功率谱是信号的功率相对于频率的分布，在信号分析与处理中起很重要的作用，通过对信号功率谱计算可以得到被分析信号的能量随着频率变化的分布情况。它主要研究信号在频域中的各种特征，目的是在频域内提取被淹没在噪声中的有用信号。现代谱估计是以统计理论为基础通过建立参数模型对数据采用预测外推的方法得到，具有分辨率高、特别适用于短序列数据的谱估计。功率谱分析在通信、雷达、声纳、航空航天、地震研究、生物医学、语音和图像处理等领域都有广泛的应用。本论文首先介绍了现代谱估计的理论方法，主要分析了参数模型法中AR模型法谱估计的性能和AR模型的阶次选择，给出了阶次选择的定阶准则。并分析了AR模型法谱估计的不足及它的异常现象。详细地总结了几种求取AR模型参数的算法。文中针对地震信号的噪声特点及形成原因，简要地介绍了目前使用的各种去相干噪声和随机噪声的方法并分析了各自的优缺点。介绍了地震记录信噪比的计算方法和它与分辨率的关系。在仿真实验中，将现代谱估计理论应用于模拟地震信号去噪处理，通过对地震记录的功率谱分析，在频率域将噪声去除，提高了地震记录的信噪比。在论文的最后，总结了本文所做的工作和研究成果，指出了研究的不足之处和现代谱估计将来还需改进的工作。