多次波是指地震波在传播过程中经界面发生多次反射后被地表检波器所接收的地震响应,是地震勘探数据处理中一种常见的干扰信号。它的存在不仅会干扰对有效一次波的识别与处理过程,还会影响后续处理与解释结果的真实性与可靠性。尤其在海洋地震勘探中,上下波阻抗差异较大的海表面的存在使得地下反射回来的地震波极易再次发生向下反射,导致自由表面多次波发育,多次波的压制便尤为重要。此外,由于自由表面多次波与一次波的形态特征较为相近,在不损伤一次波信息情况下压制自由表面多次波较为困难,使得自由表面多次波压制问题始终是海洋地震勘探数据处理中的经典问题。本文首先介绍了多次波的理论及各类多次波压制方法的基本原理。通过介绍多次波的成因、分类、识别方法等理论可对多次波的运动学及动力学特征深入了解,明确多次波的特征是多次波研究的基础。多次波压制方法可分为两大类,即包括预测反褶积、Radon变换法、聚束滤波法等方法的基于特征差异的滤波类方法与包括波场外推法、反馈迭代法、逆散射级数法等方法的基于波动方程的预测减去法。其中,自由表面多次波压制技术（SRME）作为第二类中最常用的方法,是工业界主流的多次波压制方法,分为预测和减去两个步骤,同其它多次波压制方法相比,具有数据驱动,适应于复杂地形,精度高的特点,是本文的研究重点。考虑到真实的自由表面多次波的传播过程为3D空间函数,2D SRME无法准确预测复杂的3D地质构造,本文主要对3D SRME方法进行研究及改进。然而,通过详细介绍3D海洋地震拖缆采集观测系统及3D SRME算法原理发现,3D SRME在提高多次波压制精度的同时,也增加了压制过程的复杂性。由于实际3D海洋拖缆采集观测系统不能满足3D SRME技术对数据在crossline方向密集采样的需求,3D SRME算法对稀疏的crossline多次波贡献道集直接求和会产生严重的空间假频。在针对解决crossline稀疏采样所引起的空间假频的各类3D SRME改进方法调研中发现,基于稀疏反演的3D SRME算法（3D MPSI）作为工业界三维多次波压制的重要方法,假设稀疏的crossline多次波贡献道集的同相轴为双曲线形态,利用柯西约束反演过程将同相轴沿双曲线方向求和替代3D SRME的直接求和过程,在一定程度上减少了空间假频,但单一的双曲线积分路径选择、反演中多参数限制以及较大的计算成本都局限了3D MPSI算法的应用。基于3D MPSI算法中双曲线形态同相轴的假设,考虑优化双曲线积分路径,将顶点移动Radon变换引入到3D SRME实现过程中。本文提出积分优化多次波压制方法,即基于顶点移动Radon变换的积分路径优化的3D SRME算法,利用顶点移动Radon变换,遍历双曲线形态同相轴顶点的横向位置、顶点的走时及双曲线曲率,实现稀疏的crossline多次波贡献道集沿自适应双曲积分路径求和过程,并通过理论模拟数据试算验证了算法的多次波压制效果,有效压制了空间假频,并减少了多次波压制对一次波造成的损伤。在积分优化多次波压制方法实现过程中,准确定位双曲线顶点位置是多次波压制取得良好效果的关键。顶点移动Radon变换确定双曲线顶点位置是通过遍历顶点位置及曲率信息后,筛选顶点移动Radon变换结果极大值来实现的,需耗费大量的时间成本,且定位精度仍存在局限性。通过分析双曲线顶点特征,本文根据原始数据及其Radon变换结果在双曲线顶点位置的相似性,引入局部相似系数来确定双曲线顶点位置,并用其替代积分优化多次波压制方法中的顶点移动Radon变换定位方法,提出改进的积分优化多次波压制策略。通过理论及实际数据对改进的积分优化多次波压制策略进行试算,对比该算法与3D MPSI的压制效果及计算效率,证明了算法的有效性及适用性。