Kirchhoff叠前深度偏移方法以精确成像和快速计算的特点在工业界被广泛使用,随着油气勘探领域对中深层、强速度变化区域复杂构造成像的要求越来越高,高密度地震采集技术的应用对Kirchhoff叠前深度偏移程序处理海量地震数据的能力有了更高的要求。伴随着芯片技术的进一步突破,NVIDIA GPU这种专门用于计算的多核处理器解决方案开始助力“高性能计算”领域的蓬勃发展,并与海量数据处理驱动下的石油行业相结合,推动着地震处理算法在实施平台上的更新。本研究以Kirchhoff叠前深度偏移方法为核心,设计并实现了基于GPU实施平台的并行处理方法,取得了良好的处理速度。主要的研究内容如下:1、研究了GPU加速平台的硬件架构原理、软件实施平台、计算执行模型、内存管理模式和数据通信机制。2、研究了基于波前面重建的射线追踪方法和标量波动方程Kirchhoff积分解的理论推导过程。3、将理论方法与GPU硬件组成和计算机实现相结合,对以成像部分为主的各模块部分计算效率进行分析对比,设计了相应的改进方案。首先完成了对计算密集型偏移成像部分的GPU并行实现;在此基础上设计了一个新的CUDA流处理方法,实现了以走时计算为主的CPU部分对以偏移成像为主的GPU部分的重叠计算,使得程序整体理论处理时间将完全依赖于走时计算部分的消耗;提出了一系列的相应的优化改进步骤,先对寄存器、算数算法、条件判断进行优化,提高了GPU占用率,再通过对纹理内存和数据传输方案的改进,提高了整体的处理速度。