地震反演是获取地下岩性信息的关键手段,也是提高地震分辨率的重要方法。目前的地震反演方法对地质信息的利用主要体现为初始模型的构建,鲜有利用地质特征信息对整个反演过程进行约束。常用正则化约束方法主要从数学角度考虑,缺乏多样化地质表达,可能有悖于实际地质情况。本论文基于地质体在几何形态和物性参数的空间相关性,将能够表征地层和构造发育特征的地质特征信息引入反演系统,构建空间地质结构约束,实现地质结构特征和地震信号联合驱动反演。提取较为精确的地质特征信息是本论文反演方法的重要前提,利用的地质特征信息主要为地层倾角属性和相干属性。低信噪比数据计算相干属性往往需要采用大分析窗口,导致计算效率低和相干图像模糊。针对此问题,提出了基于特征结构的高效稳健相干方法,对分析窗内每道地震数据,根据其与中心道的距离通过反距离加权方法分别赋权,并在指向中心道的多个方向上将赋权后的地震道进行加权叠加,最后再计算相干值。由此得到的相干属性主要由中心道决定,断点刻画更准确,同时提高了计算效率,对噪声更稳健。针对走向多变的线状不连续体如弧状断层、河道等刻画不够准确的问题,提出了基于垂直方向互相关的地质导向相干方法。在计算相干属性过程中充分考虑构造趋势,使构造刻画更加清晰和准确,但该方法抗噪性要弱于基于特征结构的高效稳健相干方法,在实际应用中,要根据地震数据信噪比选择方法以提取更加稳定、准确的地质特征信息。对于构造起伏较大的陡倾地层区域的地震反演,提出了基于动态时间规整的多道反射系数反演方法。采用改进后的动态时间规整方法挖掘地震数据道与道之间的空间关系,并将其结合差分算子的构建转化为横向约束算子,使反演结果保持较高的信噪比和较好的横向连续性,但由于未考虑构造因素,导致小尺度构造在反演结果中会受到平滑。最后提出了地质特征约束反演方法,兼顾地层和构造因素,可以用于反射系数反演、阻抗反演,还可进行构造导向去噪。反射系数反演测试表明该方法取得的结果信噪比高、横向连续性好、分辨率较高,构造边界得到了较好保护,与实际地质背景吻合;波阻抗反演测试显示该方法在地震数据信噪比较高时取得结果与常规反演方法结果相近,在信噪比较低时优势明显,表明虽然对于信噪比通常较高的叠后数据,提出方法改善效果并不明显,但对于信噪比一般较低的叠前数据,进行地质特征约束叠前反演应用前景可能会更好。