在分析Ziolkowski气泡振动模型局限性的基础上，建立了多种实际因素影响下的海上地震勘探单枪子波模型。此模型考虑了气泡与周围流体的热传导作用和枪口节流作用对气泡振动的影响，同时也考虑了气泡上浮，液体粘度和枪体本身等气泡周围环境因素对气枪子波的影响。相对于Ziolkowski初始模型，改进模型所模拟的气枪子波主峰值减小，气泡振动衰减加快，与实测子波吻合性较好。常规气枪只有一个腔室，而GI枪具有G腔和I腔两个腔室，能够较好地压制气泡振荡。当G腔内气体释放所形成的气泡体积达到最大时，I腔内气体的释放有效地抑制了气泡的收缩，气泡壁运动速度明显减小，气泡变得稳定。　　基于Giles-Johnston近似，分析不同间隔两气泡间的相互作用，建立了海上勘探气枪震源相干枪子波模型。当气枪间隔不同时，应用模型分别模拟了气枪容量相同与气枪容量不同的相干枪子波，并分析了阵列子波在三维(3.D)空间各个方向上的能量分布。　　实验分析表明：①枪口节流作用控制着气枪子波主脉冲值的大小，气泡上浮引起周围静水压力值减小，气泡振动的周期随之改变，气泡壁的热传导作用和流体粘度是引起气泡振动衰减的主要因素；②气泡振动所产生的压力子波及其海面虚反射影响其他气泡周围的压力场，这是气泡间相互作用的主要来源，随着气泡间隔的减小，气泡间的相互作用增强，气泡振动周期增大，主峰值减小，气泡比增大后减小；③当气泡间隔很小时，体积不同的两气泡振动周期相同，伴随着气泡的剧烈振动出现频率锁定现象；④在气枪阵列中心位置的正下方，子波的能量最强，其他方向上相对较弱，为地震资料数据子波真振幅恢复处理提供了依据。　　为了实现阵列子波的室内自动模拟，开发了一套海上勘探气枪阵列设计优化软件系统ASM1.0，该软件与商业化软件Nucleus功能相当，填补了国内相关技术的空白，从而提高了为海上地震勘探服务的能力。