土壤水分在全球气候环境变化中具有重要作用,被动微波遥感不受光照条件限制,能够全天候工作,而且能够穿透植被,并对土壤具有一定的穿透能力,是众多监测土壤水分技术中最有效的手段之一,然而目前对于土壤表面粗糙度影响下的土壤水分监测研究还不够成熟,需要进一步的研究。本文分析了被动微波遥感反演土壤水分国内外研究现状,在前人相关理论与方法的研究基础之上,基于土壤的微波辐射特性,通过双波段(C、Ku)微波辐射计对不同水分、不同表面粗糙度的土壤微波辐射特性进行了实验研究,分析了土壤湿度与土壤的微波发射率、土壤粗糙度与微波遥感指数之间的定量关系,建立了上壤湿度与微波发射率、粗糙度与微波遥感指数间的经验模型。实验结果发现：①在土壤表面平整时,上壤湿度与上壤微波发射率呈线性负相关,即随着土壤湿度的增加,土壤微波发射率线性下降。②在入射角为30°-50°范围内,无论是垂直还是水平极化,30°入射角时微波对土壤测湿灵敏度最大,表明在入射角30°的水平极化下微波反演土壤水分的效果最好。③随着土壤表面粗糙度的增加,微波极化指数MPDI与微波发射率极化差△e均有迅速下降、趋于平稳、再缓慢上升的趋势,其随粗糙度变化呈现二次曲线相关关系。研究结果为星载被动微波遥感反演土壤水分研究和模型建立提供了一定的实验理论依据。