与常规逆时偏移相比,基于反演框架的最小二乘逆时偏移可以有效地压制低频噪音和采集脚印、提高分辨率、增加振幅能量均衡性,是目前偏移成像领域的研究热点。最小二乘逆时偏移是以Born近似下的一阶散射波假设为基础的,其对应的散射波表达式只能描述弱散射势和小散射体下的波场。但地震波实际传播过程是一个非线性过程,弱散射势和小散射体条件一般难以满足。当利用全波场信息进行反演时,强散射势和大散射体产生的高阶散射波及直达波、回转波等多种波会与一阶散射波产生假象,影响成像质量。与二维偏移方法相比,三维偏移方法更加符合当前地震勘探的实际需求和发展方向。三维最小二乘逆时偏移可以对大规模三维数据体进行准确成像,获得高质量、高精度的偏移剖面,但其计算量巨大,所需图形处理器（Graphics Processing Unit,GPU）显存空间不足严重制约着三维算法的实现。为了压制由弱散射势和小散射体假设引起的假象,本文将一阶散射波的表达式作为约束项加入到最小二乘逆时偏移的目标函数中,新的目标函数对一阶散射波场的Hessian矩阵表现出强凸性,保证了一阶散射波场重构的准确性,从而使根据一阶散射波场表达式计算的速度扰动更新梯度也更加准确,通过数据实验说明了此方法可以得到一个高精度和高保幅的地震剖面。针对三维最小二乘逆时偏移显存不足的问题,本文又发展了基于点对点通信的三维最小二乘逆时偏移。点对点通信技术相当于将多块GPU显存合成一个更大显存的GPU设备,允许不同GPU之间直接进行数据的交换,减少了CPU作为中转时间,提高了整体计算效率。模型的试算和实际资料的测试结果表明,本文提出的方法有助于三维最小二乘逆时偏移算法的实现。