地震正演模拟(SeismicNumericalSimulationorSeismicNumericalModeling)是地震勘探和地震学的重要基础。地震数值模拟就是在假设地下介质结构模型和相应的地球物理参数的情况下，模拟和研究地震波在地下各种介质中的传播规律。这种地震数值模拟已在地震勘探和天然地震领域得到了广泛的应用。　　有限差分方法是最常用的地震正演模拟方法，具有运算速度快，容易并行运算等优点。但有限差分法由于频散和稳定性的问题，对离散化的步长有很高的要求。常规有限差分法采用的矩形网格也难以对复杂及局部小尺度结构进行精细描述。因此，很多学者对有限差分法进行了发展。精细积分法便是以有限差分法发展而来的一种方法。该方法在时间域采用积分格式，空间域采用单点子域的任意差分格式，该方法有效的提高了计算的稳定性。也更适合复杂地质体和起伏地表的地震正演模拟。　　为提高程序效率，本文引入了基于图形处理器(GPU)的优化技术，GPU并行计算在通用计算技术逐渐在众多领域得到应用。GPU的单指令多线程模式非常适用于地震数值模拟这类数据量和运算量都十分巨大的工作。　　本文中详细推导了三维弹性波精细积分法的正演模拟公式并完成了相应的算法开发和软件设计。实现了对复杂地下结构的二维和三维，声波和弹性波的精细积分计算。本文实现并优化了精细积分法的GPU并行计算方法。计算结果表明，精细积分法的GPU并行计算程序不仅完美的保留了该方法带宽小、精度高、能处理复杂地质结构等优势，还在计算效率方面带来非常显著的加速。相较于声波波场，弹性波波场包含了更加丰富的波场信息，包括PS反射波，PP反射波，PS透射波，PP透射波，绕射P波，还有绕射S波，且存在模式转换和能量转换。