信号有明显的屏蔽作用;多场源点、多频点的叠加，可以显著地增加测站的敏感范围和灵敏度的幅值。　　 三维的电磁数据正反演计算，需要耗费大量的CPU时间和计算机内存。对三维MCSEM数据而言，大量场源点和频点的重复、叠加观测使得正反演的计算量非常大。因而，并行算法的研究对MCSEM正反演实用化来说是非常有必要的。本文讨论了基于多场源点、多频点同时求解的并行策略，探讨了MCSEM正演模块的并行算法。分别采用对等模式和主从模式的并行编程模型，基于MPICH2平台，实现了MCSEM FVM正演算法和NLCG算法的并行化。