地震波在非完全弹性的地下介质传播时会发生能量衰减和速度频散。能量衰减使得深部地层地震波能量较弱，深层信息无法得到有效的提取，从而降低地震资料的纵向分辨率；速度频散是由地震波不同频率成分传播速度的差别引起的，使地震子波在传播过程中发生相位畸变，导致同相轴连续性较差。随着对高分辨率地震资料的迫切需求，人们开始重视因地层吸收导致的地震波纵向分辨率受损的问题。要提高地震资料的分辨率，需要对地层吸收引起的衰减能量进行补偿，对速度频散引起的畸变相位进行恢复。反Q滤波是补偿大地吸收作用的一种有效方法，可以补偿地震波的振幅衰减和频率损失，还可改善地震记录的相位特性，从而改善同相轴的连续性，增强弱反射波的能量，进而提高地震资料的信噪比和分辨率。目前，反Q滤波方法可分为级数展开作近似高频补偿的反Q滤波、基于波场延拓的反Q滤波和其他类型的反Q滤波等三大类。而基于波场延拓的反Q滤波是最常用的地震波补偿方法，但其振幅补偿算子属于高通滤波，对高频干扰具有较强的放大作用，从而导致深层地震记录补偿结果稳定性较差。为了解决计算不稳定性问题，人们提出了增益控制和加稳定因子这两种主要方法来压制高频干扰。笔者对这两种方法进行了深入研究和综合分析，结果表明：增益控制的振幅补偿算子对高频干扰在一定程度上仍起到了放大作用，同时对深层地震波的能量补偿也极为有限；而加稳定因子方法的地震波振幅补偿最大程度仅与稳定因子2有关。也就是说，无论地震波能量衰减多么严重，该方法对地震记录的补偿能力却受2的限制，这显然难以达到深层地震波分辨率有效提高的需求。针对于常规计算方法无法有效补偿深层地震记录的缺点，本文提出了两种振幅补偿的新算法，正则化滤波法和迭代滤波法。正则化滤波是解决位场向下延拓不适定问题的常用方法，笔者将其引入到波场延拓的反Q滤波之中，其目的是为了压制振幅补偿中的高频干扰；迭代滤波法的原理是：在原始地震记录的频谱乘以一个对高频成分具有较强压制能力的低通滤波器，然后通过迭代法进行逐次逼近来弥补中、低频段振幅补偿不足的损失。同时，本文严格证明了迭代法的收敛性，给出了迭代滤波的迭代通式。模型试验及振幅补偿算子滤波响应对比分析结果表明：与常规反Q滤波方法相比，正则化滤波和迭代滤波法不仅具有较强的抗噪声干扰能力，而且对深层地震波具有较好的振幅补偿能力。将常规方法和新方法应用于实际地震资料中，结果进一步表明了正则化滤波和迭代滤波法可以更好地补偿深层地震记录，有效提高中、深层地震资料的分辨率。品质因子Q不仅是进行地震波反Q滤波能量补偿的前提条件，也是描述地层吸收作用及PP、PS波联合反演中的一个重要物理参数，对地下岩石物性参数及油气预测起着重要的作用。本文以改进的Kolsky模型波场延拓的物理机制为理论基础，结合Zhang和Ulrych提出的计算层旅行时的方法，提出了基于改进的Kolsky模型波场延拓公式的纵波、横波Q值估计方法。该方法通过不同道对应层间振幅谱比值的对数与频率关系的线性拟合达到求取不同层Q值的目的。模型试验结果表明了该方法估计Q值的正确性和估计结果的准确性。将该方法应用于实际地震资料中，也获得了合理的P波Q值估计结果。