伪谱法和有限差分方法是强震地面运动定量模拟和震害分析领域中比较成熟的方法，它们可以模拟复杂介质中的地震波传播。本文基于交错网格伪谱法和高阶精度有限差分方法，在二维伪谱和有限差分混合串行算法的基础上发展了模拟非均匀介质地震波传播的三维并行伪谱和有限差分混合算法。该方法在两个水平方向利用交错网格伪谱算子计算空间微分，保留了该方法高效、高精度的优势，在垂直方向采用交错网格高阶精度有限差分算子实现空间微分计算，能较好的处理介质不连续面的计算问题。利用有限差分方法的局部性特征，将三维计算区域在垂直方向上划分为一系列子区域，并分配给不同的处理器，实现了在并行计算机集群上的三维并行计算。通过模拟算例，与离散波数法比较，验证了该方法的可靠精度。　　 盆地的场地效应对预测震后灾害的严重程度有重要参考意义。经过多年来的研究，已经公认的盆地对地震波的放大效应与很多相关因素有关。本文为了检验三维混合方法的实用性，在64个处理器上，对理论设定的三维沉积盆地模型进行了6700万个网格节点的并行计算，模拟的波场主频率为1.25Hz，讨论了沉积盆地深度和盆地内的沉积物垂向非均匀性对三维沉积盆地地面运动的影响。最后通过对比二维和三维的结果可以得到，三维结果包含的信息要比二维的全面，更接近真实情况。　　 作为在实际模型中的应用实例，我们采用开发的三维并行程序模拟了汶川地震发生于2008年8月5日的Ms6.0级余震的区域地震波传播，讨论了渭河盆地对地震地面运动的影响。