本论文主要讨论了微波遥感领域中的陆地深层土壤湿度反演算法的问题，以及与此相关的分层粗糙面的电磁散射问题。主要工作包括：(1)提出了一个用于试验测量深层土壤湿度的甚高频／特高频(VHF／UHF)多极化模拟雷达系统。该系统用网络分析仪发射和接收电磁信号，通过搭载网络分析仪的拖车和伸缩塔运动，实现距离向和方位向扫描，从而模拟SAR成像功能，达到对陆地土壤湿度的检测的目的。(2)研究在一定频率范围内，土壤的湿度与土壤相对介电常数之间的函数关系，从而将探测土壤湿度的问题转换为研究土壤相对介电常数的问题。(3)研究陆地土壤的单层以及分层粗糙面散射模型，利用该模型建立雷达的散射系数与土壤相对介电常数之间的函数关系，为后续反演介电常数的问题提供物理依据。(4)使用时域有限差分方法，计算出单层以及分层粗糙面的电磁散射问题，结果作为上述解析模型的参考。(5)根据研究土壤表面的特点，选择较为精确的电磁散射模型，根据散射模型给出适合计算的反演模型，也即反演问题中的目标函数。(6)使用几种经典的最优化算法求得目标函数的最优解。通过计算结果对比，选择出适合土壤湿度反演的Nelder—Mead单纯形法算法。本文通过计算机模拟计算上述几方面问题，证明了反演分层土壤水分的可能性以及实用性。同时通过分析、对比几种计算方法的优缺点为实际应用提供有价值的参考。