利用瑞利波信息反演层状半空间介质的性质和状态，是地震勘探、岩土工程领域关注的研究课题。本文根据弹性波方程，采用交错网格有限差分数值求解算法，对浅层各向同性弹性介质进行了包括瑞雷面波和体波在内的全波场模拟。在数值模拟中，采用地震勘探中常用的爆炸点源激发产生的瑞利面波，讨论了震源埋深对瑞利面波激发的影响。 为了更好的处理模拟过程中的边界条件，在正演模拟使用吸收边界条件，并给出了角点的处理方法。针对工程勘察中常见的连续和层状介质模型进行了模拟，获得了更加接近实际情况的地震记录。结合模拟记录，探讨了瑞雷面波的形成条件。 此外，本文最后分析了现存的瑞利面波资料处理及反演方法。对在资料处理过程中各环节不同方法的优缺点做了详细的讨论。对反演方法的未来发展方向作了展望，对当前极有潜力的时频分析方法进行了详细的了解，对其在反演中的应用前景及其本身的局限性做了论述。事实表明时频分析方法获得的频散曲线不及多道频率波数分析得到的瑞利波频散曲线准确。不过由于时频分析仅需要一个接收道的数据就能给出结果，比多道频率波数分析方法要简便，如果能对此方法加以改进，还是一种具有前景的分析方法。 总的来说，本文系统地给出了用有限差分进行瑞利面波在分层半空间介质的正演模拟方法，并写出了相应的程序。为用瑞利面波探测地层结构奠定了可靠的基础。在此基础上，可进一步发展相应的反演解释方法，可望能提供给勘探地层层状结构以指导。