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目前的地震层析技术是通过地表或井间观测到的地震波走时或波形，重建地下或井间介质速度结构，从而揭示其地质构造、岩性分布或矿藏形态。此技术分为正演与反演两个阶段：正演是已知速度模型，求取从激发点到接收点地震波的旅行时间；之后是反演的过程，通过计算理论走时与实际走时之差，运用各种数学方法修改速度模型，直到理论走时与实际走时之差最小。
本文基于目前的地震层析技术，参考优化反演方法，用层速度与界面深度这两组参数来描述地下介质速度结构，并将其应用于正演计算过程中。层速度与界面深度作为正演参数和反演结果，可以把地下介质成层规律纳入到反演过程中，约束反演，避免了速度值的异常，并使结果更接近于实际地质情况；反演方法采用最小二乘法，结合共轭梯度法进行寻优，实现了由旅行时到速度的反演过程，并且由于反演参数的减少而极大缩短了计算时间、提高了稳定性。
本文采用断层、薄层、透镜体、盐丘这4个具有代表性的模型进行试算，从模型数值模拟结果看，能够根据实际旅行时反演出比较真实的地质构造，计算速度较快并达到了较高的精度。