随着全球对能源需求的日益增大，地震勘探由简单平缓地区向复杂构造地区发展。复杂构造地区的地震勘探需要计算精度更高、计算效率更好的深度域成像，大倾角等复杂构造需要大偏移距的数据支持同时要求高密度覆盖采集，而复杂构造往往使采集到的数据中存在着强噪声的干扰，以上都是复杂构造地震勘探所面临的关键问题，本文正是围绕以上问题展开的研究，主要工作有：　　 (1)设计了一种基于微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical-System，MEMS)数字地震检波器的模拟方法。该模拟方法建立在MEMS数字地震检波器的基础上，采用二阶RLC对MEMS加速度传感器进行模拟，S-Function可编程模块实现地震数据的模拟输入，传递函数以及零阶保持器实现信号的传输和数字化。由文中数据的测试结果可见该模拟方法能够较好的模拟地震信号的采集、传输和数字化输出。　　 (2)提出一种基于快速离散曲波变换(FastDiscreteCurveletTransform，FDCT)的抑制强噪声面波的方法。该方法充分发挥Curvelet在频率和方向上的优势特性，针对强噪声面波在地震数据中呈现的特点，采用FDCT方法对面波进行抑制，由研究中对数据的处理结果可见FDCT能够很好的对地震数据中的强噪声面波进行抑制，并与传统的f-k滤波和τ-P滤波进行对比，可见FDCT的面波抑制效果优于二者。　　 (3)提出将运用于射线追踪的快速步进算法(FastMatchingMethod，FMM)应用于柯西霍夫(Kirchhoff)积分法叠前深度偏移的旅行时求取中。该方法能够很好的对目标区域成像点的旅行时进行计算，并且适应性强，速度快，能够很好的与Kirchhoff积分法结合，由研究中的数据结果可见该方法能够较好的对地震数据进行偏移成像，成像效果良好。　　 (4)提出一种编码逆时偏移(CodingReverseTimeMigration，CRTM)成像方法。该方法针对逆时偏移成像计算中内存消耗量巨大，计算机机时超长导致的计算效率低的问题，将编码概念与逆时偏移成像的概念相结合，使得逆时偏移成像在计算中能够降低内存消耗，缩短计算机机时，提高逆时偏移成像的综合计算效率。在研究中建立了两种CRTM：CRTM-Huffman(哈弗曼)和CRTM-SPIHT(多级树集合分裂)，CRTM均采用并行机制的消息传递接口(MessagePassingInterface，MPI)进行处理，由研究中数据的结果可见CRTM成像算法能很好的降低内存消耗，尤其CRTM-SPIHT算法能够在保证成像精度的同时节约更多的内存占有量，提高RTM的综合计算效率，使RTM能够更好的应用于复杂构造地震勘探。