地震勘探采集需要权衡采集成本和采集质量。传统地震数据采集无论是二维地震采集还是三维地震采集都需要设置足够大的震源激发间隔来避免相邻两个震源之间的相互干扰,需要很大的时间成本和经济成本。混合震源采集可以不受传统震源采集对于时间和空间的限制,通过同时或者延时激发两个或两个以上的震源,得到一个连续接收的混合震源记录。混合震源采集可以在相同的时间内达到几倍于常规震源采集的采集密度,从而得到高品质地震数据,或者在相同采集密度的情况下,极大缩短采集时间,降低采集成本。混合震源数据的处理方式有两种:一种是混合震源数据直接偏移成像,另一种是将混合震源数据分离成常规震源采集的形式,本文重点研究的是混合震源数据分离。由于混合震源数据分离问题是一个典型的欠定型问题,无法通过直接求解矩阵的逆来实现,可以通过求解最小二乘解,我们称之为伪分离,伪分离并不能减弱地震记录中来自相邻激发震源信号的干扰,即伪分离数据中含有大量的混叠噪声,这些混叠噪声在不同道集地震记录中表现方式是不同的,在共炮点道集以相干的形式存在,在非共炮点道集表现为随机脉冲形式。混叠噪声非相干性的强弱直接影响后续分离结果的精度,本文通过研究影响混合震源采集三个方面的因素:混合震源中包含单震源的数量、混合震源中单震源的激发延迟时间范围以及混合震源中单震源的位置分布,通过设置合适的混合震源采集参数来增强混叠噪声在非共炮点道集的非相干性。减小混合震源中单震源之间的随机延时范围能够有效的提高采集效率,混采数据经伪分离后非共炮点道集数据中的混叠噪声明显更加集中,非相干性减弱,不利于对混叠噪声进行压制。三边滤波法是基于ROAD对双边滤波的改进,在双边滤波原有的‘距离’权重和‘灰度’权重的基础上加入了一个‘脉冲’权重,使得三边滤波能够具有双边滤波特性的同时还能够去除脉冲噪声。本文提出基于三边滤波的混合震源数据分离方法,并且与迭代的多级中值滤波方法作对比,时间延时范围较大时,两种方法都能得到很好的分离结果;时间延时范围较小时,基于三边滤波方法能更有效的去除混叠噪声,并且更好的保留细节信息,同时分离过程中还能一定程度上压制其它的随机噪声。之后使用基于三边滤波的方法分离海上二维混合震源数据,得到了令人满意的结果。混合震源数据分离问题可以看成求解Ax=b的一个线性问题,x即为待求的分离结果,b表示实际观测到的混采地震记录,A表示混合过程,可以通过稀疏约束反演方法对该问题进行求解。相对于二维混采数据,三维混采数据具有数据量巨大,构建混合震源算子困难,混合度的增加引入了高强度混叠噪声的特点。针对上述问题,本文首先推导了基于震源激发GPS时间的时间域地震数据混合伪分离方法,实现了单个共接收点道集自身混合、伪分离,避免了对整个数据做运算,同时不需要构建混合震源算子矩阵。采用稀疏约束反演方法在Radon域实现混采数据分离,优化算法采用快速迭代收缩阈值(FISTA)算法,该算法具有易于实现收敛速度快的特点,混叠噪声强度比较大的情况下,稀疏约束反演方法能够得到更高的分离结果精度,通过模拟数据和实际数据计算来验证上述方法的适用性。