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粗糙表面的电磁散射已经发展成为遥感、通信、光学、固体物理、环境系统检测、生物医学诊断，以及目标识别、跟踪等许多不同学科共同关心的课题。由于它的广泛应用，对于粗糙面散射的研究越来越引起人们重视。
本文从近似理论模型和严格数值计算两个方面研究粗糙面的电磁散射，所做的主要工作和成果如下：
1)从理论上总结并分析了几种经典理论模型，尤其是Kirchhoff模型(KAM)和小扰动模型(SPM)。它们在各自的适用范围内均被证明是简单有效的方法，仿真结果与测量值基本吻合。
2)在严格的数值计算方面，推导了单电场与单联合场积分方程公式，模拟了L波段，三种不同介电常数、不同相关长度等参数的土壤表面。数值计算结果与测量数据基本吻合。结合多层稀疏矩阵规范网格法，采用快速傅立叶变换，编写了基于MPI(MessagePassing-Interface)的并行程序，验证了算法的正确性。选择指数相关函数来描述粗糙土壤表面，计算结果比高斯型相关函数表面更加接近测量值。矩阵求解采用广义最小残差法(GMRES)，编写了并行求解器程序。
本文主要创新工作是：
提出了使用单电场积分方程(SEFIE)法及单联合场积分方程(SCFIE)法模拟粗糙表面散射问题，并结合了基于快速傅立叶变换的多层稀疏矩阵规范网格法，从减少未知量、降低内存要求和加速矩阵方程求解三个方面提高了计算效率；并且全部模拟程序实现并行化，包括使用广义最小残差法求解线性方程组。