全波形反演方法（Full Waveform Inversion）利用地震波的振幅和相位信息,通过迭代更新模型参数使实际地震记录和合成记录的差值最小,得到可靠的模型参数。它具有高分辨率、高精度的反演特点,可以给叠前时间、深度偏移提供高精度的速度场,为岩性判断和油气藏识别提供可靠的速度数据。近年来,地震勘探目标越来越复杂,对地震勘探技术的精度要求越来越高。由于实际地球介质是各向异性的,大多数沉积岩都可以近似看作横向各向同性介质。在当前地震勘探向高精度方向发展的大背景下,VTI介质拟声波全波形反演成为了研究热点。采用拟声波方程来代替弹性波方程进行模拟,不但可以使有效波的传播信息得以很好的保留,而且相关的声波参数对比繁琐的弹性波各向异性多参数大大减少,这样在保留计算精度以及方法可行性和可靠性的基础上,声学近似成了简化各向异性弹性波模拟并减小计算量的有效方法之一。本文在全波形正演和反演的基础理论上,分别从几何方程、本构方程以及运动平衡方程介绍了波动方程的基本理论;其次分别从VTI介质胡克定律和q P-q SV波频散关系出发推导了不同形式的VTI介质一阶q P波方程,同时利用交错网格有限差分法进行了VTI介质拟声波正演模拟;然后介绍了几种常用的非线性反演方法,并借助伴随状态法推导了梯度;最后重点介绍了各向异性介质模型参数化分析,利用辐射模式方法从水平和垂直两个方面详细分析了三类参数化表征以及每一种参数化之间的相互影响及权衡分析,同时进行了模型试算,验证了方法的可行性和正确性。