本文主要研究二维声波方程高阶交错网格有限差分正演数值模拟和逆时偏移成像两方面内容。声波方程正演模拟以波动理论为基础,有效的保留了地震波的运动学和动力学特征,更真实地展现了地震波在地下传播的规律,为准确模拟地震波场提供了可靠保证,同时也是逆时偏移成像的基础。目前,野外采集技术在计算机技术、电技术方面的进步,对勘探精度提出更高的要求,高精度的正演模拟和逆时偏移成像已成为研究的热点,其涉及地震资料采集、处理等环节,旨在提高人们对复杂构造下地震波传播规律的认识,解决复杂构造成像等问题,为油气勘探、开发提供可靠保障。声波方程高阶有限差分正演数值模拟过程中,差分精度和数值解的稳定性、以及边界吸收条件均直接影响数值模拟的准确性。本文在前人基础上,从理论角度详细分析了差分精度误差产生的原因,差分方程稳定性条件以及边界条件等问题,并采用高阶交错网格有限差分算法提高数值模拟精度;采用PML吸收边界条件吸收边界反射波场,避免因边界反射带来的波场干扰,在此基础上,选择满足稳定性条件的时空步长,避免差分求解的不稳定,通过上述方法,实现高质量的有限差分数值模拟。在逆时偏移成像过程中,成像条件和偏移噪声压制是逆时偏移成像的关键,本文选用互相关成像条件,实现了地下波场的精确成像,为压制偏移过程中产生的低频噪音,选用拉普拉斯去噪技术,进一步改善了偏移成像效果。在此研究基础之上,进行模型试验,结果表明,本文算法具有精度高,波形特征易识别、计算过程稳定、无边界反射现象等优点。