地空电磁法结合了地面电磁法和航空电磁法各自的特点,具有较高的野外施工效率和探测精度,适用于在地形条件复杂的地区进行快速、高精度的探测。目前,国内外地空电磁法的理论研究与应用侧重于时间域的探测方法,采集数据大多为垂向磁场分量(Hz)的响应信号。为了进一步提高探测精度、丰富地空电磁法探测技术体系,论文采用理论分析、数值模拟的方法,对x、y和z三个方向磁场分量的响应特征及其影响因素进行深入研究。首先,在理论上研究了地空系统中磁场三分量响应公式,利用COMSOL软件实现了三维地质模型数值模拟计算方法,数值模拟结果与解析解的磁场响应曲线基本吻合,各分量相对误差低于5%,验证了选用方法的正确性。其次,分析了长导线源地空电磁探测系统中磁场三分量随电偶极矩、偏移距、飞行高度等因素的变化规律,结果表明磁场三个分量的曲线形态基本不变,响应强度发生变化。随着电偶极矩的增加,磁场三分量响应随之变大;随着偏移距的增加,在偏移距大于400m后,磁场各个分量的响应强度逐渐减小;随着飞行高度的增加,磁场三个分量的响应曲线形态基本不变,幅值逐渐减小。然后,将二、三层模型与均匀半空间模型的响应进行了对比,发现磁场三个分量曲线响应有差异但形态基本相似,曲线变化趋势具有一定规律。最后,研究采空区、陷落柱等地质异常体的电磁场三分量响应特征,表明异常体模型的磁场三分量的实虚部及幅值响应曲线基本关于异常位置对称分布,曲线上存在峰值及谷值,峰值和谷值的出现反映了异常体位置,同时能够分辨出异常体的倾向。本文研究内结果一步丰富了地空电磁法三分量探测方法技术体系,为后续进一步的研发工作提供了理论基础。