本发明涉及一种基于高斯微分算子的梯度结构张量相干计算方法。包括：对三维地震数据体预处理；对处理后数据体进行希尔伯特变换，并计算瞬时相位，将计算后的瞬时相位信息作为结构张量构建的输入数据；利用多尺度高斯微分算子求导线、道和时间方向的梯度，构建梯度结构张量；利用高斯函数在近似断层和地层学方向的平滑来增强梯度构造张量中与断层和地层特征相对应的横向不连续性；进行矩阵特征分解；最后进行不同相干求解。本发明基于希尔伯特变换做高斯平滑的梯度结构张量相干计算方法，可以凸显窄河道及小断距断裂；利用结构张量减少相干算法对噪音敏感，减少河道、小尺度断裂相互切割处的信号杂乱、强噪音的干扰，提高相干的识别精度。