瞬变电磁小尺寸装置凭借便携、灵活的优点,在工程隧道超前预报、工程浅层探测、煤矿巷道及城市中被广泛应用。传统的多匝小回线装置的绕制方式导致存在较强的互感、关断时间长,造成了一定范围的浅部探测盲区,不利于浅部探测。为此,基于圆锥型场源发射装置,开展了地面一维正、反演理论与应用研究。本文研究内容丰富了圆锥型场源瞬变电磁反演理论方法,研究结果为实测资料处理提供理论参考。基于圆锥型场源装置,对地电模型中的均匀半空间模型、2层（D型和G型）、3层（H型和K型）以及4层（KH型）的圆锥型场源瞬态响应特征展开了研究。从感应电位曲线、晚期视电阻率-时间曲线和时深转换得到的深度-晚期视电阻率曲线综合分析圆锥型场源响应特征。计算的晚期视电阻率-时间曲线以及深度-视电阻率曲线均能较好的反映各地电模型的电性变化,分层效果良好,对低阻层反映更灵敏。通过平移算法求取了圆锥型场源瞬变电磁全区视电阻率,验证了平移算法的有效性。等磁矩条件下,研究了圆锥型场源、多匝线圈及单匝回线瞬变响应时间特征。研究结果表明:等磁矩的圆锥型场源和多匝线圈比单匝回线更早地进入晚期,圆锥型场源和多匝线圈晚期视电阻率曲线近似重合,圆锥型场源装置可以代替多匝线圈和单匝大回线产生相同的瞬变电磁场。针对瞬变电磁正则化反演中正则化因子的选取困难问题,本文采用CMD自适应正则化算法调整正则化因子,将此方法应用于圆锥型场源瞬变电磁共轭梯度反演。对4种典型地电模型开展了正反演计算,与烟圈反演进行对比,并且对一维反演剖面图进行了对比。模型试算也对自适应正则化反演和L曲线法得到的反演结果进行对比。最后在工作地区开展现场实验,对实测数据进行了处理,与CSAMT探测结果进行对比反演处理效果。研究结果表明:“烟圈”反演分层效果差,自适应正则化反演深度更贴近层界面,提高了目标层界面的辨识能力,分层效果良好;自适应正则化反演视电阻率曲线与理论模型吻合度更高。当初始模型不同时,反演迭代终止后,自适应正则化优化反演相对拟合差小,说明反演方法对初始模型依赖小,稳定性好。自适应正则化反演结果相对拟合差与L曲线法所得的反演结果相差不大,但自适应算法比L曲线法计算效率高,节省了时间。自适应正则化反演方法处理结果与已知资料相吻合,可以有效的反映地下地质体的物性差异。