大地电性及其构造会对直流输电系统单极运行时的地电位(earth surface potential,ESP)产生影响,建立反映真实大地电性结构的大地电阻率模型以获得单极运行时入地电流在大地导体中的流通规律及其对地面电位的影响机理,是精确评估电网、轨道电路和油气管道中的直流电流水平、预测防治直流干扰的重要前提。本文提出利用直流接地极选址设计探测数据和历史大地电磁测深数据,分析、研究直流接地极近区三维大地电阻率模型建立方法及其地电位的算法。本文首先通过均匀大地模型和简单复合大地模型研究了入地电流在大地中的分布和电阻率突变对ESP分布产生的影响;其次,提出利用直流接地极选址设计探测数据和地学断面、深部探测及其他地质探测数据建立直流接地极近区三维大地电阻率模型的方法;随后以麦克斯韦方程组为出发点和理论基础,推导直流接地极近区大地电场的场域方程以及分界面处边界条件和电场的有限元数值求解算法,并通过贝塞尔函数法和CDEGS对其正确性进行验证;最后,通过扎青工程实测数据,验证了建立三维模型采用有限元算法计算ESP准确可靠。本文补充完善了直流接地极近区大地电场建模方法,所得成果为接地极近区大地建模及其地电位计算提供了新思路,揭示了大地电性及其构造的三维分布对ESP的影响机理,为准确评估直流输电工程接地极对电网的影响奠定了基础,为制定直流接地极直流偏磁治理方案和接地极选址设计提供了方法。