随着现今油气勘探中勘探目标的日趋复杂,以往基于各向同性简单介质基本假设的基本成像理论越来越不能满足现阶段油气勘探的实际需求,这就使得研究符合地下实际地质模型的复杂介质的成像方法变得非常迫切。另一方面,各向异性普遍存在于地壳介质,因此在现阶段的地球物理研究中,开展地震各向异性的研究对于认知地球内部构造、油气田的勘探与开发以及地质灾害防治等方面都具有重要意义。基于各向异性介质的叠前深度偏移技术是现阶段对复杂地质情况成像效果最好的技术。在复杂构造区和更深部的地震勘探中应用叠前深度偏移技术,可以获得较为精细的成像效果。论文首先对各向同性介质声波方程进行单程波解耦,获得可直接进行波场上、下外推的单程波延拓算子。针对复杂介质,对延拓过程中的垂向波数利用不同的数学展开式进行近似展开,分别推导出裂步傅里叶(SSF)、广义屏(GSP)与切比雪夫傅里叶(CF)波场传播算子。针对VTI介质,结合地震叠前深度偏移的基本理论以及波场在VTI介质中传播的频散特性,分别推导了可适用于VTI介质的SSF、GSP、CF延拓算子。然后对比分析这三种算子的相对误差曲线和脉冲响应特征,总结了它们的优缺点。再借助于偏移成像理论,编程实现完整的VTI介质单程波叠前深度偏移。最后利用SEG VTI-HESS模型验证这三种偏移方法的成像效果及成像效率。对比分析裂步傅里叶(SSF)、广义屏(GSP)与切比雪夫傅里叶(CF)波场传播算子的相对误差、脉冲响应效果,对于横向速度差异较大、大倾角的介质,SSF算子将产生较大的误差,GSP算子效果优于SSF算子,CF算子误差最小、脉冲响应也更符合实际的波场传播过程。理论模型试算结果表明:要在复杂介质区获得较好、较精细的成像效果时,应选择切比雪夫傅里叶叠前深度偏移方法;在构造相对简单的地质区域,选择裂步傅里叶偏移方法可以大大节约计算成本;广义屏方法的效果是这两种偏移方法的一个折中。