地空系统瞬变电磁法继承了地面瞬变电磁法采集信号信噪比高和航空电磁法工作效率高的优点，但这种方法却鲜被人们所研究，虽然之前的学者有提到过这种方法，但是并没有多少关于这种方法的比较系统的理论研究资料，考虑到该法具备的独特的优势，为了推广地空系统瞬变电磁法，进一步完善该法的理论是非常有必要的。本文推导了各向同性水平层状大地水平电偶源地空系统的频率域磁场表达式，分析了频率域磁场垂直分量和水平分量核函数与被积函数的形态，采用自适应辛普森方法和线性数字滤波方法分别求解了频率域和时间域磁场响应，用已知解析解的均匀大地地表处磁场垂直分量对自适应辛普森方法和250点正弦变换数字滤波方法进行了精度验证，分析了水平电偶源地空系统的频率域和时间域磁场响应随高度、偏移距等的变化规律，并用四个典型的三层地电模型与均匀大地下的频率域和时间域磁场响应曲线做了对比，总结了不同模型频率域和时间域磁场响应的形态。在实际生产应用中，由于受到仪器制造工艺的限制，市面上使用的仪器大都采集的是晚期信号，所以研究晚期视电阻率也是有意义的，它可以帮助我们对野外采集的数据有个大概的认识。由于在小偏移距情况下，地空系统时间域磁场响应的曲线形态与均匀大地地表时间域磁场垂直分量的曲线形态类似，我们考虑用已知解析解的均匀大地地表时间域磁场垂直分量的多项式来表示空中的时间域磁场响应，在晚期条件下，为了简化视电阻率的形式，假设多项式的各个系数之间存在特定的数学关系，并建立起系数与时间变量之间的对应关系，这样对应于空中任意一点，就有一系列随时间变化的系数，均匀半空间模型、两个二层模型和四个三层模型被用来对该法做了验证。由于晚期视电阻率只能够反映底层的电阻率，不能反映出早期和过渡期地下的电性信息，我们更希望进行全域视电阻率定义，牛顿迭代法被用来求取水平电偶源地空系统的全域视电阻率，均匀半空间模型和两个三层模型对该法进行了验证。本文的这些工作将会为电偶源地空系统瞬变电磁法最终用于实际生产产生推动作用。