瞬变电磁法因其对低阻异常体反应灵敏、施工简便的特点,在工程实践中得到了广泛的应用。瞬变电磁法因其高度非线性的特点,在反演计算中面临极大的挑战。目前主要的反演方法为瞬变电磁一维反演,二、三维反演因灵敏度矩阵求解计算量巨大而发展缓慢。传统的确定性反演方法将反演问题作线性近似,最终只能给出有限精度的确定性解。对初始参考模型依赖性高,难以解决地球物理反演的多解性问题,也无法对反演效果进行准确性评估。为解决以上问题,本文以贝叶斯原理为基础,以基于马尔科夫链蒙特卡洛方法的Metropolis采样器为工具,引入并行回火算法和基于地质统计学的傅里叶滑动平均谱的快速随机建模算法,以实现瞬变电磁数据精确反演为目的,以规则和非规则地电模型为例,开展了地面大回线源瞬变电磁2.5维（二维地质体,三维源）贝叶斯反演解释研究。主要工作如下:（1）从垂直磁偶极源出发,将时域下三维源、二维地质体模型转换为在拉氏变换域下的麦克斯韦方程组求解,推导了在拉氏变换域下的有限元泛函方程,实现了地面大回线源电磁法2.5维有限元正演。引入Open MPI模块,实现正演计算的并行化,大大缩短了正演时长。采用瞬变电磁衰减曲线与发射波形时域卷积的方法,实现了非零关断时长的瞬变电磁法正演模拟,增强了实用性。（2）将并行回火算法引入贝叶斯反演Metropolis采样器。通过增加多条不同温度的马尔科夫链,增强了马氏链的遍历性与可约性,实现了高效采样。引入并行回火算法的Metropolis采样器可以轻松地跳出局部最优状态,走入下一个优解,burn-in阶段缩短明显;跳出局部最优也大大缩减了平均迭代次数;burn-in后的平均对数似然函数均值得到提高。（3）将基于地质统计学的FFT-MA算法引入贝叶斯反演先验,缩小了解搜索的空间范围,提高了贝叶斯反演效率与准确性。使用克里金插值方法,实现了基于均匀网格随机地质模型向基于非均匀网格正演模型映射,以匹配多样化的反演网格设置需求。（4）与传统确定性反演相比,概率非线性的贝叶斯反演以电阻率概率分布为先验信息,通过随机地质建模的方式使反演算法能够摆脱对初始模型的依赖。并且贝叶斯反演方法能够给出反演结果的概率密度分布,可以作为评估反演效果好坏的参考依据。同时,概率性的反演结果一定程度上解决了地球物理探测的多解性问题。