本项目致力于研究高效精确的三维波动方程曲面波与地表（曲面波）控制照明叠前深度偏移理论与方法。曲面波成像过程包含曲面波合成与曲面波成像，合成的曲面波场可用常规炮集深度偏移算子进行成像。本研究围绕关键的合成算子构建问题，建立三种曲面波成像理论方法。首先，通过拓展Berkhout面炮理论，将面炮合成算子作为基核，赋予其照明扰动特性，给出普适的曲面波合成算子表达式，从而进行三维曲面波成像。其合成算子任意变化的空间照明特性能够适应复杂介质。其次，沿观测系统密度较大方向进行定向线的局部曲面波合成，建立曲柱面波成像理论方法。最后，利用波场外推与几何扰动相结合构建基于地质模型的合成算子，进行曲面波控制照明成像。其通过直接在地表对目标区进行最佳照明控制，高效获取目标区的高质量成像。同时，针对三维观测系统的复杂性，展开曲面波成像方法对观测系统的适应性理论研究，为方法研究及实际应用提供理论依据。