本发明涉及地震勘探数据处理的地震波层速度反演的方法，井下接收得到VSP数据，拾取每道初至并时间取整，计算相邻道整数样点的初至差一，对VSP数据进行中值滤波波场分离得到下行波并拉平，从第一个样点开始，往后开一时窗，对信号进行傅里叶变换得到每个频率的相位谱，求取相邻道中相同频率的相位谱之差，最小二乘拟合，得到相邻道非整数样点初至差二，并与初至差一求和，得到初至差，相邻道的深度差除以相邻道最终的初至差得到层速度。本发明有很强抗随即(随机)干扰能力，算法简单且反演的层速度精度很高。