气枪震源凭借其绿色环保，稳定可重复的优势成为海洋勘探中最常用的震源。其震源子波在检测和评价震源质量时起着重要作用。震源子波的波形、能量、频谱等参数，不仅可以用于评价气枪阵列的优劣、考察阵列的稳定性，同时在地震资料的处理、解释中有着不可替代的地位。在生产中，为了得到高质量的震源子波，需要投入极大人力和物力对气枪阵列进行多次测试，选择出最佳的阵列参数，因此通过理论模拟震源子波以替代实际测量中直接观测记录远场子波是必要的。在实际测量中，由于观测环境与经济成本的限制，远场子波一般不采用直接观测方法，而是通过记录得到的近场子波来模拟。通过对气枪及其阵列相关机理的研究，针对传统气枪阵列设计和现有近场子波模拟远场子波算法中存在的问题（传统的气枪阵列鬼波影响明显，限制有效带宽；常用的时间域近场子波模拟远场子波算法涉及到重采样问题，因而存在计算误差），分别提出了改进算法。在气枪阵列设计方面，在实现单枪、相干枪与传统阵列设计的基础上，引入上/下源组合思想，将传统阵列改进为立体气枪阵列。由于不同沉放深度的子阵激发时间不同，使得子阵陷波频率不同，信号叠加后可以起到一定的削弱陷波影响的作用。将不同沉放深度的子阵视为上/下源，对其进行波场分离，去除上行波，压制鬼波。近场子波模拟远场子波算法方面，根据频率域相位与时间域时间延迟的关系，提出了频率域子波模拟的算法，利用傅里叶变换将实测的近场子波变换到频率域，在频率域实现子波谱的分解与合成，再变换回时间域，可以得到精确的单枪震源子波和可靠的远场子波。这种方法处理时考虑到了虚反射作用，同时实现了子波分解与虚反射消除。通过与传统阵列子波和频谱的相关参数对比证明，立体阵列算法确实可以削减阵列远场子波中包含的鬼波的影响，扩展有效带宽，增加高低频能量。模型与实际数据测试证明的频率域子波模拟算法解决了时间域算法存在的迭代求解误差和重采样问题，提高了计算精度，得到了精确的单枪震源子波与可靠的远场子波。实际数据测试结果表明气枪阵列的远场子波可以对阵列的稳定性进行评估。利用远场子波求得的零相位化算子对地震数据进行子波整形反褶积，可以提高地震记录的分辨率。