在震源区横波和纵波发生相互干涉会产生沿地表或界面传播的面波。面波主要分Rayleigh波和Love波,因Rayleigh波更易采集,因此Rayleigh波勘探被广泛用于面波勘探中。面波能量在地震波能量中约占70%,占主导地位,因此瑞利波具有很强的抗干扰能力;而且瑞利面波还具有频散的特性,面波频散特性是指面波相速度会随着频率变化而变化。通过提取瑞利面波频散特征,我们可以反演地下速度结构,因此瑞利波被广泛应用于浅层勘探。瑞利面波勘探因震源不同可分为主动源和被动源,主动源包括人工锤击、炸药等瞬间激发源和稳态的频率可调的高精度振动器。主动源面波勘探对场地要求较高,勘探深度有限,对环境有一定影响,其中稳态法设备笨重,价格昂贵,难以大面积推广。被动源主要是利用环境背景噪声为源。因噪声信号可随时随地采集,且采集过程中对环境没有影响,被动源勘探得到了越来越多的关注。目前被动源面波勘探方法主要有空间自相关法(SPAC)、频率波数法(F-K)和经验格林函数法,但这些方法仅能提取基阶面波的频散信息,而实际瑞利面波的能量分布在各阶模式当中,而且不同地层结构各阶模式能量都是不一样的。当地层速度结构不均匀时,高阶面波对介质参数更加敏感,因此在反演地下速度结构时加入高阶模式进行约束显得非常必要。矢量波数变换法(VWTM)相对于传统的面波勘探方法,台站布置更加灵活,可以随机排列。首先,我们用合成噪声信号对该方法进行了数值验证,结果表明VWTM方法能够有效地实现高阶成像。然后,我们将该方法应用到巢湖滩涂浅层勘探中,根据基阶模式建立初始模型,并使用拟牛顿法进行反演。我们对比了只用基阶频散曲线和基阶、1阶联合反演两种情况,结果表明在结合了高阶信息后,得到了更为准确的地下速度结构,能与钻孔地层资料较好的吻合,从而验证了矢量波数变换法在实际应用中的有效性和正确性。