计算机技术已被广泛应用于各个领域,在研究地球内部非均匀结构时,其作为解决问题的手段被应用于地震层析成像中。地震走时层析成像是利用大量地震波走时数据反演研究区三维速度结构的一种成像方法。而初始模型作为层析成像中的一个重要影响因素,对三维速度结构反演的收敛速度及成像结果的质量影响较大。本文为了能得到一个更合理可靠的初始模型,提出了一种新的初始模型反演算法,并将其应用于实际地震层析成像中,获得了一个高分辨率的三维地壳速度结构。具体的研究工作如下:(1)本文对提出的初始模型反演算法进行了理论研究及算法实现。该算法最大限度地避免了人为因素对初始模型的干扰,其利用斯奈尔(Snell)定理并结合MPI并行技术进行射线路径追踪及理论走时计算,有效提高了算法的计算速度。同时,本文着重考虑了地下不连续面深度变化对走时的影响,对速度和不连续面深度划分不同权重进行联合反演计算,自动收敛得到一个可靠的初始模型。(2)本文在理论初始模型下生成了大量分布均匀的理论地震数据,并用这些理论地震数据反演修正与理论初始模型完全不同的反演前数学物理模型,将反演得到的模型与理论初始模型进行对比,证明了该初始模型反演算法的正确性及有效性。(3)本文对比了由不同初始模型反演得到的三维速度结构的收敛情况及成像质量,实验中的初始模型来自不同的初始模型反演方法。通过对比差异化初始模型对应的三维成像结果及收敛过程,突出了本研究算法的可靠性及优势,进一步论证了三维层析成像对初始模型的依赖性。(4)本文利用大量的地震波真实走时数据,结合本研究算法计算得到的更客观的初始模型,对龙门山断裂带区域进行三维层析成像。通过对检测板分辨率测试及恢复性测试结果的分析,证明了成像结果的可靠性及本研究初始模型反演算法的实用性。通过上述工作,无论是对一维层状速度模型反演过程的验证还是对三维成像结果的对比,均证明了本文研究算法具有较大的可行性及优势。加上对该研究算法在三维速度结构反演中的实际应用分析,进一步体现了该算法的实用性。