论文分析了现有单个可控震源及组合震源地震方法存在的问题——信噪比差、分辨率低,通过研究组合震源产生的地震波的方向性,说明了观测系统接收到的地震波信号并不是地震波最强的方向,为此提出采用相控震源形成方向可控的定向地震波思想。根据对国内外研究现状的分析,可以看出研究基于相控震源的定向地震波方法具有一定的理论和实践意义。本文主要做了以下几方面的工作:首先研究了相控震源激发定向地震波的理论基础,在此基础上提出了适于相控震源定向地震波信号的相关检测技术,然后针对不同地层模型完成了相控地震信号的正演仿真计算,并对定向地震波信号的信噪比和分辨率进行了定量分析,最后利用自主研发的电磁驱动式相控震源,进行了野外实验,对比了单个、组合、相控震源地震结果,证明了基于相控震源的定向地震波方法在理论和实践上的可行性和优越性。