本發(fā)明涉及一種VSP初至旅行時層析成像方法及系統(tǒng)，屬于海洋礦產(chǎn)資源勘探和海底地層探測技術(shù)領(lǐng)域。先對地面地震剖面進行處理，得到地面地震構(gòu)造信息數(shù)據(jù)，以構(gòu)建初始VSP速度模型。再根據(jù)初始VSP速度模型計算初至旅行時計算值，將初至旅行時測量值和初至旅行時計算值進行相減，得到時間殘差矩陣，以時間殘差矩陣作為輸入，對反演方程進行求解，得到更新后VSP速度模型，直至更新后VSP速度模型滿足預(yù)定精度，從而利用地面地震構(gòu)造信息數(shù)據(jù)作為先驗知識對VSP速度模型的反演過程進行約束，提高VSP初至旅行時層析成像的精度。