提高地震数据的分辨率是地震信号处理过程中关键的一步,同时也是开采石油、天然气等资源一个重要的环节。但是,随着开采工作从浅层进入深层,地质条件变得越发复杂,使得地震反射弱,同相轴不连续,含油气响应更弱,衰减大,导致获取到的地震数据分辨率极低,因此,我们需要进一步地研究提高地震数据分辨率的方法。本文在基于变分模态分解的时频分析方法这一基础上,结合谱白化、小波阈值去噪等方法,在地震数据高频补偿、地震数据高频噪声压制方面研究提高地震数据分辨率的方法,主要的研究内容如下:(1)在研究传统时频分析方法和基于变分模态分解的时频分析方法的基础上,通过对比分析短时傅里叶变换、小波变换、基于经验模态分解的时频分析方法和基于变分模态分解的时频分析方法的特性,得出基于变分模态分解的时频分析方法具有较高的时频分辨率特性。(2)将基于时域的谱白化方法和基于频域的谱白化方法进行对比分析,验证了基于频域谱白化方法的快速、简洁性。在基于变分模态分解的时频分析方法的基础上,结合基于频域的谱白化方法,提出了一种新的地震信号高分辨率处理方法,并与基于希尔伯特-黄变换的谱白化方法进行对比分析,说明了基于变分模态分解的谱白化方法具有更好的地震数据分辨率。(3)在研究传统地震数据振幅补偿方法的基础上,提出了基于变分模态分解的时频分析方法和传统振幅补偿方法结合的地震信号高分辨率处理方法,并与基于经验模态分解的振幅补偿方法相对比,验证了基于变分模态分解的振幅补偿方法较高的时域分辨率。(4)在研究小波阈值去噪方法的基础上,分析了小波阈值去噪方法对噪声进行压制的特性。之后,在基于变分模态分解的时频分析方法具有较好的时频分辨率这一基础上,结合具有较强压制噪声能力的小波阈值去噪方法,提出了一种新的地震信号噪声压制方法。并与传统小波阈值去噪方法相对比,验证了基于变分模态分解的小波阈值去噪方法较好的噪声压制能力。通过合成地震记录处理以及实际地震数据应用,结果表明:基于变分模态分解的谱白化方法、基于变分模态分解的振幅补偿方法以及基于变分模态分解的小波阈值去噪方法都能够有效提高地震信号的分辨率,并且与之前提出的基于希尔伯特-黄变换的谱白化方法、基于经验模态分解的振幅补偿方法以及传统的小波阈值去噪方法相比较效果更好。