瑞利波是一种沿地球自由表面传播的地震波,利用它的频散特性可以达到对地下介质横波速度结构成像的目的。瑞利波成像技术具有高效、无损、抗干扰能力强等优点,已在解决浅地表地质和地球物理问题中广泛应用。按照信号来源区分,瑞利波成像的方法可以分为两种:主动源法和被动源法。主动源成像方法通常利用重锤或炸药做为震源,激发的瑞利波信号频率较高,对浅部地层结构有较好的分辨能力,但是探测深度通常较小;被动源成像方法利用地球上持续存在的噪声做为信号来源,利用互相关技术从噪声中恢复出瑞利波信号,被动源信号的频带通常更宽,利用其中的低频部分进行成像可以达到更深的探测深度,但是被动源信号中高频能量较弱,对浅部地层结构的分辨能力较差,因此利用主动源和被动源瑞利波信号联合成像可以实现优势互补,提高探测的的精度和深度。本文首先对主动源瑞利波成像的频散曲线测量、基阶高阶模式分离、分辨率影响因素等问题进行了研究,并对其中存在的问题提出了改进的策略。然后对被动源瑞利波成像的技术进行研究,探讨空间自相关理论和时间域互相关理论之间的联系,并实现了基于被动源噪声数据的双平面波层析成像。最后,在前述工作的基础上,对主动源与被动源瑞利波联合成像技术进行了研究,利用双源信号分别提取瑞利波频散曲线,联合双源频散曲线反演,使瑞利波成像的精度和深度得到了提高。论文取得的主要研究成果如下:(1)对多道面波分析技术的F-K变换、τ-p变换和相移法进行改进,改善了频散能量的分辨率,提高了上述方法对高阶模式频散曲线的提取能力。对比加权滑动平均和振幅值求λ次幂两种算法的计算效率,分析二者对频散能量谱分辨率的改善效果。(2)对空间自相关理论与时域互相关理论的联系进行探讨,利用空间自相关理论中的Aki公式实现对主动源瑞利波频散曲线的提取,通过正演模拟和实际观测的瑞利波数据验证Aki公式计算频散曲线的准确性与适用性,分析Aki公式在不同偏移距下的计算精度以及在频散曲线计算中的优势。(3)对瑞利波成像的频散分辨率和横向分辨率影响因素进行研究,分析排列长度和道间距对分辨率的影响。研究利用F-K变换法进行瑞利波的模式分离,通过插值将F-K变换得到的频率波数谱变换到频率-速度域,在频率-速度域进行模式分离,使分离的准确性提高。将模式分离和谱分析法相结合提取相邻道的频散曲线并反演横波速度结构,提高了瑞利波成像的横向分辨率。(4)针对被动源噪声成像的理论与方法,对空间自相关理论与时域互相关理论之间的联系进行讨论,实现从被动源信号中恢复出格林函数,并利用Aki公式对被动源瑞利波(格林函数)的频散曲线进行计算。将被动源信号的互相关结果视为虚源记录,利用双平面波层析成像的方法,对准噶尔盆地某研究区的横波速度结构进行反演,根据速度异常推测了研究区内铜矿体的埋藏深度。(5)研究利用主动源与被动源瑞利波信号进行联合成像,给出联合成像方法的技术流程,对比分析渭北黄土塬某研究区的实测主动源与被动源信号的频带分布特征,利用多道面波分析和背景噪声技术对双源信号分别进行处理,得到研究区的频散曲线,联合主动源与被动源瑞利波的频散曲线进行反演,生成区内两条测线下方地层的二维横波速度结构剖面,根据剖面结果对黄土覆盖层的厚度进行了评估。