地震层析成像技术已成为研究地球内部的结构及各向异性最为行之有效的方法之一，其中走时层析成像技术是一种研究地下速度结构的方法。一般来讲，地震射线追踪的正演是走时层析成像技术中非常之重要的一个环节。地震射线追踪的方法有很多，例如基于射线理论的打靶法、弯曲法(伪弯曲法)、高斯射线束算法等；基于网格单元扩展的有限差分解程函方程法、最短路径算法;以及结合射线和网格单元扩展的波前构造法等。目前还出现了多次波射线追踪技术、以及多值波前追踪技术(如水平集算法、向空间算法)。一般来讲，正演的问题比较完善，其因果关系相对于反演则较为明确。而反演的问题在实际上是相当困难的，实际中反演问题的多解性一直困扰着地球物理学家们，导致一些现象比较难以解释。进行地震反演的方法也有很多，例如最小二乘法、蒙特卡洛法、最速下降法、牛顿法、共轭梯度法、以及子空间法等等。本文内容主要包括三部分：(1)在地震正演算法中重点研究了快速行进法；(2)在地震反演算法中重点讲述了子空间反演技术；(3)完成了快速行进法结合子空间反演方法的成像技术。最后成功的实现了初至波和反射波的反演成像，并取得了良好的图像效果。本文的成果对多次波的应用和成像精度的改善都具有着重要的应用价值和研究意义。同时，也对复杂构造的反演与解释有着广泛的应用价值。