全波形反演理论能够充分利用叠前资料的所包含的地震波场的运动学及动力学信息,进行高精度成像和精确地震反演时具有较大的潜力。随着油气勘探对勘探分辨率的要求逐渐增高,全波形反演作为地球物理勘探领域一个新的研究热点,近年来得到了快速的发展,尤其在速度建模方面,发展迅速。为了得到全波形反演目标函数的稳定解,除了要对目标函数使用优化方法之外,还要对函数进行正则化处理。好的正演模拟是得到好的反演结果的前提。本文基于时间高阶差分精度有限差分正演模拟,配合PML完全匹配层进行了简单层状模型和复杂模型正演数值模拟。反演过程中,本文重点研究了Tikhonov正则化、全变分正则化、Huber-Markov正则化约束下的全波形反演,Tikhonov正则化是基于L₂范数的正则化方法,全变分是基于L₁范数的正则化方法,两者各有优缺点,Tikhonov正则化能够平滑反演的速度参数,但是会弱化边界效应,降低分辨率。全变分正则化能适应地下介质参数突变的情况,能很好地保留刻画模型边界。Huber-Markov约束在设定阈值的前提下能够结合两种正则化方法的优点。在层间位置应用L₂范数约束,压制层间干扰,在层边缘的位置,应用L₁范数,保护边缘的信息,增强对薄互层的分辨率。本文对层状模型和复杂地质模型分别利用三种正则化方法进行全波形反演,对比分析了三种约束的效果,验证了Huber-Markov约束的可行性。