多波多分量地震勘探技术已经在地震勘探中广泛应用。VSP三分量记录比单分量的记录能提供更丰富的地震信息,记录的是三维矢量的全波场信息。利用地震波的偏振特性研究VSP波场信息为VSP的处理和波场分离提供了新的方法。本文在三分量地震勘探偏振分析及VSP偏振分析的基础上,针对VSP三分量的偏振特点开展了时变的偏振分析研究。具体内容有：(1)阐述了VSP三分量偏振分析的基本理论方法,对常规的VSP偏振分析方法进行了回顾总结。(2)对比分析了时变和时不变偏振分析的优缺点。常规时不变的VSP三分量偏振分析方法,在VSP的水平分量定向中效果较好,但由于地震波的偏振特性是时变的,所以应用在分离P波和SV波的实际处理中就会存在着许多的问题,不能进行正确的波场分离；而时变偏振分析则可以得到比较好的效果。(3)在实现能量准则解析方法和协方差矩阵方法求取偏振方向的基础上,为适应时变偏振分析的需要,针对VSP三分量的观测方式的特点,根据纵横波偏振方向象限范围的不同情况,重新推导出了两套波场分离与合成的投影公式,给出了选择投影公式的运用方法,成功将其引入到传统的能量准则和协方差矩阵方法中。在VSP时变偏振分析中,并取得了较好的效果。(4)将Cho和Spencer提出的估算混合波场中各种波偏振极化方向和慢度法的偏振合成方法引入到VSP三分量偏振分析中,该方法对两种不同波存在的混合波场的偏振分析结果较准确,合成的效果好。(5)编程实现了几种时变偏振分析方法,通过模型资料和实际资料的测试对比,验证了各个方法的适用性和程序的正确性。(6)最后分析总结了能量准则解析方法,协方差矩阵法,Cho和Spencer方法的适用条件和各自优缺点,提出了改进的思路和方向。