地球表面70%以上的面积覆盖着水,水资源及其空间环境与人类的生存和发展息息相关。随着社会的发展、人类对水的依赖程度越来越大,因此对水资源的开发利用,水环境的监测和治理显得越来越重要。随着科学技术和水利学科本身的不断发展,观测水体的方式也在不断的改善和提高。跟传统的直接接触式测量相比,以采用雷达遥感技术为代表的非接触式测量技术是近30年发展起来的先进测量技术。雷达遥感方式测量的方法具有良好的机动性、灵活性、实时性,以最小的测量成本达到最大的探测效率,覆盖最广的探测范围,以不接触水体测量的优势,可以胜任复杂地质条件和外部恶劣气候条件下的水文表面信息测量。高频地波雷达作为非接触式测量技术的代表能实施对海洋远距离、大面积和全天候的实时监测,能同时探测风、浪、流等海洋物理要素。近年来我国也加大了对海洋观测系统和技术的研究投入,武汉大学电波传播实验室于1987年开始研究应用于海态监测的高频雷达系统,并承担了国家863计划“便携式高频地波雷达海洋环境监测技术研究”课题的研究工作。期间研制成功了基于阵列天线的用于海洋表面状态监测的高频地波雷达OSMAR200X(Ocean State Measuring andAnalyzing Radar),之后又研制了基于紧凑型天线阵的便携式高频地波雷达OSMAR-S。上述研究通过了国家的技术成果鉴定,是在海洋表面状态遥感监测方面取得的重大成果。在研究海洋遥感技术的同时,武汉大学电波传播实验室又开展了运用雷达遥感测量技术进行河流水文监测的研究,成功研制了三通道的超高频探河雷达系统并在长江武汉段进行了探河试验,取得了满意的结果。由于是运用电磁波技术对海洋进行遥感,电磁波在水体内部传播过程中的衰减十分迅速,因此雷达遥感技术探测水体环境仅仅局限于水体的自然表面。要了解水体内部的相关信息还是要采用直接接触式的测量方式。不能直接测量水体内部的相关信息是以雷达遥感技术为代表的非接触式测量技术的局限和短处。根据流体力学的原理,水体内部环境和水体表面状态是存在一定联系的。本文工作的主要目的就是研究两者的联系,找到可以利用雷达遥感获得的表面流数据得到水体内部信息的方法。流体力学理论在不同的水体具有不同的表现形式,因此要研究水体内部与水体表面状态的关联就必须针对特定的水体进行研究,比如海洋、河流等。本文分别针对高频地波雷达探测的海域和超高频地波雷达探测的长江河段两种水体环境,进行由表面状态参数反演水体内部状态参数的研究。本文的主要研究内容包括：1.根据便携式高频地波雷达探测海洋表面流对比验证试验数据,分析OSMAR-S雷达系统探测的可靠性和准确性,同时根据剖面探测对比数据首次进行了雷达探测深度的对比分析。2.根据海洋水流运动的特点和相关的海洋环境参数,从流体力学基本理论中推导出适用于海洋运动状态下的流体状态控制方程组。3.根据高频地波雷达覆盖范围内的海洋环境特点,构造合适的空间三维立体网格,采用有限差分的方法离散化流体状态控制方程组,以雷达遥感探测的表面流数据作为边界条件,对离散化后的流体状态控制方程组进行求解。将数值计算结果与实测同步数据进行对比分析,总结数值计算方法的性能。4.根据河川水流运动的特点和相关的河道环境参数,从流体力学基本理论中推导出适用于河流的流体状态控制方程组,同时总结相关的描述河流水文参数之间关系的经验公式。5.根据超高频地波雷达覆盖范围内的河道特点,选择合适的河道断面,并构造河道断面的近似模型。针对特定的河段状况选择计算参数,由雷达探测河流表面流数据计算河道断面内部的水流分布状况。最后结合河道断面模型进行流量计算,把计算结果与水文站的测量结果进行比较,总结数值计算的性能。6.根据便携式高频地波雷达探测数据,选择海浪谱对雷达回波谱进行模拟,把实测回波谱与模拟回波谱相比较,运用数据拟合的方法反演探测海域内的风浪信息。