随着社会的进步,城市建设的安全性越来越得到重视,而对地下结构的认识是城市安全建设的重要环节。城市内煤田采空区是指煤层开采后,被稀疏物质填充的狭长空间,其一般厚度较小,但却为城市建设增加了隐患,应用地球物理方法,特别是具有较高分辨率的地震方法识别采空区,是城市地球物理一个重要的研究方向。本文结合正演计算、高频重建等,研究了采空区地震成像的特征,并在山东济南进行了实际应用。在正演计算研究中,系统总结了声波方程正演计算的关键问题,其中包括差分精度、稳定性分析、数值频散、边界条件等。为采空区正演提供了基础。在高频重建方法研究中,给出了基于倒谱计算的高频重建方法,通过应用倒谱计算替换原数据的振幅谱,保持相位谱不变,来提高地震数据的频带宽度,以达到提高地震分辨率的作用,模型验证了方法的正确性。在采空区正演计算中,将采空区应用随机速度代替,因为填充的稀疏物质具有低速的特征,因此在成像剖面中出现同相轴下拉现象,特别是高频剖面中,该特征更为明显,这也是识别采空区的直接标志。应用济南某区的数据进行了方法验证,对采集的数据进行了常规地震数据处理,并进行了提频处理,通过钻井信息显示,基于同相轴下拉特征的采空区识别特征较为明显,证明了本文方法的有效性。