研究地震波在复杂介质中的传播规律,是地球物理学中的一项重要内容,是帮助人们认识地球介质的有效手段。在地震波场数值模拟方法中,波动方程数值模拟方法一直占有重要的地位。波动方程模拟能够获取地震波丰富的动力学信息,为研究地震波的传播机理和复杂地层的解释提供更多的依据。本文引入的辛格式离散奇异褶积微分算子(SDSCD)波场模拟算法,从根本上提高解的精度和可信度。辛算法是一类保结构算法,具有较强的稳定性和长时间跟踪能力。离散奇异褶积微分算子是一种优化短算子,更能突出空间微分本身的局部属性。本文对先前发展的SDSCD数值方法进行算法完善,实现了平面波动输入模块和完全匹配层(PML)吸收边界模块。考虑了SH平面波从模型底部垂直入射和倾斜入射的情况,理论上算法满足以任意角度入射的情况。采用改进的PML边界条件融入SDSCD算法,引入附加变量的微分方程,免除对变量求三阶导数或者求褶积的过程,更易实现,边界吸收效果较好。这些工作为开展地震动盆地模型弹性波场模拟奠定基础。在SDSCD算法完善的基础上,我们对二维盆地表征模型进行了弹性波场模拟,利用波场快照,地表接收点时程记录和反应谱分析盆地波场的特性和规律。盆地模型波场快照和理论地震图显示出不同于均匀分层模型的波场传播,由于盆地结构的存在,使得面波在盆地内来回往复传播,波动持时增加。在盆地的斜边区域和盆地的中央区域显示出盆地结构的边缘效应和聚焦效应。当盆地介质波速变化,盆地与基底波速差异越大,体波峰值越小,且在盆地斜边尖角区域峰值变化越剧烈,面波峰值越大,且在盆地中央区域峰值变化越剧烈。对同一模型而言,加速度反应谱显示出周期越大,谱值越小。当盆地深度变化,Ricker子波做为波动输入时,盆地介质越深,在盆地斜边尖角区域体波峰值越大且变化越剧烈,体波峰值在盆地中央区域不随深度变化,面波峰值在盆地中央区域最大且变化较大。强震记录作为波动输入时,盆地介质深度与峰值变化的关系复杂。