近年来关于随机粗糙面电磁散射的理论和计算发展很快，它在雷达探测、遥测遥感及通信等领域有着广泛的应用。粗糙面电磁散射的研究方法主要有近似方法和数值方法，近似方法包括基尔霍夫近似和微扰法近似等多种方法，这类方法计算速度快，但精度较低，特别是在大入射角的情况。数值方法主要有矩量法、时域有限差分法及各种快速算法，其精度高，仿真结果能更准确地反映实际情况，但这类方法通常计算量大。　　本文介绍了微扰法（Small Perturbation Model，简称 SPM）和小斜率近似法（Small Slope Approximation简称（SSA））等粗糙面电磁散射理论。研究了一阶SPM和一阶SSA在小粗糙海面上的应用。并与SPM理论值进行了比较。结果表明在小微扰海面情况下，一阶SPM与理论值吻合得很好，但在掠入射情况下垂直极化与理论值存在偏差。一阶SSA只是在中度入射角情况下与理论值吻合较好，但是在掠入射情况下同样存在偏差。作为一种精确的数值计算方法，多层快速多极子（Multilevel fast multipole algorithm，简称（MLFMA））将用于计算海面的电磁散射，用来检验 SPM的有效性。也通过具体算例与 SPM的结果进行比较。结果表明，在中等入射角情况下，SPM与MLFMA吻合的很好。　　本论文采用图像处理应用中的马尔可夫随机场（Markov Random Fields简称（MRF））来学习海面上方等效惠更斯面上的电流的统计特性。等效惠更斯面上的电流由海面散射的近场散射场得到，MRF参数就是通过对等效惠更斯面上的电流学习得到的。一旦得到MRF参数，就可以直接用来合成任意大小的惠更斯面电流，通过自由空间格林函数，就可以用惠更斯面电流计算远区散射场。这种方法的优点在于，一旦学习好MRF参数，就不再需要原来的散射模型来计算随机样本面的远区散射场。MRF模型可以用来产生任意大小的等效海面惠更斯电流，因此可以大量节省计算量和存储空间。