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多震相走时同时反演成像主要包括以下四个步骤：(1)模型参数化；(2)正演计算理论走时和相应的射线路径；(3)同时反演得到地下介质的速度结构和反射界面几何分布；(4)反演解的评价（或成像分辨率分析）。
模型参数化中采用网格单元化方式，在起伏界面（或不规则地下界面）处采用不规则四边形单元(2D情形)或六面体单元(3D情形)，而在远离不规则界面的区域则采用常规的矩形单元(2D情形)或立方体单元(3D情形)。速度采样一般在网格单元的节点进行。
正演计算里，本论文的重点内容之一是将快速行进法(FMM)与分区多步算法相结合实现了三维复杂起伏层状介质中多震相（透射、反射、转换波）地震走时和射线路径的追踪计算。由于传统的快速行进法在界面处根据界面的形态进行三角网格单元剖分，反演后还需对起伏界面处网格单元重新剖分，因此，增加了计算量。为了避免此问题，我们在正演计算中引入了不等距上行差分公式计算起伏界面处节点的走时。为了验证本文所改进的快速行进算法的有效性，对比分析了目前发展较为成熟的不规则最短路径算法。结果表明：该算法具有较高的计算精度，数值计算稳健；能够灵活处理含起伏界面的三维模型中多震相地震走时及相应射线路径的追踪问题。
反演计算中，主要讨论了子空间算法(Subspace)和共轭梯度求解带约束的阻尼最下二乘问题(DMNCLS_CG)，结合上述快速行进法实现了二维情形下的多震相走时同时反演成像。为了避免反演未知参数（速度节点和界面离散节点）过多，导致反演效率低下等问题，文中采用“双重网格”策略进行正、反演。即正演采用精细网格单元划分方式，反演则采用粗糙网格单元划分的方式。
为了验证上述反演成像方法的有效性，结合不规则最短路径(ISPM)射线追踪算法，本文系统对比了两种走时反演算法，他们分别是：(1)ISPM+DMNCLS_CG;(2)FMM+Subspace;在井间、地震测深合成数据的反演，结果表明：多震相走时联合或同时反演成像可以提高走时成像空间分辨率，是一种行之有效的层析成像方法。
模型参数化中采用网格单元化方式，在起伏界面（或不规则地下界面）处采用不规则四边形单元(2D情形)或六面体单元(3D情形)，而在远离不规则界面的区域则采用常规的矩形单元(2D情形)或立方体单元(3D情形)。速度采样一般在网格单元的节点进行。
正演计算里，本论文的重点内容之一是将快速行进法(FMM)与分区多步算法相结合实现了三维复杂起伏层状介质中多震相（透射、反射、转换波）地震走时和射线路径的追踪计算。由于传统的快速行进法在界面处根据界面的形态进行三角网格单元剖分，反演后还需对起伏界面处网格单元重新剖分，因此，增加了计算量。为了避免此问题，我们在正演计算中引入了不等距上行差分公式计算起伏界面处节点的走时。为了验证本文所改进的快速行进算法的有效性，对比分析了目前发展较为成熟的不规则最短路径算法。结果表明：该算法具有较高的计算精度，数值计算稳健；能够灵活处理含起伏界面的三维模型中多震相地震走时及相应射线路径的追踪问题。
反演计算中，主要讨论了子空间算法(Subspace)和共轭梯度求解带约束的阻尼最下二乘问题(DMNCLS_CG)，结合上述快速行进法实现了二维情形下的多震相走时同时反演成像。为了避免反演未知参数（速度节点和界面离散节点）过多，导致反演效率低下等问题，文中采用“双重网格”策略进行正、反演。即正演采用精细网格单元划分方式，反演则采用粗糙网格单元划分的方式。
为了验证上述反演成像方法的有效性，结合不规则最短路径(ISPM)射线追踪算法，本文系统对比了两种走时反演算法，他们分别是：(1)ISPM+DMNCLS_CG;(2)FMM+Subspace;在井间、地震测深合成数据的反演，结果表明：多震相走时联合或同时反演成像可以提高走时成像空间分辨率，是一种行之有效的层析成像方法。