随着航空瞬变电磁方法的日益成熟,目前已被广泛应用于矿产资源勘探、地下水探测、海洋及军事等领域。本文旨在让人们对三维航空瞬变电磁的异常响应特征及异常分布规律的认识更加清晰,并结合国家重点研发计划“深地资源勘查开采”项目“典型覆盖区航空地球物理技术示范与处理解释软件开发”的子课题“航空瞬变电磁法和地面电法数据处理方法研究及软件开发”,为此文章中采用矢量有限元算法对航空瞬变电磁进行了三维正演研究,通过对大量的地质模型模拟以及不同电性参数的计算,讨论了直升机飞行高度、低阻覆盖层层厚和覆盖层电阻率等因素对航空瞬变电磁数据影响特点,并分析电磁异常响应特征及异常分布规律。本文首先依据麦克斯韦方程组推导出航空瞬变电磁法一维、三维电磁场表达公式,在三维矢量有限元正演中先推导出频率域电磁响应公式,再经过余弦变化进行电磁场的频时转化,最后采用三次样条插值函数实现时域电场到衰减电压的转化。为了验证航空瞬变电磁三维有限元算法的准确性,文中对H性、K型以及HAK型等典型的三维层状模型进行模拟,然后与一维数字滤波解曲线相对比,并计算相对误差发现Z分量的相对误差基本在3%以内,验证了本文算法的可行性;随后对均匀半空间单个块状体、多个块状体、倾斜板状体等模型进行了三维正演模拟,在此基础上又对直升机飞行高度、低阻覆盖层厚度、覆盖层电阻率等模型参数的变化进行三维数值模拟,通过分析Z分量多测道曲线图、衰减电压曲线图以及全域视电阻率断面图、曲线图等,分析讨论了目标体的范围、空间赋存位置、产状与模型航空瞬变电磁法异常的关系。最后依据实际地质资料,建立了山西阳泉某煤矿富水性采空区的地电模型,进行了三维数值模拟,分析了其异常特征。该研究为实际测量的航空瞬变电磁数据解释提供了理论依据,对航空瞬变电磁法三维反演具有一定的参考价值。