全波形反演(Full Waveform Inversion,简称FWI)具有高精度、高分辨率的特点,其结果可以为岩性判断、油气藏识别等勘探问题提供重要支撑。本文给出了一种新的二维时间域声波方程的全波形反演方法。我们从正演模拟方法、迭代方向和搜索步长这三个方面对全波形反演方法进行了研究:(1)使用 ONADM(Optimal Nearly Analytic Discrete Method)方法对层状模型和Marmousi模型进行正演模拟,从模拟结果的地表地震记录可知:两个模型的直达波和反射波明显、整个地震记录清晰且无可见数值频散出现,可见ONADM方法可以用于全波形反演中;(2)选择CG-DESCENT方法作为迭代方向的选取方法;(3)选择改进后退法作为步长搜索方法。在此基础上,本文提出了一种新的全波形反演方法一CDIB(CG-DESCENT method and improved back-off method)全波形反演方法。使用CDIB全波形反演方法分别对层状模型和Marmousi模型进行反演试算。从层状模型的反演结果可知:在满足收敛条件的前提下,CDIB全波形反演方法迭代了 50次即可得到较好的反演结果。在对Marmousi模型反演过程中,我们同时使用L-BFGS算法联合Wolfe-Powell非精确一维搜索方法(简称LBWP全波形反演方法)反演。通过两种方法的反演结果作对比,我们发现:(1)在满足收敛条件的前提下,CDIB全波形反演方法迭代了 68次,而LBWP全波形反演方法迭代了 96次,且LBWP全波形反演方法所需计算时间是CDIB全波形反演方法的4.61倍,故可知CDIB全波形反演方法具有收敛速度快、计算时间少、计算效率高的优点;(2)CDIB全波形反演方法浅层反演较好,而LBWP全波形反演方法深部反演较好。数值实验说明了本文提出的CDIB全波形反演方法具有一定的有效性。