土壤水分是农业、生态、环境等领域研究中的重要生态参数，是地球生物赖以生存的重要物质源泉，在全球水循环、碳循环中发挥着关键作用。因此大范围监控土壤水分在农业、气象等领域都具有十分重要的意义。相对于传统的野外实地监测和可见光、近红外遥感监测方法，近年发展起来的主动微波遥感技术由于具有全天时全天候的特点，并且对地表具有一定穿透深度，已成为实时监控土壤水分变化的新方法。　　 全极化SAR技术发展日趋成熟，论文重点是基于正演模型AIEM的模拟数据，利用多极化条件下雷达后向散射系数组合关系的乘性模型，将相同入射角数据带入模型进行相比，消除掉粗糙度因子，得到后向散射系数组合与入射角、土壤含水量的方程，从而建立新的土壤水分变化监测反演方法，为利用多极化雷达数据监测土壤水分提供新的思路。本文主要研究内容如下：　　 (1)基于AIEM模型，模拟了裸露地表在不同波段、入射角、极化方式、土壤含水量、土壤粗糙度下的后向散射特征，量化分析了AIEM模型对于雷达参数和地表参数的敏感性。　　 (2)将极化分解和方向角纠正应用到全极化雷达数据预处理中，利用AIEM模拟结果进行对比，证明该方法可以减小由于地形起伏和飞机姿态引起的数据噪声，为土壤水分反演提高了数据精度。　　 (3)基于AIEM模型模拟数据，研究L波段数据的土壤水分变化监测方法。利用SMEX03的L波段数据进行验证，反演的含水量数据覆盖全部自然地表情况。验证结果均方根误差在6％，并且在纯裸土区域和稀疏植被覆盖的地表区域都取得了很好的结果。