随着油气资源勘探程度的提高，复杂地区和复杂油气藏的勘探已经成为地球物理勘探的主要目标。针对复杂地区获取的地震资料，数据处理的效果直接影响地震资料精细解释的程度。在数据处理过程中，地表条件和地质构造的复杂导致地震波场的特征非常难以识别和分析，给速度场的建立、偏移成像等带来困难。另外，由于地震勘探采集到的地震数据中包含大量干扰信息，降低了地震资料的信噪比和分辨率。因此，处理由复杂地表和构造条件产生的地震数据时，如何权衡随机噪声的压制与构造信息(如，褶皱与断层等)保护成为研究焦点。由于地震勘探技术实施的特殊性，使数据处理具有其独特的属性，不同类型的地震波有着不同时距曲线形态，地震勘探中用同相轴来描述。除了依据时间、空间属性进行滤波，地震勘探数据处理还可以依据这些不同轨迹进行滤波。沿着同相轴(叠后数据为构造)走向取得非平稳变化的振幅值，应用不同的滤波方法进行滤波就构成了构造导向滤波技术。该方法在保护构造信息的同时还可以进行随机噪声的压制。构造导向滤波技术包含两个核心内容，即构造方向的表征和非平稳滤波方法。在本次研究中使用两种构造导向的策略：一种是利用地震波同相轴局部倾角特征来构建预测数据体，通过预测数据体作为构造导向；另外一种是直接通过地震波同相轴局部倾角确定局部地震信号的走向。针对地震数据叠前与叠后具有不同的地震波轨迹形态特征，分别采用三种不同的地震波同相轴局部倾角求取方法。首先，对于叠前共中心点道集(CMP)数据，在获取相对准确速度的前提下，通过基本时距曲线关系推导得出相应计算公式，可以求取叠前CMP数据的地震波同相轴局部倾角。其次，对于叠后地震数据，研究总结地震波同相轴局部倾角直接法；由于直接法中直接对地震数据求偏导数会产生加强高频随机噪声能量等副效应，本文推导出基于Hilbert变换的地震波同相轴倾角求取公式，该方法通过希尔伯特变换和求导算子在频率域的有限脉冲响应(Finite Impulse Response, FIR)近似关系，得出了稳定的非迭代地震波同相轴局部倾角属性的求取公式；最后，总结对比了基于平面波分解滤波器(PWD)的地震波同相轴局部倾角的求取方法。本文分析了以上三种地震波同相轴局部倾角求取方法的抗噪能力、计算效率和反空间假频能力。首先，设计不同信噪比的合成模型，对比直接法、PWD法、Hilbert变换法求取的结果，得出三者抗噪能力由高到低为：PWD法、Hilbert变换法、基本公式法。其次，而在同样的计算机硬件条件下，近似的倾角求取精度下，统计Hilbert变换法和PWD法的计算时间，得出Hilbert变换法的计算效率要明显优于PWD法的结论。最后，当出现由空间采样不足而产生的假频现象时，时距曲线法、Hilbert变换法、PWD法表现出不同的反假频能力。获取构造走向表征后，第二个研究重点为：选取适当的滤波方法。常用的滤波方法很多，包括地震信号在内的许多自然界的信号都是非平稳的，其性质较平稳信号更加复杂。非平稳信号也常被称为时变信号，其原因为非平稳信号的某个统计量(如均值、协方差函数)是时变函数，而不能简单地理解为信号的取值或波形是否随时间变化。因此，在地震信号的处理过程中，选择的方法必须适应非平稳信号的特性。本文选取非平稳多项式拟合技术滤波方法，并且与中值滤波等方法进行对比，分析总结了各种滤波方法的优缺点。经过研究，非平稳多项式拟合更加适应处理非平稳变化的地震波同相轴振幅值。在不同的地震波同相轴局部倾角求取方法与几种典型的滤波方法组合下，分别应用不同的构造导向滤波对不同模型进行随机噪声压制，包括叠前模型：CMP合成地震记录、含有AVO效应的CMP合成地震记录；叠后模型：“sigmoid”模型、三维“qdome”模型。通过局部相似性系数作为几种滤波方法效果的评价手段，总结了几种方法的优缺点。最后将本文方法应用于实际数据中，实际数据的处理结果表明了本文研究方案的有效性，并总结得出各方法的适用范围。