地面核磁共振，英文是Surface Nuclear Magnetic Resonance，缩写为SNMR，地面核磁共振方法又称磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding缩写为MRS）。　　 早在1946年，位于美国东海岸麻省理工学院（Massachussett Institute of Technology）的E M Purcell小组和位于美国西海岸斯坦福大学(Stanford University)的F Bloch小组几乎同时而又独立的发现了物质中的核磁共振现象，这是核磁共振技术发展中的里程碑。核磁共振技术经过了60多年发展和进步，现已应用到地学、物理学、化学、生物学、医学等很多领域。在地学领域也得到了多项应用。在地学方面的应用包括SNMR)方法探查地下水、质子磁力仪、核磁共振波谱仪、岩心测试仪、核磁共振测井等。　　 地面核磁共振(SNMR)技术在勘查地下淡水领域，具有传统地球物理方法所不具备的诸多优势，如:直接找水，反演解释量化，信息丰富，经济快捷，快速确定出水井位并圈定找水远景区。目前，它是地球物理领域可以直接寻找地下水的唯一方法。但它还是一种体积勘探方法。　　 目前，SNMR方法找水实践中普遍采用的收发共圈模式（实际工作中线圈形状有圆形、方形、‘8字形等），通过改变激发脉冲矩的大小，可以得到测点由浅至深不同深度的含水层信息。但是，线圈敷设操作过程工作强度大，而只能得到一维信息。随着核磁共振测深作为一种直接探测地下水的新方法技术，其运用领域的不断扩大（如堤坝检测，高速公路检测，滑坡监测、考古等）的形势下，新方法必须扬长避短，克服缺陷，才能向前发展。　　 在此指出，SNMR方法要向前发展就必须能提供更准确的地下水信息，包括地下水的3D空间形态，以及空间中水文地质参数等。要获得这些结果，首要任务必须研究SNMR方法的激发场源方式问题，即了解激发场源在地面上不同位置激发时，各具形态地下水体的NMR响应情况。为此，作者提出用线源激发源代替SNMR方法回线（线圈）激发源，这是一个开创性的大胆设想。然后，研究线源激发SNMR方法的有关技术，确定其可行性。　　 目前讨论有限长载流直导线作为激发源在层状介质中的NMR响应的文章并不多，在国外较早的期刊上只能找到有关载流导线的磁场计算的相关文章，并没有载流导线作为SNMR方法激发源的文章，主要原因可能是线源相对大回线源来说，激发场的场值垂向分量衰减很快。但是，线源激发方法较之传统激发模式有多项优点，例如，其使用方便，占地面积小，导线敷设方式灵活，以期实现一次激发多个线圈接收的数据采集方式，工作效率高，获得的信息量丰富。理论上可以获得反映1D到3D的地下含水体信息。　　 SNMR方法的理论研究和实际运用主要还处在一维解释水平。国内对该方法的研究多集中在应用方面，到目前为止，国内外关于SNMR方法所做的关于一维正反演的理论研究相当成熟，国内只有少数几篇关于大回线电磁场数值计算和一维响应数值模拟的文章，没有发现关于二维、三维工作方法技术和正演计算的论文。本文针对传统回线收发模式的缺陷，提出用有限长接地导线作为场源进行激发的假设，旨在通过长线源激发在两侧接收的方法，使核磁共振从点状接收变成面状接收，在信息采集上从一维走向三维，不仅可以大大提高工作效率，从理论上来说也可以更精确反映地下含水体的信息。　　 在SNMR方法现有的发展水平上，无论在一维还是多维，都有一些问题尚待研究，如:地下介质电和磁的各向异性、分布特征以及地形和界面起伏等对结果可能造成的影响;复杂地质模型的正反演问题;如何选择合适的反演方法提高反演的速度和精度;收发方式上，能否针对特定应用领域采取不同激发方式，实现多道接收，即分离线圈接收的技术;在成果解释上，如何通过结合其它地球物理方法进行多参数的联合反演来提高反演解释的精确性问题以及不同激发和接收方式的噪声压制问题;　　 本文首先介绍了核磁共振现象和SNMR方法基本工作原理，推导SNMR方法的NMR信号表达式及大回线源在水平层状各向同性介质中的磁场响应。　　 第三章主要研究有限长接地载流导线作为SNMR方法的激发源，将通入交流电的有限长导线看作水平电偶极子的叠加，将各向同性水平层做为地电断面的理想模型，首先计算水平电偶极子电磁场，然后根据叠加原理，将电偶极子场沿导线积分，从而得到有限长导线的电磁场表达式。其中主要的难点为磁场的计算，需要一种快速，精度高的方法，从推导公式可以看出，水平电偶极子电磁场和有限长导线源电磁场的表达式都是用含零阶或一阶贝塞尔函数的无穷积分形式表示出来，然而贝塞尔函数本身就有震荡的特征，无穷积分又有一定的困难，为解决此问题，本文选择的是文献中介绍的一种快速汉克尔变换的方法，并利用Matlab等编程软件进行编程，实现了有限长接地导线的磁场在均匀半空间中的数值模拟，得出线源磁场在不同剖面上的分布特点。　　 第四章是本文的重点，即有限长接地导线激发下SNMR方法的一维正演的数值模拟。根据第二章的SNMR方法的基本理论和第三章线源的磁场计算等基础准备，利用Matlab编程软件对线源激发下一维SNMR方法的信号响应进行数值模拟。这章中，第一、二、三节主要数值模拟垂直场、扳倒角、核函数等几个主要参数，模拟它们在理想条件下的空间分布，研究发现他们的分布与传统的线圈激发下SNMR方法的，在空间上有相似的分布变化规律;第四节建立几个典型的含水结构体模型，改变其含水量的大小、厚度、埋深情况、含水层的个数等，分别计算它们的NMR信号响应，并绘制出初始振幅与脉冲矩关系的曲线图，分析其信号变化规律;第五节从有限长导线的敷设方式、收发距大小、导线长度变化等方面，探讨线源激发SNMR方法的工作模式。　　 第五章中，讨论了目前SNMR的几种反演方法，分别选择吉洪诺夫正则化法和来进行线源激发的SNMR一维数据反演，并介绍了吉洪诺夫正则化法和模拟退火方法的实质以及数值计算的实现，初步完成了程序的编写，对上一章的典型含水层模型计算出的SNMR信号响应进行了反演，分析其结果。　　 综上，本文针对传统共圈的收发模式的缺陷，结合目前国际研究前沿，提出用有限长接地导线作为场源进行激发的假设，并进行初步讨论，完成了线源激发场的数值模拟，一维正演与一维反演的计算与程序实现，分析论证了利用有限长接地导线激发SNMR这种方法的可行性，并提出可能的工作模式。