近场磁源磁化率反演在磁性目标探测领域具有重要的应用意义,如木材残钉检测、地下管道探测、地雷或废弃炸弹搜寻、文物探测、沉船定位等。目前常用的传统磁反演方法主要针对千米级别的远距离磁性体,默认磁性体的磁化方向与地磁场方向相同,并且传统方法将磁性体离散化为许多长方体单元,然后采用长方体的解析公式去计算核矩阵。但实际情况中,大多数磁性体不仅受背景磁场磁化,本身也带有较强剩磁,其形状也不仅限于长方体的组合。针对现有方法的不足,本文将观测面上的磁场模量异常转化为磁场矢量异常模量来压制剩磁的影响,采用磁偶极子等效原理计算核矩阵,提出一种在近场条件下对未知形状、位置和磁化状态的磁源进行磁化率三维反演和成像的方法。本方法将待测未知空间剖分为网格状磁化率模型,利用磁场矢量异常模量构造出目标函数并进行最优化求解。采用高斯-牛顿算法将目标函数的非线性反演问题线性化,再结合共轭梯度法对高维线性方程组进行求解,最后通过Tikhonov曲线来确定最佳正则化参数,反演全程利用非线性变换法对模型磁化率的范围进行约束。仿真和实验表明,该方法能够在两米之内的近场条件下利用平面上有限个点的磁数据实现对弯曲管道、空间离散长方体磁源、层叠长方体磁源、“V”形管道、交叉管道和“L”形钢管的磁化率三维反演。通过实际环境中的磁场测量实验和执行所提出的最优化反演算法,实现了对同一平面内的两个强磁铁以及“L”形钢管磁化率分布的较精确反演和成像。证实了所提方法应用于空间离散磁性体、埋地管道探测的可行性。并发现本方法在深度方向上的精度有限,不适用于空间存在深度差异的模型反演。