塔里木盆地是中国最重要的石油勘探区之一,其盆地内沉积岩层厚,构造活动频繁,形成了大量的生油岩、储油岩和盖层,为石油等资源的生成和储存提供了良好的条件。但该地区地形起伏较大,极大地阻碍了观测系统布置和采集工程设计,同时起伏地表和地下复杂构造也对地震波的传播产生影响,从而降低地震勘探数据的质量,对数据预处理、成像及储层预测等方面造成困难。本文针对塔里木区块内由于不良采集所造成的数据缺失问题,利用压缩感知技术实现地震数据的高精度重建,希望为预处理或叠加阶段提供高完整度、高可信度和高精度的地震记录。压缩感知作为一种新型的采样技术,在数据重建领域发挥了重要作用,该理论的关键是对地震数据进行充分的稀疏表达,但Fourier和DCT等传统变换仅适用于简单的全局型构造,本文根据塔里木区块数据的高复杂型,引入Shearlet变换作为压缩感知重建的稀疏基函数并成功应用于塔里木盆地实际资料,处理结果证明所用方法在该区域具有高度准确性和适用性。