海上地震勘探通常将检波器沉放到海面以下的某一固定的深度,检波器会接收到反射波传播至海面处反射产生的鬼波。反射波的波形被鬼波改变,甚至会产生虚假的同相轴,分辨率降低,而且鬼波的陷波效应限制了地震信号的频带宽度。变深度缆地震采集方式中各检波器的深度不同,产生不同的陷波频率,利用陷波频率的多样性,能够有效地拓宽频带,在一定程度上丰富低频和高频信息,满足高精度成像需求。真实的海面是起伏的,并且随着时间动态变化。海面反射系数和鬼波延迟时间是鬼波压制方法中两个最重要的参数。起伏的海面是粗糙的,海面的复杂散射会产生反射损失,反射系数不再等于-1;起伏海面改变了鬼波的传播路径,鬼波延迟时间发生变化。因此,起伏海面导致鬼波参数估算不准确,无法获得理想的鬼波压制效果。本文根据PM海浪谱建立起伏海面模型,在进行起伏海面地震波场数值模拟时,采用不等距有限差分方法处理起伏海面边界附近的计算区域,在远离起伏海面边界的计算区域采用常规的有限差分方法。采用低阶小斜率近似方法计算起伏海面的反射系数。分析了变深度缆采集地震数据中的鬼波的特征,模拟数据的频谱分析验证了变深度缆采集方式具有宽频采集的特点。对比分析起伏海面和水平海面变深度缆采集的地震记录,研究起伏海面对鬼波压制的影响。地震信号具有非高斯分布的特性。根据中心极限定理,鬼波压制效果最好的地震信号有最大的非高斯性。基于非高斯性最大化的变深度缆鬼波压制是在变深度缆联合反褶积去鬼波方法的基础上,将由于海面起伏引起的海面反射系数和鬼波延迟时间的变化考虑在内,根据粗略估计的鬼波参数值,设置起伏海面反射系数和鬼波延迟时间的搜索范围,以负熵作为非高斯性度量,将获得非高斯性最大值时的鬼波参数作为最优的鬼波参数。进行滑动时空窗口处理,消除了起伏海面时变特性和海底反射界面深度变化的影响。模拟数据和实际数据处理结果表明该方法能够有效地压制起伏海面变深度缆采集地震数据中的鬼波,提高分辨率,拓宽频带。起伏海面拉东域反演变深度缆鬼波压制是以假想的水平海面为基准面,利用倒频谱拾取的鬼波延迟时间与理论值的时间差获得海面起伏高度,进而求得起伏海面的反射系数,将海面起伏高度和起伏海面反射系数代入拉东反变换算子,求解改造后的线性拉东方程,获得基准面处的鬼波压制后的波场,将其延拓至检波器深度处,实现起伏海面的变深度缆鬼波压制。