由于近地表物质具有非均质极强、各向异性明显、速度梯度大、泊松比高及地形复杂等特点，常规的一些适用于油气勘探等中深部地震勘探方法不再适用于浅层地震勘探.针对近地表地层特性，发展高分辨率、高信噪比的浅层地震勘探方法尤为重要.本文就近地表地震反射和折射法在数据采集、处理及解释方面的研究进展做简要阐述与讨论.

近地表地震反射波法主要基于地震波在弹性介质中的传播规律，由人工激发的地震波在向地下传播过程中，遇到弹性分界面时发生反射，通过检波器接收地震波反射信号，并由浅层工程地震仪记录，获得浅层地震反射资料.对采集的地震反射记录进行频谱分析、滤波、反褶积、速度分析、动校正叠加及时深转换等处理，以获得反映地下地质结构的地震剖面，达到近地表地质勘查的目的.

由于近地表地震地质条件复杂，浅层勘探的目标体多具有形态复杂、埋深浅、异常体小等特点，此时常规多次覆盖的结果多为一定范围内的平均效应，甚至会存在反射波相位畸变的问题，不利于反射波信号的识别；且常用的最佳时窗及最佳偏移距技术一般难以获得复杂目标体的有效反射波.为满足浅层地震勘探的需要，应采用合适的激发手段和合理的接收方式，即需要高频特性好、频带宽，能激发窄脉冲的震源，接收则可采用单道自激自收或点组合小排列的方式.

锤击震源具有灵活方便、频率高、成本低的优点，是近地表地震勘探中常用的地震波激发方式.由激震锤锤击置于锤击点的震板产生弹性波，要产生理想的地震波，锤击点应选在地层坚硬、地下水位浅的地方，且锤击时要保持激震锤与震板的瞬息接触.

炸药激发同样可以产生高频成分丰富的脉冲波，近地表勘探中，通常利用小药量激发产生高频脉冲来提高地震记录分辨率.针对巨厚黄土区及山前砾石堆积区，常规单炮地震波激发能量小、信噪比低的缺点，通常采用炮点组合激发的方式，而以往炮点组合参数的设计主要依赖于探区历史资料和野外实验，激发参数设计缺乏合理性.徐峰等(2011)基于相控理论，研究了组合震源地震波激发效率与排列长度、勘探深度的关系，通过对组合激发的时间或深度控制实现相位组合控制，使得发散传播的地震波集中于某个方向，激发定向地震波束，该方法在塔里木地区应用中对反射波信噪比改善具有明显的效果.等深等时激发的组合震源产生的波场向上传播时，由于传播距离短、能量强，且地表附近存在散射源，会在地震记录上形成强干扰，据此，刘福烈等(2014)提出了不等深延时组合激发方法，通过激发时间和深度控制各震源子波在空间上的叠加时差，在保证波场下传能量的同时有效衰减上传能量，压制虚反射，降低面波强度及散射噪声.

在浅层地震勘探中，常通过提高叠加次数来压制噪声，提高地震资料的信噪比，但由于多次覆盖具有低通滤波特性，覆盖次数过高会降低地震资料的分辨率.20世纪70年代发展起来的一种浅层高分辨率地震勘探方法——MINI-SOSIE法较好地解决了这个问题.将一个长时间的伪随机可控震源作为激发源，并通过参考道与记录道的相关运算得到地震记录，该方法产生的地震信号频带范围宽，且经过相关叠加后可得到较强的地震信号，由于随机噪声在随地震波传播的过程中相互干涉，在很大程度上压制了随机噪声，提高了地震记录的信噪比，该方法在一定程度上解决了常规地震勘探中为提高记录主频而降低记录信噪比之间的矛盾(杜兴忠和曹俊星，2008).城市活动断层探测与研究对合理进行城市规划建设及抗震设防具有重要作用，但由于城市探区多被第四纪松散沉积物覆盖，且地下电缆、管线等分布密集，给活动断层的探测带来巨大困难，针对城市的强干扰背景，吴子泉等(2005)通过研究及应用表明：通过可控震源，利用频率扫描方法和互相关处理技术，可有效压制城市的强背景干扰，对断层埋深进行精确定位.可控震源由于其信号频带宽且为无损激发，在地震勘探中得到广泛应用，但由于其信号能量较弱，导致可控震源记录信噪比较低.组合震源可增强信号能量，提高信噪比，但实际工作中组合台数受成本限制.姜弢等(2004，2008)提出了一种方向性震源——相控震源，令多个激震器按等间距排列，实际工作时，各个激震器依次激发，到达同一检波器的地震波信号会存在波程差，相控震源通过相位差来补偿波程差，使得经过反射的信号实现同相叠加，从而达到提高信噪比的目的.赵春蕾等(2013)对高精度组合式轻便小型可控震源进行了初步研究，通过野外试验表明该震源易于实现流动地震观测及震源组合，激发信号重复性好，通过相位控制可实现多台激发、信号同步叠加，适于特殊复杂的野外环境.近年来对可控震源在地震数据采集质量的研究主要集中于可控震源技术的发展，对激振器的研究相对较少，Wei等(2012)以液压激振器为例，讨论研究了激振器改进对提高采集信号的低频性能、高频性能及震源信号稳定性的重要性，为可控震源的发展提供了新方向.

依据工区近地表地震地质条件合理选择震源是获得高信噪比资料的关键.地下水位较浅，近地表土层较密实的地区，可采用锤击震源或小药量的炸药震源；近地表土层较薄，基岩面较浅时，可采用震源枪激发；而对土层疏松或有卵砾石层、地下水位较深的地区，宜采用可控震源(陈相府等，2005).近几年，针对浅层地震勘探的特点相继出现了几种新的激发方式.Rashed(2009)提出了用于浅层地震勘探的增压活塞震源，通过引燃封闭室内的气体产生爆炸推动活塞向下撞击汽缸底部，产生强大的冲击波，该震源轻便、成本低且激发能量大，通过试验表明：增压活塞震源可重复性高，易于控制，产生的地震波中含有大量的高频成分，是浅层地震勘探的理想震源.由Imhof等(2011)提出的气枪震源，比传统的锤击震源激发的能量穿透深度大，且避免了炸药震源对岩体的破坏，是一种新的地震波激发方式，该震源携带方便，利于高山地形勘探，在对拟建立的穿山公路隧道区开展地球物理探查，研究探区破碎程度和岩体硬度中取得了较好的效果.同年，Ge等(2011)提出了一种简单机械冲击系统(SMIS)激发震源，该地震波激发系统简单小巧且成本低、可重复性强、便于安装在浅孔的各个方向，并且可以产生清晰可重复的信号，在煤层试验中取得了很好的应用效果.

野外地震数据采集，经过多年的发展形成了较系统的观测方式.二维地震勘探中通常采用端点激发或中间激发的多次覆盖观测系统，复杂地区浅层三维地震常采用规则、非规则线束状观测系统及宽线观测系统，覆盖次数、偏移距大小及排列长度的选取与探测目标体的深度、大小及地表条件有关(沈阳等，2011).谢忠球和温佩琳(2000)结合最佳偏移距选择的问题及水平薄层模型三种等偏移距观测曲线的分析结论，提出了多偏移距等偏移观测方法，并通过实际应用表明，该观测方法可以提高地震记录分辨复杂目标的能力，对解决浅层及超浅层介质探测具有重要意义；王者江等(2005)提出了一种移动炮点观测系统，保持检波点不动而炮点依次向前小间距移动，达到所勘探的反射点的前移，在炮点移动一定次数后，所有检波器再整体前移，进行下一个排列的数据采集，该方法明显改善了野外施工效率；传统的基于地下水平层状介质假设的观测系统设计方法不适用于复杂构造系统，Liu等(2005)基于控制照明思想，提出了一种面向目标成像的观测系统成像方法，利用单程傅里叶有限差分波场传播算子将目标层的平面源延拓到地表，通过分析波场能量分布来确定炮点或检波点位置，朱金平等(2011)在此基础上发展了面向勘探目标成像的三维地震观测系统优化设计方法；周竹生等(2010)借鉴折射波勘探中常用的相遇观测系统，提出了一种固定单元排列接收的多次覆盖观测系统；针对沙丘地区地震数据采集存在的成本高、效率低及数据质量差等问题，Almalki和Alkhalifah(2012)提出了一种地面拖缆地震数据采集方法，实际应用表明，该方法工作效率高且采集到的信号频带宽，地震数据分辨率高，适用于沙漠戈壁覆盖区地震勘探.

地震波在传播过程中，受大地滤波作用的影响往往会引起高频成分的快速衰减及地震子波相位的畸变，且地表情况越复杂，这种高频衰减越快.为了提高地震资料的分辨率，必须进行近地表补偿.目前比较常用的近地表补偿方法主要有：谱白化、反Q滤波、多尺度联合分析及时频分析法.谱白化主要是通过展宽信号振幅谱来达到补偿频率衰减的目的，可以通过小波分解、子空间分解或Hlibert变换将信号分解，然后利用谱白化方法对分解的信号进行合理补偿，最后将处理后的信号合并得到近地表补偿后的信号，谱白化在一定程度上可以达到信号补偿的目的，但由于该方法是在分频后对各个频带数据进行增益，无法保证处理前后时间方向和空间各道上的相对振幅关系.反Q滤波是通过消除地震波在传播过程中的振幅衰减和相位畸变来实现信号补偿的，反Q滤波的准确性与Q值的准确求取密切相关.多尺度联合分析方法是指联合VSP资料、双井微地震测井资料或井间地震资料获取相应参数进行近地表补偿，由于VSP、测井资料等只有在特定的井位置处存在，限制了该方法的应用.当没有地层吸收衰减作用时，理论上对所有频率而言，同一频率的深浅层地震反射能量比应该相同，而实际上，在介质的吸收作用下，造成了各频率能量对时间的分布不同，时频分析方法就是通过引入时变因子来实现近地表补偿的.国内外对近地表补偿已开展过多项研究.Carpenter(1966)提出了一种通过滤波器相似性解计算平稳Q滤波器的方法； Hargreaves和Calvert(1991)最早开始了基于波场外推原理的近地表补偿研究； Shi等(2004)曾利用微测井资料进行低速层高频补偿；陆文凯等(2005)提出利用子空间分解技术进行谱白化处理获得高分辨率地震资料的方法；王建民等(2007)研究了在时间域利用Levinson算法及在频率域利用傅式变换求取近地表吸收补偿因子的方法；李子顺(2007)利用双井微地震测井资料计算滤波因子，并用其对地震资料进行确定性反褶积处理，有效恢复了近地表低速层、虚反射及近震源区导致的地震波衰减；张固澜(2010)及丁进杰(2013)成功地将一种改进的广义S变化用于地层吸收衰减补偿；Wang(2011)研究了基于Futterman衰减模型，利用反演来实现衰减补偿的方法.

噪声会干扰地震记录中有效信号的处理与解释，常规地震勘探中，一般通过地震道叠加来压制随机噪声，但该方法耗时长及勘探成本较高.Jeng等(2009)讨论研究了自适应滤波在超浅层地震勘探随机噪声压制中的应用，联合利用最优二维中值滤波和二维自适应维纳滤波来压制反射记录中的随机噪声，该方法可有效实现叠前去噪及地滚波压制.大量研究表明，波束形成方法具有显著地压制噪声的能力(Hu and White，1998；Panea and Drijkoningen，2008)，在反射波法地震勘探中，针对目的层数据信噪比较低的情况，姜弢等(2012)基于波束形成原理，提出了一种基于接收阵列的时域地震波束形成方法，对常规采集到的原始地震记录通过分组及组内延时、叠加处理，得到定向地震记录，实现波束形成处理，并利用延时参数控制波束方向，然后对获得的定向地震波数据经过增益、动校正及水平叠加等处理后可获得较高信噪比的地震剖面，且可通过延时参数来选择性地提高不同深度目的层的信噪比.投影滤波是地震信号去噪中常用的方法，但其是基于地震记录水平一致性的假设前提的，Traonmilin和Gulunay(2013)对存在静校正位移的地震数据，提出了一种同时估计投影滤波算子和静校正位移的噪声压制方法，并通过合成记录和实际资料验证了该算法的去噪能力.传统的噪声压制技术有F-K滤波、线性拉冬变换、τ-p变换等，这些常用的噪声压制技术均是在单一尺度上进行的，Górszczyk等(2014)提出了一种基于Curvelet变换的多尺度噪声压制方法，利用地震信号与噪声在不同尺度、方向及空间位置上的差异，通过给定不同尺度上的阈值参数来实现噪声衰减，该方法可实现频谱重叠的有效信号和噪声的分离，在弯曲界面等复杂构造中仍具有较好的噪声压制效果.Pham等(2014)在近似模型的基础上，提出了一种基于稀疏表征的地震信号时变自适应滤波器设计框架，实现地震记录中多次反射噪声的去除.在山地不均匀地表和粗糙起伏地形的影响下，地震资料中往往存在较强的近地表散射波，降低了地震资料的信噪比，且其与体波在时间、空间和频率上重叠，干扰有效信号，甚至会产生复杂构造假象.吴希光等(2012a，2012b，2012c)对表层散射波进行了详细研究，总结了近地表散射波的基本性质、形态特征及一般规律，认为散射波是导致地震资料低信噪比的根本原因，并提出了通过增加检波器垂向组合来提高地震资料信噪比的方法.在Fleury等(2010)研究的基于地震干涉测量和扰动理论的散射波重建基础上，徐基祥(2014)将干涉测量技术用于分离近地表散射波，根据近地表散射波运动学规律，通过干涉测量法实现近地表散射波的相干加强，并利用多道匹配滤波技术从原炮集中消除近地表散射波，通过这种地震干涉测量技术可有效消除地震记录中近地表散射波的影响，提高资料品质，尤其适用于复杂地形及不均匀地表的山地勘探.

共中心点水平叠加是地震勘探的重要处理手段，但当地形起伏较大时，共中心点道集中的反射波同相轴已不再满足双曲线特征，而是一条高次曲线，并且会存在时间倒转现象(炮检距增大，地震波走时反而减少)，此时采用常规基准面静校正和动校正已不能消除地形起伏对地震波走时的影响，难以达到同相叠加的目的，得到的水平叠加剖面上，会存在各界面反射同相轴连续性差，横向能量变化较大，及明显的同相轴畸变和错断现象，甚至会出现假同相轴特征.且地形起伏频率越大，同相轴畸变越严重，同相轴分叉、合并及错断现象越明显.据此，刘江平等(1998，1999)提出基于滑动基准面的静、动校正及速度分析方法，有效避免了常规水平基准面方法所存在的误差，该方法可以消除地形起伏影响，实现同相叠加，获得高质量的水平叠加剖面，提高复杂地形区勘探精度.之后，Liu等(2005)基于起伏地表下的时距曲线方程，讨论研究了非垂直射线路径下的动静校正量，并在此基础上进行速度分析，通过合成记录与实际应用表明，基于非垂直射线路径对地震数据进行校正后，可以准确提取叠加速度，该方法对复杂地形尤为适用.近年来，不少学者针对复杂地区的静校正问题进行了研究.何光明等(2006)从方法原理、方法特点及应用效果等方面对三种常用的静校正方法(折射静校正、无射线追踪层析静校正、非线性层析静校正)进行了对比分析，表明：折射静校正适用于近地表结构中存在明显折射层的情况，近地表结构复杂但不存在速度倒转和层尖灭时可选用无射线追踪层析静校正，非线性层析静校正可用于存在速度倒转、层尖灭等的复杂近地表条件，另外在不满足地表一致性要求时可采用波动方程基准面校正方法；谭昌勇等(2009)联合使用综合模型法野外一次静校正、综合寻优折射波静校正、综合寻优反射波静校正解决复杂地区的静校正问题，这种综合寻优静校正可避免初至拾取，是一种适用于复杂近地表的可靠快速的静校正方法；Barison等(2011)研究了波动方程基准面校正方法在复杂近地表条件下的应用及重要性；Haffinger和Verschuur(2012)提出了一种利用全波形方式直接从地震数据中估算基准面校正算子的方法，该方法不需要估计速度模型，且充分利用地震数据中的振幅、相位变化信息，提高了复杂近地表条件下基准面重建精度； Masjukov和Murzov(2013)假设经过短波长静校正后的地震波同相轴是局部水平的，提出了一种新的短波长静校正方法，该方法不需要进行速度分析，且比传统的基于共中心点叠加的剩余静校正方法更适于复杂近地表条件；Sun和Verschuur(2014)，Sun等(2014)提出了一种自适应输入遗传算法用于解决复杂近地表问题，利用单程走时传播算子来描述地表和水平基准面之间的地震波传播，通过自适应输入遗传算法估计走时函数，并利用估计的走时对地震记录进行时间校正，在此基础上，通过基于走时算子的地表校正和速度模型更新交互实现来消除近地表影响，保留有效地质信息，该方法在随机选择和定期更新的子集里进行参数优化，计算速度快且精度高.

随着实际发展需要及勘探技术的提高，对工程勘探精度的要求越来越高，利用地震属性技术可以从地震资料中提取有效信息，揭示地震剖面中难以识别的地质异常现象，有效识别岩性和构造特征，提高覆盖层厚度、软弱夹层、隐伏构造及滑坡体等的勘探精度，为工程勘察提供更准确的地球物理信息.地震属性技术发展至今，已有多种属性参数可供选择.其中，振幅类属性主要从能量及振幅变化角度来研究地震波形特征和能量分布，可用于识别河道及三角洲砂体、划分岩层、确定不整合面、研究层序地层变化等，振幅属性的变化已被广泛用于地层研究中，可有效区分稳定地层和杂乱互层状地层；表征属性变化率的反射强度斜率属性和瞬时频率斜率属性可有效表征地层岩性纵向变化情况；能量半衰时属性则从能量角度研究能量的衰减情况，可用于判别裂缝及特殊岩性的变化等；曲率属性可用于描述微小断层，预测裂缝方向及分布；用于描述相邻道之间相似性的相关属性也可用于断层、裂缝的识别.由于属性自身的局限性和多解性，实际应用中，需要针对工程勘察的特点，结合已知地质背景及勘探目的进行属性优选与组合，剔除不相关属性，选择能够更合理、显著地反映浅层构造和岩性特征的地震属性参数进行综合解释，提高解释精度.付小明(2012)研究了一种通过统计方法研究地震数据体中的差异进行地震解释的方法，即利用灰度共生矩阵算法提取地震资料的角二阶矩(能量)、对比度、熵等纹理属性，并通过理论模型试算及工程实例应用表明，该方法可有效提高异常体识别精度，具有较高的可靠性和分辨率.Santana和Neto(2015)研究了地震属性技术在沉积物分类中的应用，从地震记录中提取地震属性，并对其进行统计分析，根据属性的一致性联合用于海底沉积物的地质分类评价，该方法可用于粗-中粒度的淤泥沉积物勘察.地震属性技术在浅层地震勘探解释中的应用具有较大发展前景.

地震反射法在工程建设、灾害防治及地质调查方面具有广泛应用.陈相府等(2005)将地震反射法用于采空区及老塌陷区勘测；石明等(2006)利用地震反射法与其他物探方法相结合进行堤防质量检测，通过实际应用表明，地震反射波法可以清楚地对堤身进行分层，确定各层厚度及获得重要的土力学分布参数；刘祖珉等(2006)将浅层地震反射法用于某重大工程备选场址的勘察与评价，以查明候选区的第四纪覆盖层及强风化层厚度、速度分布、有无隐伏断层及不良工程现象等，为工程设计提供了有效资料；高霞等(2007)曾利用振动冲击震源和工程地震仪开展海上反射波勘探，确定基岩面起伏形态及构造分布性质；谢冰等(2007)认为水电站进水口处，可将淤泥底面与进水口底板及淤泥顶面与上部水面视为两个波阻抗界面，采用合理的震源及观测系统，利用浅层地震反射波法对水电站进水口处的淤泥厚度进行了成功探测； Fradelizio等(2008)对地下水污染区开展浅层反射地震调查，研究古河道分布结构、边界及深度，为地下水污染防治提供依据；张凯和汪青松(2010)将反射波法用于采盐区塌陷坑及周边探查，确定塌陷原因并圈定安全范围，在此基础上对潜在的塌陷区域进行了成功预报；Pap and reou等(2011)研究了地震反射法在探测浅层掩埋体中的应用，并将其用于地下管道分布探测；由于采煤区附近往往存在采空区或采煤巷道，在该范围内施工时需先进行拟建场地勘探，曹江涛等(2014)采用浅层地震反射波法对该区进行工程勘察，确定地层结构，采煤巷道走向及深度、是否塌陷等，为拟建场地的施工设计提供了重要的地质信息.

在地质条件复杂，地下水丰富，岩体松软，断裂带、造山带及溶洞发育的地方，隧道开挖过程中会存在坍塌、冒顶、涌水等潜在地质灾害的威胁，故隧道超前预报工作对工程的安全、质量等尤为重要.20世纪八、九十年代，世界各国陆续开始了对超前预报技术的研究，而中国则始于1990年初，其中反射波法是进行超前预报中最常用且准确率最高的一种方法(赵永贵，2007).由于隧道内观测空间有限，反射波孔径小，且隧道内不同方向均可形成反射波，为来自隧道掌子面前方的反射波资料判别与解释带来较大困难.最早发展起来的负视速度和水平声波剖面法利用走时反演方法推测隧道前方地质构造，仅适用于简单地质条件下的预报工作.隧道地震超前预报技术(Tunnel Seismic Prediction，TSP)利用偏移成像方法对采集的地震数据进行处理，通过对反射信号运动学及动力学特征的分析处理达到超前预报的目的，该方法在公路铁路系统上具有较多应用实例，但其观测方式及处理方法上的缺陷，造成了较多的漏报、误报事故.钟世航(2003)、赵永贵和蒋辉(2009)对TSP技术存在的问题进行了详细的分析研究.隧道地震层析成像技术(Tunnel Seismic Tomographic，TST)则采用空间阵列观测方式，并利用对地下波场的方向滤波和回波提取、速度扫描、偏移成像等处理方法进行超前预报，该方法的速度分析及偏移定位精度明显提高，而且适用于复杂地质构造地区的预报工作，是现今发展较为完善的一种方法.肖启航和谢朝娟(2012)对TST技术进行了详细的分析研究并将其用于顶效隧道超前预报中，获取掌子面前方围岩波速分布及地质构造偏移图像，为隧道超前预报提供了可靠的资料.常旭等(2006)引用反射地震记录自激自收方式，提出了一种PMZO隧道观测方案，通过单道激发接收获取零偏移距地震数据，当地震道数达到一定数量(24道或48道)时，随着隧道向前开挖，每增加一个地震道，去掉一个最早的地震道，获得实时地震记录，并利用零偏移距逆时偏移算法进行成像，实现实时预报.隧道空间中的地震波场数值模拟是认识地震波传播规律，以及合理选择数据采集方式、资料处理解释方法的重要基础.鲁光银等(2011)基于一阶速度-应力弹性波方程，采用交错网格高阶有限差分进行隧道波场数值模拟，通过对垂直断层和软弱夹层模型的正演试算验证了该方法的有效性；刘江平等(2012)则将隧道作为空气介质建立地质模型，通过有限差分方法及吸收边界条件实现隧道空间的全波场二维模拟，并对具有不同界面倾角及异常体的地质模型进行正演模拟，分析波场特征，为观测系统的设计提供了更为可靠的理论依据；Tzavaras等(2012)对比分析了KPSDM(Kirchhoff Prestack Depth Migration)、FVM(Fresnel Volume Migration)及RIS(Reflection-Image-Spectroscopy)方法在隧道成像中的应用，研究表明三维RIS方法可以压制低频带散射噪声，提高高频带分辨率，而三维FVM方法可以降低反射体成像空间误差，联合利用FVM和RIS方法可有效实现隧道环境下地质构造的清晰成像；李枝文(2013)利用有限元分析软件建立隧道三维模型，对地震波在隧道中的传播及反射情况进行了分析研究； Cheng等(2014)在此基础上对不同的隧道地质模型进行了时间二阶空间四阶的有限差分正演模拟，并对获得的地震记录进行了基于P波和S波波动方程的二维逆时偏移成像，表明用于隧道勘探中的逆时偏移成像方法可实现对界面的准确成像，并能有效压制传统成像中容易出现的镜像假象，具有较高的精度；王朝令和刘争平(2012)，王朝令等(2014)基于二维有限元数值方法，模拟研究复杂地表条件下隧道内的全波波场特征，并基于多个数值模型，先后研究了τ-p变换和F-K变换在波场分离中的有效性及影响因素，通过波场分离来提高隧道超前预报的精度.

90年代钟世航(1997)针对浅层勘探的大偏移距易形成宽角反射等问题，提出了单点测量，极小偏移距激发-接收的地震勘探方法——陆地声纳法，详细讨论研究了该方法适用的测线布置方式、地震资料处理流程及定性定量解释方法，并通过物理模拟和数值模拟研究常见探测对象的地震剖面特征，为实际地震勘探应用提供了依据.王荣等(2013)将陆地声纳法用于闹市区断层和岩溶探查，克服了各种振动噪声干扰，结合已有的钻孔资料成功确定岩层层面，并在断层、深部溶洞探测上取得了良好效果，为陆地声纳法用于闹市、公路上的地面探查及活断层探测提供了借鉴依据.

地震映像法是近十几年发展起来的用于探测浅部介质纵横向不均匀体的有效方法，它采集的主要是近震源处的弹性波场，以相同的小偏移距逐步移动测点来接收地震波信号，目前主要是利用波的动力学特征(振幅、相位、频率)解释勘探剖面下纵、横向不均匀体.其具有以下特点：(1)数据采集简单、工作效率高；(2)小偏移距小点距采集，可以得到能量较强的弹性波，且得到的数据信噪比高，抗干扰能力强；(3)数据处理过程简单，不需要进行校正处理，避免了动校正对浅层反射波的拉伸、畸变处理；(4)解释中除可以利用反射波信息外，还可以充分利用折射波、面波及绕射波等多种有效波联合解释.地震映像法在断层破碎带、岩溶勘察、滑坡体探测、堤坝隐患探测、地下管道及障碍物探测、垃圾坑勘察等中均已得到广泛应用，并逐渐用于海洋水域地质调查中.由于水中不传播剪切波，故水域映像法不会存在面波干扰，另外其在地震波激发接收系统上与陆地映像法有所不同，水域映像法通常选用能量大，频带宽的高频冲击震源，通过单点接收直接形成地震剖面，或采用多道走航式采集，经过数据处理获得地震映像剖面，但水域映像法易形成多次反射，影响地震资料品质，故多次波压制具有重要意义.李哲生等(1998)具体阐述了水域映像法的震源方式及数据采集方式要点，并将地震映像法用于深港西部通道深圳湾公路大桥海上勘探，成功探查水下浅层地层结构；王云安和刘章捷(2001)将地震反射波法和地震映射波法用于桥址区水域工程勘探，以查明该区的地质构造、岩性分布等地质条件，提供桥型设计方案选择的地质依据；针对水域映像中的多次波问题，张学强等(2006)将改进的预测反褶积方法用于多次波压制，明显提高了地震资料品质，取得了较好的效果；李小平(2009)将水域高密度地震映像法用于舟山大连岛工程勘察，并结合工程地质测绘，对研究区的海底地形、覆盖层厚度、地质构造及不良地质作用进行了有效勘察，为确定桥位方案提供了依据.但目前地震映像法只能进行定性的解释，对地层中不均匀体的形态、埋深等尚难以确定，充分利用观测到的波场特征进行定量解释及开展三分量测量是地震映像法今后研究和发展的方向.

井间地震技术是采用井中激发、井中接收，并对采集到的地震信号通过反演成像获得地质体结构及构造分布的一种方法，由于地震波传播距离短，更接近探测目标，且可以有效避开表面疏松地层及地面干扰源的影响，故具有高信噪比、高分辨率、解释成果直观的特点，广泛用于精细构造及地质灾害调查、隐伏地质体探测等工程地质勘察中.近年来，对井间地震的方法研究与应用取得了一系列进展.王建军等(2006)将井间地震技术用于解决桥墩基础断裂问题，准确地确定了桥墩基础断裂的位置和基本情况；井间地震正演模拟是研究井间地震波传播规律和波场特征的有效手段，李万万和裴正林(2008)基于波动方程交错网格有限差分法，进行了井间水平层状模型和井间低、高速夹层模型正演研究，表明井间地震波场复杂且广角反射波占优势，低速夹层内存在低频高能量导波，可将其作为探测地下裂隙破碎带等低速层的依据；Belina等(2009)发展了一种适用于井间地震的高分辨率全波形反演方法，通过低、高速异常体模型及随机模型实验表明，相比于传统的射线走时成像，该方法更适用于非均匀地质构造井间成像；左建军等(2011)进行了井间直达波走时和反射波走时层析成像研究，表明直达波走时层析反演对层速度比较敏感，而反射波走时层析反演能相对准确地确定反射界面形状和深度，利用直达波和反射波联合层析成像，可充分利用两者优点，减少多解性，提高反演精度和分辨率；谈顺佳等(2013)将井间地震用于岩溶勘察获得该区反演成果图，通过与钻孔资料对比，圈定出岩溶位置范围及发育分布形态，为工程设计提供了可靠的依据；郭淑君等(2014)将井间地震技术应用到唐山市环境工程地质勘察中，并利用弯曲射线追踪法和LSQR算法获得井间速度分布，对井控范围内的地层构造和地基注浆效果进行研究，准确探测了研究范围内的断裂破碎带和掩埋防空洞.根据VSP和井间地震数据采集方式的兼容性，通过合理设计观测系统，可以同时获取井间地震CT数据和施测孔的逆向VSP数据体，在不增加成本的情况下，提高勘探精度，刘永华等(2005)利用这种VSP与地震CT数据一体化观测系统进行三峡大坝工程物探检测，通过VSP剖面解释结果建立初始CT速度模型，并将VSP速度参数作为已知边界与约束条件，进行联合速度反演实现井间速度成像.VSP与井间地震CT联合勘探技术作为一种精细探测技术组合，在围岩精细分类、岩体完整性检测和复杂构造现象及病害地质体预测等方面具有广阔发展前景.

现场实时数据处理是提高浅层地震反射方法精度及推广应用的关键因素，Heilmann等(2013)提出了一种基于云计算的浅层地震数据实时成像分析技术，利用云基础设施强大的计算能力和不依赖于速度模型的并行网络共反射面元叠加成像方法，通过无线数据连接将现场采集到的地震数据实时上传到远程数据处理系统，并自动进行质量控制数据分析，对满足成像要求的地震数据进行预处理并实现快速高效的叠加、速度模型建立和叠前逆时偏移，这种云计算方法可以推动浅层反射在近地表地质调查中的广泛应用.

地震波向地下传播过程中，在遇到地层界面下层速度高于上层速度时，以入射角大于等于临界角传播到该界面的波会发生折射，地震波沿折射界面滑行，并在上覆介质中产生折射波.折射波法勘探就是利用检波器接收折射波，并经过相应处理解释获得近地表结构模型，完成工程勘察任务的.

折射波的特性决定了折射波法观测系统与常规观测系统不同，在折射波法勘探中，往往需要根据工区具体的地表条件和地质特征选择合理的观测系统进行数据采集.单边观测系统是一种单边一点放炮、全排列接收的数据采集方式，其只适用于折射界面较浅的观测条件；相遇观测系统则是一种测线两端放炮、全测线观测的方式，在两端点分别激发地震波获得正、反时距曲线，由于两折射波射线路径相同，其走时相等，两激发点构成互换点，相遇时距曲线的互换点特性是折射波法解释中的重要依据；追逐观测系统是在同一排列上接收来自同侧不同位置激发的折射波，其是由同侧不同点放炮的单边观测系统组成，该观测方式可以依据追逐曲线的平行性特点判断目的层有无穿透现象；追逐相遇观测系统兼容了相遇观测系统和追逐观测系统的优点，适用于需要同时观测深、浅折射界面或对同一折射界面重复观测的情况，在复杂地质条件下的观测效果较好.

折射初至正演对反演成像及沙漠、山地等具有复杂近地表结构地区的静校正研究具有重要的指导作用，折射波正演主要是通过射线追踪法来实现的，最先发展起来的射线追踪方法有试射法和弯曲法，但这两种方法难以处理速度变化较大的情况，且其采用的最小走时方法具有局限性，在此基础上进行改进，陆续提出了各类波前重建方法、慢度匹配法等，实现多值走时计算，提高计算效率(张钋等，2000).戴云等(1999)提出了一种基于Fermat原理的折射波正演方法，通过寻找固定炮点、检波点之间使得折射波传播时间最短的起始折射点及出射折射点位置，来确定相应炮点到检波点的折射波走时，这种折射波正演算法可以适用于任意地形和具有复杂折射界面的模型；徐涛等(2004)对传统的射线追踪方法进行了改进，提出了一种折射波逐段迭代射线追踪方法，利用推导出的透射中间点和折射点的一阶修正公式，通过逐段迭代最终求出满足费马原理的射线路径，该方法适用于复杂介质的折射波射线追踪；涂齐催和刘怀山(2006)利用线性走时插值射线追踪开展近地表模型正演计算，该方法追踪的射线路径不再是网格离散点的简单连线，而是在满足费马原理的精确点处与边界相交，并通过线性插值的方法得到交点走时，更接近于实际情况，适用于复杂结构及速度变化强烈的地区模型；针对线性插值中存在的累计误差问题，刘玲君等(2014)提出了一种边界线性走时插值射线追踪算法，通过在不同区域的边界上插入节点来确定射线的折射角度，以减小累积误差，提高精度.近年来，不少学者对各向异性介质中的射线追踪方法进行了研究.Zhou和Greenhalgh(2005)研究了最短路径射线追踪法在二维和三维各向异性介质中的应用；赵后越和张美根(2014)利用混合网格各向异性地震波最短路径射线追踪算法，实现各个节点初至走时的计算，该方法计算速度快，适于复杂各向异性介质折射波正演模拟研究.

地震波初至拾取技术在浅层折射波勘探中起着重要作用，初至拾取的精度直接影响近地表地下结构的探测结果，尤其是在地形复杂地区，研究一种精度高且稳定性强的初至拾取算法意义重大.Peraldi和Clement(1972)、Gelchinsky和Shtivelman(1983)在假设各道脉冲形状一致的前提下分别提出了相关法及拐点校正法，但实际记录的波形在各种因素作用下肯定会发生变化；李辉峰等(2006)提出了一种基于图像边缘检测技术的初至自动拾取方法，对地震记录灰度化处理后，利用Kirsch微分算子进行边缘检测；张伟等(2009)在利用时窗能量比求取初至的基础上，提出了变换时窗能量比法，但由于其仅是通过单道的能量比的最大值获取初至时间，而有些情况初至波处的能量比仅为次极大值，因此存在固有的缺陷；Sabbione和Velis(2010)研究了分别用于海洋地震记录、炸药地震记录和可控震源记录的初至自动拾取方法，通过检测信号在能量比、分形维数等特定属性上的变化识别初至，并利用边缘保持平滑算子和初至拾取校正技术提高初至拾取精度及一致性；冯智慧等(2011)利用地震信号横向波形的相似性及互四阶累积量一维切片对高斯色噪声不敏感的特点，提出了一种基于高阶累积量一维切片的初至拾取方法，但初至拾取的准确性受参考道初至起跳时间的标定、搜索范围、运算窗口长度等的影响；徐钰等(2012)提出了多时窗能量比法，同时考虑能量比最大值和次极值，根据多时窗间的能量比特征可以在一定程度上避免后续波能量变化和初至波前强能量短持续噪声的影响，有效识别初至波，同时在算法中加入奇异点检测和相位域起跳点估算，来提高该算法的稳定性，该方法在准噶尔盆地中部某区的地震勘探应用取得了很好的效果；Kahrizi和Hashemi(2014)对传统的人工神经网络算法进行改进，并将其用于折射波初至拾取中，研究表明基于改进神经网络算法的初至拾取方法具有较好的抗噪性能；陈金焕等(2015)提出了一种在参考初至的基础上，利用二分法和改进的能量比法检测初至并去除不准确点的初至自动拾取算法，该方法初至拾取快速准确且精度较高.

在实际折射波法地震勘探中，由于远偏移距处的折射波能量较弱，而近偏移距处的折射波场在直达波等强能量同相轴的干扰下难以分辨，故发展一种有效提取弱信号，提高折射波信噪比的方法尤为重要.Dong等(2006)首次将地震干涉法用于折射波信号的提取中，并引入虚折射干涉法的概念，但该方法不能确定虚折射波场的激发位置和时间，且经过相关处理后的地震记录的偏移距减小；Mallinson等(2011)、Mikesell和van Wijk(2012)针对上述问题发展了超虚拟折射干涉法，但其难以恢复近偏移距处的折射波场，邵宇蓝等(2014)在此基础上，通过正演模拟数据和实际资料对该方法的抗噪性进行了研究；乔宝平等(2014，2015)提出了逆虚折射干涉法，通过原始折射波场和虚折射波场的互相关求得，并充分利用超级虚折射法和逆虚折射法的互补性，通过两者叠加有效获取弱信号，保证折射波在不同偏移距下振幅恢复的一致性，明显提高了信噪比，同时利用频率域反褶积消除子波旁瓣的影响，提高折射波信号的分辨率，该方法可有效实现折射波的提取，提高初至拾取的精度.Nichols等(2010)通过研究表明将地震干涉法用于实际资料时产生的虚假能量中隐含有地下地质信息，利用地震干涉法形成虚炮点记录压制不相关噪声，产生虚折射信号，联合利用虚炮点记录、相关道集和实际炮点记录可确定地下不饱和砂层、饱和砂层的速度及地下水位的相对深度，该方法可用于复杂地质结构近地表特征的解释.

折射波勘探发展至今，已形成多种解释方法(Hawkins，1961；Palmer，1981，2001；王振东，1988； de Franco，2005；赵德亨等，2005).由哈莱斯于1958年提出的哈莱斯法，基于相遇时距曲线通过作图求出临界折射时间，进而求得基岩面深度进行折射层构造解释，该解释方法对地表相对平坦而基岩面起伏较大或基岩内存在速度变化的地区，具有较好的应用效果，但该方法作图复杂，应用受到限制；之后对其改进产生了共轭点法，从数学推导出发，应用计算机逻辑演绎自动成图，利用共轭点法勾画出的界面轮廓更接近模型构造形态，适于复杂基岩面形态的解释；时间项法是一种通过计算炮点及检波点的延迟时间并将延迟时间的坐标转换为深度的解释方法，该方法简单实用，但受倾角影响严重，因此比较适用于地层界面起伏不大或倾角影响可以忽略的地区；t0法又称加减法，利用相遇观测曲线，根据已定义的计算公式，通过加减法得到t0曲线和差数时距曲线，并用于求取界面速度，绘制折射界面，该方法具有速度快、成本低的优点，但其不适用于横向速度变化较大的地质结构；波前法是由Thornburgh根据惠更斯原理提出的由地表到时重建地下波前的方法，根据Hagedoorn成像原理，当某一点位于折射界面上时，这两个波前系统在此点的到时之和等于互换时间，据此可通过绘制波在介质中的时间场获得折射界面，实现折射界面成像，此方法的不足之处是需要先确定覆盖层的速度，而且当存在隐伏层或明显的变速层时，波前法难以达到理论精度；截距时间法基于斯奈尔定理，利用时距曲线上测量到的地震波视速度和截距时间确定多层倾斜模型，但该方法仅适用于倾角较小和地层平缓的地质结构解释；互换法通过将截距法的计算扩展到每一个检波器位置上，来获得简单的折射层结构和速度变换情况，但不适用于大构造解释；广义互换法首先确定最佳距离，在此基础上利用时深函数等求得折射层速度及深度，该方法可以处理解释不规则折射层，适用范围较广；时间褶积剖面法利用正向地震道和反向地震道褶积，消除长时差和强振幅变化，提高信噪比，通过褶积剖面反映折射层结构特征；多折射层成像方法是利用正反向地震道的褶积与互换道互相关得到褶积互相关记录剖面，对经过处理的地震道叠加得到多折射层成像剖面，该方法可有效提高地震信号信噪比，实现多反射层解释；除上述图解法和解析法外，包括层析成像在内的各种折射波反演方法逐渐得到广泛应用，折射波反演主要是利用折射波走时、波形等信息来确定近地表速度和厚度分布，研究地层结构，该方法精度较高，适用于相对复杂的近地表介质.

当近地表存在一些较大的高速埋伏体时，由于埋伏体对信号较强的衰减、散射作用，使得浅层折射波法难以准确获取反映地下基岩的地震信息，此种现象在我国某些沿海近海岸的潮间带区域尤为常见，给工程地震勘察带来巨大困难.薛荣俊等(2000)通过分析讨论地震折射波在低速层中经过三种不同形状(扁平椭球体、球体、长方体)的高速埋伏岩体的射线路径及时距曲线关系，给出了直接利用折射波时距曲线确定高速埋伏体的厚度及埋深的计算方法，为定量估算工区基岩上覆低速层内高速埋伏体的数量、位置及规模提供了可能；近地表异常体调查研究对工程安全建设具有重要作用，Engelsfeld等(2008，2011)基于程函方程数值模拟研究了地下空洞对地震记录初至到时的影响，并推导出利用折射波初至到时求取圆形空洞位置和大小的计算公式，在此基础上，利用数值模拟进一步研究了两层模型中存在圆形空洞、圆形异常体、凹边界层、凸边界层及垂直裂隙带时的折射波时距曲线特征，并总结这五种常见的近地表异常体的时距曲线变化规律，用于指导复杂地质模型分析；Harmankaya等(2013)提出了一种利用地震干涉得到的虚散射波走时来估计近地表散射体和衍射位置的方法，通过共炮点记录上的散射波互相关得到虚散射波，并利用虚散射波到时反演确定散射体和衍射位置，用于探测近地表结构.

在地震勘探中，有时会存在最终处理获得的反射波剖面混乱、同相轴难以辨别，反射资料无法解释，而单炮记录中的折射波信息清晰丰富的情况，对此，Taner等(1992)和Coruh(1993)发展了共深度折射面元叠加的折射波地震勘探方法，并取得了初步的应用效果.冯太林等(2001)在折射波理论及共深度折射面元叠加成像理论的基础上，提出了一种适用于折射波发育区的共深度点叠加成像方法，并给出了折射波速度分析和动校正的具体步骤，该方法在模型及实例中均可以较好地实现对折射界面的成像，但折射波速度点拾取的精度会影响到折射波成像的正确性.

浅层折射波法在近地表勘探中具有广泛应用，主要用于解决工程、环境和水文地质问题，以及地震勘探静校正中的一些参数问题.其可以用于寻找隐伏断层、确定近地表厚度和速度结构、分析折射层地质年代、确定基岩面起伏和潜水面深度、判别裂隙发育程度及评价岩体质量等，也可以用于追踪浅层界面及没有稳定反射的界面，补充反射波法的不足.周鸿秋等(1991)曾将初至折射波法用于极浅层、小裂隙勘探中，并利用密点距、追逐相遇双重观测系统，及波场特征分析、自动化定量解释方法，提高微小裂隙的分辨率和定量解释的精度，在地质病害调查中取得了理想的效果；熊章强和方根显(2001)采用折射波法进行隧道工程地质调查，得到了有效的覆盖层及各风化层厚度以及基岩界面的埋藏深度，根据波速划分围岩类别，为隧道工程的设计和开挖提供了地质依据；王洪(2007)详细讨论研究了折射波法在堤坝病害探查中应注意的问题，并从折射波数据采集、资料处理解释等方面给出了一整套适用于堤坝病害探查的具体工作方法，在实际应用中，利用浅层折射波准确解释了界面深度和浸润线深度，并指出该坝体存在软弱层面且部分位置填筑土密实度差，为后续的坝体维护及坝体补强位置的选择提供了重要依据；针对部分煤田存在的煤层埋藏浅、上覆基岩薄、积沙厚且极不均匀、沙层含水量大等地质问题，张湖钢等(2009)将折射地震勘探方法应用于煤田勘查中，以查明采区内潜水面、基岩面的埋藏深度和起伏形态以及基岩面风化层厚度，掌握古河床、古冲沟的分布；Carvalho等(2009)利用折射波勘探数据获得研究区P波和S波速度，并结合SPT(St and ard Penetration Test，标准贯入试验)数据得到近地表岩土参数，开展研究区场地效应和微震研究； Asry等(2012)将折射法用于基岩面调查中，利用折射地震速度剖面研究近地表地层分布情况，确定残留土层厚度和基岩面深度.

地震层析成像自20世纪80年代初被引入到应用地球物理领域后，在地震勘探中逐渐得到广泛应用.地震初至层析成像是一种利用地震初至波走时重建地下介质速度结构的地球物理勘探方法，通过初至波层析成像反演可以建立近地表速度模型.李福中等(2000)将初至层析反演用于新疆某工区三维地震资料，精确重建了风化层和低降速带速度结构模型，利用该速度结构对地震剖面进行静校正处理，取得了较好的效果；针对三维地震初至走时成像中存在的数据量大、计算速度慢等问题，Noble等(2010)将伴随状态法引入到走时不拟合函数梯度的计算中，该方法可有效实现并行计算，解决大数据量计算问题；对埋藏较浅的煤层，地表起伏引起的静校正量对煤田勘探影响较大，周国婷等(2012)将初至层析成像用于反演近地表速度结构，利用获得的速度模型求取炮点检波点的静校正量，通过该方法获得的地震剖面上基本消除了起伏地表和低降速带对煤层反射波的影响，提高了地震剖面精度和分辨率；山地地表条件复杂，速度横向变化较大，近地表建模困难，陈云峰和杨淑卿(2014)利用层析成像方法反演该区近地表速度模型，较准确地获得了近地表低降速带的速度变化情况，为静校正处理提供了可靠的速度资料；崔岩和王彦飞(2015)建立了初至波走时层析成像的Tikhonov正则化反演模型，在此基础上提出了一种层析成像的梯度优化算法，数值试验表明，该方法适用于速度剧烈变化的任意复杂构造模型，且求解稳定易于实现，具有一定应用前景.在全波形反演技术发展的基础上，Sheng等(2006)提出了一种初至波形反演成像方法，该方法相比走时层析成像，考虑了更一般的地震波传播效应且具有更高的成像精度；Yu等(2014)通过研究表明，利用加权初至波形反演可以提高浅层速度分布估计的精度，该方法与传统的初至波形反演相比，能减小地震记录中噪声及振幅变化的影响，提高近地表成像精度.

反射层析成像是利用反射波确定地下速度结构和界面深度的重要方法，随着浅层高分辨率地震勘探的发展，地震反射层析成像方法由单纯的反演速度结构转向速度结构和界面深度联合反演.Bishop等(1985)和Zelt等(1992)分别推导了反射波走时对界面深度的偏导数，为速度深度联合反演奠定了理论基础；华标龙和刘福田(1995)推导了二维介质情况下，地震反射波走时反演界面深度的关系式，同时利用正交算子投影法解决速度和界面同时成像的问题，数值模拟试算取得了较好的效果；黄光远(2000)指出，波在空间的传播过程是一个随着时间和空间变换的频谱变化过程，即实际记录的波形信号与时间、空间及频率有关，同时介质的物理参数(如反射系数、波阻抗等)也与空间、频率有关，据此他提出了一种基于地震反射波谱的反射波成像方法，给出了反射系数与反射波谱间的关系，同时在反演公式中还考虑了覆盖层滤波作用及多次反射波作用的影响；周龙泉等(2006)在前人研究的基础上，基于波逆行原理推导了三维介质中地震波射线走时对界面偏导数的基本公式，并给出任意多个复杂界面情况下，反演所需走时对界面偏导数的系数矩阵，通过数值模拟计算验证了该方法的有效性，但只是基于反射波的反演成像，没有考虑折射波，因而虽然对界面起伏进行了相对准确的定位，但对高速体的上下边界定位精度不高；走时成像基于宽射线角度覆盖范围来确定速度异常体的空间位置，当射线角度覆盖面较窄时，传统的网格层析成像方法会产生模糊假象，成像精度降低，Zhou(2006)提出了一种多尺度可变形地层成像方法，通过直接反演速度界面几何结构来提高成像精度；地裂缝是近地表一种特殊的地质灾害现象，给人们的生产、生活及安全带来不便与威胁，探测研究地裂缝的形成机理、产状、分布等具有重要意义，燕利芳(2011)将反射波层析成像用于西安地裂缝勘探，初步获得了近地表处地裂缝的位置和走向，为地裂缝成功探测提供了一种新思路.受挤压作用的构造带地形复杂，地表条件变化剧烈，此时折射波能量在复杂的近地表结构下穿透深度有限，单一的折射波走时成像难以实现有效的速度估计，Boonyasiriwat等(2009)将时间域多尺度波形成像用于挤压构造带速度估计，联合利用反射波和折射波能量实现近地表及深部速度结构估计；魏剑平(2012)进行了初至波走时和反射波走时联合反演研究，并通过理论模型和实际资料试算，表明联合反演比利用单一波反演精度高，稳定性好.

综合利用地震纵波和横波信息的多波勘探，相比于单纯的纵波勘探具有更高的勘探精度，目前浅层多波勘探技术正受到越来越多学者的关注.在松散层勘探中，横波比纵波探测精度高且不受饱水度的影响，陈相府和安西峰(2007)将横波勘探用于第四纪松散层层序划分及厚度探测中并取得了较好的效果；朱德兵(2008)通过对土坝体介质参数分析，并结合各种弹性波的特点，表明横波具有能量强，反射波成分简单，对垂向薄层分辨能力强、易于分辨及抗干扰能力强的特点，在土坝体隐患探测中具有较大优势；Krawczyk等(2012)利用横波勘探研究沉积层中的小尺度构造，区分坑洞类型，实现地下侵蚀区高分辨率成像.但在实际应用中横波具有激发难度大、工作效率低的缺点，目前多采用纵波震源激发，三分量检波器接收的方法，通过对多分量记录进行转换波的速度分析得到横波信息，实现多波勘探.转换点的精确计算是利用转换波处理提取横波信息中重要的一步，水平反射界面可以通过激发接收点位置、偏移距等确定，而对于倾斜反射界面则较为复杂，刘杰和刘江平(2013)在证明了唯一P-SV波走时对应唯一转换点的基础上，基于Snell定律和射线几何关系建立方程并得出转换点坐标的表达式，利用搜索法实现倾斜反射界面上最佳转换点的准确定位.速度分析同样是多波勘探中的重要环节，李录明和罗省贤(1995)通过对P-SV时距曲线分析，提出了一种利用转换波记录直接提取横波信息的方法；邓志文(2011)提出了从转换波记录中提取纵、横波速度的速度谱迭代法和纵横波速度联合扫描法；徐浩(2013)详细给出了转换波横波速度提取的方法，并将转换波速度分析应用到多分量记录中，通过纵横波速度谱的层位对比解释，进一步说明了利用多分量地震记录进行横波速度提取的有效性.转换波静校正是三分量地震勘探资料处理中的难点之一，刘洋和魏修成(2008)研究了转换型折射波传播规律，并据此提出了PPS波的识别方法和基于PPS波的转换波静校正方法，在实际三分量地震资料的转换波静校正中，取得了较好的效果.Pugin等(2009)对浅层多分量地震勘探进行了初步研究，发现常用的垂直激发震源同样可以产生丰富的SV和SH波反射，且SV波频率较高，可以产生高分辨率的反射剖面，并尝试通过极化分析和坐标旋转来提高反射剖面质量，研究表明三分量地震数据中含有地层各向异性及地质结构不同方向变化信息，有助于更好地研究地下构造和地层特征；Woelz等(2009)利用二维布设的三分量勘探方法研究位于某考古遗址的淤积古港口的基底形态，基于波场极性及传播方位角特征进行波场分离，并利用分离的波场实现三维折射成像；Giustiniani等(2010)联合利用P波和S波研究浅层地质结构特征，通过共中心点反射地震处理技术和多折射层成像技术实现研究区的地震成像；刘保金等(2012)应用浅层三分量地震反射法探测隐伏活动断裂，综合利用获得的纵波、横波和转化波剖面特征进行地层分层和断层解释，与跨断层的钻孔联合地质剖面结果相吻合，准确性高.

浅层地震记录中通常含有反射波、折射波及回折波等多种波列信息，而在常规地震勘探中，通常只利用一种波列，造成信息浪费.由于浅层折射波勘探简单有效，通过反演、层析成像可以获得各层厚度及纵波速度，但当地层速度倒转、速度差异小及存在薄层(易形成隐伏层)时，折射波法勘探就不适用了.而反射波法勘探是以波阻抗差异为物性前提的，分层能力强，反射剖面形态可反映地下地层形态，有效探测隐伏构造，但其对浅层界面分辨能力差.针对工程勘察中遇到的日益复杂的地质问题，多波联合应用逐渐得到重视.孙渊(1993)曾在陕北黄土梁峁地区隧道勘探中用地震反射波法和折射波法查明黄土覆盖层与基岩风化面之间的地质构造和速度分布情况；张学强等(1999)基于波场特征及波速关系进行了地震记录中反射纵波、折射纵波和瑞雷面波的层位对比研究，为多波联合反演奠定了基础；刘江平等(2000)将地震反射波法和瞬态瑞雷面波法相结合，用于大堤防(隔)渗墙质量检测中，达到检测墙的连续性、确定顶底板埋深及厚度的目的；张建清等(2001)进行了浅层多波勘探技术研究；由于垃圾填埋区介质不均匀性强，速度低且变化剧烈，激发的地震波信噪比低，单一的反射技术难以达到勘察目的，De Iaco等(2003)在钻孔资料约束下，联合利用反射波和折射波数据研究调查区概况，得到垃圾填埋场基底和周围沉积物结构；李红星(2005)从隐伏层的识别和层位对比、近地表覆盖层速度和深度参数反演、反射波和折射波联合勘探及反射波和折射波联合成像等方面对多波联合应用进行了全面研究；Orl and o和Pelliccioni(2010)利用折射波、面波和反射P波及PS波地震数据研究探区冲击谷构造的地质背景和P波、S波速度剖面，实际应用表明，联合应用多种数据资料可有效降低多解性，提高解释精度；Mendes等(2014)联合利用地震波场中的折射波和反射波来研究近地表特征，通过初至成像得到速度模型，并将其用于近地表反射系数估计，该方法可有效提高近地表结构信息的连续性，减少勘探成本；针对我国西部黄土地区特殊地貌，李庆春等(2014)开展了路基下伏地质缺陷地震探测技术研究，数值试验表明：反射波成像和面波成像技术可以实现对凹陷、断层、地裂缝、地下低速体、软弱夹层及滑坡等典型地质缺陷的清晰成像，多种方法相结合可提高勘探精度，实现对异常体的立体探测及准确定位.

针对近地表非均质极强、各向异性明显、地形起伏大、勘探深度小和精度要求高等特点，为了有效服务于国民建设，高分辨率、高信噪比、高保真度和物性探测是近地表折射和反射法的发展方向.

(1)多波多分量地震勘探方法在油气勘探领域已进行了深入研究，但在工程勘察、活动断层探测等浅层地震勘探中研究应用较少，由于浅层横波勘探分辨率高，对地层结构成像效果好但不易激发，而纵波勘探深度大且易于激发，但其成像效果差，因此综合利用纵、横波的优势，开展多波多分量联合勘探对提高浅层地震勘探的精度和分辨率具有重要作用；

(2)现在的浅层地震勘探主要是对地震剖面进行解释，容易忽略一些隐含的地质异常现象，属性提取技术是充分提取地震信息，进行全面综合解释的有效手段，针对浅层工程勘探的特点合理选择属性参数或研究引入新属性参数是提高浅层地震勘探精度的重要手段；

(3)开展多层折射介质的观测系统和解释方法研究，尤其是折射层析成像研究，是提高多层折射介质成像精度的途径；

(4)由于近地表非均质极强、各向异性明显和裂隙孔隙发育，开展黏弹性、双相和各向异性介质的地震反射与折射波法研究尤为重要.