相比常规油气藏而言,非常规油气藏存在储量低,范围小,勘探难度大等缺点,同时常规数据处理手段处理能力有限,处理结果较差,需采用新处理手段以提升复杂构造下的地震数据处理能力,提高结果分辨率。基于双程波声波方程的全波形反演相较于逆时偏移成像技术而言,能够直接对模型介质速度参数进行反演,反演结果更加精确,可为后续解释分析提供便利。但该方法却存在算法计算效率低,计算量大,内存占用过多等问题,严重制约着该技术方法的进一步推广运用。本论文以二维一阶速度—应力方程为出发点,由浅入深的先进行了正演及逆时偏移偏移算法的推导及实现,随后对全波形反演算法进行了推导,针对正反演算法中存在的较大计算量及存储占用问题,引入了伪深度域变换优化方法,并利用C++AMP并行计算架构对优化算法进行了编程实现。在有限差分法正反演中,模拟计算精度主要受模型网格数目影响,为提高计算精度而一味的增加模型网格数目,降低模拟网格间距,反而会导致计算量及计算时间的急剧增加,得不偿失。因此,在保证模型信息完整获取的同时尽量减少网格数目就显得格外重要,不同于常规笛卡尔坐标系下的网格改进,伪深度域法通过将常规笛卡尔坐标系下声波方程及速度场变换到曲坐标系下并进行正反演,能够在保证模型信息不丢失的情况下通过减少模型纵向网格数实现计算量及存储占用降低的目的。为实现计算效率的进一步提升,采用C++AMP并行计算架构对算法进行实现,该架构相较于现阶段常见的GPU并行架构而言具有编程语言及环境搭建简单,硬件适应性好等优点。通过国际标准模型及实际区块模型的试算分析,验证了伪深度域全波形反演算法的适用性,通过数值模拟实验后发现:本文采用的C++AMP并行计算架构相比于CPU端算法而言,能够带来约40-80的加速比,极大提升了正反演计算效率,而伪深度域法的运用则能额外带来约20%-30%的存储占用降低及10%-20%左右的耗时减少,大幅的耗时及存储占用降低使得全波形反演方法更加适用于生产实践。