地震资料去噪方法的研究一直以来都是地震数据处理中非常重要的一个课题。随着油气勘探难度的增大,以及对地震成像精度要求的提高,地震数据中存在的面波、随机噪声尤其是多次波会严重降低地震资料的信噪比,干扰一次波的识别,使地震剖面出现假的地质现象。因此,地震资料去噪方法的研究尤为重要。目前常见的去噪方法都有各自的局限性,为了寻找能够更大程度上去除噪声并且保留有效信号、同时更适应地震信号的去噪方法,本文引入近年来在地球物理领域得到广泛应用的曲波理论,将地震信号的稀疏表示与去噪方法有效的结合起来,发展了基于曲波变换的信噪分离方法技术。本文利用曲波变换的多尺度和多方向的特点,提出了一种多级曲波变换压制面波的方法。该方法充分利用有效波和面波在曲波域不重叠的特性,仅对含面波的尺度和方向上的曲波系数进行处理。针对曲波阈值去噪方法阈值选取单一造成的有效信号损失或随机噪声压制不完全的问题,本文提出了一种基于经验模态分解的曲波阈值去噪方法。根据分解得到的固有模态函数所含噪声强弱的不同,选取不同的阈值分别对每个固有模态函数进行曲波阈值去噪处理。通过模型试算和实际资料处理验证了本文基于曲波变换方法压制面波和随机噪声的有效性。在多次波压制方面,本文针对SRME方法存在的缺陷,借助曲波变换理论,对多次波模型预测和后续相减阶段进行了改进,提出了基于曲波变换多尺度多方向的波动域多次波压制方法。在多次波模型预测过程中,利用曲波变换多方向的特性,实现了在自由表面采用斯奈尔定律,自动拾取走时平稳区域的多次波贡献道集对多次波模型道进行构建。该策略减小了非平稳走时区域多次波贡献道集可能产生的假频对多次波模型的影响。对于原始含有空间假频的数据,借助曲波变换多尺度的特性,利用地震数据中不含假频的低频分量对假频分量进行约束,构建了一个抑制假频加权滤波器,可以减小空间假频对多次波模型的影响。由于常用的多次波匹配方法大都针对多次波模型和实际多次波存在的振幅或相位的差异进行匹配,而无法校正多次波模型和实际多次波存在时移误差。本文构建了一种复曲波变换的算法,利用复曲波变换的时移不变性质,通过调整复曲波系数的振幅和相位实现对多次波模型振幅和时移误差的校正。为了更好地保护有效信号,本文引入了一个非线性屏蔽滤波器。该滤波器可以事先分离出大部分有效波,然后再将剩余部分数据作为输入数据,在复曲波域进行剩余一次波和多次波分离。该策略可以更好地保护有效信号不受损害。通过模型试算和实际资料处理验证了本文方法压制多次波的有效性。