伴随着中国的城市化进程,大量的人口涌入城市。一些问题开始在城市化进程中暴露出来,首要问题便是城市空间大大不足。为此城市开始向周边地区及地下扩张。为了进行高效安全的地下空间开发,准确的先探工作是保障安全高效施工的关键。目前应用于中浅层地下构造探测的主要方法有浅层地震法、探地雷达法和瞬变电磁法等。由于浅层地震法和探地雷达法固有的局限性,因此本文采用瞬变电磁法解决城市地下空间的探测问题。瞬变电磁法是一种利用主动源线圈向地下辐射瞬变电磁场,使用观测的感应电场数据来判断地下构造的一种方法。当使用不接地回线进行发射时,由于发射线圈的电感特性,下降沿存在关断时间长、关断线性度不足的问题。关断时间和最小有效的探测深度息息相关,虽然国内外已经存在针对瞬变电磁法的全波形的反演的理论研究,但是仍然没有可靠有效的手段对瞬变电磁发射整个过程进行反演。因此减少系统的关断时间是目前减少探测浅层盲区的主要有效手段;此外由于城市探测的特殊性,发射线圈的尺寸受到限制,不能利用铺设大尺寸线圈的方式来增加磁矩。因此在城市地下空间探测时还需要解决如何利用小尺寸线圈来实现较大的发射磁矩的问题;城市瞬变电磁应用不同于传统瞬变电磁的另一个特点是分辨率要求更加苛刻。由于城市探测的主要探测目标多为管道,较小的水体,异常埋伏的钢筋等历史施工遗留的异常体,因此应该针对这种探测要求对瞬变电磁系统进行优化本文针对以上问题对现有的瞬变电磁系统进行了一系列的改进。首先针对分辨率不足和发射磁矩不足的问题提出了阵列式发射天线的解决方案,通过设置多个阵列式的发射线圈有效提高了发射的磁矩;针对传统瞬变电磁存在的关断时间长,关断线性度不足的问题,提出了基于多谐震荡技术的有源恒压钳位结构,实现了大功率发射下的线性快速关断,有效的减少了瞬变电磁法的探测盲区;针对城市瞬变电磁要求的横向分辨率更高的问题,提出了阵列式接收的解决方案,通过设置阵列式线圈有效的增加了单次探测从地下获取的多个维度的信息。