本论文在国内外学者一直从事的地震勘探资料随机噪声压制研究基础上,针对较强随机噪声背景下地震资料信噪比的提高以及在地震勘探领域的应用进行了系统而深入的研究。从单道记录建模角度出发,确立以下两个方面作为主要目标:一是实现信号和噪声有效分离以保证处理后信噪比达到比较理想水平;二是应努力避免一些常规方法在去噪过程中导致信号较大程度改变的现象,以期尽量降低恢复信号的畸变度。论文在非线性/线性状态空间模型框架下构建合成记录道压制随机噪声的数学模型。根据地震信号具有的结构相似性和近似周期性,对信号短时段(帧)以建模方式描述其非平稳性。在统一考虑信号检测要求和状态估计目标并达到二者合理融合前提下,确立由噪声子模型和信号子模型构成的组合模型表征合成地震记录道数据变化规律的思想。论文提出用于压制地震资料随机噪声的隐马尔可夫模型平滑估计方法,并考察影响其去噪性能的因素。不但通过理论模型仿真实验更深层次地研究隐马尔可夫模型平滑估计去噪特点,而且探讨其在实际资料处理中的适用性,结果表明这种方法不仅仅停留于理论研究阶段,实际应用也已经达到抑制随机噪声的目的。