在地面与大气的相互作用中，陆地表面温度(Land surface temperature，LST)是一个关键参数，地表温度的精确测量对于全球变化、水文、生态、农业气象的研究都有非常重要的意义。传统的接触式温度测量只能用于小范围的实验研究，随着遥感技术的发展，区域性的地表温度场分析成为可能，地表温度的遥感反演也日益受到广大科研工作者的重视。MODIS传感器于1999年最先载于Terra卫星上升空，它有36个波段，可以对陆地、海洋、大气进行综合的观测，其中有八个热红外波段，用于地表温度反演有非常大的优势。 本文从热红外遥感原理入手，分析现有地表温度反演算法，建立了用于MODIS数据的地表温度反演劈窗算法。该算法需要大气透过率和地表比辐射率两个关键参数，文中详细地讨论了这两个参数的估计方法。对于大气透过率的估计，主要是通过MODIS的可见光近红外波段来估计大气水汽含量，进而用MODTRAN辐射传输模型模拟得到大气透过率与大气水汽含量的关系。由于MODIS传感器的扫描带比较宽，边缘区域的视角增大引起的透过率降低不可忽视，本文探讨了透过率的视角校正方法，并分析了视角变化对地表温度反演结果的影响。对于地表比辐射率的估计，则主要是根据MODIS数据计算归一化植被指数，通过植被指数对地表进行初分类，进而估计地表的植被覆盖度，最后通过混合像元的热辐射构成以及辐射比率来确定每一个像元的比辐射率。 MODIS陆面温度的像元尺度为1km，而地表温度具有很大的空间差异性，加上卫星飞行速度很快，实时的地表温度以及大气廓线观测都比较困难。本文采用参数敏感性分析和高分辨率遥感影像同步反演来进行地表温度的精度评价和验证。参数敏感性分析表明，当31、32两个波段的参数估计都有中等误差时，可能的地表温度误差对大气透过率和地表比辐射率都不敏感，所引起的地表温度误差大约为0.6-0.8℃，算法能够得到较高精度的地表温度反演结果。选取太湖地区一景ASTER影像与同时相MODIS地表温度结果的对比发现，两者相关性非常好，相关系数可达0.9666。我国幅员广阔，气候条件与地表覆盖类型都非常复杂，全国范围内的地表温度反演面临较大挑战，如何将不同景影像进行合理的拼接与合成也有较大困难。考虑到不同地区地表及大气状况的差异，本研究通过遥感数据获取每一像元的大气参数及地表辐射参数，以减小由于不同地表覆盖及大气剖面状况所带来的误差，使大气校正及地表比辐射率校正都达到像元级别。由于不同太阳高度角所带来的时间效应比较明显，本文初步探讨了地表温度的时间校正以及旬合成方法。最后，合成了2005年3月到10月全国范围内的地表温度结果，并简要分析了地表温度的时空变化。