本发明提出一种基于观测数据自编码的多尺度无监督地震波速反演方法，本发明通过对观测数据自编码以提取数据中的大尺度信息，利用此信息引导反演网络完成对速度模型中不同尺度特征的恢复，降低反演的非线性程度，在此基础上将训练好的观测数据自编码器编码结构嵌入反演网络以完成反演网络前端对地震观测数据信息的有效提取，使得反演网络能更好的解析地震数据包含的信息，更好的建立地震数据与速度模型之间的映射关系，实现了反演方法完全无监督化，并为输入网络的观测数据添加位置编码以辅助网络感知观测系统的布设形式，便于实际工程应用。该方法能在无真实地质模型作网络训练标签的条件下取得地震速度模型较准确的反演效果。