GEM-2是一种轻便、快捷、应用范围很广的多频电磁勘探系统,目前已经在矿产勘探、工程勘察、水资源调查、考古探测、农业土壤评价等领域得到了广泛的应用。但是随着应用的深入性和广泛性不断增加,GEM-2在提高电磁数据采集效率的同时,也面临着探测精度和数据处理的效率问题,特别是在海冰厚度的探测当中。本文主要针对GEM-2的数据处理与反演方法两个方面进行了基础性的研究与改进工作,并有效应用到海冰厚度的GEM-2探测中。数据处理方面,为了提高数据质量与处理效率:(1)在系统漂移校正之后,引入被广泛使用的Deszcz-Pan等人提出的增益、相位和偏移校正方法,对海冰GEM-2数据进行系统校准误差校正,校正后的实测数据反演得到的海冰厚度与实际钻孔结果更吻合;(2)从类GEM-2电磁勘探仪器的视电导率转换方法出发,基于似稳条件下均匀半空间频率域磁偶源的归一化磁异常表达式,导出了计算视电导率的高阶近似公式,同时发现了频率域磁偶源归一化磁异常响应曲线与地下介质的电导率和观测频率之间具有平移伸缩特性,并据此特性提出了一种直接计算视电导率的平移算法。模型试验和实测海冰GEM-2数据处理结果,很好地验证了该算法的正确性与有效性。和常规视电导率计算方法和高阶近似计算公式相比,该算法具有计算速度快、精度高、不受仪器高度影响的特点,同时还可以解释出良导层的埋深,为多频海冰电磁探测提供了计算海冰厚度的新方法。数据反演方面,在常规局部线性最优化反演方法的基础上,通过建立模型空间实现对初始模型的优化选取,提出适用于相邻测点物性参数变化不大的层状介质如海冰的多频电磁数据逐点反演算法——捕鱼算法,以追求反演的实时性,并在第四次北极GEM-2海冰厚度探测的数据反演上取得了比较好的应用效果。