高分三号(GF-3)是中国第一颗搭载C波段多极化合成孔径雷达(SAR)的卫星。自2017年1月以来,科研工作者开始对从GF-3 SAR图像中反演风场和海浪的相关海洋应用进行研究。在本文的风场反演研究中,我们收集了超过一千幅全极化(VV极化;HH极化;VH极化;HV极化)GF-3 SAR图像,这些SAR图像均是在中国海域附近拍摄,且时间跨度为2016年9月到2017年9月。此外,我们可以在这些图像的同极化(VV极化;HH极化)通道中观察到清晰可见的风条纹。我们使用包括CMOD5N和C-SARMOD两种地球物理模型函数(GMF)以及极化比(PR)模型,从我们收集到的GF-3 SAR图像同极化通道中反演风场,风向可以直接从图像中获得。然后,我们将反演得到的风速与ASCAT微波散射计和WindSAT微波辐射计在0.25°网格下的风场数据进行比较分析,并在此基础上,提出了改进两种GMF反演效果的经验修正方法。研究结果表明,C-SARMOD算法的反演性能更佳,使用其对GF-3 SAR图像VV极化进行反演的风速标准差(STD)为1.63m/s,偏差(bias)为0.19m/s,HH极化反演的风速STD为1.71m/s,bias为0.26m/s。本研究不仅使用了两种先进的GMF和PR模型来系统地评估风场反演有效性,也提出了经验修正方法来提高从中国海域附近的GF-3 SAR图像中反演风场的准确性,从而提高近实时进行的SAR风场反演产品的准确性。在本文的有效波高(SWH)反演研究中,我们使用了现有的海浪反演算法:基于理论的参数化初猜谱算法(PFSM)、VV极化的CSAR_WAVE2经验算法和全极化算法(Q-P)三种,对有清晰可见海浪条纹的10514幅波模式GF-3 SAR图像进行SWH反演,并对其有效性进行验证评估。其中,我们使用了在第一部分的风场反演有效性验证研究中反演性能更好的C-SARMOD算法进行风速反演,并将反演结果作为SWH反演算法的输入项。我们将反演得到的SWH与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)在0.125°网格下的再分析数据进行对比验证,结果发现使用CSAR_WAVE2算法时的均方根误差(RMSE)为0.57m,这比使用PFSM和Q-P算法分析结果的RMSE值都要小。统计分析还表明,随着风速的增大,风速对SWH的bias影响不大。然而,当SWH小于2.5m时,反演值往往偏高,随着SWH的增加,反演值渐渐降低。这种表现为使用波模式GF-3 SAR数据进行SWH反演算法的改进提供了一个角度。