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在森林资源调查和监测业务中,森林高度、森林蓄积量、地上生物量（Above Ground Biomass,AGB）以及林下地形是四个重要的参数,其中,森林AGB在全球生态和碳循环研究中扮演着重要角色。如何在全球尺度或区域尺度上实现对森林AGB的精确估测,是当今林业遥感研究的热点问题之一。合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）凭借其全天时、全天候的优势成为了森林资源监测的主要手段之一。与目前常见的X、C、L频段的SAR相比,P波段SAR对森林具有更好的穿透性能,有利于森林垂直结构参数的反演。层析SAR（Tomographic SAR,Tomo SAR）是近年来发展起来的一种先进的SAR技术,具备很强的三维信息探测能力,可以用于提取森林的空间结构信息,有利于森林AGB的定量估测。鉴于P波段SAR良好的穿透性能和层析SAR对森林空间结构的描述能力,本文以Tropi SAR 2009综合航空遥感实验获取的P波段层析SAR数据为研究数据,以南美洲法属圭亚那地区的热带森林为研究对象,对层析SAR成像及森林垂直结构剖面提取方法、层析SAR森林AGB估测特征挖掘、层析SAR森林AGB估测方法进行深入研究,论文主要研究内容和成果如下:（1）层析SAR森林垂直结构剖面成像首先利用极化干涉层析SAR（Polarimetric Tomo SAR,Pol Tomo SAR）提取研究区数字地面模型（Digital Terrain Model,DTM）和数字地表模型（Digital Surface Model,DSM）,并以提取的DTM对层析SAR数据进行地形相位去除和地形补偿,然后进行层析SAR成像,通过层析SAR剖面与Li DAR森林高度的拟合程度对Capon、MUSIC和Beamforming三种成像方法得到的森林剖面进行了评价,最终选取了基于Beamforming成像方法得到的层析SAR森林垂直结构剖面进行后续的森林AGB估测研究。研究结果表明:利用极化干涉层析SAR可以获取较高精度的DTM和DSM;基于极化干涉层析SAR提取的DTM进行地形相位去除、地形补偿等层析SAR数据处理可以取得较好的效果;相比于Capon和MUSIC这两种层析SAR成像算法,Beamforming成像算法对于森林垂直结构剖面的描述更为准确,更加适合层析SAR森林垂直结构剖面的成像。（2）基于层析SAR后向散射能量分布规律的森林AGB估测首先,以Beamforming算法得到的层析SAR森林垂直结构剖面为基础,拟合后向散射能量曲线;然后通过分析不同森林AGB水平下的层析SAR后向散射能量曲线形态变化,探索层析SAR后向散射能量随森林AGB水平变化的分布规律;最后,基于层析SAR后向散射能量随森林AGB水平变化的分布规律,提出了BPC-4和GVPR-19两个新的森林AGB估测特征。实验分析显示,BPC-4和GVPR-19两个特征与森林AGB相关性较好,以GVPR-19和BPC-4作为特征协同进行森林AGB估测结果精度最高,以GVPR-19作为单一特征的森林AGB估测结果精度稍差,而BPC-4为单一特征的估测精度最差。研究结果表明:随着森林AGB水平的上升,层析SAR森林垂直结构剖面中的后向散射能量主体部分会向上平移,在森林AGB水平达到较高水平时,层析SAR后向散射能量主体会处于森林冠层的位置;通过层析SAR森林垂直结构剖面的后向散射能量分布规律提出的BPC-4和CVPR-19与森林AGB的相关性较好,适用于森林AGB的估测;基于层析SAR后向散射能量分布规律的森林AGB估测方法具有较高的估测精度。（3）结合林分调查因子的层析SAR森林生物量估测首先对森林资源调查中在林分尺度上影响生物量计算的林分调查因子进行分析,归纳与层析SAR后向散射能量信息较为相关的林分调查因子。然后结合林分调查因子和层析SAR后向散射能量分布提出了BPV-5、BPV-31、LBPC、BPFAH以及FAH五个遥感特征并进行森林AGB的估测。实验分析显示,本方法提取的BPV-5、BPV-31、LBPC、BPFAH以及FAH五个估测特征与森林AGB相关均较好,其中BPFAH与森林AGB相关性最好,相关系数达到了0.706。森林AGB估测结果显示,对比两种已有的方法,结合林分调查因子的层析SAR森林AGB估测方法在估测精度上均有所提升。研究结果表明:以林分调查因子为依据提取的层析SAR估测特征与森林AGB具有较高的相关性,适用于森林AGB估测;结合林分调查因子的层析SAR森林AGB估测方法可以更好的反映层析SAR森林垂直结构剖面的信息,相比于已有的层析SAR森林AGB估测方法具有更高的精度。本文的创新点可以归纳为三个方面:第一,发现了层析SAR后向散射能量随森林AGB水平变化的分布规律:随着森林AGB水平的上升,层析SAR森林垂直结构剖面中的后向散射能量主体部分会向上平移,在森林AGB水平达到较高水平时,层析SAR后向散射能量主体会处于森林冠层的位置;第二,提出了一种基于层析SAR后向散射能量分布规律的森林AGB估测方法,即提出了BPC-4、GVPR-19两个新的森林AGB估测特征。经过对森林AGB估测结果的精度分析,发现提出的方法可以取得较高的估测精度,说明了基于层析SAR后向散射能量分布规律的森林AGB估测方法的有效性;第三,提出了一种结合林分调查因子的层析SAR森林AGB估测方法。在该方法中,除了目前研究中常用的层析SAR后向散射能量和森林高度外,还提出了LBPC、BPFAH两个新的森林AGB估测特征。相比于已有方法,结合林分调查因子的层析SAR森林AGB估测方法精度有所提升,同时该方法也为层析SAR森林AGB估测研究探索了一种新的思路。