Сейсмические данные характеризуются своей нерегулярностью, многомерностью и большим объемом. В настоящей статье рассматривается разложение данных по одному из наиболее оптимальных базисов - гауссовым волновым пакетам. На базе графических процессоров реализован и оптимизирован быстрый алгоритм прямого и обратного преобразования по трехмерным гауссовым волновым пакетам. Оптимизированная версия программы для графических ускорителей демонстрирует рост производительности в 2-6 раз по сравнению с 20-ядерным процессором. Проведено успешное тестирование алгоритмов на синтетических сейсмических данных: восстановление изображения по коэффициентам гауссовых волновых пакетов, сжатие данных, подавление шумов данных, интерполяция данных в случае пропущенных трасс.