近年来,地球物理提供了多种探测浅地表地下结构的方法,高频面波法就是极具代表性的一种,它包括面波频谱分析技术和多道面波分析技术这两种典型方法,然而它们受地下介质横向不均匀程度的影响较大,有一定局限性,不适用于实际复杂野外数据的处理。而波形反演这一技术突破了水平层状介质的限制,适用于地下横向不均匀介质的探测,目前引起了很多学者的关注与研究。这种方法的优点在于它利用了地震记录中包含的所有波型信息,经过近几十年的研究和发展,波形反演技术已经取得了很大的改善和进步。尽管如此,对于面波全波形反演方法的研究仍然很少,反演过程中仍然存在很多亟待解决的问题,例如初始模型的选取,反演时地震子波的确定,以及粘弹性介质品质因子的确定等等。在上述背景下,针对面波全波形反演的难点,本论文结合课题组已有研究成果,提出一种基于震源时间函数反演的瑞利波波形反演技术。由于在大多数情况下,野外记录的震源时间函数是不为人所知的,尤其是在瞬态源的情况下,所谓的“震源时间函数”可能每一炮都不同。所以,在全波形反演中想要使用一个合适的震源时间函数去模拟观测数据是不太可能的。因此,本文采用建立子波校正滤波器的方法,在使用一个一般的地震子波进行正演模拟得到合成记录后,在反演迭代的过程中同时进行地震子波的校正滤波,从而减少合成数据和观测数据之间的残差,提高反演精度。由于建立子波校正滤波器的改善效果有限,本文同时采用提取地震子波的方法,从观测数据中对地震子波进行提取,再将提取到的子波直接用于全波形反演,进一步提高了瑞利波波形反演的精度。最后,将地震子波提取和子波校正滤波器这两种方法联合使用,通过试验证明其反演效果更好,能够有效地应用于浅地表横向不均匀介质。本文分别对速度递增的粘弹模型、空洞模型与断层模型进行了试验,得到了较好的反演结果,验证了本文所提出方法的可靠性。