由于地下介质的非完全弹性特征,地震子波沿着传播方向会发生振幅和相位的变化,导致了地震记录的能量衰减、相位畸变和高频成分缺失。而品质因子Q作为表征地层吸收衰减的主要参数,提取准确的Q值具有重要意义。由于地震波从激发点到接收点的振幅和相位变化通常由与子波干涉和固有衰减两者相互耦合决定,现有的高分辨处理方法普遍忽略了这种耦合效应,导致从地震资料中估算的Q值是两者的综合响应,进而降低了地震高分辨率处理的精度。同时,叠后估计方法也扭曲了地层吸收衰减的真实响应。因此,如何从叠前道集中剥离出较精确的Q模型并同时提高地震资料的分辨率,获得高质量的叠前道集是关键。本文根据波动理论和岩石物理理论,建立了非稳态叠前数据与品质因子和反射系数之间的数学物理联系,提出一种目标导向约束的叠前非稳态稀疏反演方法。该方法根据对叠前道集的基本需求,对反射系数施加了纵向稀疏和横向水平两项高分辨率目标约束,并利用最小化l2,1范数进行近似数学表征,从而求出最优的深浅层校平的且频谱一致的结构化稀疏脉冲。进而在叠前非稳态反演框架的上,分析了Q值与其反演的反射系数剖面间的内在规律,提出了一种多信息约束Q值扫描方法。通过扫描策略,将反演后的反射系数结构稀疏性作为判断Q准确性的评价准则,利用数学准则函数进行量化,从而得到了一种固有衰减与薄层干涉视衰减解耦的Q值。最后,在获得Q模型的基础上,将与其对应的最优反射系数剖面与初始子波褶积获得最终的动校正结果,即高分辨率处理后的叠前道集。此外,为了提高速度拾取效率,类比人工速度拾取过程,本文提出了一种基于自适应阈值约束的无监督聚类智能速度拾取方法,为后续叠前反演提供高精度的叠加速度场。由此,针对衰减后CMP道集,我们得到了一套叠前高分辨率处理流程。模型资料和实际资料应用表明,该处理方法不仅提升了速度拾取效率,极大缓解了人工拾取负担,为后续提供高精度的速度场,且校正了因地层吸收而引起的子波振幅、相位的畸变,拉平了同相轴,一定程度上提高了叠前地震资料的分辨率。