为了满足遥感定量化应用需求，需要开展热红外辐射定标研究和地表温度反演研究，这具有重要的意义。论文以辐射传输模拟为主要手段，通过多场地、多时相场地辐射定标和无场地交叉辐射定标手段，开展高精度热红外辐射定标研究，再对劈窗和单窗通道设置下地表温度反演精度进行论证分析，最后进行海表温度的定量反演和真实性检验研究。论文主要包括以下四个部分：　　 第一部分：2004年8月至2007年9月在青海湖和达里湖进行了四次同步场地实验，对TERRA星MODIS传感器进行热红外场地辐射定标研究。研究方法是在卫星过境时利用定标好的红外辐射计CE312测量水体向上的辐亮度，同时进行气象探空观测获取当时当地大气温湿压廓线，探空数据输入到辐射传输模型MODTRAN计算出大气透过率和向上程辐射，从而推算出卫星入瞳处的通道表观辐亮度。再由卫星遥感图像得到的热红外通道统计计数值，与通道表观辐亮度拟合从而求算出绝对辐射定标系数。最后以MODIS星上定标系数为真值，分别对四次场地定标结果进行评价和验证，以定量分析水表辐亮度测量、光谱匹配、大气辐射传输计算、星地空间匹配对场地定标结果的影响。结果表明，在卫星观测角度不大的情况下场地定标与星上定标结果相差在1K以内，且通道32的结果要比通道31略差；青海湖04年8月17日定标结果最差，达里湖07年5月20日定标结果最佳。　　 第二部分：以青海湖为地面目标，TERRA卫星MODIS热红外通道数据为参考源，对CBERS02星IRMSS传感器通道9进行热红外辐射交叉定标研究。本部分的研究重点是光谱匹配，方法是输入青海湖附近都兰探空站10年的历史探空数据到辐射传输模型MODTRAN，建立起不同观测角度下两个传感器热红外通道入瞳处通道亮温的定量关系，从而探讨解决交叉定标中光谱匹配这一难点问题。光谱匹配后，选择2004年内四天过青海湖的MODIS和IRMSS遥感图像，经过几何校正后，选择四天八个区域为空间匹配区，进行交叉定标。最后利用地面实测湖面水体辐亮度的数据，对CBERS02/IRMSS热红外通道9的交叉辐射定标结果进行验证，误差在0.56K，交叉定标结果较好可信。　　 第三部分：针对CBERS03星的高地面分辨率热红外相机，通过辐射传输模型建立陆表温度反演，开展反演精度分析研究，比较不同地表不同水汽含量下劈窗和单窗陆表温度反演总精度，最终为中国CBERS03星及后续星通道设置提供科学论证。研究以TIGR中纬度夏季廓线为输入，利用辐射传输模型MODTRAN，建立广义劈窗算法和普适性单窗算法，然后评价单窗和劈窗算法本身拟合的精度。接着进行反演参数敏感性分析，研究地表比辐射率、等效噪声温度和水汽含量等不确定度对反演总精度的贡献。最后通过不确定度分析和误差传递研究，得出劈窗和单窗算法的反演总精度。研究表明单窗算法总精度贡献最大的因素是算法拟合精度影响，劈窗算法总精度贡献最大的因素是通道NE△T，总的来说单窗算法的精度要低于劈窗算法，且两者的差别随水汽含量增加而增大，最大差别可到1K左右。论证表明现有技术条件下可考虑保留单一宽通道下增加水汽通道，以满足CBERS03星温度反演精度和业务化运行需求。　　 第四部分：利用TERRA/MODIS数据来定量反演中国东海海域海表温度，并用实测浮标数据对MODIS的海洋温度产品和论文提供的算法反演结果进行真实性检验。结果表明论文算法精度要好于MOD28，随着卫星观测角度的增加，论文算法精度由0.68K降低到1.16K，MOD28精度由0.9K降低到1.36K。今后研究需要收集更多的大气廓线和实测海温数据去提高SST反演精度，尤其是大观测角度下的SST反演精度。　　 总之，论文通过辐射传输模拟手段，开展了多时相多场地辐射定标研究，探讨解决交叉定标中的光谱匹配问题，对劈窗和单窗陆表温度反演精度的影响因素进行定量分析，最后通过实测浮标数据对中国东海海表温度进行了真实性检验研究。