鉴于二维随机粗糙海面电磁散射计算的理论研究在海况检测、军事遥感、目标跟踪与检测等多个领域中都有着广泛应用,近年来这一散射理论的研究引起了国内外众多学者的大量关注。首先,本文在第一部分综述了“基于功率谱的二维粗糙海面建模”以及“基于此模拟海面的电磁散射计算”的研究背景,简单概括了海浪与海谱模型、随机粗糙海面建模、海面电磁散射计算、随机粗糙海面海杂波统计模型等研究的国内外研究概况,并说明了本研究的课题来源、研究意义。其后,本文在的第二部分描述了海浪的形成机理及影响其成长的外界因素,概述了海浪功率谱的发展历史和研究现状,详细阐述了包括Neumann谱、PM谱、Fung谱、DV谱、Apel谱、NRL谱、文氏谱、文氏改进谱、JONSWAP谱等在内的国际上几种经典的海谱模型并对部分海谱的特点、适应性等给予了说明,同时详细阐述了Hwang、Ewans、Hasselmann、Mitsuyasu、Donelan、光易方向分布函数和文氏方向谱等几种经典的方向分布函数。在经典的二维海面建模的理论基础上,本文在第三部分采用Monte Carlo法模拟随机粗糙海面,并结合粗糙面电磁散射计算的近似方法对二维海面后向散射系数的计算结果进行分析。鉴于文氏功率谱不仅适用于不同风浪成长阶段,而且适用于不同水深,在二维随机粗糙海面建模的研究中,本文基于Donelan方向分布函数与文氏方向谱的对比实验结论,结合文氏改进谱以模拟二维随机粗糙海面,同时把此海面模拟的实验结果与JONSWAP谱模拟的海面结果进行对比,并对实验结果进行分析,从理论上说明文氏改进谱的适应性特点。传统的双尺度法在计算海面后向散射系数的过程中充分考虑到了KA法在求解大尺度重力波时的适应性和SPM法在求解小尺度张力波的适应性,并且这种方法是基于人为地将风驱二维海面分为大粗糙度的重力波及小粗糙度的毛细波这一理论基础上的,然而实际自然界中的随机粗糙海面却是连续变化的。鉴于此,本文在第四部分结合小斜率近似法在大尺度粗糙海面和小尺度粗糙海面的普遍适用性,对经典的双尺度法进行修正,以改善两种粗糙尺度的临界带电磁散射不平滑过渡问题。本文的第五部分详细阐释了包括GIT、TSC、HYB、NRL等在内的几种典型的海杂波后向散射系数的半经验模型的理论方法,并对GIT、TSC和HYB三种模型进行仿真,同时结合上述改进双尺度法的电磁散射计算结果,提出了在选择拟合优度评价标准中采用均差绝对值检验法,就此分析了上述三种半经验模型的拟合特点,说明了三种模型的不同适应性,得出实验结论,并从理论上对其给予了一定的说明。最后,本文在第六部分将上述电磁散射计算结果与Nathanson实测数据进行对比,分析了不同海况(风速等)、入射频率、擦地角下文氏改进谱二维随机粗糙海面在HH和VV极化方式下的电磁散射特性。