多分量地震勘探能够同时获得纵波和转换波资料，充分利用多分量地震信息，可以获得地下介质详细的构造成像，提高地震勘探的精度。多分量地震资料的叠前深度偏移成像技术能够对地下储层位置以及复杂构造形态进行更准确的成像。高斯束偏移方法是一种优秀的偏移算法，同时兼具波动方程偏移方法的成像精度以及Kirchhoff偏移方法高效、灵活的优点，能够有效的解决多值走时问题。　　本文主要对多波高斯束叠前深度偏移成像方法进行了系统的研究。首先对各向同性介质中多波高斯束叠前深度偏移方法进行研究。主要包括以下几个方面的工作:(1)在仿射坐标下将原始的多分量地震数据进行叠前分离，获得纯的PP波和PS波地震记录。针对不同的波型记录，分别给出了适用的共炮域高斯束叠前深度偏移成像方法;(2)利用多波高斯束偏移方法直接抽取PP波以及PS波的角度域共成像点道集，并实现了角度域偏移成像;(3)对复杂地表条件下的高斯束偏移进行研究，提出了一种复杂地表条件下多波高斯束叠前深度偏移成像方法。分别通过数值模型算例对以上各种偏移方法的有效性进行测试。　　高质量的多分量偏移成像不仅取决于优秀的偏移算法，关键在于准确的纵横波偏移速度模型。本文采用高斯束偏移方法对多波地震数据进行偏移速度分析，首先分别给出纵波和转换波共偏移距域高斯束叠前深度偏移方法原理，在此基础上抽取纵波和转换波偏移距域共成像点道集;然后根据共成像点道集拉平准则，分别对纵波和横波速度进行更新;当两种波成像深度不一致时，对纵波和转换波成像剖面进行深度匹配，完成高精度的纵横波偏移速度分析。模型数据和实际资料试算表明，该方法是一种有效的多波偏移速度分析方法。　　各向异性在地下介质中是广泛存在的，在地震偏移成像时忽略各向异性的影响，将无法实现对构造的准确归位。横向各向同性(TI)介质是地下介质中比较常见的各向异性介质。本文基于各向异性运动学射线追踪和动力学射线追踪，将高斯束叠前深度偏移方法从各向同性发展到各向异性。在各向同性高斯束叠前深度偏移算法的基础上，分别实现了TTI介质中PP波和PS波的高斯束叠前深度偏移。通过对不同各向异性介质与构造复杂程度的模型进行PP波和PS波高斯束偏移成像对比分析，验证了本文各向异性PP波和转换PS波高斯束叠前深度偏移方法是适用于各向异性介质中PP波和转换PS波地震数据的准确有效的偏移方法，而且不受各向异性强弱限制，适应于强各向异性介质。