合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种工作于微波波段的主动式遥感系统。利用SAR系统多波段、多视角和多极化的观测方式可以实现对地物目标的探测以及成像。随着新型星载高分辨率SAR系统的运行,合成孔径雷达技术的研究也获得了迅猛的发展,SAR已经成为对地观测最重要的技术手段之一。由于SAR系统特殊的侧视成像机制和后向散射特性,使得SAR图像目视可读性较差,如果直接对建筑物目标进行解译难度往往较大。然而,SAR图像中丰富的相位、频谱信息又远胜于其它光学影像。因此发展新的高分辨率SAR图像解译与信息提取技术具有非常实际的意义。从SAR影像中提取建筑物高度信息是城市遥感的重要应用之一,同时也是SAR图像解译和处理领域的研究难点之一。目前,高分辨率星载SAR数据的出现,为开展相关的研究提供了更好的实验条件。本论文在深入分析SAR图像中蕴含着的各种丰富信息和特性(如后向散射信息、相位信息以及频谱信息等)的基础之上,研究适合不同目标、不同场景环境、不同数据量需求下,提取城区建筑物高程信息的新方法,为更加有效地提取目标高度、重建目标三维信息等应用提供新的思路。为了从SAR图像中提取出建筑物的高程信息,本文从SAR成像机理出发,在目前国内外主要研究成果的基础之上,从不同的方面分析SAR图像中建筑物后向散射特征及成像特点,深入研究基于SAR/InSAR/TomoSAR三种观测方式提取建筑物高程信息的原理和方法。论文具体从以下几个方面展开研究：(1)深入分析合成孔径雷达后向散射特性,以及城区典型建筑物的散射机制,特别是对二次散射机制进行深入研究,研究提出了一种基于二次散射特性提取建筑物高程信息的确定性方法。通过实验对相关参数的选择和确定进行研究和分析。最后将其应用于星载高分辨率数据,通过不同地区、不同模式的数据实验,验证了该方法的可行性和可靠性。需要指出的是该方法仅需要一幅SAR影像就可以提取建筑物高程信息,在数据资源非常有限或是数据质量无法满足干涉等其他处理要求的情况下,具有非常实际的意义。(2)对现有InSAR技术反演高程信息的方法进行延伸和拓展,在分析了影响InSAR技术提取建筑物高程信息主要因素的基础之上,简化传统的InSAR处理程序,提出了一种基于高分辨率的InSAR数据,通过测定干涉条纹周期数快速提取建筑物高度的方法。利用星载高分辨率TerraSAR-X/TanDEM-X干涉影像对进行实验,结果表明该方法不仅能够获得较单幅影像方法更为理想的高度估计值,并且不依靠任何先验信息和地面物理参数,相比其它利用InSAR影像获取高程的复杂算法又更为方便和实用。(3)对SAR三维层析成像的过程和成像算法进行深入的研究。研究提出了一种基于TomoSAR技术重建和恢复分点目标三维信息,从而获取建筑物高度的方法。其核心是借助压缩感知方法在频谱估计方面的优势,用于恢复和重建雷达回波信号,有效地解决了采样过程中数据过于稀疏及分布不均的问题。最后通过模拟数据以及星载高分辨率TerraSAR-X数据进行实验,虽然使用了包含大量影像数据的数据集,但是结果表明TomoSAR方法不仅能够准确有效地获得建筑物的高度值,避免了叠掩的影响,还可以重建目标散射点的三维信息,为TomoSAR更深入的研究和应用奠定了坚实的基础。