地震层析成像是一种反演地质结构属性的属性的常用方法,是调查和了解地下地质结构的有效手段,广泛应用于工程地质与环境地质等勘查领域。地震层析成像利用地震数据来反演地下结构的物质属性,可以确定地球内部的精细结构和局部的不均匀性,成像过程包括模型参数化、正演计算、反演计算。论文简要回顾了地震层析成像技术的发展历程与现状,论述了地震初至波旅行时层析成像的基本原理,研究利用初至波旅行时层析成像方法来建立近地表的速度模型,提供近地表介质的速度信息。文中重点介绍了旅行时非线性插值射线追踪方法和层析成像反演方法。进行了主要算法的推导,并利用其实现了初至波的正演模拟,通过数值模拟计算和模型试算,证明了旅行时非线性插值法比单一的线性插值算法计算更精确,在此基础上提出了旅行时非线性／线性联合插值算法。在非线性插值射线追踪正演程序实现的基础上,分析了影响层析成像效果的3个基本因素：初始速度模型、速度约束限制和射线覆盖密度,并总结出各影响因素优选的原则和范围,以达到提高初至层析反演精度及反演稳定性的目的。在模型数值模拟的基础上,对实际地震资料进行了反演测试,并对处理的结果进行分析和对比,验证了SIRT算法的有效性。提出了进一步提高反演精确性的方法和建议。