近年来,伴随着勘探目标的复杂化,对油气勘探的精度提出了更高的要求,地下深层复杂构造的成像成为了当前研究的重点。基于双程波方程的逆时偏移对复杂构造具有较好成像效果,因而广泛应用于实际生产中。但在成像结果中存在低频噪声、深层构造能量较弱、振幅能量均衡性较差等问题。基于反演理论的最小二乘逆时偏移可以较好地解决这些问题,同时具有分辨率和保真度较高等优势。在地下介质中,大部分沉积岩通常被认为具有各向异性的特性,对介质的各向同性假设会在成像结果中产生绕射波收敛较差、反射波归位不准确等一系列问题,进而影响地震成像精度。因此VTI介质最小二乘逆时偏移技术的研究具有一定的应用价值。目前,VTI介质最小二乘逆时偏移对于震源子波、模型数据和速度模型非常敏感,这些因素的好坏会影响最终成像精度;相比于各向同性最小二乘逆时偏移,VTI介质最小二乘逆时偏移的计算量进一步增大。这些因素导致其在实际生产中未被广泛应用,如何降低计算时间和提高成像精度也是目前研究的重点。本文首先从弹性波基本理论出发,在声学近似基础上,推导了VTI介质二阶拟声波波动方程;并结合最小二乘逆时偏移基础理论,实现了VTI介质最小二乘逆时偏移方法。并在其基础上,通过引入互关目标泛函弱化模型数据对于偏移结果的影响,有效改善了成像质量。分别采用编码技术和GPU与CPU协同计算技术,有效提高计算效率和降低计算成本;在平面波编码的基础上,发展了基于构造滤波的VTI介质平面波最小二乘逆时偏移,通过构造信息压制偏移假象和串扰噪声,提高了大倾角构造的成像精度。模型数据与实际资料测试的结果表明,本文方法能够有效提高偏移成像的精度,具有一定的适用性以及有效性。