地震层析成像是通过地表或井间观测到的地震波走时或波形，重建地下或井间的介质速度结构。地震射线层析是地震层析成像的一种主要方法，要用射线追踪正演来迭代计算。因此，提高射线追踪正演的精度和速度也就提高了射线层析成像反演的精度和速度。本文围绕复杂介质模型的最短路径射线追踪层析成像正演方法展开研究，通过编制最短路径射线追踪正演程序，进行了大量的模型试验。主要包括：(1)在最短路径射线追踪法中，研究了二维模型矩形参数化时用到的两种基本模型及节点的空间分布规律，详细论述了最短路径射线追踪正演步骤。(2)对速度随深度线性变化模型的波前及射线路径解析公式的推导。(3)在现有最短路径射线追踪法的基础上，讨论了通过扩大网格密度和有效半径去提高射线追踪精度的方法及实现过程，同时对程序中算法速度进行了比较。(4)研究了二维、三维模型最短路径射线追踪的关键技术，并对几种具体模型进行了最短路径射线追踪正演。(5)讨论了改进最短路径射线追踪法。理论模型试算结果表明本文最短路径射线追踪正演法是正确的、有效的。