全波形反演方法以多参数建模、精度高等优点已成为地球物理领域的研究热点,该方法使用正演模拟得到的模拟波场与真实波场进行匹配,采用二者的最小均方差作为目标泛函,使用全局或局部优化方法求解目标函数的极值。但全波形方法在数学上存在高度非线性问题,在进行反演时对初始速度模型比较依赖,当初始速度模型与真实速度模型差距较大时容易发生周期跳跃,从而使得目标函数收敛到局部极小值,最终反演效果不理想或是错误。本文采用双目标函数进行反演可以有效的抑制周期跳跃,反演效果得到明显改善。主要针对以下几点进行了研究:(1)在正演数值模拟中,采用有限差分方法对时间域二维声波方程进行离散化处理,推导出波动方程高阶有限差分公式,同时引入最佳匹配层(PML)对边界进行处理,对正演建模中存在的数值频散、稳定性以及震源等问题进行了研究。(2)基于正演模拟原理,在全波形反演的基础之上发展来的自适应波形反演,对于周期跳跃给出新的解决办法。引入滤波器对目标函数进行修改,从单目标函数变为双目标函数,通过迭代缩小真实数据与模拟数据的相位差。通过推导给出自适应波形反演的伴随源与梯度,结合步长共轭梯度法进行反演。经过计算机仿真数据分析,验证了在不同模型下正演模拟的正确性,采用最佳匹配层对边界进行处理,可以有效的解决伪反射问题。在反演验证时,采用含有部分地下介质信息的初始模型时,全波形反演与自适应波形反演都可以达到较好的反演效果,而采用与真实模型有较大差异的初始模型时,全波形反演效果不理想,而自适应波形反演可以较为准确的反演出地下介质模型