在地震勘探初期,学者们普遍认为地下介质为各向同性介质,即假定地震波波场在地下介质中沿各个方向的传播速度无差异;随着地震勘探难度的增加,目标层位由中深层向深层、超深层发展,而随着地震成像深度的增加,各向异性在深层介质中发育明显,地震波沿各个方向的传播速度有所差异。对于大偏移距和宽方位数据,如果不考虑地下介质的各向异性,就会造成成像结果中绕射波不收敛、层位归位不准确等问题,从而降低地震成像和反演精度。本文从Thomsen理论出发,首先对波场在各向异性介质中的传播特征进行了讨论,建立正演模型分析VTI介质正演算子的输入输出之间的关系,对VTI介质参数对观测数据的影响因素进行了分析;然后,在确保正演算子准确的前提下,基于时间一致性原则,通过计算震源波场与接收波场的互相关得到偏移剖面并对其进行能量补偿,低频噪声则利用拉普拉斯滤波算子进行压制;在VTI介质逆时偏移成像的波场延拓过程中,波场的速度方向通过计算接收波场与震源波场的Poynting矢量来获取,然后通过计算两个Poynting矢量的夹角来计算波场在介质中的入射角,从而提取角道集;基于角度道集的层析参数反演是论文的主要研究内容,当初始参数场不准确时,在角道集上就会存在一定的曲率,反演中将该曲率转化为旅行时残差。射线追踪求取的敏感核函数和转化的旅行时残差建立层析反演方程组,利用合理的数值解法求解得出反演解实现对参数的更新。