海洋覆盖了地球表面三分之二的面积,它对地球的气候、人类的生存环境等有着巨大的影响,同时也是有待长期开发利用的宝藏。作为海洋探测领域广泛应用的传感器,合成孔径雷达(SAR)获取的海洋数据中包含着丰富的信息,在海洋理论与应用领域发挥着越来越重要的作用。极化合成孔径雷达可以在不同收发极化组合下测量目标的极化散射特性,通过极化散射矩阵完全描述回波的后向散射特性,提高了SAR对目标信息的获取能力。然而,尽管全极化SAR技术已经成熟并不断普及,但是全极化SAR的海洋应用却多集中在舰船检测中,海洋中的其它各种现象(如油膜、内波、锋面、漩涡等)还没有得到全面深入的研究。因此,本论文的主要工作是探索极化信息在海洋环境方面的应用。　　 本文首先介绍了极化SAR的相关理论,并围绕油膜、内波和其它海洋现象(锋面和漩涡)开展研究。论文研究的内容主要包括:　　 (1)在SAR极化信息油膜识别应用方面,首先提出一种基于交叉极化比的矿物油膜和生物油膜的区分方法,用SIR-C多极化数据验证了该方法的有效性;其次,全面讨论了用各种极化特征量和Cloude分解方法进行油膜识别的结果,分析了不同波段各种方法进行油膜识别的可行性和适用性。　　 (2)在SAR极化信息内波参数反演应用方面,首先进行多极化内波参数反演仿真,分别用两层模型法和参数化浮力频率法反演内波参数并进行分析对比,证明了不同极化反演内波参数的差异,说明进行多极化内波参数反演研究非常必要,同时全面分析了不同极化、波段、入射角、风速和风向对内波参数反演的影响;其次,利用内波水槽微波观测实验数据分别讨论了X波段和Ka波段HH极化和VV极化反演内波参数的差异,用水槽实验的结果验证了仿真结果的正确性;最后,提出一种多极化内波参数反演的方法,利用一幅实际的ALOS多极化内波数据验证多极化内波参数反演结果的差异,并用提出的反演方法进行多极化内波参数反演。　　 (3)在SAR极化信息其它海洋现象(锋面和漩涡)应用方面,首先利用Cloude分解分析温度锋面,发现L波段极化熵和各向异性在冷水区域的值明显增大,从而呈现出在各个极化图中没有的温度锋面信息;其次,分析总结观测盐度锋面、大气锋面和漩涡最优的极化和波段;最后,对比分析不同波段盐度锋面和大气锋面处图像的灰度变化。