水下地形是合成孔径雷达(SAR)海洋应用的重要要素之一,雷达的极化方式是影响水下地形SAR成像的重要因素,现有的水下地形SAR探测模型尚未综合考虑极化方式对微波成像的影响。本文以国家自然科学基金重大项目“多维度微波成像的海洋遥感应用研究”为依托,通过研究水下地形SAR成像对不同波段、不同极化和不同入射角的微波响应特性,建立基于极化信息的浅海水下地形SAR探测模型,充分利用SAR影像中的极化信息,开展了水下地形全极化SAR探测,提高了水下地形SAR探测精度。主要的研究成果有以下几点:(1)分析了台湾浅滩区域的Radarsat-2全极化SAR影像的极化特征和水下地形特征,对全极化SAR水下地形成像机理有了深入的认识。采用极化白化滤波法抑制全极化SAR影像的相干斑噪声,提高了影像质量。(2)建立了水下地形SAR成像仿真模型,分析了水下地形SAR成像对雷达波段、极化方式、入射角和波向角等信息的响应特性。(3)建立水下地形全极化SAR探测模型,分别开展了水下地形全极化SAR和单极化SAR探测实验。结果表明,全极化SAR探测结果优于单极化SAR探测结果,说明了充分利用全极化信息可以有效地提高探测精度。(4)分析了不同海面风向和不同初始潮流场对单极化SAR和全极化SAR探测结果的影响。结果证明,当初始潮流流向、海面风向和水下地形梯度基本一致时,水下地形SAR探测效果最好;而且,在相同条件下,全极化SAR的探测结果都优于单极化SAR的探测效果,进一步说明了充分利用极化信息可以有效地提高水下地形探测精度。