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反射地震勘探经常面临断层发育、陡倾角地层、岩性横向突变、不同尺度的非均匀地质体共生等复杂地质目标，使得反射剖面中的散射波较发育而反射波信号微弱，难以在剖面上连续追踪。因此，常规的基于反射波理论的信号处理手段难以获得可靠的反射波记录，成像质量差。与传统的反射波偏移成像相比，散射波成像方法能够基于散射波的传播特征更好地利用以散射波为主的地震记录，能够实现复杂地质目标的高精度成像，而且具有成像效果好、计算效率高等优点。 散射波成像首先需要把共中心点(CMP)道集或共炮点道集(CSG)映射到共散射点(CSP)道集，然后对CSP道集进行处理以获得叠前时间偏移成像剖面。本质上，共散射点偏移成像与传统克希霍夫偏移成像的基本原理是相同的，但共散射点偏移成像通过形成CSP道集简化了散射能量的聚焦归位，因而具有更高的计算效率。此外，CSP道集内的偏移距范围远大于CMP道集，因此，CSP道集叠加次数比CMP道集大得多，所利用的有效信息更全面，能够大幅提高叠加数据的信噪比，从而提高速度分析的精度，最终实现复杂目标的高质量成像。 传统的散射波成像方法不能适应起伏地表，而且尚未考虑各向异性介质情形。本文将等效偏移距散射波成像方法推广到起伏地表情况，使得散射波成像方法能够在起伏地表的情形下具有更好的适应性;此外，本文将散射波成像方法推广到各向异性介质当中，提高了方法对介质的适应范围;最后，本文提出了一种不需要初始速度模型的共散射点偏移成像方法，新方法避免了对初始模型的依赖，具有较为广阔的应用前景。具体的研究内容和研究成果如下。 1、研究了起伏地表散射波成像方法。对于起伏地表地震资料，由于高速基岩的出露和地层速度的横向剧烈变化，容易出现“静校不静”的现象。传统静校正会带来较大误差，扭曲反射波同相轴，严重影响叠加和成像效果。本文将常规基于水平地表的散射波成像方法拓展到起伏地表情况。通过重新定义起伏地形下的等效偏移距，分别推导了炮点、检波点及散射点处的等效均方根速度，直接将起伏地表上的地震记录映射到基准面上的CSP道集，避免了常规静校正所带来的问题。模型数据测试表明，本文发展的起伏地表散射波成像方法能够取得较好的成像结果。 2、提出了一种基于数据驱动的散射波成像方法。现有的偏移成像方法大都高度依赖于速度模型，可靠的速度模型是获得高质量成像结果的关键。基于等效偏移距的常规散射波成像方法虽然对初始速度模型的依赖性大大降低，但一个合适的初始速度模型仍然是映射CSP道集过程中的必要条件。速度模型的可靠性会对成像效果造成很大影响，故常常需要进行多次的速度分析和CSP道集映射等处理，成倍的增加了工作量。然而，对于低信噪比数据，常常难以获得相对精确的速度模型。本文提出了一种无需初始速度的数据驱动散射波成像新方法。新方法通过零偏移距走时的深度扫描获得CSP道集，进而进行常规速度分析、动校正和叠加等处理，在获得成像剖面的同时也得到了速度分析结果。模型数据测试结果表明，本文方法可获得较传统方法更好的成像结果。 3、提出了一种适用于横向各向同性(TI)介质的共散射点成像方法。Bancroft等人通过定义一个物理意义不明确的速度，将非双曲的各向异性地震波记录映射到CSP道集的双曲同相轴上，其弊端是无法开展后续各向异性速度分析。本文提出将非双曲的各向异性地震波记录映射到CSP道集上各向异性地震波同样满足的非双曲同相轴上，所形成的CSP道集可直接通过现有各向异性速度分析软件开展速度分析、动校正和叠加处理。此外，本文还给出了TI介质中CSP道集映射的快速算法。