构建可靠的土壤模型是准确计算接地网的地电位分布的前提条件。通常,接地网所在的土壤是不均匀的,即各处的土壤参数存在差异。水平多层土壤模型是用于模拟土壤电气环境的常用模型,本研究的主要工作是根据土壤表面的测量数据确定水平层状土壤模型的模型参数,模型参数包括每个土壤层的土壤电阻率、相对介电常数和厚度。之前的大量研究表明,土壤参数与频率相关的,不同频率下的土壤电阻率和相对介电常数的值存在差异,但是土壤层的厚度通常认为是与频率无关的。因此,为了构建准确的频域土壤模型,需要确定不同频率下对应的土壤模型参数。构建频域土壤模型主要有两种方法,第一种称为直接法,即通过多频点测量,根据各频点的测量数据直接反演对应频率下的模型参数;第二种称为间接法,借助用于表征土壤参数频率特征的Cole-Cole模型,联合各频点的测量数据反演各层土壤的Cole-Cole模型参数,之后根据Cole-Cole模型的表达式可以计算各个频率下的土壤电阻率和相对介电常数。本研究的研究内容包含以下方面:分别基于准静态场和动态场理论,由格林函数推导计算视在电阻率的理论公式,复镜像法的引入解决了无穷积分的计算问题;提出了一种新的电极布置方式,该布置方式可以在高频的时候降低电磁耦合对测量结果的影响;将目前流行的全局优化算法应用于土壤模型参数的优化,包括模拟退火法(SA)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)和蚁群算法(ACO)。为了提高反演程序的计算效率,将并行计算技术嵌入到反演程序中。其中涉及到两种不同的嵌入模式,对于直接法,并行计算技术是应用于各个频点,使得各个频点之间的反演同时独立进行;对于间接法,并行计算技术是嵌入到优化算法的个体评估部分(目标函数计算),但是这种方式只适用于GA、PSO和ACO算法,SA算法由于其潜在的串行性而无法实现优化算法的内部并行。两种反演模式均进行了方法验证,将由反演算法得到的模型参数计算的理论结果与测量结果或模拟测量结果进行对比,从而验证反演算法的准确性和可靠性。