在地质条件比较复杂的区域,现有组合技术与勘探对象的矛盾越来越突出：一方面,复杂地区地震资料的信噪比和分辨率往往很低,特别需要应用组合技术来提高资料的品质,另一方面,这类地区地表起伏往往非常剧烈,组合的假设条件难以成立。为确保复杂地表条件下组合激发与接收目标的实现,需要面对各种复杂优化问题。其复杂性主要体现在目标与约束复杂、多极值、高维、多目标以及存在诸多不确定因素等。这些均给建模方法与算法创新带来重大挑战,如何构建合适的优化模型及创造实用高效算法是解决问题的关键。本文在前人的基础上,主要研究的内容及成果包括三个方面：(1)起伏地表条件下地震组合理论的完善,包括：组合响应函数的表征、多频体波组合响应规律性、地震波组合的定向性和聚焦性等问题,这些问题是建立共形相控震源组合理论的基础。(2)起伏地表条件下组合参数优化设计技术,包括：目标函数建立、系数加权算法、组内距算法、组合全局寻优算法等方面问题。遴选出计算精度与效率平衡性最佳的全局寻优数值算法。(3)基于MPI并行粒子群优化算法将PSO的进化策略引入到贪婪算法(Greedy algorithm)的寻优搜索过程中,运用粒子群的群智能特性改善贪婪算法的全局搜索性能,通过实验对求解时间、求解复杂度、并行加速比等方面进行对比与分析,验证了算法的可行性和有效性。