初至波能量强,在地震记录上容易识别、拾取,利用初至波旅行时信息对近地表地下介质进行层析速度成像效果较好,但受到初至波分布范围的影响,初至波旅行时层析成像对多层速度模型的深层介质成像效果较差,因而为了实现对更大深度多层复杂构造的层析成像,我们需要利用反射波的旅行时信息进行初至波与反射波旅行时的联合层析成像。初至波与反射波旅行时的联合层析成像包括正演和反演两个部分,其中正演部分需要计算初至波与反射波的旅行时及射线路径,反演部分需要求解联合迭代方程组。论文在正演部分采用旅行时线性插值射线追踪LTI方法来获取初至波的旅行时和射线路径,并对LTI方法进行改进,通过在网格边界处插入次生节点的办法,进一步提高计算的效率;采用基于旅行时线性插值射线追踪LTI方法的分区多步法计算反射波旅行时和射线路径。反演部分求解联合迭代方程组采用的是LSQR算法。设计了多组二维层状速度模型进行试算,得到了以下几点结论:(1)利用LTI算法计算初至波的旅行时及射线路径具有计算速度快、精度高的特点,通过在网格边界插入次生节点的方法对LTI算法法进行改进,相比于传统的LTI方法能够在同等网格尺寸条件下进一步提高计算精度及效率;(2)基于LTI算法的分区多步法,能够计算反射波旅行时和射线路径;(3)理论试算结果表明初至波旅行时层析成像对于近地表速度模型具有较好的成像效果,加入反射波旅行时信息进行联合层析成像能够提高深层速度模型的成像精度。