浅层地震(反射波法)不仅具有分辨率高、勘探深度范围大、成果直观等明显优点，并且与地震折射相比，又具有不受低速夹层和工作盲区等条件限制之优势，因而受到了广泛的关注，其应用领域涉及到基础建设的各个方面。特别是在基岩面和地下构造勘探、地下空洞和不良地质体探测等方面，具有十分显著的应用效果，是水、工、环物探方法中最重要最常用的方法之一。 然而，长期以来浅层地震基本上都是照搬石油地震中的方法技术以及理论基础。在地形起伏条件下假设射线垂直对信号进行静校正，当炮检距很大或者高程变化较大时，静校正常常会导致重大误差。对于异常体所产生的散射波一般作为干扰进行压制和消除，这样同时会丢掉许多有用的重要信息。当地层倾斜或者构造速度横向变化时，共中心点记录并不能真正反映地下同一反射点的信息，使用共中心点道集进行信号叠加处理无法取得理想效果。因此，要进一步提高浅层地震勘探精度和应用效果，仍然有许多技术问题需要研究解决。 本文综合运用地震勘探、信号分析、概率统计和计算机应用等技术，对浅层地震共反射点信号与共散射点信号进行联合成像研究，实现了快速高精度直接成像，避开了动、静校正所带来的麻烦和误差。结合虚拟仪器技术，研究设计出具有实用价值的浅层地震成像软件系统。通过本文研究取得了以下主要成果。 1.通过对地震反射波和散射波形成及其能量分布特征分析研究，以叠前深度偏移为基本原理，提出浅层地震共反射点与共散射点信号联合成像方法。其方法原理是，根据所选用的地质模型，首先提取出界面上的共反射点记录和共散射点记录，然后把记录上的反射信号和散射信号聚焦到它空间位置上进行成像。据此，实现浅层地震共反射点与共散射点信号联合成像，具有速度快、精度高和抗干扰能力强等优点，特别适用于浅层地震勘探。 2.根据几何地震学基本原理，推导出任意地形条件下倾斜界面、垂直和水平组合界面反射波时距曲线方程及其共反射点记录提取方法。通过分析散射波分布特征，研究出不同模型条件下共散射点记录提取方法。所选择的反射与散射模型非常具有代表性和概括性，能够模拟很多具体情况，对于解决浅层地震勘探中的一些难题非常实用。例如垂直裂隙和裂缝是路基、堤坝以及防渗墙工程中最常见的隐患，如何对这些隐患进行高精度探测，是一个非常重要同时又亟待解决的问题。因此，针对垂直裂隙散射模型以及垂直和水平组合反射模型进行研究，对于解决这一个工程质量检测难题具有重要意义。 3.根据希尔伯特变换原理，推导出复信号相关系数以及复信号平均幅度和平均强度(称为多参数)计算方法，根据地质条件和测试方法选择不同参数进行成像，可以达到更好的聚焦效果，能够充分提高成像精度。例如根据信号能量最大准则，可以选用复信号平均强度成像。根据信号相位一致和相似性准则可以使用复信号平均幅度成像。如果干扰是随机噪声，并且参加聚焦的记录道数很多，使用复信号平均幅度或者相关系数成像具有很强的抗干扰能力，一般会取得非常好的应用效果。 4.对虚拟仪器技术进行研究，研制出基于计算机声卡的地震信号采集仪器，配合地震成像软件，可以组成一套完整的浅层地震等偏移剖面成像系统。应用实例证明，虚拟仪器和等偏移剖面成像系统应用效果非常显著，而且使用十分方便，具有很高的性价比。这种仪器充分体现了现代仪器技术的发展趋势，即“软件就是仪器”。未来的虚拟仪器将会具有更为优异的性能，并且会得到更为广阔的应用和发展。 5.根据以上研究成果，研制出浅层地震反射与散射联合成像软件系统。地震成像系统主要有三部分组成，即数据库信息管理系统、浅层地震成像软件和虚拟地震信号采集仪器。系统结构采用模块化设计方式，通过数据库信息管理技术，各种功能被有机地结合在一起，使用起来非常方便高效。通过使用数字模型和实测数据对成像效果进行分析验证，结果表明本文所述方法原理先进，程序设计正确实用，能够很好地解决浅层地震勘探中的具体问题。 本文以研究浅层地震共反射点与共散射点信号联合成像为中心内容，同时对与其密切相关的虚拟仪器技术进行深入研究。通过对研究成果综合应用，开发研制成功浅层地震反射与散射联合成像软件系统。研究成果体现了方法技术与实际应用的完美结合，具有重要的学术价值和实际意义。