适于复杂介质的高精度偏移方法及快速并行计算是叠前深度偏移研究的重要内容。本文将最优可分表示法用于波动方程叠前深度偏移研究，以提高强横向变速介质叠前深度偏移的精度，在PC-CLUSTER集群上实现了炮域地震数据并行计算，可满足三维地震数据的偏移成像要求。　　 横向变速介质中单程波算子的象征不仅与速度、频率和波数有关，而且与介质速度的空间导数相关。当薄层介质横向变速较小时，作简化后，只需考虑单程波算子的主象征。最优可分表示方法可将单程波算子的主象征(多维函数)表示成单变量(空间、波数)函数的乘积求和式，在小步长情况下，这种可分表示的逼近具有指数收敛的性质，取小阶数可分变量乘积的求和项足以逼近横向变速介质单程波算子的象征。　　 单程波算子的主象征用最优可分表示近似时，在奇点附近会出现振荡，其振幅会大于1，因而在波场延拓过程中会带来数值计算的不稳定。本文引入等价粘性单程波算子象征的表达式，不仅可获得光滑的逼近和较高的近似精度，而且尚可提高最优可分表示近似式的优化性能，实现加速收敛和增强算法数值计算稳定性的效果。采用分频最优可分表示法作计算，不仅能提高计算精度，可大量节约计算机时。　　 本文采用最优可分表示方法，运用正反傅立叶变换构造了单程波波场外推算子，使得该算子可实现波数域变量与空间(速度)域变量分离。在波数域进行相移计算的同时，可以在空间域对因介质横向变速引起的时移作修正。由于可分表示方法是区域逼近的近似方法，对区域内所有速度上的单程波算子的象征均能很好地刻画，这就使得该方法所构造的单程波算子在各介质点的速度值上都具有很高的精度，从而不受某单一参考速度的影响。　　 用最优可分表示法所构造的三维单程波波场外推算子，不需要像有限差分类偏移方法那样需作二维算子近似，从而不受方位角的影响。三维最优可分表示法的波场延拓与二维波场延拓实现方式是相同的，其区别仅在于在三维方法中只增加了对垂直空间方向作一次正反傅立叶变换。　　 本文用最优可分表示偏移方法计算了横向变速介质模型的脉冲响应，在区域内所有速度上的脉冲计算值与理论值基本一致，特别在大传播角时仍然能够很好地逼近理论波阵面。三维脉冲响应计算值的水平切片可与理论波阵面基本重合，从而也说明用最优可分表示法所构造的单程波算子将不受方位角影响。文中的算子脉冲响应数值实验结果表明，最优可分表示叠前深度偏移可适用于强变速条件下复杂介质的成像需求，SEG/EAGE模型和实测数据的成像结果验证了本文方法对复杂构造的成像能力。　　 三维波动方程叠前深度偏移的计算量较大，本文在PC-CLUSTER上实现了最优可分表示法的数据并行炮域叠前深度偏移计算流程，该并行流程简单、有效，且具有应对硬件和网络等故障引起计算中断的措施。