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合成孔径雷达干涉测量简称为InSAR技术，是一种先进的空间对地观测技术，它将传统的合成孔径雷达技术与干涉测量技术结合起来，能够全天时、全天候获取大面积高精度数字高程模型及其它增值产品，在国民经济建设、军事侦察和科学研究中有着极其广泛的应用。非线性模型在测量平差、变形监测与地表植被高度反演等领域的InSAR数据处理中有广泛的应用。实际上基于InSAR数据的应用问题也都可以构造非线性函数模型，而这些模型的求解均基于非线性最小二乘的原理。所以针对InSAR数据不同特点的应用，研究非线性最小二乘方法的性质和解法，有重要的理论意义与实践价值。 论文结合星载InSAR数据的特点，以InSAR数据处理方法中的关键步骤之一——InSAR相位解缠为主题，在研究线性最小二乘相位解缠算法基础上，对InSAR非线性最小二乘相位解缠模型和算法设计中影响算法效率和结果精度的因素进行了系统的分析研究。 论文的主要工作和创新点总结如下: (1)针对影响InSAR图像质量的相干斑噪声和相位畸变的问题，分别设计了利用相位自相干系数在频率域区分减少相位相干斑噪声的方法;以及一种联合相位相干系数和干涉相位幅值信息对相位进行预判断，以提高相位估计质量对抗相位畸变的方法。 (2)在分析比较目前较经典的几种InSAR相位质量权值选择算法的原理和存在的问题基础上，提出了基于相位可信度的权值计算方法，并分别应用在相位滤波和相位解缠步骤中，然后通过实验对比验证了算法的有效性和可靠性。 (3)针对线性最小二乘相位解缠方法会导致解缠结果全局误差传递的问题，研究了基于误差方程的非线性最小二乘相位解缠方法。根据最小二乘原理推导了基于误差方程的非线性最小二乘相位解缠模型，并提出了两种不同的求解算法，用于解决一般非线性求解方法在迭代求解大范围InSAR图像时收敛速度慢甚至不收敛问题，然后通过大范围InSAR图像的相位解缠实验，验证了方法的高效性和健壮性。 (4)针对不同地形条件对SAR辐射特征和影像几何的影响会引起干涉相位条纹的几何变形，影响相位解缠算法的效率和解缠结果精度的问题，论文研究提出了两种有效的顾及地形因素的相位解缠方法:非线性相位模型方法和干涉相位统计特征方法。其中非线性相位模型方法是在线性相位模型基础上提出的，它能够反映更高精度的地形因素信息;而干涉相位统计特征法利用相位梯度的概率密度统计作为非线性最小二乘相位解缠的附加条件来顾及地形因素，能有效地避免地形因素引起的相位几何畸变对相位解缠结果精度的影响。利用模拟和真实InSAR数据解缠实验并与其他经典解缠方法比较，所提出的方法能够在解缠精度和不同地形适应性方面取得更好的解缠效果。