三维偏移中，如果在每一个深度采样点上都进行波场延拓和成像是非常耗时的。为了提高效率，工业上通常采用大步长波场延拓加小步长插值的偏移策略。基于该技术，本文第一部分主要发展了高精度波场插值算子，并结合傅里叶波场延拓算子进行三维偏移成像。首先推导了三维一阶分离变量算子(SVSP1)用于大步长波场延拓，该算子对强横向变速介质和高角度传播的波都有很好的适应性。其次，将二维KF和BK局部波场插值算子拓展至三维情况，用于大步长延拓层内的小步长波场计算。三维SEG/EAGE盐丘模型试验证明，大步长分离变量波场延拓加小步长BK插值方法在时间步长为72ms情况下可将计算效率提高80％，同时不会对成像结果产生明显影响。　　本文其余部分主要研究了地质构造复杂性的定量分析。地质构造复杂性定量分析是研究地震波与非均匀介质相互作用的重要途径。第二部分工作在传统方法的基础上引入速度共生矩阵、纵向速度复杂度以及Hough变换等新方法实现构造复杂度计算。首先，通过统计分析横向任意相邻两点之间的速度差异形成横向速度共生矩阵，再结合不同成像算子频散曲线和距离参数对矩阵进行约束，从而突出地震成像意义下的横向速度非均匀特征。类似地，利用算子约束的纵向速度共生矩阵在获取微小速度变化方面的敏感性，来搜索深度方向可能存在的高速到低速的突变区域，并将其作为纵向复杂度评判依据。对于地层分界面位置的确定和倾角估算采用高精度的Hough变换进行，随后计算倾角非均质谱，再将倾角非均质谱与成像算子相对相位误差系数做点积作为地层倾角复杂度。应用该方法分析二维SEG盐丘模型和复杂断块模型的复杂度，结果不仅与感官判断相一致，同时也符合常规偏移所揭示的复杂度特征。理论和实际试验均表明，该地质复杂度定量计算方法简便可靠，灵敏度高，有效突出了速度在空间上的变化，能相对客观全面地反映引起复杂度变化的各个因素，为偏移算子的选择提供参考依据。　　进一步定量研究带起伏地形的构造复杂度有助于深刻认识近地表散射对波场产生的影响。利用边界元法对边界几何特征的精确刻画能力，分析起伏地表和非规则地质分界面所引起的结构变化，并在此基础上定义标量系数来评价不同模型的构造复杂度。该方法主要以基本解在边界上的法向导数作为积分内核，并结合边界单元位置参数来描述结构特征。整个过程主要包括边界离散、日矩阵计算和组装、复杂度计算三个主要步骤。优点是不仅充分描述了任意点之间的相互影响，同时还包含了边界单元的形态特征。经理论模型验证，该方法对引起结构变化的各个因素都表现出良好的适应性，计算得到的复杂度系数与实际情况相一致。实际地质模型的应用同样获得了准确结果，而且不受边界剖分的影响，稳定性和适应性强。