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针对地表和地下地质条件欠佳的复杂地区的目的层能量分布不均匀问题，提出了提高目的层阴影区成像质量的观测系统优化设计方法。首先对设计的观测系统用射线追踪或波动方程做正演模拟，确定最小能量区域；再利用提出的均值能量比系数和距离能量比系数计算备选激发点对能量最小区域的照明能量；然后根据备选激发点对目的层照明能量的平均方差选择有效激发点。本文方法适用于具有高陡倾角、逆掩推覆构造和速度横向变化剧烈地区观测系统的布设，可用最少有效激发点提高阴影区照明强度，改善地震剖面质量。