合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为海面风场获取的一种有效的途径,具有全天时、全天候对海高分辨率探测的优势。全极化中交叉极化(HV和VH)SAR图像的散射强度与海面风向和雷达入射角不相关,仅与海面风速存在线性关系且在高风速区不易饱和,因此得到有效的利用。然而全极化SAR图像反演海面风场仍处于研究初期阶段,交叉极化与海面风速的线性关系是否能够广泛应用,仍是目前讨论的重点。由于SAR图像中存在相干斑噪声,无法准确反映照射区域真实的强度值,导致提取的信息有误差。传统的去噪方法虽然减少了相干斑噪声,但容易导致图像细节丢失。本文采用全极化SAR图像对海面风场进行反演,首先分析了雷达入射角、相对风向、风速与SAR图像的归一化雷达后向散射截面之间的关系,对比分析不同反演模型的优缺点及其应用现状。然后对SAR图像的单视复数据(Single Look Complex,SLC)进行预处理,其中包括多视处理、几何校正、地理编码、辐射定标等步骤。预处理的过程也直接决定了海面风场提取的精度。针对SAR图像噪声问题,采用了三维匹配块算法(Block Matching 3D,BM3D),该算法是在变换域中的稀疏表示,将相似块分到一个三维空间中,从而实现去噪效果。经过对SAR图像噪声模型特征的分析,并对其参数进行设置,将BM3D算法应用到相干斑噪声即乘性噪声中。采用仿真与传统方法对比表明,利用BM3D算法抑制相干斑噪声,其边缘保持指数达到了 0.4845,在降噪的同时又较好地保存了图像的细节特征,验证了算法的有效性。在低风速情况下,SAR图像受噪声基底的影响,风速反演的精确性降低。通过对全极化SAR图像的噪声水平值进行分析,研究了噪声水平值与SAR雷达入射角之间的关系,在此基础上,利用SAR图像与海面风速值进行建模,得到归一化雷达后向散射截面(Nomlalized Radar Cross Section,NRCS)与风速的关系,从而反演出海面的风速。实验结果表明:反演结果与浮标观测值相比,误差均小于1.0m/s,利用CMOD5.N模型反演的海面风向,差小于10°,可见新模型提高了海面风场反演的精度,对全极化SAR图像未来反演海面风场达到业务化水平具有重要意义。