X波段航海雷达的回波图像中除了有海面船只和礁石等硬目标的信息,还有海浪波列的信息。通过连续多幅海浪图像的序列,依据相应的算法可以从中反演得到高分辨率的海浪和表层流信息。X波段航海雷达现在已经成为是一种被广泛采用的海洋遥感手段。本文提出并实现了两种X波段航海雷达海浪和海流参数反演的新算法。本文一开始先简单介绍了X波段航海雷达用于海洋遥感的研究背景和意义,回顾了其发展历史和国内外的研究现状。然后研究了 X波段航海雷达海洋遥感的成像模型和成像调制。为了开展算法和实验研究,武汉大学海态实验室开发了具有独立知识产权的X波段航海雷达测波系统,并基于Windows平台和C++Builder编译环境研发了相应的系统软件。本文在研究X波段航海雷达经典浪流反演算法和经典阴影反演浪高算法的基础上,详细介绍了这两种算法的步骤。并且在经典阴影反演浪高算法的基础上,本文进行了改进和创新。针对经典阴影反演浪高算法的关键步骤之一的阴影识别,本文提出了基于图像分割的改进的阴影识别算法,改进了阴影识别的效率和精度。并对经典阴影反演浪高算法中的模型进行了详细的分析和讨论,在此基础上提出了针对其一维光照模型的修正。介绍完经典算法之后,本文主要提出了两种新算法。其中之一是另一种阴影反演浪高思路——IFFT阴影反演浪高算法。这也是本文提出的主要两种新算法之一。这一新算法摒弃了经典阴影算法中的一维光照模型,通过对滤波后的海浪谱进行逆傅里叶变换,得到新的图像序列,评估不同有效波高设置条件下阴影调制的效果,从而得到准确的有效波高。本文提出的另一种新算法是一种不同于经典浪流反演算法框架的新算法——波束形成浪流反演算法。波束形成用来从图像序列中提取有向浪高谱;图像中的灰度值时间序列被当作是传统波束形成中“阵列”接收到的信号。为了反演海流,用到了这样的波束形成的特点:只有当正确的海流用于波束形成计算时,输出功率才能取得最大值。因为波束形成是基于单独的像素点而不是整幅图像,不再需要经典算法中的坐标转换。因为波束形成的空间匹配滤波能力,可以有效的抑制船只和阴影对反演结果的影响,因此,也不再需要经典算法中的调制传递函数来修正海浪谱。仿真实验验证和分析了该算法的有效性。最后,通过海边现场实验验证了所提出的两种新算法。对2014年1月在浙江舟山进行的观测实验的雷达数据,用上述算法进行了反演,将反演结果与同区域的浮标数据进行对比,效果令人满意,证明这些算法具有可靠性、实用性和重要的应用价值。在结尾,对这些本文工作进行了总结和展望。