本专著针对地震勘探观测系统中地震数据特殊排序关系和实际非确定性因素，给出地震数据非平稳性的新定义，对时-空-频变地震数据中包含的一些主要非平稳特征(如地震随机噪声的统计学特征、地震数据的压缩特征和预测特征、地震有效信号的时频特征、相似性特征及周期性特征等)进行分析，给出有效表征地震数据非平稳属性的新理论，包括模式类中值滤波技术、seislet类小波变换、自适应预测滤波、局部时频变换、局部相似性计算以及非线性混沌系统等。这些新方法的开发，有助于实现“三复杂”(复杂地表、复杂构造和复杂岩性)环境下，“两宽一高”一体化采集模式对海量复杂地震数据提出的“三高一快”(高保真度和快速计算的条件下实现高信噪比和高分辨率)”处理新目标。