本发明公开了一种基于高分辨率时频分析和一致性度量的非均质性刻画方法，包括步骤1：计算三参数小波变换系数；步骤2：计算重排准则；步骤3：计算重排后的时间‑频率域系数；步骤4：阈值操作，得到有效信号对应系数(有效信号分布空间)；步骤5：选取合适的频率，提取单频地震数据体；步骤6：计算步骤5中单频数据体的一致性度量相干体，进行地震数据的非均质性刻画。本发明可以为地震资料处理和解释提供有用的信息，在复杂隐蔽油气藏勘探中，精确的时频表示对于指示细小的地层结构和检测含油气储层至关重要。本发明结合一种高分辨率的时频分析技术(TPW同步挤压变换)和基于一致性度量的相干体技术，进行地震数据非均质性刻画。