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在常规三维观测系统设计中,主要是利用二维地质模型进行射线追踪分析,在地质结构较为复杂的区域,仅仅依靠射线追踪方法进行三维观测系统参数论证,其结果往往不准确。以2005年柴达木盆地所实施的三维地震采集项目的观测系统设计为例,介绍通过波动方程正演、照明模拟和三维地质模型分析等多种技术手段的综合运用,进行基于目标地质体的三维观测系统优化设计。