极化合成孔径雷达(SAR)是一种先进的SAR系统，与传统的SAR系统相比，极大地提高了对地面目标散射信息的获取能力，是现代SAR发展的重要方向之一。随着人们对极化雷达理论理解的逐步深入以及SAR技术的不断发展，极化SAR技术在最近30年取得了巨大发展。极化SAR在土地覆盖分类、地物参数反演、目标识别、地形测绘、城市变化监测、海洋监测等众多领域正取得日益广泛和深入的应用。极化SAR应用的一个基本条件是对地物目标的极化特性的分析，一种重要的技术就是极化目标分解技术，其中，基于物理模型的非相干分解技术在近年来取得了广泛的应用，因此本文将针对非相干目标分解技术中仍然存在的问题进行研究，同时开展极化SAR地物分类的研究，具体的内容如下:　　 (1) HH与VV双极化模式下的H/α分类的研究。首先分析了全极化模式下与不同组合方式的双极化模式下的H/α分解的特点以及数据的迁移情况，指出使用HH与VV组合方式下的分解与全极化模式下的分解具有类似的性质，并针对该种模式给出分类边界。原有参数存在物理意义不明确的缺点以及计算效率较低的问题，提出了相应的具有更加明确物理意义的替代参数，并通过实验证明了替代参数在划分地物类别时，与原有参数具有极其类似的数学特性。并且，该替代参数具有计算简单的特点，因而具有较高的计算效率。　　 (2)基于物理散射模型的极化分解方法的研究。经实验研究发现，Yamaguchi的四分量分解方法应用于城市地物的分解时，存在过高估计体散射功率的局限性，而这种局限性又很大程度上导致了分解结果中在二次散射分量或者表面散射分量中存在负功率像素点。本文针对这些不足，提出了改进的四分量分解方法。该分解方法综合应用了定向角补偿技术、适合于描述城市地物的修正的随机体散射模型以及处理负功率的判定条件，在城市区域的极化分解方面获得了比原有的四分量分解方法更加合理的实验结果。在改进的四分量分解方法的基础上，进一步分析了现有方法无法正确获取某些特殊城市地物的散射信息的缺陷，提出一种新的适合于描述该类特殊地物的广义二次散射模型。为了避免负功率像素点的出现，综合应用非负特征值分解技术，采用迭代求解的方法，构造了针对该特殊地物的新的极化分解方法。实验结果表明，该方法能够很好地获取该类特殊地物的极化散射信息。该方法的另一个优点是能够完全利用极化相干矩阵提供的全部信息，这是已发表的基于物理模型的极化分解方法中均未曾实现的。　　 (3)极化SAR图像地物分类的研究。基于前述所提出来的改进的四分量分解方法开展基于保持散射特性的全极化SAR数据的地物散射机制的分类研究，实验结果表明，该分类方法比原有分类方法更能够获取城市区域内地物的散射机制的类别。同时，开展全极化SAR数据的SVM地物类型的分类研究，并构造了能够有效区分各种地物类型并体现各自地物类型特点的极化SAR特征集合。实验结果和实地考察表明，该方法可以获得较高的地物分类精度。为进一步提高分类器的计算效率、提高分类精度以及改善分类结果的可视性，提出采用面向对象的多尺度图像分割技术对待分类图像进行预处理，将后续的分类运算提升到对象级别进行处理。在提高计算效率的同时，很好地克服了SAR图像自身成像特征的影响导致的分类图中某些地物类型边缘不完整的缺点。