利用曲线SAR获取目标的三维信息具有极高的应用价值和及其广阔的发展前景。针对两种比较典型的曲线SAR形式:CLSAR和CSAR,本文分别对基于Relax算法的CLSAR的三维特征提取问题(可以看作是一种特殊的三维成像形式)和基于极坐标波数域算法的CSAR三维成像问题进行了研究。此外,本文对实际应用中结合GPS RTK的曲线SAR成像的相关问题也进行了研究。首先研究了聚束SAR二维特征提取的原理,提出了用待定系数法对目标的空间位置坐标进行求解,通过仿真实验检验了Relax算法的超分辨性能和抗噪性能。在二维特征提取的基础上,研究了CLSAR三维特征提取的原理,对曲线孔径形状对成像质量的影响进行了定性的研究,为曲线孔径的选择提供了依据。针对原始Relax三维特征提取算法运算数据量过大、运算效率过低的问题,提出了一种基于降维思想的Relax三维特征提取算法,从而极大地降低了运算量,减少了运算时间,通过仿真实验证实了所提降维方法的有效性。借鉴计算机层析成像的思想,利用极坐标波数域成像算法和等值面三维重建技术,对CSAR三维成像问题进行了研究。通过对成像系统逆核函数的求取过程进行范围修正和幅度修正,使得层析图像质量得到改善,并利用改进后的层析图像序列,通过等值面三维重建技术对目标进行了三维成像的仿真实验。从仿真结果来看,三维成像质量得到了提升,改进算法的有效性得到了验证。根据CSAR信号的时频特性,研究了CSAR的水平分辨率;根据CSAR信号模糊度函数和分辨率的关系,推导了冲激体制下目标高度分辨率的解析表达式,通过仿真实验结果证实了分辨率计算公式的有效性。进行了CSAR实测实验,利用实测结果证明了:和时域BP三维成像算法相比,波数域算法更适用于CSAR的三维成像。研究了如何由GPS大地坐标建立曲线SAR成像的局部空间直角坐标系、将GPS RTK数据融入曲线SAR成像的问题,提出了一种利用所获取的高精度GPS RTK数据,无需人工建立额外的坐标系即可获取成像所需的局部空间直角坐标系的方法:先进行GPS大地坐标的高斯投影,然后对高斯坐标进行拟合、旋转、平移。通过对一个结合GPS RTK的曲线SAR成像的实例进行分析,表明所采用的建立局部空间直角坐标系、GPS数据融合的方法是可行有效的。