多震源高效采集技术打破了传统地震勘探的局限,允许多个震源近乎同步激发,检波器同时接收来自不同震源的响应。当勘探的工期不变时,多震源高效采集技术通过增加激发震源的数量,提高覆盖次数,改善对地下构造的照明质量;当勘探工区的覆盖次数不变时,多震源高效采集技术使多个震源分布在工区不同位置,同步激发,可以缩短数据采集的工期,从而大幅度地降低勘探的成本。目前,多震源高效采集技术的巨大优势得到了国内外学术界和工业界的广泛关注。不同于传统的地震数据,多震源数据（又称混叠数据）存在非常严重的混叠现象,这阻碍了这项技术的广泛应用。原因在于传统的地震数据处理流程不能很好地处理多震源混叠数据。目前,处理多震源数据的方法主要分为两个方向:直接成像法,即直接对混叠数据进行偏移成像处理,在偏移的过程中引入约束,压制混叠噪声;分离法,先将多震源数据分离成如同常规地震数据一样,再对分离后的数据进行传统的地震资料处理。多震源高效采集系统中,震源通常采用时间延迟编码方式进行激发,这样混叠数据在某些域中（如共检波点域、共偏移距域、共中心点域等）,主震源记录是连续,其他震源的记录是离散的。根据这一性质,提出一种基于稀疏约束的多震源混叠数据的分离算法。由于有效信号和混叠噪声（副震源的记录）具有不同的连续性,在稀疏域中的系数就会不同,在稀疏域中使用阈值函数压制混叠噪声的系数,实现混叠数据的分离。由于混叠噪声的存在,会增大频率切片构建的Hankel矩阵的秩,利用这一特性,提出一种基于低秩约束的多震源数据分离算法。该方法的优势在于不用进行分窗处理,操作简单,最优的秩容易确定,通过与阈值相结合使数据的分离更加彻底。大部分多震源数据分离的算法都是基于同相轴连续性的差异,当同相轴连续性差异较小时,这些分离算法效果就会变差。提出一种不依赖于同相轴连续性差异的分离算法,该算法主要利用同相轴倾角的差异,将地震数据的分离问题转化为反演问题,通过求解反演问题的最小二乘解实现多震源数据的分离。通常野外采集的地震数据具有较强的随机噪声,这对多震源数据的分离造成了极大的困难,制约着多震源高效采集技术的实际应用。为了能处理低信噪比的多震源混叠数据分离问题,提出了混合约束的数据分离算法,该算法结合字典学习和稀疏变换,在进行数据分离的过程中可以很好地压制随机噪声。