地震波传播速度参数在地震资料采集、处理和解释的各个环节均起着至关重要的作用，因此精确求取地震波在地下介质中的传播速度，一直是地震勘探中值得深入研究和重要的问题。地震波旅行时速度反演是通过观测到的地震波旅行时信息，应用模型重建算法反演地下介质结构、速度分布及弹性参数等重要信息的一种反演方法。地震旅行时速度成像问题是一个非线性反演问题，只利用单种波的旅行时信息进行反演不能够更准确、更全面的重构地下速度信息，因此尽可能的利用更多的地震波场信息进行速度-界面反演一直是探索研究的方向。初至波易识别，易追踪，在近地表速度分析及复杂地表静校正中，稳定性高，优势明显。与初至波旅行时相比，反射波携带更丰富地下介质信息，能够反映地下不同深度不同位置更精细尺度的结构和参数分布。因此，寻找一种有效的方法利用初至波旅行时和反射波旅行时进行联合速度-界面反演，可以为高精度的地震资料处理和解释提供更稳定、更精确的速度-界面反演结果。论文主要对地震初至波和反射波正演模拟及旅行时联合速度-界面反演方法进行了研究，在正反演方法技术分析的基础上，编程实现了旅行时线性插值射线追踪方法以及正交分解最小二乘反演算法。主要得出以下研究成果：1.在传统的旅行时线性插值射线追踪法的基础上，采用列循环和行循环相结合的方式来计算各网格节点旅行时，消除了未考虑来自各个方向射线的影响；2.将分区多步与射线追踪相结合，实现二维复杂层状介质的反射波的正演。针对旅行时速度反演的混定问题，采取了正则化处理；3.在反射波速度-界面反演中，提出了一种新的各参数加权归一算法。4.将初至波旅行时速度反演和反射波旅行时速度-界面反演相结合，并取得良好的成果。经理论模型和实际资料测试，验证了文中所采用方法的实用性和有效性，提出了进一步提高反演精确性的方法和建议。