目前在地震采集观测系统设计中大都是基于地面共中心点的观测系统设计,评价的标准是观测系统本身的CMP覆盖次数均匀、炮检距分布均匀、方位角分布均匀;但是面对复杂构造、复杂近地表结构和成熟勘探区的高精度地震勘探问题,常规的采集设计方法常会出现偏差,主要是其没有分析地下目标体的覆盖次数是否均匀、照明能量是否均匀、获得的地震波信息是否可靠。因此研究基于波动方程正演模拟与地震波照明分析的观测系统设计具有现实的理论意义和实际应用价值。本课题主要利用波动方程正演模拟和地震波照明分析技术,根据以往的地震资料建立速度模型,利用弹性波方程的交错网格高阶差分解法,来研究地震波在二维介质模型中的传播特征、波场快照和正演记录,利用模型正演分析有效波与干扰波在频率-波数谱域中的分布范围,确定适合本区的空间采样间隔;利用模拟的数据分析炮检距的范围,达到面向地质目标的观测系统设计;利用基于波动方程的照明分析,对所设计的观测系统方案进行照明研究,分析观测系统是否为最佳,也可根据照明强度确定野外有效的炮点加密范围和加密的炮数。用实际例子证明了该方法的正确性及实用性。