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土壤水分是地表水循环的重要组成部分,是气象学、水文学、农学和生物学等多学科的关键参数,在水文预报、农情监测、地表碳循环、地表水分蒸发与植被蒸腾中扮演着重要的角色。我国西北干旱半干旱区,降水稀少、蒸散强烈,土壤水分作为重要的生态因子,影响着土壤和大气界面间的能量平衡,因此,研究西北地区的地表土壤水分空间分布特征对该地区水资源配置、旱情防治和生态环境监测都具有重大意义。随着遥感技术的飞速发展,为土壤水分大面积且连续地观测、获取和分析提供了可能。其中,微波遥感因具备不受天气条件限制,全天时、全天候的对地观测能力,以及对土壤水分敏感等优点,在土壤水分反演研究过程中得到广泛应用。本文基于全极化Radarsat-2 SAR数据,GF-1、Sentinel-2B光学影像数据以及野外实测数据,在综合考虑研究区地表植被特点及地表粗糙程度的前提下,选取不同植被相关参数,利用水云模型去除地表植被层的影响,通过对比土壤水分的反演精度,确定适用于表征研究区植被散射特征的最佳植被相关参数。基于水云模型提取Radarsat-2 SAR数据的裸土后向散射系数,并利用AIEM模型建立后向散射系数数据库,采用查找表法模拟地表有效粗糙度参数（S、L）,构建微波-光学耦合的土壤水分支持向量回归（SVR）模型。为进一步探究全极化SAR数据中包含的地表散射信息,本文选用不同的极化分解技术提取极化特征参数,分析各极化特征参数反映出的散射特性以及与土壤水分间的相关关系,构建基于极化特征参数的土壤水分SVR模型。通过综合对比两种模型的土壤水分反演结果及精度评价指标,确定适用于风沙滩地区地表土壤水分反演的最佳反演模型。主要研究成果如下:（1）基于不同植被相关参数（LAI、NDVI、RVI、VWC）对植被散射特征的模拟结果,发现比值植被指数（RVI）为最适用于描述风沙滩地区稀疏植被散射的模型参数。（2）后向散射系数反演有效相关长度的精度与极化方式和均方根高度的选择有关,当S=0.7cm时,后向散射系数与有效相关长度的相关系数达到最大;与其它极化方式相比,VV极化具有更高的拟合精度,R2=0.806。（3）结合水云模型和AIEM模型,构建微波-光学耦合的土壤水分SVR模型,实现地表土壤水分反演。结果表明,VV极化的反演精度最高,精度评价指标R2=0.869,MAE=3.99%,RMSE=5.38%,反演的地表土壤水分空间分布特征与研究区沙丘、丘间滩地分布规律一致。（4）分别利用Cloude-Pottier和Freeman-Durden极化分解技术提取极化特征参数,分析各极化参数与地表土壤水分间的相关关系,结果表明,平均散射角（α）、特征值2、3、Freeman-Durden分解的偶次散射分量（Dbl）、体散射分量（Vol）、雷达植被指数（RVI）与土壤水分间存在较强的正相关性;单次反射特征值相对差异度（SERD）与土壤水分间存在较强的负相关性;熵（H）、特征值1、Freeman-Durden分解的单次散射分量（Odd）与土壤水分间呈弱正相关性;反熵（A）、二次反射特征值相对差异度（DERD）与土壤水分间呈弱负相关性。（5）基于不同极化特征参数所反映的散射特性以及其与地表土壤水分间的相关关系,结合主成分分析降维处理技术,获取适用于研究区地表土壤水分反演的最优特征参数,构建基于极化特征参数的土壤水分SVR模型,反演结果显示,相较于不同特征参数的直接组合,利用主成分分析降维处理得到的特征参数更适用于研究区地表土壤水分的反演。（6）综合对比两种模型的反演结果及精度评价指标,发现微波-光学耦合的土壤水分SVR模型的反演结果与野外实测数据间具有较高的一致性,更适用于风沙滩地区地表土壤水分的反演研究。