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高精度合成孔径雷达(SAR)外场定标是SAR数据定量遥感应用的基础和前提。由于SAR系统的整个信号流程中存在着许多误差源，例如雷达系统参数的不确定性及其随机变化等，使得SAR图像位置与辐射信息的测量值与真实值之间存在偏差，导致SAR图像测量的重复性差以及图像不能精确反映实际地物目标的回波特性，为此需要对SAR系统进行定标。本文在对SAR定标理论模型和误差影响因素进行分析的基础之上，针对SAR几何和辐射两项定标任务、飞机和卫星两种载荷平台，在SAR定标器布设背景环境散射特性分析、定标器布设区位适宜性分析、SAR定标外场实施以及高精度SAR定标数据处理方法等方面进行了系统研究，形成了一套全流程、完整的SAR外场定标实验方案。 (1)本文首先详细介绍了5种典型的SAR几何构像模型，并对比分析了各个模型的优缺点和适用范围，包括多项式模型、有理函数模型、共线方程式模型和距离多普勒模型等;概述了SAR辐射定标的基本概念和原理，以雷达方程为基础，重点推导了SAR相对和绝对辐射定标的数学模型，为后续定标数据处理研究提供理论支撑。系统性分析归纳了SAR定标信号流程中各环节的误差影响因素，为本文的外场定标实验方案设计和数据处理提供依据。 (2)为了减少背景目标对于定标精度的影响，选择弱背景杂波区域来布设SAR定标器，研究提出了基于SAR图像的定标场散射特性模拟分析法。建立了利用三种不同类型SAR数据组合的地表参数反演和散射特性模拟技术方案，利用Radarsat-2全极化数据反演了星载SAR定标场——依根场的地表粗糙度和介电常数等地表参数并进行了未知特定角度下的雷达后向散射系数图像模拟。 (3)针对常规SAR定标器布设区位人工选择方法主观性强、缺乏定量分析以及效率较低等问题，研究提出了SAR定标器布设区位适宜性分析评价方法。对依根场自然环境中的散射特性、地形特性、植被覆盖、土地利用、交通与河流要素以及测量控制点要素进行了综合分析，提取了依根场适宜SAR定标器布设的区域位置。 (4)研究了高精度SAR定标器外场数据获取方法。根据载荷平台不同，分别设计了机载和星载SAR定标外场实施流程。以高精度获取角反射器在外场中实际的几何坐标和雷达散射截面积(RCS)为目标，分别进行了角反射器的设计和规划、综合多任务需求的角反射器布设方案设计以及角反射器与SAR传感器之间精准空间几何关系构建方法研究。 (5)针对大气延迟效应和地面参考点误差对于星载SAR亚米级几何定标精度的限制，提出了引入IGS站数据联合解算的大气延迟与地面参考点系统误差同步测量改正方法，弥补了高程经验模型法在适用性和精度方面的不足。 (6)在机载SAR几何定标中，重点研究了参考控制点精度对于几何定标参数解算的影响。针对传统控制点与检查点选择分配方法HOCV法可靠性随机的缺点，选择使用了LOOCV法。拟合了随行像元变化的几何定标参数，提高了几何定位精度。 (7)在SAR辐射定标中，针对国内缺少类似亚马逊雨林的理想分布式目标问题，研究了利用点目标进行机载SAR相对和绝对辐射定标的方法，达到了较高的精度。此外，利用点目标进行了星载SAR数据的相对、绝对辐射定标精度以及系统的线性性能验证工作。