全波形反演是勘探地震中一种获取地下介质属性的方法技术。基于地震波动方程传播理论,它充分利用地表观测数据所包含的完整的运动学和动力学信息,去反演地下介质参数,如速度,体积模量,密度等信息。这使得全波形反演方法能够揭示复杂地质背景下构造和刻画岩性细节,为地震勘探间接找油提供了一种新方法,新利器,因而使得对全波形反演研究具有重要意义。全波形反演问题在数学上是不适定的,因此需要一些正则化方法去获得稳定解。但是基于L2范数的正则化,如Tikhonov正则化通常会使反演结果变得光滑,其与一些特定地下地质情况并不太符合,如地下模型参数的突变,不连续地质体等。为了使反演结果与前面所述的地质规律更吻合,本文研究了基于L1范数的全变分约束全波形反演方法。该方法通过对传统的目标函数进行全变分正则化约束,也可理解成在各个方向上对反演参数梯度进行约束,构造新的最小化极值问题,来实现保留、刻画反演模型边界。本文目标函数梯度分成两部分求取,分别由传统目标函数项梯度和全变分正则化项梯度相加。为避免海森矩阵求逆带来的大运算量和病态问题,利用L-BFGS优化算法去产生伪海森矩阵作为预条件因子,进而采用预条件共轭梯度法形成搜索方向,完成反演模型的更新迭代。在实施全变分约束全波形反演过程中,采用连续反演策略,按照顺序震源连续反演的方法,用当前震源反演的结果模型作为下一次激发震源反演的初始模型进行反演。在每次反演过程中,反演前期根据经验选取初步的正则化参数值,结合模型反演效果,及时调整下一次反演的正则化参数,使其不过大或过小,从而得到目标反演效果。在常规全变分约束反演研究的基础上,本文实现了多震源同时激发技术与全变分约束全波形反演方法相结合,形成多震源同时激发全变分约束全波形反演方法。在该方法中,利用多震源同时激发技术有效降低计算量,节省成本,而采用的全变分约束方法可以压制同时激发震源带来的串音干扰,同时又能达到保留边界效果,提高反演的分辨率。通过一、二维模型和复杂模型试算,该方法能够在水平和竖直两个方向上均能反演出块状结构效果,模型清晰,边界保留明显,反演结果与真实模型十分接近。