合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）作为一种主动式微波遥感技术,由于其全天时、全天候工作能力以及对某些地物的穿透能力,目前已经广泛应用于资源调查、地形测绘、灾害监测以及环境评估等诸多领域,是当今国际上最前沿的对地观测手段之一。特别的,以工作于P波段为代表的长波SAR系统由于具备更强大的地表以及次地表穿透能力,能够提供短波SAR系统无法获取的目标内部散射信息,因而在森林垂直结构参数提取、次地表目标探测等方面极具应用潜力,如今正日益受到相关专家学者的青睐。其中,最受关注的当属欧洲空间局（European Space Agency,ESA）于2013年立项的BIOMASS计划,预计在2022年发射首颗P波段SAR卫星,通过极化干涉（Polarimetric SAR Interferometry,Pol-In SAR）、SAR层析成像（Tomographic Synthetic Aperture Radar,Tomo SAR）等前沿技术实现全球地表生物量制图,为研究碳循环与全球气候变化的内在机理与联系提供重要科学依据。本文基于中欧“龙计划”国际合作项目（第四期）,以BIOMASS卫星前期论证阶段的研究为背景,应用欧洲空间局组织实施的多组机载飞行试验数据,发展面向P波段多基线SAR数据的森林、冰川场景垂直结构参数反演等算法的研究,主要研究内容和成果如下:（1）P波段SAR数据对森林冠层的强穿透性使得各个极化通道的散射回波均包含较强的地表散射能量,此时应用经典的三阶段树高反演算法由于不能提取“纯”体散射相干系数,会造成二维最优化问题无法求解。针对这一问题,本文提出了面向P波段多基线SAR数据的物理散射模型结构参数反演方法,该方法利用多基线数据复相干系数增加观测量冗余度,通过求解复相干系数与RVo G（Random Volume over Ground）模型参数预测值之间的最小二优化问题来实现树高信息的反演。在此基础上,作为对比同步开展了基于多基线SAR层析谱分析的树高反演实验,用于验证提出方法的有效性。实验结果表明,对于研究区的成熟林分,两组方法获取的树高反演精度均优于3 m,能够满足一般的测量精度要求。（2）SAR层析成像技术通过利用具有不同观测视角的多基线数据,能够提取森林场景内部特定高度层的后向散射功率信息,通过构建它与样地实测地上生物量（Above Ground Biomass,AGB）之间的回归模型,可以实现观测区域生物量信息的定量反演。然而,雷达波在植被层内部传播时会发生消光作用导致能量衰减,这一因素的存在会削弱层析后向散射功率与生物量之间的联系。鉴于此,本文提出了顾及消光作用的SAR层析生物量反演方法,补偿由于消光作用所造成的能量衰减。研究结果表明,经过补偿后的层析后向散射功率与生物量之间线性回归模型的相关系数和斜率均得到了一定程度的提升,同时生物量反演精度也得以提高。（3）P波段SAR数据所具备的长波特性使其能够用于获取次地表介质的内部散射结构信息。然而,由于雷达波在穿透次地表介质与大气层的分界面时会发生折射效应,造成信号的传播路径以及传播速率发生改变,如果不予以考虑,将会导致地下层析三维结构成像结果存在定位偏差。针对上述问题,本文提出了面向次地表目标三维结构成像定位的修正方法,能够实现对冰下折射目标的精确定位与雷达波真实穿透深度的定量估测,通过仿真实验与真实数据实验,验证了本文方法的有效性。