本发明公开了一种基于同质区域联合的层析SAR三维成像方法，属于雷达成像处理技术领域。所述方法设计了一种结合欧氏距离、像素强度和边缘信息的测度函数，将SAR图像中三维位置相近、电磁散射强度相似的像素点分割成局部连通的同质区域。然后，将TomoSAR单像素观测信号模型扩展到同质区域联合观测信号模型，通过同质区域积累得到高程约束中心，根据同质区域大小和成像参数自动确定高程搜索范围，稀疏逼近估计同质区域高程。最后，对斜高进行几何变换和地理编码，得到三维成像结果。该方法能减少成像结果中由固有相干斑噪声带来的噪点，有效提升了信噪比，提高了对弱小目标的恢复能力。