射线追踪方法是一种快速有效的波场近似计算方法,由于计算快速高效,且所提供的射线路径非常直观,因此,广泛应用于波场正演模拟、偏移成像、层析成像等地震信号处理领域。论文介绍了旅行时线性插值射线追踪方法(LTI);分析了线性插值方法由于旅行时的线性假设而带来的误差。根据地震波传播的规律,提出了旅行时非线性插值射线追踪方法。通过数值模拟计算,证明了非线性插值算法在计算近场旅行时时比线性插值算法的计算精度更高。综合旅行时非线性插值与线性插值各自的优点,提出了旅行时非线性/线性联合插值法,即在震源的近场采用非线性插值计算旅行时,在远场仍用LTI算法计算旅行时,并用具体模型的数值模拟计算证明了旅行时非线性/线性联合插值法比单一的线性插值算法计算更精确。随着地震勘探技术的不断发展,日益复杂的地质勘查目标和地质体构造成像研究已成为热门课题,论文在介绍双线性插值理论的基础上,提出了三维地震波初至旅行时离散双线性插值射线追踪方法。通过模型试算,证明了该方法原理的正确性和有效性。