微波遥感具有全天时、全天候,地物穿透能力以及多频率多极化多视角探测地物微波散射特征等特点,且适合云雾雨地区观测,是目前重要的探测海洋溢油手段。然而海洋溢油微波散射机理复杂性和理论研究不充分阻碍了信息提取精度的提升。近年来一系列模拟海洋溢油实验得以开展,然而由于海上环境恶劣难以获取充分有效的实验数据以供研究,迫切需要研究并设计出准确而高效的海面溢油微波散射测量方法。本文以微波散射原理为理论依据;构建了测量微波散射所使用的陆基散射计和室内微波散射测量系统;研究了海洋溢油形态及其微波散射测量方法,设计并实施了海洋模拟溢油及室内模拟溢油实验,成功获取了大量有效的溢油微波散射数据;并根据数据对溢油散射特性进行了详细的分析。主要内容如下:构建了S/C/X波段具有不同入射角不同极化测量能力的陆基散射计测量系统;研究了通过矢量网络分析仪获取地物微波散射系数的方法;采用SPCI、VISA协议在labview平台上完成了室内微波散射自动测量系统的设计。研究了室内外微波散射测量设备定标技术,确保了散射测量仪器的精度。根据海洋波动学解释了溢油对海洋表面的作用,分析了微波探测海面溢油的理论原理。研究了海面溢油模拟实验难以有效开展的原因,总结并设计出准确高效的海面溢油微波散射测量方法:包括海洋模拟溢油中油膜的铺设与测量及回收方法;室内实验中海洋环境模拟与样品设计及测量条件、充分独立取样技术,时域窗口测量方法等的研究。完成了模拟海洋溢油微波散射测量实验,包括S/C/X波段:净水面的多极化(VV、HH、VH)多入射角(0~65)两种风速(高、低)的后向散射系数测量,柴油面的多极化(VV、HH、VH)35°入射角高风速的后向散射系数测量,并分析了其散射特性。完成了实验室内模拟海洋溢油实验,包括Ka波段:净水面、柴油面和玉米油面的全极化(VV、HH、VH、HV)35°入射角两种风速(高、低)的后向散射系数测量,分析了水面、柴油膜和生物油膜的后向散射幅值和共极化相位差的特性。