随着勘探地球物理领域对地下探测工作精度和深度需求的提高,地震勘探正逐渐向多震源联合勘探方向发展。近年来,背景噪声型被动源地震数据以低频信息丰富,可以灵活重构等特点受到了广泛关注,在偏移成像和速度建模方面体现了良好的应用前景。全波形反演是目前地震勘探领域中实施速度建模的先进技术。但在被动源地震数据的应用上仍面临着数据低信噪比以及震源时空信息缺失等限制因素。基于互相关地震干涉法的被动源全波形反演利用互相关重构记录作为观测数据进行反演,避免了需要对地下被动源进行准确定位的问题。但其反演质量与效果很大程度上受限于重构记录的准确度以及信噪比。而在实际情况中,背景噪声型被动源地震数据的信噪比非常低,导致重构记录中仅能体现出弱体波信号。另外,互相关重构记录的准确性需要被动源在地下的均匀分布来保证,但实际中的被动震源基本处于非均匀分布的状态,其横向分布范围通常不会包裹地表测线,可能仅存在于测线下方的一侧介质中。此时,互相关重构记录中的有效体波信号同样会受到削弱,反演效果也会受到明显负面影响。因此,需要研究一种更适配于实际情况下被动源地震数据全波形反演方法。本文针对背景噪声型被动源地震数据,从实际勘探需求和被动源地震信号特征出发,从三个方向进行研究来稳健实现高精度被动源全波形反演。第一是压制被动源重构记录中虚拟干涉噪声对反演的影响。第二是缓解互相关重构记录中相对振幅失真对反演的影响。第三是克服被动震源在横向上的非均匀分布对反演的影响。据此形成了本文的随机干涉重构弱体波地震信号为核心的被动源全波形反演算法和技术流程。本文的主要研究成果概括如下:（1）背景噪声型被动源地震数据的低信噪比特点导致基于互相关地震干涉法的被动源全波形反演仅能依靠弱体波信号来恢复地下速度结构。根据被动源重构记录中的干涉噪声特性,提出了基于随机干涉重构的被动源全波形反演方法。通过分散干涉噪声对反演的影响来增强弱体波信号对反演的贡献,最终反演结果的信噪比和速度结构连续性得到了提升。针对互相关地震干涉法重构得到的体波振幅信息失真问题,引入了全局互相关目标函数到被动源全波形反演中,有效提高了被动源全波形反演结果精度。（2）针对基于互相关地震干涉法的被动源全波形反演受被动源分布条件限制的问题,发展了基于多维反褶积的稳健被动源全波形反演方法,很好地克服了对被动源横向均匀分布的依赖性,最终被动源反演成像准确度得到明显提升。根据多维反褶积重构得到格林函数的特点,构建了在L2范数框架下具有不依赖子波能力的被动源全波形反演目标函数。在一定范围内提升褶积子波主频进行多尺度被动源全波形反演可以丰富最终反演结果的有效速度结构信息。（3）从观测数据、频率分布和反演效果等方面对主动源地震数据与背景噪声型被动源地震数据全波形反演进行了对比。发现被动源具有明显的低频优势,可以稳定利用低频信息恢复地下大尺度构造。主被动源联合（串联）全波形反演对被动源反演结果具有较高要求。本文在Marmousi模型上进行了主被动源联合反演测试,发现本文提出的被动源全波形反演方法可以在被动源横向非均匀分布且数量较少情况下为缺失较多低频数据的主动源全波形反演提供可靠的初始模型,有效改善主动源全波形反演效果。针对常规主动源全波形反演无法反演强反差速度体的问题,本文从被动源重构记录中提取超低频信息构建地下大尺度速度结构,通过主被动源联合反演成功在弱散射假设条件下准确构建强反差速度模型。