The 2.5-D seismic wave numerical simulation method employs point sources from 2-D geological models, enabling the calculation of point source wavefields at pseudo-2-D computational cost. We present herein a generalized 2.5-D first-order time-domain governing equation to model seismic wave propagation in different (acoustic, elastic isotropic, and anisotropic) media, then derive different formulae that incorporate topographic free-surface and fluid–solid interfaces. Furthermore, by assigning different model parameters from point to point, accommodating different boundary conditions, and applying the finite difference approach, we achieve the numerical simulation of seismic wave propagation with just one computer program. Comparisons with 3-D analytic and numerical solutions obtained using different full-space homogeneous models (acoustic, elastic isotropic, and anisotropic) verify the correctness of the 2.5-D method. Comparison of the results with a 3-D pseudospectral method show that the proposed 2.5-D method can simulate seismic wave propagation in various media with different boundary conditions. In addition, unlike the problems encountered when using 2-D numerical solutions for real 3-D applications, the 2.5-D method can be employed directly as a forward modeling method in seismic reverse-time migration and an efficient wavefield conversion tool between practical point source data and artificial line source data for 2-D seismic full waveform inversion.

2.5-D地震波数值模拟方法采用来自2-D地质模型的点源，能够以伪2-D计算成本计算点源波场。我们在此提出了一个广义的 2.5 维一阶时域控制方程，以模拟不同（声学、弹性各向同性和各向异性）介质中的地震波传播，然后推导出包含地形自由表面和流体-固体界面的不同公式。此外，通过点对点分配不同的模型参数，适应不同的边界条件，并应用有限差分方法，我们只需一个计算机程序即可实现地震波传播的数值模拟。与使用不同全空间齐次模型（声学、弹性各向同性和各向异性）验证了 2.5-D 方法的正确性。结果与 3-D 伪谱方法的比较表明，所提出的 2.5-D 方法可以模拟具有不同边界条件的各种介质中的地震波传播。此外，与在实际 3-D 应用中使用 2-D 数值解时遇到的问题不同，2.5-D 方法可以直接用作地震逆时偏移的正演建模方法和实际点之间的有效波场转换工具。用于二维地震全波形反演的源数据和人工线源数据。5-D方法可以模拟地震波在不同边界条件下的各种介质中的传播。此外，与在实际 3-D 应用中使用 2-D 数值解时遇到的问题不同，2.5-D 方法可以直接用作地震逆时偏移的正演建模方法和实际点之间的有效波场转换工具。用于二维地震全波形反演的源数据和人工线源数据。5-D方法可以模拟地震波在不同边界条件下的各种介质中的传播。此外，与在实际 3-D 应用中使用 2-D 数值解时遇到的问题不同，2.5-D 方法可以直接用作地震逆时偏移的正演建模方法和实际点之间的有效波场转换工具。用于二维地震全波形反演的源数据和人工线源数据。