海洋石油泄漏污染与海底自然烃渗漏是形成海面烃类油膜的两大主要来源。前者会造成严重的海洋环境污染，威胁海洋生物的生存环境与海洋生态平衡；后者是利用遥感技术开展海洋油气资源前期勘探的重要线索和解译标志。　　 目前SAR图像海面溢油识别主要以计算机图像处理和模式识别技术为手段，通过分析海而溢油与疑似油膜的形态学特征，结合人工神经网络、模糊逻辑推理等方法进行。本文从海面毛细重力波谱模型和SAR粗糙海面电磁波散射模型出发，研究了海面油膜对风成粗糙海面毛细重力波的阻尼机制，以及油膜覆盖海面雷达后向散射系数的定量计算方法，从机理上解释了油膜对海面雷达后向散射的衰减现象。通过对国内外相关文献的调研，本文研究了一系列可用于业务化海面溢油检测的油膜识别指标与分类算法，研制了一套具有自主知识产权的海面油膜雷达遥感检测软件，并成功运行于业务化海面溢油遥感监测系统中。最后，本文讨论了多源微波遥感数据用于海面溢油污染事故应急监测的方法。　　 主要包括以下内容：　　 1.在深入分析Liu(1995)海面毛细重力波谱密度模型φ(k，φ)的基础上，提出了一种用于定量描述油膜对海面毛细重力波阻尼作用的“海面油膜粘滞损耗传递函数D，(νm，τm)”，并以此为基础提出了一种推广的海面毛细重力波谱密度函数φm(k，φ)。　　 2.基于推广的海面毛细重力波谱密度模型和海面电磁波散射复合表面模型，模拟了不同入射波波长、不同入射角、不同海面风场，不同类型油膜覆盖条件下海而雷达后向散射系数σ0，揭示了油膜对海而毛细重力波的阻尼作用与油膜运动粘滞系数νm的正相关性。　　 3.研究了适用于中国海域SAR图像海面暗目标提取的动态阈值分割算法，以及离散油膜合并算法、滤波算法等；研究了海而油膜雷达后向散射特征指标、形态学指标、均匀性指标等。通过对大量SAR图像海面暗目标样本的统计分析指出：对于不同类型的海面暗目标，目标-海面雷达后向散射系数差△μ与边界亮度梯度VDN等参数服从不同均值与方差的高斯分布，据此提出了一种基于模糊集理论的海面油膜分类置信度计算方法。　　 4.研制了一套“海面油膜雷达遥感图像检测系统(SOSD1.0)”。阐述了系统的总体架构和绝对定标与几何校正模块的设计原理与工作方式，并详细介绍了海面溢油识别模块的功能与使用方法，最后给出了检测结果示例。　　 5.将“海洋环境场反演系统”(MERS1.0)对QuikScatL2A级产品的风场反演结果与MM5模式海面风场数值预报结果进行了比较，结果表明MERS1.0海面风场反演精度较好，可用于海面溢油事故应急遥感监测时油膜扩散趋势的分析与预测。　　 6.结合2006年3月渤海海底输油管道原油泄漏事故与2007年12月韩国西海油轮漏油事故，论述了采用多源微波遥感数据(主要是SAR和微波散射计)进行海洋溢油遥感监测方法的可行性。应用本文所提出的海面油膜雷达后向散射模型，模拟了不同形成时间的海面油膜雷达后向散射系数σ0的变化规律，与溢油污染事故海域时间序列SAR定标图像的海面油膜σ0提取结果的对比分析表明：中低海况时海面油膜雷达后向散射系数预测值与真实值一致性较好；模型可用于解释不同类型油膜覆盖海面的雷达后向散射系数差异。　　 7.通过分析中高海况条件下、X波段、中高分辨率(16米)TerraSAR-X图像，提出了一种通过检测SAR图像海浪条纹来区分海面溢油与低风速区形成的“疑似油膜”的方法。