在前人工作的基础上，文中把倾斜叠加理论和地震反射波场模拟与成像理论相结合，发展出可对横向速度不变而纵向可任意变化的介质的反射波场模拟和成像的高效而精确的算法。为解决纵向和横向速度任意变化的介质问题，把付氏变换有限差分法偏移延拓公式（Dietrich Ristow,1994）一般化，推导出既对陡倾地层处理精度高、又适应横向变速的精确、高效的单程声波方程混合延拓一般公式，首先发展出二维零偏移距深度域正演模拟方法；随后发展出混合法共炮记录叠前深度偏移法；把几何射线地震学引入波动地震学理论之中，在提出时间与能量等同性原理和逆过程方法以后，研究出可模拟任意复杂构造的单程声波方程共炮记录正演方法，继而发展出P—SV波的叠前深度偏移及其叠前正演模拟方法，以及VSP单程声波方程正演模拟及其深度偏移方法；在实验中提出了正演模拟定位原理1或说检波点下延记录原理和定位原理2或说固定检波点记录原理，并通过合成S—P波的共炮记录验证了所提出的原理的正确性；把混合延拓法扩展到三维之中，推导出三维一步法混合延拓公式，实现了三维波动方程深度偏移和正演模拟。