地震反演的目的是获取关于地层结构和岩性分布的信息。在实际应用中,地震反演算法存在求解不稳定、计算效率低以及先验模型难以获取等问题。为克服上述问题,本文对基于两点地质统计学和多点地质统计学的反演及建模方法进行了研究。其中,叠前正演过程利用的是基于Zoeppritz方程的AkiRichards近似公式。两点地质统计学用于提供反演的先验信息,提高反演求解过程的稳定性和计算效率。多点地质统计学用于建立储层的综合岩相模型。本文研究了基于贝叶斯框架和地质统计学先验信息的线性反演和非线性反演,反演结果的方差可以表示反演结果的不确定性。由于很多测井资料中缺少用于建立反演中横波初始模型的横波速度,本文开展了基于岩石物理模型的横波预测研究。文中用到的岩石物理模型以固结指数对孔隙结构进行表征,从而在计算横波速度时可以忽略孔隙纵横比的影响。通过预测纵波速度和实测纵波速度之间的关系式求解固结指数,从而可以获取预测横波速度。本文分别对横波岩石物理建模和叠前反演进行了实际资料测试。由于实际资料的岩性很复杂,在横波预测时引入了岩性分布的先验信息并取得了很好的预测效果。叠前反演测试结果表明本文所述的反演方法具有较高的求解稳定性,并且反演结果具有较高的分辨率。