SAR是主動式側視雷達系統，且成像幾何屬于斜距投影類型。因此SAR圖像與光學圖像在成像機理、幾何特征、輻射特征等方面都有較大的區別。在進行SAR圖像處理和應用前，需要了解SAR圖像的基本特征。
本文主要包括：
1.成像散射特征
SAR圖像上的信息是地物目標對雷達波束的反映，主要是地物目標的后向散射形成的圖像信息。反映SAR圖像信息的灰度值主要受后向散射的影響，而影響后向散射的主要因素分為兩大類：
- 雷達系統的工作參數：主要包括雷達傳感器的工作波長、入射角、極化方式等。
- 地物目標的特性：地表的粗糙度和復介電常數等。
1.1 散射類型
散射主要可分為5種：
（1）表面和體散射
這是SAR圖像主要的散射。粗糙的表面能得到更高的后向散射，平整表面在雷達圖像上經常表現暗區域。
圖：表面和體散射示意圖
圖：水面上的溢油發生鏡面反射，在圖像上表現暗區域
（2）雙回波(Double Bounce)
如下圖所示，當地物垂直地面時候，容易發生雙回波散射。
圖：雙回波散射示意圖
（3）組合散射
一般發生在長波SAR系統（如L、P波段），包括表面、體散射、雙回波等。
圖：森林的組合散射（上-林冠層，中-樹干層，下-地面層）
圖：SAR圖像上的各種散射
（4）穿透散射
根據極化方式和波長情況，微波可以透入植被、裸土（干雪或沙地），一般情況，波長越長，穿透能力越強。交叉極化(VH/HV)相比同極化（HH/VV）的滲透能力弱。
圖：不同波長的穿透散射
圖：雷達波束穿透土壤，可以清晰的看到沙漠下的信息
（5）介電屬性散射
地物目標的介電屬性也影響雷達的后向散射。基于這種現象，SAR系統也可用于檢索土壤水分。如金屬和水的介電常數很好（80），而大多數其他材料的介電常數相對較低；在干燥條件下，介電常數一般是3~8。這意味著，濕潤的土壤或植物表面可以產生雷達信號的反射率顯著增加，在圖上反映更亮些。
土壤含水量監測主要原理是基于干土和濕土的介電屬性之間的反差。由于土壤浸濕，飽和25~30時，其介電常數變化約2.5。這相當于增加反射能量。因此，從后向散射系數中檢測土壤水分是可行的，為了區分土壤粗糙度和濕度之間的影響，常使用特定極化和雙頻率（C，L波段）的SAR傳感器。
1.2 雷達系統參數的影響
雷達系統的工作參數中的極化方式對雷達波束響應的影響比較大。一般情況，自然地物對HH極化產生較強的回波信號，因此，地形測繪和資源調查一般選擇HH極化SAR圖像；地表比較粗糙（如樹木、農作物等）區域，回波信號與入射角無關，HH和VV極化方式區別不大；對于光滑的地面（水體等），HH極化比VV極化回波強度低；對于建筑物，HH極化的回波強度通常大于VV極化方式；一般情況，交叉極化（HV和VH）的回波強度比同極化（HH和VV）低很多。
波長和入射角在上述5種散射類型中有所體現。如波長可以衡量地表粗糙度，以及影響復介電常數的不同。入射角在光滑表面有一些體現，如海洋雷達圖像中，盡量選擇入射角小的圖像，這樣能得到回波信號較強的圖像。
因此，地物目標對雷達波束的后向散射作用是很復雜的， SAR圖像散射特征可以簡單歸納為以下幾點：
- 圖像亮度代表后向散射強度
- 像元內表面越粗糙，后向散射越強。
- 光滑表面鏡面反射，后向散射很弱
- 與散射體的復介電常數有關，含水量越大，后向散射越強
2.SAR幾何特征
SAR是主動式側視雷達系統，且成像幾何屬于斜距投影類型。它與中心投影的光學影像有很大的區別。
2.1 SAR成像幾何
由于合成孔徑雷達圖像數據在距離向和方位向方面具有完全不同的幾何特征，可以考慮將其成像幾何特征分離開來理解。根據成像幾何特征的定義，在距離向的變形比較大，主要是由地形變化造成的，在方位向的變形則更小但更為復雜。如下圖所示，雷達觀測分為兩個方向：
圖：SAR觀測幾何示意圖
像平面內垂直于飛行方向，也就是側視方向上。這個方向上的SAR圖像分辨率稱為距離分辨率。SAR的距離向分辨率是依靠距離遠近（對應傳播時間的長短、接收時間的先后）實現的。距離向的比例尺由地面目標的位置由該目標到雷達天線的距離決定。
在距離向上，離SAR越近，變形就越大，這跟光學遙感圖像剛好相反。距離向分為兩種投影：
- 斜距(Slant range)：雷達到目標的距離方向，雷達探測斜距方向的回波信號。
- 地距(Ground range)：將斜距投影到地球表面，是地面物體間的真實距離。
如下圖所示，是斜距和地距一個簡單的關系示意圖。
圖：斜距和地距示意圖
如下圖，相同距離的地物，地距相等，但是由于入射角不同，所以斜距不同，導致雷達斜距圖像上的近距離壓縮，就是圖像失真，消除失真的方式就是采用地距的顯示方式。
圖：左-斜距圖像，右-地距圖像
平行于飛行方向，也就是沿航線方向上，這個方向上的分辨率稱為方位向分辨率，也稱沿跡分辨率。方位向分辨率是依靠多普勒頻率實現的。方位向的比例尺是個常量。
2.2透視收縮、疊掩、陰影
雷達成像中，地物目標的位置在方位向是按飛行平臺的時序記錄成像的，在距離向上是按照地物目標反射信息的先后記錄成像的，在高程上即使微小變化都可造成相當大范圍的扭曲，這些誘導因子包括透視收縮、疊掩、陰影。
一、透視收縮
雷達距山底的距離小于距山頂的距離，所以雷達波束先到山的底部，再到山的頂部，成像也是。假設山坡的長度為L，其斜距顯示的距離為Lr，很明顯，Lr<2,
這種情況叫透視收縮。
圖：透視收縮現象示意圖
二、疊掩
當面向雷達的山坡很陡時，出現山底比山頂更接近雷達，因此在圖像的距離方向，山頂與山底的相對位置出現顛倒。可分為如下兩種情況：
- 山坡較陡，雷達波速到達山底和山頂的距離一樣，山頂和山底同時被雷達接收，在圖像上只顯示為一個點。
- 到山底的距離比到山頂的長，山頂的點先被記錄，山底的點后被記錄，距離向被壓縮了
這兩種情況都是疊掩現象，也稱為頂點倒置或頂底位移。
圖：疊掩現象示意圖
圖：SAR圖像上的疊掩（左-光學圖像，右-SAR圖像）
三、陰影
沿直線傳播的雷達波束受到高大地面目標遮掩時候，雷達信號照射不到的部分引起SAR圖像的暗區，就是陰影。
圖：陰影現象示意圖及SAR圖像上的陰影
因此，在地形起伏的區域容易產生收縮、疊掩和陰影。
一般迎面坡是前向收縮
坡度較大時，頂底疊置
背面坡坡度較大時出現陰影
圖：地形產生的幾種現象
3.SAR圖像特征
SAR圖像記錄的信息可以包括多種，即相位、振幅、強度等。SAR是相干系統，斑點噪聲是其固有特性。
3.1SAR數據信息
SAR圖像的每個像素不僅包含反映地表對雷達波束的反射強度，還包含與雷達斜距有關的相位值。因此，SAR數據一般是由實部（Real）和虛部（Imaginary）構成復數據，也稱為同相（In-phase）和正交通道（quadrature channels），如下圖所示。
雷達波束的反射強度可以用振幅（Amplitude）或者強度（Intensity）或者功率（Power），他們直接有轉換公式，如強度I=振幅A^2。相位信息（θ）與同相和正交存在轉換關系。
圖：SAR數據中的實部和虛部示意圖
如單通道SAR系統（如C-band, VV極化）的相位均勻地分布在范圍-π~+π，與此相反，振幅A有一個瑞利分布，而強度I或者功率P呈現負指數分布。
實際上，在單通道SAR系統（不是InSAR，DInSAR，PolSAR和PolInSAR的情況下）的相位沒有提供有用信息，而振幅（或強度）是唯一有用的信息。
因此，SAR數據常常以單視復數據（SLC）、振幅數據（Amplitude）和強度/功率（Intensity/Power）數據等類型提供。
3.2 斑點噪聲
SAR是相干系統，斑點噪聲是其固有特性。均勻的區域，圖像表現出明顯的亮度隨機變化，與分辨率、極化、入射角沒有直接關系，屬于隨機噪聲。
斑點是與噪聲類似的影像特征，由雷達或者激光等連貫系統所產生的（注：太陽輻射是不連貫的）。因地物或者地物表面對雷達或者激光等電磁波后向反射的干擾，斑點在影像上呈現出隨機分布的特點。
雷達照射時，每個地面目標的后向散射能量都隨著相位和照射功率的變化而變化，這些變化表現在影像就是一個個的零散的點，這些零散的點被連貫性的收集起來，被稱作隨機漫反射（Random Walk），如下圖所示。
圖：隨機漫反射（Random Walk）
這些收集起來的零散的點的值可以高也可以低，這取決于干涉的類型。這些統計性的值的高低波動（或者方差），或者不確定性，與SAR影像上每個像素點的亮度值有關。
當將SAR信號轉化為實際的影像時，經過聚焦處理，通常會用到多視處理（非相干平均）。此時，實際SAR影像中依然存在著的斑點噪聲可以通過自適應圖像修復技術（斑點濾波）進一步減少。值得注意的是，與系統噪聲不同，斑點是真實的電磁測量值，在干涉測量雷達（InSAR）等技術中通常會被用到。