本论文围绕合成震源记录剩余偏移速度分析课题开展研究。内容包括当存在剧烈横向变速时以提高成像质量为目的的按速度分区的波场延拓方法，以提高计算效率为目的的稀疏频率合成震源记录叠前深度偏移算法，以及在此两个算法基础上的控制照明合成震源记录交互剩余偏移速度分析。裂步傅立叶方法的理论基础是摄动法，当横向速度剧烈变化时，摄动法的误差会增大。本文针对摄动法的误差分析，提出按速度分区的波场延拓算法。当横向速度剧烈变化时，根据速度分布对速度场进行分区，在每个速度分区内分别采用不同的参考速度，在提高成像质量的同时可以最大限度的减少参考速度的个数，对复杂地质构造成像尤其有利。该波场延拓方法已成功的应用于裂步Fourier方法和局部Born近似方法中。二维Marmousi模型及SEG／EAEG三维盐丘模型试算表明，该方法的成像质量明显优于裂步傅立叶方法，与傅立叶有限差分法(FFD)的成像质量相当，局部甚至优于傅立叶有限差分法。合成震源记录叠前深度偏移减少了需要偏移的地震记录，从而提高了计算效率。在此基础上，提出了稀疏频率合成震源记录叠前深度偏移算法，通过对频率稀疏采样，进一步减小了计算量。适当选择采样系数后，在不降低成像质量的前提下，计算量仅为原来的三分之一或四分之一。控制照明合成震源记录交互剩余偏移速度分析方法采用基于波动理论的合成震源记录叠前深度偏移，并与速度分区方法和稀疏频率方法相结合，提高了偏移的成像质量和计算效率。控制照明技术的应用可以避免平面波因横向变速而引起的波前畸变，使得射线参数在偏移和速度分析过程中保持一致，且可以克服起伏地表条件下不能直接应用剩余速度校正公式的障碍。实用的速度谱设计，使得交互剩余偏移速度分析可行且易于操作。二维盐丘模型和新疆实际资料以及三维模型的试算结果表明该方法是一种有效实用的偏移速度分析方法。