SAR海浪遥感基础是海浪改变了海面粗糙度，进而影响了后向散射信号的强弱（赵巍，2013）。描述海面后向散射一般采用双尺度模型，即将海面的波动按照其长短分解为作用不同的两部分，长波部分调制短波，使短波散射的电磁波信号的分布与长波发生关系（孙建，2005）。假设海面是由众多含有粗糙小波的散射面元组成，每一个散射面元的回波都是由这个散射面元内的与电磁波波长大小约为同一量级的Bragg波通过Bragg散射机制产生的。SAR后向散射回波可表示为在SAR的不同位置所接收的来自某个海面散射面元的散射回波的叠加（孙建，2005）。Bragg波又依次在方向、能量和运动上受到更大尺度波的调制，从而使海浪在SAR图像上成像。经过多年的研究，人们对SAR海浪成像的主要机制已经有了较为统一的认识。波长较长的海浪通过对海面微尺度波的调制作用而成像，这些调制作用包括倾斜调制、水动力调制和速度聚束调制等，下面分别予以论述。
1.倾斜调制
倾斜调制是由于海浪中长涌浪的存在改变了雷达对Bragg共振的响应方式。长涌浪本身存在角度，使散射面元的法线方向产生变化，导致雷达入射角发生改变，从而引起后向散射信号强度的改变。倾斜调制作用最明显的应该是那些沿着距离向传播的波浪，当波面朝向雷达时后向散射最强，背离时最弱，如图1.14所示。随着海浪传播角度向方位向变化，倾斜调制作用的影响逐渐减小，当海浪沿方位向传播时，波峰波谷线与雷达距离方向平行，倾斜调制作用不会发生。如果仅存在倾斜机制，传感器接收返回的后向散射后，成像得到的就是一景具有明暗相间的SAR图像。倾斜调制的大小与短波能量的谱分布有关，也与雷达对平均海面的观测角和长波的传播方向有关。倾斜调制传递函数（Tt）可由Bragg散射理论以及双尺度模型给出：
式中，正负号分别表示垂直极化和水平极化两种不同的极化方式，kr=±k sinφ为k在雷达视向上的分量，正号对应左视，负号对应右视，方位角φ是长波传播方向与卫星飞行方向的夹角。
倾斜调制是纯粹的几何效应，属线性调制。
2.水动力调制
水动力调制是指海面Bragg波的振幅受长波相位调制的流体动力过程。海面并不是由幅度均匀的Bragg波叠加在长波上构成的，长波会调制Bragg波的幅度，导致后向散射截面在长波上分布不均（图1.14）。长波改变海面，生成汇聚区和发散区，在长波波峰附近，Bragg波振幅会随着汇聚表面速度场在波浪上升边缘上的推移而增加，而波谷附近的Bragg波振幅相应地减小。正是这种长波与短波的流体力学相互作用，长波调制短Bragg散射波的能量和波数，其调制传递函数如下：
图1.14 SAR海浪成像机制
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式中，Th为水动力调制函数，k为波数，ω表示角频率，μ是衰减因子，用来描述短波对长波调制的响应，Φ为方位角，是方位方向与长波传播方向之间的夹角。
倾斜调制和水动力调制都是线性关系，只改变返回电磁波信号强度不会改变电磁波本身的频率，这两种调制作用不会造成海面目标点在SAR图像上位置的变化。
3.速度聚束调制
速度聚束是由长波的轨道速度引起的。长波的轨道速度使叠加在上面的微尺度波散射面元产生上下的运动，这个上下的运动速度会改变目标的多普勒频移，从而改变目标在SAR图像中的位置，这种错位取决于长波轨道速度大小，而轨道速度大小又与它的平均频率和波高成比例。
合成孔径雷达是利用多次接收同一点反射回波信号来提高方位向的成像分辨率。由于雷达本身运动，多次接收同一点的回波信号会产生多普勒效应，可通过雷达集成算法消除。但是长波运动也会产生相应的多普勒效应。如图1.14所示，当长波沿方位向传播时，即波峰线垂直于雷达速度矢量时，波峰前方海域产生一个向上的附加速度，从而产生正的多普勒频移，使目标向SAR图像的正方位方向移动，而波峰后面海域向SAR图像的负方位方向移动。如果长波轨道速度导致散射目标在图像上的位移与波长之比不太大，即位移量是波长的几分之一，那么速度聚束效应是线性的。在SAR图像上，波浪在波峰附近黑暗，波谷附近明亮。但是如果错位的位移等于或大于一个波长，速度聚束作用则表现为高度的非线性，这种非线性会导致图像的模糊，并使在方位向传播的波浪产生方位截断，即SAR在方位向上无法分辨出高于某个波数（称为截断波数）的波浪。方位向上的截断波数依赖于海况是不同的，但从整体上来讲，SAR一般难以分辨在方位向传播的波长短于100～200m的波浪。
海面散射面元的方位向位移η与长波轨道速度的斜距向量分量υ的关系如下：
式中，R为斜距，υ为平台移动速度。由于SAR成像时间远小于海浪周期，因此，υ也可视为瞬时速度。其值由经典表面波理论得到，即
式中，ηk表示海面起伏，c.c.表示复共轭。距离向速度传递函数Tνk由式（1.20）给出：
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