本书开展了基于三种不同求解系统的可控源电磁法(CSEM)数值模拟研究：双旋度结构电场方程、双旋度结构A-φ耦合势方程和拉普拉斯结构的A-φ耦合势方程，系统阐述了三维(3D)CSEM数值模拟的基本理论及求解系统的性能。全书共7章：第1章介绍了CSEM数值模拟的背景、工作原理、国内外研究现状及进展情况；第2章介绍了电偶源在任意层状介质的基本原理，包括电偶源在任意层状介质解析表达式的推导、Hankel积分推导以及水平电偶源1D数值计算；第3章主要介绍了基于电场双旋度方程的3D CSEM正演基本理论，探讨了基于偶极子源的场源加载技术及边界条件等内容；在此基础之上，推导了3D CSEM正演的基本公式，并设计了相应的地电模型进行数值分析；第4章介绍了基于双旋度结构的A-φ耦合势方程的3D CSEM正演基本理论，推导了基于任意场源加载的基本表达式以及双旋度结构A-φ耦合势的3D CSEM有限元系统方程，并对典型地电模型进行了数值计算；第5章介绍了拉普拉斯结构A-φ耦合势方程的3D CSEM正演基本理论，推导了拉普拉斯结构A-φ耦合势的3D CSEM有限元系统方程，设计了相应的地电模型，对不同迭代和直接求解器的收敛性进行了较为系统的分析和探讨；第6章主要对比分析了三种CSEM系统方程的求解性能，包括收敛性、时间消耗、内存需求及其求解精度等；第7章介绍了一种有限元一积分方程耦合的3D CSEM正演的基本理论，包括张量格林函数的积分计算、张量格林函数奇异性去除技术以及3D CSEM满足的有限元一积分方程耦合的基本公式，同时设计了相应的地电模型分析了该方法的求解精度及效率等。 本书将常规的有限元、积分方程法及有限元与积分方程耦合技术应用到3D CSEM正演中，主要为地球物理专业的教师、研究生、本科生以及从事地球物理数值模拟的工程技术人员提供参考。

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 可控源电磁法的工作原理
1.2.1 陆地可控源电磁法
1.2.2 海洋可控源电磁法
1.3 频率域电磁法数值模拟发展现状
1.3.1 积分方程法
1.3.2 有限差分法
1.3.3 有限单元法
第2章 电偶源在任意层状介质基本理论
2.1 电偶源在任意层状介质解析表达式推导
2.2 Hankel积分变换
2.2.1 Hankel积分推导
2.2.2 快速Hankel积分
2.3 算例分析
2.3.1 水平电偶源在一维层状介质下的解算法验证
2.3.2 水平电偶源在1D Canonical油气模型算法验证
2.4 小节
第3章 基于电场方程的三维CSEM有限元正演模拟
3.1 三维可控源电磁法满足的边值问题
3.2 电场方程的可控源电磁法的矢量有限元系统
3.2.1 单元分析
3.2.2 线性插值基函数
3.2.3 矢量插值基函数
3.2.4 矩阵合成及方程组求解
3.2.5 基于偶极子源的场源加载技术
3.3 算例分析
3.3.1 算法正确性验证
3.3.2 圆柱薄板异常体电磁响应
3.3.3 球体异常体电磁响应
3.3.4 组合异常体响应分析
3.4 小结
第4章 基于双旋度结构的耦合势的3D CSEM正演模拟
4.1 双旋度结构的耦合势的CSEM满足的边值问题
4.2 双旋度结构的CSEM的矢量有限元系统
4.2.1 单元分析
4.2.2 场源积分计算
4.2.3 刚度矩阵的合成
4.2.4 电磁场分量计算
4.3 算例分析
4.3.1 算法正确性验证
4.3.2 单一异常体电磁响应模拟
4.3.3 地垒和地堑模型电磁响应模拟
4.4 小结
第5章 基于拉普拉斯结构的耦合势的3D CSEM正演模拟
5.1 拉普拉斯结构的耦合势CSEM满足的边值问题
5.2 拉普拉斯结构的CSEM节点有限元系统
5.2.1 单元分析
5.2.2 场源积分计算
5.2.3 刚度矩阵的合成
5.2.4 电磁场分量计算
5.3 算例分析
5.3.2 三维CSEM正演模拟分析
5.3.2 单一异常体电磁响应模拟
5.3.3 地垒和地堑模型电磁响应模拟
5.3.4 场源的阴影和复印效应响应模拟
5.3.5 垂直磁偶源电磁响应
5.4 小结
第6章 三种求解系统性能对比分析
6.1 三种求解系统CSEM特点分析
6.1.1 三种正演求解系统特点对比
6.1.2 块状异常体求解系统特点对比
6.1.3 典型地电模型的相互验证
6.2 三种求解系统MT特点分析
6.2.1 3D-1 模型大地电磁响应模拟
6.2.2 纯地形模型
6.2.3 不同预条件因子收敛性分析
6.4 三种求解系统内存及精度分析
6.5 小结
第7章 基于有限元-积分方程法耦合算法的3D CSEM正演模拟
7.1 引言
7.2 可控源电磁法的基本理论
7.2.1 积分方程法理论推导
7.2.2 有限元-积分耦合算法公式推导
7.3 数值算例
7.3.1 奇异积分算法验证
7.3.2 算法正确性测试
7.3.3 积分方程法模型测试
7.3.4 有限元-积分方程耦合算法模型测试
7.4 小结
参考文献