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地表温度不仅是重要的地球理化参数,同时也是生态环境学、物候学、全球能量循环等众多研究领域内的重要变量。使用遥感热红外数据可以进行区域或全球尺度上满足不同空间分辨率要求的地表温度产品反演。本文旨在对多种遥感热红外数据源地表温度反演算法分析研究的基础上进行整合,基于Matlab平台设计并开发了多数据源地表温度反演系统。与此同时对地表温度反演系统在多时相地表温度异常信息提取方向上进行应用研究。通过研究得出以下成果:1.对热红外遥感基本理论和热红外地表温度反演算法展开分析研究。分别对单波段算法、劈窗算法和多波段算法的理论基础、假设条件、算法参数和限制条件等方面展开论述。在此基础上选择TM、ETM+、TIRS和ASTER遥感热红外数据作为地表温度反演系统的数据源,根据以上数据进行系统架构设计、算法模块设计、控制界面设计和反演算法实现等内容。根据以上数据源的特点分别集成了单波段算法、劈窗算法和多波段地表温度发射分离算法,实现了系统可视化操作下地表温度产品生产。使用同时相的MODIS标准温度产品通过回归分析检验,可将ETM+和ASTER数据产品均方根误差控制在1K以内,Landsat8 TIRS温度产品均方根误差在2K以内。地表温度反演系统生产的温度产品精度达到MODIS标准地表温度产品精度。2.对复杂地形下地表接受太阳辐射分布进行分析,进而展开基于地表太阳辐射分布的地表平均温度(地表背景环境温度分布)相关研究。首先,模拟了地形、纬度、时相等因素条件下地表接收太阳辐射能量的分布情况。然后通过玻尔兹曼定律建立一日之中地表接受太阳辐射能量与地表背景环境温度之间的关系,从而对地表背景环境温度分布进行模拟。最后通过ArcGIS平台设计、建模并实现多脚本集成的地表背景环境温度估算模型。通过对不同时相下地表背景环境温度估算结果进行目视解译分析可知,区域地表环境温度分布主要受地形控制,海拔高程对区域温度分布轮廓起到决定作用。坡向和坡度影响地表环境温度分布的具体细节。3.选择青海海南自治州共和盆地区域作为研究区,利用地表温度反演系统进行多时相地表温度产品生产。使用多脚本集成地表背景环境温度模型进行对应时相的地表背景环境温度估算。使用差值法进行单时相下地表温度异常提取。根据已知地表温度异常点建立训练样本,通过BP神经网络算法对多时相下地表温度异常信息进行整合,达到地表温度异常信息增强的效果。利用已知点数据对模拟结果进行回归分析检验,回归判定系数R~2达到0.81,充分说明利用BP神经网络算法进行多时相地表温度异常提取具有可行性。