偏移成像是反射地震资料数据处理的特色与核心，基于波动方程的叠前深度偏移是当前偏移方法研究的重点。做为几种主要的波动方程叠前深度偏移方法之一，频率-空间域有限差分(FXFD)偏移算法的优势在于对速度的横向变化有较强的适应能力，可以分析任意形态和结构的对象；频率-空间域的差分方程相对简单，便于进行波场延拓计算和求取成像值，还可仅对有限频带范围内的地震信号进行延拓和成像。目前，单平方根算子展开引起的高波数近似，致使陡倾角反射成像误差较大的问题也逐渐有了解决的办法。另外，随着微机集群技术的出现，计算量巨大引起的限制也得到了有效地缓解。 本论文在前人成果积累的基础上，探讨了基于炮集的频率-空间域有限差分偏移算法及其在微机集群上的并行实现问题。该方法采用单程波方程连分式展开的多项式逼近构建波场延拓算子，采用算子系数优化使其在垂向附近尽可能大的角度范围内能准确地描述地震波的传播特征，在节约计算成本的同时尽量提高方程的偏移倾角；算法采用的隐式差分格式无条件稳定，适应于任意的频率成分及延拓步长。算法中应用的差分系数优化、吸收边界条件、相位误差校正等技术都有利于改善偏移成像的效果；相位编码技术则可以有效提高偏移计算的效率。结合微机集群运算的特点，探讨了偏移算法在微机群上的并行实现，包括节点分工、数据传输、频率分配等与并行效率密切相关的问题，也包括为突破节点个数限制而开发的空间并行及相应的矩阵并行求解问题。关于速度建模问题，论文采用了完全依靠地震数据建立深度域层速度模型的技术，该技术从叠加速度场出发，应用弯曲射线叠前时间偏移及剩余速度分析迭代修改均方根速度，将最终的均方根速度模型转换成深度域层速度，应用Kirchhoff叠前深度偏移及剩余速度分析做迭代修正，最后得到用于波动方程叠前深度偏移的准确的深度域层速度模型。 简单模型的试算表明，FXFD算法能够有效地实现绕射波的收敛、回转波的分解和倾斜界面反射波的归位，可以适应强横向变速，将深层的水平界面拉平Marmousi模型的成像剖面中，设计的三个测试目的都得到了令人满意的结果，相位编码试验和速度平滑试验是有益的尝试；实际数据的成像也取得了满意的效果。所有这些都证明了FXFD算法的优越性和生命力。