地震勘探是目前地下地质结构和地下矿产资源勘探的一种重要方法。地震波场模拟作为地震信号处理正演的一种方法,不仅是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,而且是研究地球深部精细构造的有效工具。目前地震波场模拟主要采用两种方法,一类是有限元或有限差分方法,另一类是波动方程的高频近似射线方法。波动方程的高频近似射线方法比解波动方程的方法计算速度更快,而且可以按需要模拟出特定的波前,虽然牺牲了一定的精度,但作为下一步的偏移处理的模型,这种方法模拟出来的时间场模型已经达到了足够的精度要求。本文对地震波场模拟的各种常用方法进行了分析,选用基于波动方程高频近似法的多级快速步进算法进行模型计算,并详细研究了多级快速步进算法的精度性能,实现了初至波和反射波的波前重构,并计算了射线路径。随后,计算地震波的振幅,得到合成地震记录图,实现了地震反射波与初至波的模拟。最后,本文运用QT和OpenGL对真实数据进行可视化,实现了地震波场模拟软件的设计。