重震联合反演创建三维高分辨率波速和密度模型，对定量估计地球内部结构、解析深部动力学过程、以及油气和矿产资源勘探都具有重要的指导意义。基于全波形反演理论，通过三维波形数值模拟计算了体波和瑞利面波分量相位差和振幅比的三维全波形敏感核。提出将三维敏感核引入重震联合反演，可提高台站附近波速和密度三维结构反演的精度和分辨率，由于通过三维敏感核构建了波速和密度之间的联系，在反演中不依赖波速-密度的经验耦合关系。利用重力异常数据和区域地震波形数据，通过联合反演构建了南加州半岛山脉附近地区精细的三维速度和密度模型。结果展现了研究区域内上地壳岩石组分分布特征和沉积盆地的厚度，指出了东部半岛山脉地壳内镁铁质岩基可能的深度范围，暗示了远离断裂带地区的地震活动性与地壳组分之间的关联。正利用全波形联合反演方法开展海洋断层和陆地火山区的结构成像研究。