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地表温度(Land Surface Temperature，LST)是表征地球表面热力学状态的物理参数，是地-气之间长波辐射和湍流热通量的直接驱动因素，是区域与全球尺度地表能量和水循环过程的关键指标，在气象、地质、水文、生态等研究领域都有广泛应用。 MTSAT(Multi-Functional Transport Satellite)是日本气象厅(JapanMeteorological Agency)在2005年发射的一颗静止卫星，每隔一小时提供一个可见光通道及四个红外通道的数据。本文以黑河流域上游和中游为研究区，针对MTSAT数据，结合MODTRAN4.0大气辐射传输模型及MTSAT-1R传感器通道响应函数，根据地表比辐射率、大气水汽含量、传感器观测角度等进行分组，建立分组分裂窗算法。结合模拟数据比较分析结果发现，当传感器在接近垂直观视角测或大气水汽含量小于2.5 g/cm2时，地表温度反演误差在1K以内。 另外，本文将基于AVHRR的云检测方法和基于FY-2C的云指数法相结合，发展了适用于MTSAT-1R的云检测方法。选用了JHU、UCSB、ASTER这3个比辐射率波谱库的土壤、植被、冰雪、水体、人工建筑等多种地物类型的数据，建立了MTSAT-1R两个热红外通道与MODIS对应通道比辐射率的线性关系。采用分裂窗协方差-方差比率法反演了大气水汽含量并结合地面观测数据对反演结果进行验证，结果表明卫星反演的大气水汽含量与地面观测数据的反演结果存在一定的差异，RMSE为0.68 g/cm2。此外，本文针对噪声等效温差(NEΔT)、大气水汽含量和地表比辐射率三个参数对算法进行了敏感性分析，分析了这三个参数对分组分裂窗算法精度的影响。 最后，通过与不同尺度的数据（包括地面、机载WiDAS观测实验数据以及MODIS、FY-2C地表温度产品）对比验证，分析评价分组分裂窗算法的适用性以及优劣。与地面观测数据比较结果显示，地形更加平坦的盈科站(RMSE为3.4 K(日)/2.6 K（夜））反演结果比阿柔站(RMSE为4.8K(日)/3.5 K（夜））更加接近地面观测值。与机载观测实验数据对比发现，MTSAT-1R反演结果与WiDAS反演LST存在差异，可能是由过境时间、卫星观测角度、像元尺度以及地表的异质性等因素导致。另外，在水汽含量较高(WVC≥1.5 g/cm2)时，分裂窗算法的系数模拟不合理也会造成较大误差。此外，不同季节MTSAT-1R与MODIS地表温度产品在空间分布上呈现出一致性。而与FY-2C地表温度产品比较，MTSAT的反演结果略优于FY-2C，在春季和秋季，FY-2C的地表温度产品中存在温度较低的小斑块。考虑到MTSAT-1R与FY-2C卫星观测角度在研究区存在较大的差异，本文选择角度差异较小的辽宁省对两颗卫星的地表温度产品做了进一步的对比分析。结果发现，两颗卫星的地表温度反演结果表现较为一致，RMSE为1.9 K。 总之，本研究所发展的分组分裂窗算法应用在MTSAT-1R地表温度反演上能取得较好的结果。