与红外及可见光相比,毫米波探测精度高、穿透力强、抗干扰能力强,具有全天时全天候工作的能力,在水面目标的识别与探测方面具有独特的优势。不同水面目标的毫米波辐射特性之间存在明显差异,研究水面目标的毫米波辐射特性具有较大的应用前景。基于此,针对水面目标的实时监控及污染预警这一应用场景,本文主要研究内容如下:（1）介绍了毫米波辐射理论、辐射计系统及定标技术的基本原理,根据毫米波在不同媒质中的传递特性,对不同天气条件下大气及水面的辐射模型进行计算仿真及实测,在此基础上探究水面目标的多层介质模型,为下文奠定基础。（2）在考虑背景环境及目标的基础上,对常见水面目标的辐射特性进行实验研究。以水面植被为重点研究对象,在多层介质模型的基础上分别探讨了在不同入射角及植被厚度下植被的辐射特性,并对常见的几种植被叶片的辐射图像进行仿真,进一步分析植被的辐射特性。（3）分析了含水量对植被复介电常数影响,探究不同因素下水面植被的辐射特性,为后续水面植被相关实验奠定基础。针对水面植被实时监控这一实际应用场景,提出了一种基于毫米波辐射计的水面植被探测系统仿真方法,提高了探测效率,也为水面植被的探测及识别提供了另一种思路。（4）对常见水面植被进行辐射特性测量实验,结合已建立的模型及非植被目标实测数据对实验数据展开研究与分析。同时以蓝藻为例,探究水面植被的生长辐射特性,基于水面植被的这种生长辐射特性,可以对水面植被的生长进行预测,在水面植被大量繁殖时,可以发出预警,实现污染的实时监控及预警。研究水面植被的辐射特性为实验提供了科学的理论依据,验证了理论模型的正确性,为下一步水面目标污染预警机制的建立提供了理论和数据支撑。