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旅行时射线追踪的精度和效率一直是影响地震层析成像质量和效果的关键因素。这里在三维近地表速度结构层析成像应用中，结合旅行时插值算法与最短路径算法，提出了一种三维初至波射线追踪算法。通过对双线性旅行时插值算法进行改进，并运用判定条件与简化插值计算公式进行快速计算，减少了插值次数，降低了运算量，同时也保证了较高的射线精度，有效地解决了三维射线追踪算法的计算低效率，射线精度不高的问题。