本发明公开了一种基于辅助坐标系的起伏地表波形反演方法，属于石油地球物理勘探技术领域，本发明首先采用辅助坐标系下的早至波波形反演方法对曲网格区域进行反演，以得到更新的近地表速度，再采用辅助坐标系下的全波形反演全局速度场进行速度更新，以克服近地表速度不准确对深部速度场反演的影响；采用时间域多尺度反演方法从低频到高频进行速度反演，以克服波形反演方法对初始速度模型的依赖性。本发明能够很好地反演剧烈起伏地表的速度场，为高精度成像方法提供准确的偏移速度场。