电磁法勘探已经在资源能源勘探、地质灾害评价以及水文、工程、环境地质调查等与国民经济密切相关的诸多领域获得了成功应用。众所周知,起伏地形对电磁法勘探的影响非常大,起伏地形条件下的电磁数值模拟及反演成像一直是该领域的研究热点和难点,近年来也取得了一定成果。然而,目前的相关研究是在半空间的开域中进行,针对圆柱体、椭球体以及大坝这类闭域或者半开域的表面弯曲目标体准确、高效的电磁成像研究还很少见。随着电磁法成像在生物医学、林业和材料检测等领域应用的拓展,在生长中树木的无损检测、人体器官的医学成像中广泛引入2.5维圆柱体电阻率成像技术,但由于求解点电源在圆柱体表面激发的场与传统起伏地形条件下的2.5维电阻率正演很不相同,这一问题并未得到很好解决,导致不少成像结果是通过实验获得的电阻率曲度修正经验公式或者简单基于平地条件的数值计算获得;圆柱体的雷达波探测虽然精度相对较高,但是却很难实现对其参数的定量化分析;而针对可类比人体大脑等形状的椭球体以及考虑大坝弯曲表面的电阻率三维成像还未见到很好的结果。因此,表面弯曲目标体的准确、高效电磁成像研究具有重要的理论意义和应用价值。在圆柱体的2.5维电阻率成像中,波数的选取决定其正演响应计算的准确性,从而与电阻率成像的精度直接相关。最优化的波数选取是以点电源在均匀无限长圆柱体表面激发的场的解析解为基础,由于目前无法获得其直接准确的电位解析公式,所以相关研究基本都是选取平地条件下的波数进行计算。本文首先实现了无限长均匀圆柱体2.5维非结构有限元数值模拟,系统分析了平地条件下最优化波数序列对圆柱体正演响应的影响,结果表明会产生较大的误差。然后,利用拟合方法对波数域场的反傅氏变换进行显式求解,导出点源在圆形截面上电位的近似解析公式,并对圆柱体模型的最优化波数算法以及装置系数进行了重新推导。本文进行了圆柱体模型的物理模拟实验,观测到的电场响应表明,与原来的最优化波数相比,新的最优化波数提高了圆柱体模型2.5维正演模拟精度。基于新的最优化波数序列,形成了一套准确、完备的圆柱体模型电阻率正反演算法,理论模型合成数据反演成像结果取得很好效果。同时,圆柱体模型物理实验数据的反演成像结果与实际模型吻合程度较好,证明了本文提出的算法准确、可靠。为了利用雷达探测方法同时确定圆柱体的几何参数和电性参数,本文进行了圆柱体雷达全波形反演研究。论文首次利用柱体格林函数和远场模型相结合的算法,求解圆柱体的雷达波响应,在此基础上分析了圆柱体半径、电导率和相对介电常数对雷达波响应的影响规律,为圆柱体全波形反演奠定基础。然后,论文设计了六组不同参数圆柱体模型的雷达探测实验,并利用远场模型对雷达信号进行天线校正,第一次结合远场模型实现了圆柱体雷达全波形反演,结果表明,全波形反演可以同时确定圆柱体半径和相对介电常数,但不能同时获得圆柱体半径和电导率,因为雷达波响应中圆柱体半径和电导率两个参数是相互耦合的。大坝和椭球体弯曲表面的电流畸变较大。对于大坝的检测,目前都是顺着大坝边坡上的马道进行电阻率二维剖面测量和二维成像,难以获得大坝内部隐患的准确图像;对于人体大脑、乳房等近似椭球体器官的电阻率成像也以二维算法为主,使得该方法对病灶的识别能力偏低。本论文对这两种模型进行三维电阻率成像。首先,利用Gmsh对模型进行非结构网格剖分,实现了复杂表面弯曲目标体高效、精确的非结构有限元数值模拟;同时,利用椭球体、大坝的闭域和半开域表面可多方位布置测量电极的有利条件,获得了大坝以及椭球体模型快速、准确的电阻率三维成像结果。