OBS资料是由放置在海底的检波器，直接接收来自近海面震源信号的地震观测系统所获得。在OBS观测系统中，由于检波器直接海底相接触，因此，与常规海上地震勘探资料相比，OBS资料在包含纵波信息的同时能提供更为丰富的转换横波信息，这就使得利用OBS资料进行海底多分量地震勘探成为可能。利用OBS多分量资料提供的纵波和转换横波信息，对海底地层进行纵、横波成像，可以更有效地勘探海底地质构造及油气储藏情况。本文的研究内容主要围绕OBS资料成像处理展开。本文推导出了在交错网格中的二维弹性波动方程的有限差分格式，根据各向同性介质中纵波与横波分别为无旋场和无散场的特点分离纵横波，并根据已知的水平层状介质模型和海水起伏模型进行计算得到了纵横波分离结果。海底检波器在投放和回收过程中由于受到洋流等众多因素的影响，使得海底检波器的野外记录位置并不一定与实际落点重合。因此，在实际OBS资料预处理中，必须对海底检波器位置进行校正，即为OBS接收点重定位。本文利用波动方程逆时延拓算法来求取检波点的位置，推导出了三维一阶速度-应力声波方程，并在交错网格中推导出其逆时延拓差分格式以及声波方程逆时延拓的PML边界条件。在逆时延拓算法的基础上，采用扫描法进一步精确求解海底检波器的位置，最终通过OBS数据的线性动校正结果来验证所求检波点位置是否准确。OBS资料采集过程中海底检波器位置不变，震源沿测线在近海面激发，因此OBS共检波点道集数据中不同道的振幅及其极化方向不同，必须通过分量旋转进行校正。本文采用水平分量旋转和垂直分量旋转的方法，分别将x分量、y分量和z分量校正到炮检连线方向，炮检连线垂向方向和垂直方向，且三个分量方向相互垂直。因为海底检波器在投放过程中，不仅落点位置发生偏移，各分量也可能偏离原设计方向，因此，本文在进行水平分量旋转和垂直分量旋转时，第一步先求取各分量实际接收方向与设计接收方向的夹角，第二步就是根据所求旋转角度进行分量旋转。两者不同的是，水平分量旋转除了利用所求角度进行旋转外，还要将水平分量由设计方向旋转至炮检连线方向及其垂向方向，也就是需要经过两次旋转，而垂直分量只需要利用所求旋转角度进行一次旋转即可。利用水、陆检合并的方法可以消除海底勘探中固有的鸣震干扰，但是其振幅值一般相差较大，直接相加显然是不可取的。本文利用均方根振幅归一化的方法使得P、Z分量振幅大致匹配，再根据时窗加权叠加的方法求取标定Z分量振幅的比例因子。利用所求的比例因子对Z振幅值进行标定后与P分量合并，得到消除海水鸣震干扰的结果。本文通过深度模型计算反射点位置，提出同时计算静校正量和动校正量的方法进行OBS资料纵波速度分析，然后进行动校正，最后利用共反射点叠加得到叠加剖面，实现OBS纵波成像。