地球物理勘探包括重磁电震,每种方法一般只能反映地下物质的一种物理性质,而且由于各种因素影响,单一的地球物理反演往往具有不稳定性和非唯一性。然而,随着经济的发展,勘探目标越来越复杂,勘探深度不断加深,对地球物理反演的精度提出了更高的要求。因此高准确率、高精度的地球物理反演方法亟待研究。本文研究了基于交叉梯度结构约束的大地电磁和地震全波形数据之间的联合反演。所谓联合反演,是指在反演的过程中,联合应用几种地球物理观测数据,通过地质体的岩石物理性质或者几何结构之间的关系建立起联系,来反演地下同一地球物理模型。因为我们要研究的地下地球物理模型是同一个,因此它必须要和地上观测到的任意地球物理场能够拟合。为了简化计算,我们提出了一种交替进行的联合反演策略,即直接将交叉梯度函数加入到每一个单独反演的目标函数中,将两个反演过程分开交替进行,从而实现了电阻率模型和速度模型之间的结构约束,使得物性边界趋于一致。要实现联合反演,首先需要好的单独反演,单独反演包括正演和反演两部分。文中的地震正反演是在频率域中进行的,可以更好的模拟波在地下介质中传播时的衰减,而且只需要选取几个频率就可以得到比较理想的结果,节省计算时间。正演模拟利用精度较高的9点有限差分法对声波方程进行离散求取波场,反演采用精度高、分辨率高的全波形反演,之后我们研究了修正PRP共轭梯度法,并将其应用到了速度模型更新量的求取,该方法收敛速度更快,而且还能避免陷入局部极小。大地电磁正演模拟采用有限单元法,反演采用利用了更全面信息的高斯牛顿法,加快了收敛速度,提高了反演精度。在构建目标函数时,加入了先验模型约束,使反演结果与实际情况更接近。最后通过设计不同的模型进行试算,展示了联合反演的效果。首先设计了两组结构一致的模型,结果表明,与单独反演相比,联合反演使速度模型和电阻率模型在物性边界上趋于一致,提高了大地电磁反演的分辨率,消除了地震反演中的一些轻微假异常。之后又设计了一组结构不一致模型,结果表明,在一种模型有异常,另一种模型没有异常的地方,交叉梯度函数不会起作用,不会引入假异常。最后我们探究了目标函数中权系数选取对联合反演结果的影响,结果表明,权系数较小时,对模型结构起到轻微约束的作用,权系数太大时,会导致过约束,引入假异常。因此,在进行联合反演计算时,可以先进行几次试验,求得合适的权系数范围,在该范围内寻找权系数,使得反演结果更好。