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粗糙海面是在海面风、海水的重力和海水表面的张力的相互作用下形成的，这种相互作用是非线性的；电磁波照射到海面后，电磁波与海面的相互作用也是非线性的；因此采用非线性的理论和方法研究电磁波与海面的相互作用更能反映其物理本质。随着计算机技术的飞速发展，各种数值计算方法和智能化的分析理论和方法在科学研究和工程技术中越来越显示出其重要性和优越性，尝试它们在海面电磁散射中的应用也是很有意义的。 本文从海面模拟、电磁散射计算、雷达回波分析和海面参数反演等方面研究了海面的电磁散射。 1．比较了描述海面的几种常见的海谱，包括最新发展的D-B-J谱；用解析的统计方法和数值的统计方法模拟了海面；给出了一种用分形函数模拟海面时，由海面参数确定分形参数的具体方法；提出了用统计模型和分形模型混合模拟海面的方法。 2．用二阶迭代修正了Kirchhoff近似；用粗糙面的曲率修正了微扰法和双尺度法；提出了由具体的海谱或重构的海面计算双尺度法中的大尺度斜率概率密度函数的方法，据此用双尺度法计算了分形粗糙面的散射。 3．本文把海水作为非导体，用MM计算了海面的电磁散射，并将其计算结果与近似方法作了比较。 4．用时域有限差分（FDTD）方法计算了入射波分别为平面波和非平面波时，粗糙面以及粗糙面上加有目标时的电磁散射。 5．用数值计算证明了将波束模拟（Beam Simulation）和这两种方法相结合是扩大其计算尺寸的一种有效方法。 6．通过电磁散射的计算讨论了海面的电磁散射回波随海面风速和电磁波极化状态的变化；用数值计算结果说明了，当海面用分形函数模拟时，其电磁散射回波也是分形的，其幅值服从K-分布，并得到了电磁散射回波的分维数、K-分布的形状参数与海面的分维数等海面参数间的关系。 7．研究了用神经网络方法和遗传算法反演海面参数的一般方法，由海面的电磁散射回波反演了海面的风速和海水的温度。