傳統的三維設計方法其本質沒有任何錯誤(Cordsen等人，2000)，但我們下面的設計更為合理，可以更精確地描述目標，而且可以更“巧妙”實現三維采集要達到的目的。
方 法
設計適宜觀測系統的步驟如下：
1．定義要分辨主要目的層厚度所需要的最大頻率(Fmax)，可以從測井曲線合成記錄獲得。
2．估算從地表到目的層間隔的平均非彈性衰減系數Q(品質因素)——合適的Q因子是從零偏移距的VSP的下行波頻譜比中求得的。
3．從估算的Q值可以做出壹個有效頻率與時間或者深度的關系圖，這個圖由發散損失、傳播和反射損失以及非彈性衰減因子決定，與近地表振幅相比，壹旦高頻信號下降接近110dB或者更低，它被認為丟失，因為它被使用5位或更少的數字記錄，如進行反褶積運算，將會強烈破壞這個不當的數值(24位記錄系統其動態範圍僅為138dB，而且5位或少於5位=30dB)。註意：儀器前放增益(從0-60dB)“提升到”110dB，對於記錄工區內感興趣的目的層信號是有用的(從淺層到深層目標)，從而保證記錄到所有重要目的層(反射)的信號。
4．應用石油物理信息(聲阻抗與孔隙度的關系圖)建立檢測準則——即我們希望能看到的主要目的層的最微小的變化。例如5％孔隙度的變化可以在地震道聲阻抗上顯示8％的變化。如果地震噪音水平比這個值高，那麽，我們則不能觀測到這個改變，因此，我們可以建立目標所期望的信噪比。
5．從對整個衰減過程的研究(如上第3點所提)，我們可以估算出在目標層能看到的最大頻率。這個頻率也許比Fmax低(如上1)，在這種情況下，我們得到沒有選擇，只能接受新的(較低)Fmax，因為地球自己阻止我們從目的層得到任何更高的頻率。
現在我們則可以計算所需的震源能量。在海洋環境下，計算則非常簡單。周圍環境的噪音水平通常我們都可知的(幾微巴的噪音)而且震源的能量也是可以用相似的單位測量(巴／米)。因此壹旦檢測準則知道後，就可以計算所需的能量使信號高於周圍的環境噪音水平。在陸上的情況則不是這麽簡單，通常野外試驗是用來確定震源能量的必要方法——即合適的能量能給我們提供目的層的最高頻率。
6．從原始單炮數據估計所期望的信噪比。這個信噪比可以直接從壹些典型的試驗炮中得到，也可以用疊加(或偏移疊加)信噪比除以疊加剖面的覆蓋次數的平方根得到。
因為：
覆蓋次數=(最終疊加偏移的信噪比／原始數據的信噪比)2
所以，原始數據的信噪比=偏移信噪比／覆蓋次數0.5。
利用現有的疊加的優點就是信噪比的提高在處理時就得到了重視。因此，後續為達到所期望的信噪比而進行的覆蓋次數的計算更為可靠。
當我們對該地區壹無所知時，壹個經驗做法是要求疊加信噪比等於4，任何低於此水平的最終疊加偏移將通常意味著解釋人員將很難確定潛在的目的層。任何高於此水平的都被視為額外所得。
7．從期望的S／N(以上4所提到的)和估計的原始數據的信噪比(基於現有數據的覆蓋次數，以上6提到的)我們能確定所需要的設計的覆蓋次數。
8．接著需要計算面元的大小。
用Fmax(所需要的最大頻率)，我們能估算出橫向和縱向分辨率(Vermeer，2002)。
Rx=(Vrms×0.715)／(2×Fmax×sin(θmax)×cos(i))
在最好的情況下(最大有效偏移孔徑，而且是零偏移距的炮-檢對)分辨率約等於最大頻率的1/4波長。這個分辨率也等於正確記錄來自最大傾角處(90°)的最大頻率所需的面元尺寸，最大傾角(θmax)，速度(Vrms)，最大頻率(非假頻)(Famx)和面元尺寸(Δx)有如下關系：
Δx=Vrms／(4×Fmax×sin(θmax)) （1）
因而，最合適的面元尺寸通常用90°傾角和Vrms／(4×Fmax)得到，或者1／4最大頻率的波長。
實際中這點通常被放松(經常使用的面元尺寸都比較大)，因為去估算每壹個角度用最大頻率實際操作確實不現實(沒有提及非常昂貴的費用)。例如，壹個速度為3000m／s、Fmax為60Hz計算出的較合適的面元尺寸為12.5m，這比在今天大多數陸上勘探所采用的面元都小的多。壹個更典型的計算也許是，對於傾角為30°或者更小的地層，我們期望得到最大頻率為Fmax=60Hz，這樣容許面元尺寸放寬為25m。
傾角(θmax)固定在30°，這個關系基於方程式（1）和各種頻率與速度所應用的面元大小(層線)，增長的速度關系到深度的增加，或者時間的增加，由此可得出Fmax在30°傾角隨深度而加深的關系，這可用來選擇不同的面元尺寸。
大頻率壹定是能夠從地表的震源到達目的層，再返回到地表檢波器頻率成分。
如果Fmax太高，所選用的面元尺寸則太小，這樣將會浪費很多錢用在記錄哪些可能得不到的頻率上。
相反，如果Fmax太低，面元尺寸將會太大，將會造成從地下接收到的高頻是假頻，對最終偏移時沒有貢獻。事實上，第二種情況是世界上大多數地方使用的標準操作程序，換句話講，大多數勘探都是采樣不足。
因而，小面元尺寸通常可以用來提高傾角構造的頻率，但是有壹定的限定，那就是被大地所吸收衰減的高頻不能低於我們所能記錄到的水平。
9．最小和最大偏移距的確定(Xmin和Xmax)。這些經常要從處理過程中所用的切除函數來計算，或者根據速度導出的自動拉伸切除計算。壹個經驗做法是使用動校拉伸切除系數的20％～25％，如果長偏移距能成功應用的話拉伸系數甚至更高，可到30％。最小偏移距則由所感興趣的最淺目的層決定，而最大偏移距與所要勘探的最深目標相關。這兩個值(Xmin和Xmax)將被用於估算炮線距和排列線距(對於最淺目的層的單次覆蓋和等線間距，等於Xmin×21/2)以及線束的維(長短與寬窄)。
10．偏移孔徑
每壹炮都可以產生壹個波場，波場要穿透地下而且同時反射向上到在地表被記錄。每壹道必須記錄足夠的時間以便能將來自地下反射界面上各點的自反射記錄下來，不考慮從炮點到地下反射點再到接收點的距離。而且勘探工區本身在空間上要足夠大以便在該區內所有重要的反射都包含在記錄區域內(偏移孔徑)，對復雜地區，這壹步也許需要建立三維模型。
三維模型可通過射線追蹤建立合成三維數據體，這個通過射線追蹤獲得的復雜數據體具備精確的時間和振幅。這能使研究人員能觀查到地形對處理的影響壹尤其是PSDM(疊前深度偏移)。據此，可以確定任何目的層上的照明度。在地下復雜的區域，對指定的采集觀測系統，這樣的射線追蹤能夠建立“可視化”或者其他形式的勘探目標。
偏移孔徑(等於要完全記錄重要的所有傾斜構造的邊緣信息而增加的勘探面積)通常由壹個目的層3D“塊”模型計算得來。這裏標有顏色的目的層顯示(這裏的顏色是偏移孔徑的值)使得我們看到在建議的勘探中需要在每個邊緣增加的量，這樣就可以得到炮點和接收點的總面積。
11．現在可以提出各種備選的觀測系統了。關鍵的參數如面元尺寸(如上8所提)、覆蓋次數(如上7所提)和Xmax(如9所提)壹定不能改變。當然炮點和檢波點的間隔(SI和RI)是所需要面元大小的兩倍。因而僅可變的就是炮線距和檢波線距(SLI和RLI)。但是，我們有Xmin2=SLI2+RLI2(假定炮線和檢波線的布設是正交的)。在大多數情況下，我們要建立這些“備選”的觀測系統，即所有的都能滿足期望的面元尺寸和覆蓋次數，而且滿足Xmin和Xmax的要求並不是很困難的。
我們通常的改變就是線間距(SLI和RLI)，這取決於是炮、檢線哪個花費更貴。因此，在靠直升飛機支持的山區地形，炮點通常比檢波點的花費更大，因此我們就讓炮線距(SLI)盡可能大以便使炮點的數量最少。在OBC勘探時接收點比炮點(氣槍)花費更大，因此我們就讓檢波線距盡可能地大。
在所有的正交觀測系統中，過大地偏離炮點到檢波點的對稱性是很不明智的。由於非對稱性的增加將會改變偏移響應的子波脈沖，這將導致在沿著正交的兩個方向出現所不期望的分辨率差異。
很多勘探都使用了不同的炮點和檢波點間隔。這種做法會造成在炮線和檢波線方向上的有不同的分辨率。這樣將會造成壹個真實的3D構造在各種方向上不均衡的成像。內插將不能糾正這個問題。那些在野外沒有被記錄的東西(在兩個方向上小的空間波長)不能用處理技術來恢復。
12．備選的每壹個觀測系統也能測試他們對各種類型噪音的響應——線性噪音、環境背景的隨機噪音、多次波等等。當炮線和接收線在為了回避障礙物而有小的移動的時候，將需要對這些備選的觀測系統進行測試。在噪音衰減方面做的最好的壹個將是唯壹“勝出的”觀測系統。當然所有的候選觀測系統都選定了最佳的面元尺寸、所需要的覆蓋次數等等。這個“勝出者”還要具有最佳的成像屬性。
13．現在則可以評估“勝出的”觀測系統的投入和各項費用了。根據估算的結果(高於或低於預算)可以做些小的改動。如果需要做大的改變，則首先考慮犧牲的是Fmax，這樣會降低我們所期望的高頻導致我們選擇較大的面元從而實現花費較低的勘探。另外壹個可以犧牲的是期望的信噪比(S／N)，換句話講就是降低覆蓋次數。
14．通常情況下這些問題在設計結束後是沒有答案的，野外試驗能最終解決這些問題。例如，炸藥震源的費用取決於炮井的深度。而只有在野外進行系統的試驗才能完全的回答最佳的炮井深度問題和藥量問題。
因而，在正式勘探施工前的野外試驗通常用來回答如下問題：
震源參數(炮井的深度和藥量的多少；可控震源的參數——震源強度、掃描頻率、組合參數等等)。
接收參數(檢波器埋或者不埋，檢波器類型等等)
組合參數——炮點和檢波點兩者都要考慮，用來壓制炮產生的面波。
記錄增益能優化目的層頻率的采樣。