本发明公开了基于角度域直接包络反演的盐丘速度密度估计方法，具体为：S1、设置炮点和检波点，采集得到观测数据；S2、构建矩形网格地质模型；S3、给定直接包络反演阶段待优化的目标函数Je(v(x),ρ(x))；S4、给定用于速度长波长速度分量反演的散射角范围；S5、通过直接包络反演和迭代优化算法对目标函数Je(v(x),ρ(x))进行优化，得到速度模型的长波长分量vl(x)；S6、给定下一阶段新的待优化目标函数J(v(x),ρ(x))；S7、通过最速下降法对目标函数J(v(x),ρ(x))进行优化，得到精细的速度结构vf(x)；S8、给定用于密度反演的散射角范围；S9、通过最速下降法对目标函数进行进一步优化，得到精细的密度结构ρf(x)。本方法能够使用直接包络中新的Fréchet导数进行能量传播。
