合成孔径雷达对海洋的观测及应用一直以来都是海洋遥感领域研究的热点。本文主要研究SAR海洋观测领域的相关问题,尤其是应用方位向扫描模式SAR对海洋进行观测的方法。本文主要的工作和创新性成果体现在以下几个方面:　　 (1)研究了海面回波信号的建模和仿真方法。　　 (2)研究了海面电磁散射机理和SAR成像机制。　　 (3)研究了SAR扫描模式下的传统多普勒波束锐化(DBS)成像算法的特点和局限性,总结了现有的改进多普勒波束锐化算法,并在此基础上提出一种新的高分辨率DBS成像算法。该方法引入模仿聚焦SAR处理方法的距离徙动矫正和方位向脉冲压缩处理技术,从而对其进行了改进,并分析和计算了改进DBS算法的方位向分辨率。基于相同方位向累计脉冲数,将改进DBS算法和传统DBS算法进行了比较,从理论上证明了该算法对DBS算法方位向分辨率的改进。并且在误差允许的范围内,利用最佳近似拟合的理论推导出了适用于大范围扫描模式下的高分辨率DBS成像算法。通过实测数据的成像结果,从工程上验证的该算法的有效性。　　 (4)验证了方位向扫描模式SAR对海洋海浪成像的能力,详细讨论和分析了传统应用SAR图像反演海浪谱方法的特点和不足,并提出了应用方位向扫描模式SAR进行海浪谱反演的方法。应用改进的DBS算法可以得到一系列时序、高重复率、不同方位角、相同扫描区域的海浪波纹子图像。这些子图像具有相同的性质,即是在不同的离散延迟时间里形成。应用子图像加和、子图像谱加和、谱相移、交叉相关函数等四种方法,对相同海面区域、相邻扫描周期的机载雷达实测数据所成子图像进行分析,可以估计出海浪波谱、传播方向、相速度等信息,基于海浪色散关系对这些信息进行比较得到了一致的结果,从而印证了应用SAR方位向扫描模式对海浪观测及海浪方向谱反演的能力,进而得到了快速有效地反演海浪方向谱的方法。　　 (5)研究了传统风场反演算法的特点和局限性,分析了作为风场反演方法理论依据的散射机理模型,总结了现有的地球物理模型,在此基础上提出了一种扫描模式下的风场反演算法,该算法利用扫描模式下,两幅相邻扫描周期所成的SAR图像中海波纹相关特性,采用互相关法进行区域图像配准,从而确定海浪流动方向,得到准确的风场方向;再利用相应的地球物理模型对风速进行反演。与传统风场反演算法相比,该算法解决了风向180°模糊的问题,得到了较高精度的风矢量。对机载雷达实测数据的处理结果证明了该算法的有效性。　　 (6)验证了方位向扫描模式SAR对海洋舰船目标成像的能力。应用改进的DBS算法可以得到一系列时序、高重复率、不同方位角、相同扫描区域的海浪波纹子图像。这些子图像具有相同的性质,即是在不同的离散延迟时间里形成。通过计算可以得到不同扫描周期下各个子图像的方位向分辨率,再应用交叉相关函数的方法对相同海面区域且具有相同方位向分辨率的子图像进行分析,由于海面舰船目标雷达反射截面大于海洋背景,且两幅子图像中舰船的交叉相关函数值远大于随机海面的相关度,因此可以检测出舰船目标,并可以根据交叉函数峰值的偏移量来对舰船速度矢量进行估计,基于实测数据最终得到了与真实值相一致的结果,从而验证了应用SAR方位向扫描模式对舰船检测及速度估计的能力,进而得到了快速有效地检测海面舰船目标及提取舰船运动信息的方法,展现了扫描模式对于海洋舰船检测的潜力和前景。