中文摘要：

开发快速精确的粗糙面散射数值分析软件，探讨一般的复合特性粗糙面散射模拟问题，随机表面使用组合形式的相关谱函数来生成，根据入射波的极化特性自动选择单电场或单磁场积分方程，等效电流和磁流用一对正交的矢量三角基函数来展开，界面两侧使用独立的网格划分方法，方程迭代求解使用基于快速傅立叶变换技术的稀疏矩阵规范网格法。在精确获得表面散射的基础上，叠加表面附近其它主要复杂散射因素的贡献，对海洋表面是用楔形拟合的

结论摘要：

随机粗糙面与媒质散射是微波遥感应用的理论基础，它的研究具有重要的学术价值和应用背景。虽然有许多近似的理论模型，但它们的适用性和精度难以判断。由于并行计算技术的发展，可严格求解麦克斯韦方程，数值结果一方面可对这些近似模型进行检验，另一方面也可为实际应用提供有价值的预测。本项目对复杂粗糙面散射及带冰雪覆盖层的粗糙面散射等问题进行了深入分析和数值模拟。数值方法基于表面单积分方程矩量法，快速技术主要使用基于傅立叶变换的稀疏矩阵规范网格(SMCG)法。研究了单电场、单磁场和单组合场积分方程，及不同基函数和检验函数对迭代收敛速度和数值精度的影响。开发了一种改进的SMCG法，使用切比雪夫多项式逼近取代以前的泰勒级数展开，使得通用性和计算效率得到加强。对雪地覆盖的粗糙面散射进行了分析和模拟，并与卫星观测数据吻合较好。另外，还对金属与介质组合体目标散射问题进行了研究，实现了基于单积分方程法的多层快速多极子算法；对时域积分方程法进行了研究，提出了二次样条时域基函数，取得了很好的效果。这两项附加的研究，其初衷是为了分析随机介质表面上方的金属目标散射和随机表面的脉冲波散射，但后来变成了两个独立的研究题目。