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菲涅耳带是衡量地震横向分辨率的一个重要参数，地震反射波的能量主要集中在菲涅耳带之内。准确地估计菲涅耳带不仅可以实现反射波最优孔径偏移成像，而且可以分离出绕射波场实现绕射波成像。因此，如何准确的估计菲涅耳带对地震偏移成像具有重要的意义。真振幅权系数一直是偏移和反演的研究重点，本文推导了叠前时间偏移与反偏移的偏移距域真振幅权系数。本文提出一种基于时间域倾角道集的菲涅耳带估计方法，推导了二维及三维零偏移距倾角域菲涅耳表达式，并提出了一个实际有效的倾角域菲涅耳带自动拾取方法，在此基础之上，本文发展了一套倾角域稳相叠前时间偏移流程。地震绕射波是地下非连续性地质体的地震响应，携带了地下断层、尖灭和小尺度绕射体等尺度与地震波长相当的地质体的重要信息。在倾角域共成像点道集中，反射波与绕射波在形态上具有明显的区别，反射波能量集中在以稳相点为中心的菲涅耳带内，而绕射波能量比较发散，因此可以将绕射波场与反射波场进行分离，从而将绕射波成像。叠前时间偏移得到一个时间域剖面，而地震资料的构造解释需要在深度域进行，因此，时深转换称为地震资料处理与解释中的一个关键环节，本文提出一种基于反偏移与叠后深度偏移的时深转换流程。本文取得了如下进展: 1.为了实现保幅偏移，本文从稳相点原理和惠更斯原理出发推导了二维偏移距域克希霍夫型真振幅偏移的权与真振幅反偏移的权系数。用模型数据验证了真振幅偏移权系数与反偏移的有效性。 2.本文利用叠前时间偏移生成倾角道集，并在倾角域进行菲涅耳带估计。该倾角道集中的倾角在非均匀介质中并不是真实的地层倾角而是一个与走时相关的倾角。本文推导了二维及三维零偏移距下倾角域菲涅耳带的表达式，在二维情况下，提出了一种实际有效的一元倾角域菲涅耳带自动拾取方法;在三维情况下，通过构建一对一元倾角道集来估计二元倾角域菲涅耳带。在倾角域菲涅耳估计基础之上，本文发展了一套倾角域稳相叠前时间偏移流程。 3.本文分别讨论了二维及三维情况下基于倾角域偏移道集的绕射波成像。对于二维情况，倾角域菲涅耳带随偏移距变化而略微改变，因此，本文提出了一种基于倾角-偏移距域道集估计菲涅耳带从而分离出绕射波场的方法。对于三维情况，倾角域菲涅耳带随偏移距和方位角变化，本文提出了一种基于倾角-偏移距-方位角域道集估计菲涅耳带从而分离出绕射波场的方法。在绕射波成像过程中，本文要考虑绕射波的增强与相位校正问题。 4.时深转换工作将时间域剖面转为深度域剖面，本文提出一种基于反偏移与叠后深度偏移的时深转换流程。该流程的关键是层速度估计，本文利用一种基于成像射线方法转换得到层速度。本文的时深转换工作比垂直的时深转化更为合理，适用于速度横向变化不剧烈的地质体。最小二乘时间偏移方法，可以得到分辨率更高、振幅保真度更好的成像结果，本文利用一个绕射模型来测试最小二乘偏移的结果，相对于时间偏移剖面，最小二乘偏移的结果，不仅信噪比得到提高，而且绕射点也可以清晰的成像。