我国资源保有量丰富,但是大部分资源均处于沼泽、山地、沙漠等地形条件复杂、环境相对恶劣的地区当中,由于这些区域环境恶劣,对传统的地面电磁法勘探的实施产生巨大的困扰。即便是在环境相对友好,地形条件较为平坦的区域进行电法勘探工作,传统的地面电磁法的工作效率也相对较低,较难开展大面积的快速勘探工作。自上世纪中叶,航空电磁法横空出世,从其开始应用后的几十年来,在资源勘探以及地质调查等工作中得到了普遍的应用。时间域航空电磁法具有工作效率高,勘探速度快的特点,该方法的激励源以及接收装置都搭载于无人机等飞行平台上,可以在空中完成发射和接收。这种方法的作业方式,能够适应复杂地形条件下勘探工作开展难度比较大的区域,通过接收一次场关断后产生的二次场,并分析其响应特征,从而进行地质勘探等。目前,尽管时间域航空电磁方法近些年快速发展,但是现有的时间域三维航空电磁有限元算法计算效率低,无法满足人们对复杂地电模型数值仿真的计算要求,这一问题极大地阻碍了该方法的推广和发展。近年来,地球物理领域开始普遍采用并行加速技术,来处理正演模拟耗时较长、效率低下的问题。本文基于现有的研究成果,将基于MPI+OpenMP的多粒度并行加速技术引入到时间域航空电磁三维正演中。MPI可以兼容多种语言,多用于大型集群服务器,实现尺度较大的粗粒度跨进程并行,本文的三维时间域航空电磁正演方法采用局部网格技术,为了在降低网格计算量的同时不牺牲结果的精度,会将一个模型拆分成多个局部网格,MPI可以把产生的多个局部网格分配到不同的进程当中同时进行计算,计算速度得到极大提高。OpenMP属于指令级的并行加速方法,通过启用多线程来执行计算任务,能够利用一台机器(进程)的任意多个核心进行细粒度并行计算,当开启机器(进程)所拥有的最大核心数时,内存资源的使用率达到最大(100%),可用于大型稀疏矩阵压缩成非零矩阵、控制方程系数矩阵的计算以及插值基函数的计算等需要大量迭代的正演过程。本文在前人研究的基础上,基于MPI+OpenMP多粒度并行加速技术,实现了三维时间域航空电磁有限元算法并行化处理。对同一模型分别采用串行算法、并行算法以及有限体积法进行数值模拟,验证了并行程序的有效性和正确性,分别对MPI和OpenMP的提速性能进行测试,比较启用不同核心数和进程数情况下,OpenMP和MPI的加速比,得出加速效果与硬件条件成正相关。通过对常规模型进行数值模拟,并对其电磁响应多测道图作出分析,发现B_z与d B_z/dt相比对低阻异常体有更好的探测能力,同时也证实了并行化处理后的三维时间域航空电磁正演方法极大地提高了正演的计算速度,最高加速比可达10倍。本文开发的MPI+OpenMP并行正演算法为时间域航空电磁三维反演提供了可能,也为解决复杂模型三维正演任务量大、计算时间长的问题提供了帮助。